秸秆气发电机组发电可行性报告

一、概述
    近年来随着全球工业化的快速发展，石油、煤炭、天然气等能源消耗量不断增加。人类为了自身的生存和发展，不断寻找新的能源，以减少或替代这些一次性能源的消耗。但由于受到技术发展和自然环境的影响以及受到经济发展水平的限制，到目前为止，一次性能源的消耗仍占有相当大的比重。为改变这一现状，世界各国都在积极进行再生能源的开发和利用工作。
   作为再生能源中的一部分，目前，生物质能源的研究与开发已经成为世界各国的热门。将生物质能转化为高品位能源在国外已具有相当可观的规模，我国是一个人口大国，也是一个最大的发展中国家，农林作物十分丰富，特别是农作物秸秆年产量巨大。但由于受种种条件限制，大量的农作物秸秆被农民一把火烧掉，既浪费了资源也严重污染了空气。因此，大力推广秸秆气发电机组发电技术，可以有效把秸秆转化为电能，减少一次性能源消耗，保障我国能源安全，并且对保护环境非常有利，还可为用户增收增加一条途径。
二、秸秆气发电机组发电技术
    秸秆气发电机组发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种气化发电方式，秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生化学反应，生成高品位、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。秸秆气化发电工艺过程简洁、高效，可适应大/中/小等不同规模发电项目。隆盛动力目前采用的秸秆气发电机组发电主要利用国内企业自己开发的秸秆气化发电系统，其具备了世界先进水平且十分成熟的气化炉和隆盛气体内燃机结合的气化发电系统。该系统降低了对燃气杂质的要求（焦油、杂质含量≤20mg/m3即可）和系统建造、运行成本。该系统适合发展分散独立的秸秆能源利用系统，即分布式能源。随着我国能源供需形势的发展，客户对秸秆气发电机组发电规模和系统效率提出了更高的要求，我公司研发的秸秆气化热电联供模式 （电效率 40%，热效率 45%，总效率85%）将满足不同用户的需求。

  从目前国内已建有的秸秆气化发电站来看，投资小、建设周期短、投资回收快，而且设备全部是国产的，运行费用低。

三、秸秆气发电机组发电站工艺流程 

   秸秆气化发电站系统主要包括秸秆进料系统、气化炉、燃气净化系统、燃气内燃发电机组等部分。  

   进料机构：进料机构采用螺旋加料器，动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料，又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来，使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉，电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。  

   气化炉：气化装置可采用循环气化炉，它主要由进风机、气化炉和排渣螺旋构成。生物质在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体，气化后剩余的灰份则由排渣螺旋及时排出炉外。  

   燃气净化系统：燃气需经净化处理后才能用于发电，燃气净化包括除尘、除灰和除焦油等过程。为了保证净化效果，该装置采用多级除尘技术，经过多级除尘，燃气中的固体颗粒和微细粉尘基本被清洗干净，除尘效果较为彻底；燃气中的焦油采用吸附和水洗的方法进行清除，主要设备是两个串联起来的喷淋洗气塔。气体经气化炉自身净化系统净化后再经过一个二次净化系统，将焦油等杂质进一步去除掉，进而达到燃气发电机组进气口的进气要求。

四、燃气发电机组

  隆盛动力系列 燃气内燃发电机组适应低热值可燃气体的变化，具有以下技术特点：

 1、空燃比自动调节技术  采用电控混合技术对发动机的空燃比进行实时控制。发动机自动实时监控燃烧状况，由中央控制单元发出指令，执行器调整燃气通道，从而改变燃气进气量，达到自动调节混合比的目的，使发动机空燃比始终保持在理想状态，整个调整过程自动实现。内燃发电机组采用电子控制技术，通过闭环自动调节混合气空燃比，显著提高对燃气浓度变化的适应能力。

2、低压进气技术  针对低热值燃气压力低的气体特点，该发电机组按先混合后增压的技术设计，使机组对燃气的压力要求较低，只需要燃气进气压力（机组调压阀前）达到300mmH2O以上即可达到机组的使用条件，不需要增加加压装置，减少投资。未采用此技术的国内其他厂家的发电机组需要增加加压装置，这样不仅增加了投资，同时也增加了机组故障点、安全隐患，并消耗了电力。  

3、稀燃技术  机组通过合理匹配配气系统，调低空燃比，利用自主知识产权的新概念燃烧室技术在局部形成点火能量相对优势，实现多点点火，增大了点火能量，提高燃气燃烧速度，实现了稀薄燃烧，降低了机组热负荷，提高了机组对燃气的适应性和机组的热效率，其动力性和可靠性大大提高。未采用此技术的机组，对燃气的潮湿性较为敏感，表现为点火困难或点火不连续。  预燃室技术是指先由火花塞点燃预燃室的混合气，然后出现多个着火点，增大点火能量，引燃燃烧室的混合气。提高了燃烧速度，降低发动机的热负荷，将排温控制在500℃左右，减少了缸盖等主要件的热负荷，从而延长了整机的使用寿命，并同时降低了气耗率，提高了发动机的工作效率。

4、燃烧控制技术  通过隆盛动力公司独创的技术，可将机组的缸温控制在400℃以下，显著降低热负荷，明显提高机组运行可靠性，特别是具有避免机组爆震发生的作用，未采用此技术的机组一般是凭人的感官和经验来调整机组运行状况，机组运行时缸温会超过480℃，其关键部件的寿命大大降低，尤其是缸盖等部件的寿命不能满足机组长期运行的要求。  

5、控制装置：由电控柜、温度显示表、压力表及风量控制阀所构成。在用户需要时也可增加相应的电脑监控系统。  

6、废水处理设备：由于气化的燃气通过水洗进行净化，焦油、NOx、SO2 、NH3等成分几乎全部转移到生产过程中产生的污水中。通过过滤吸附、曝气、沉淀、生化处理等方法处理废水，处理后的废水再循环利用。  

运行温度和气体成分  本装置用空气做气化介质，运行温度控制在730~830℃，生物质气化后的可燃气中包括N2、O2、H2、CO2、CO、CH4和CnHm等成分，气体热值在5~6MJ/Nm3以上。

以1MW秸秆气化发电装置为例，气化炉点火成功后，发电系统进入运行状态，同其它生物质相比，秸秆的灰份含量高达15%以上，当温度超过850℃时，秸秆灰便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口，影响气化炉的正常运行，因此，炉内温度的控制十分关键。正常情况下，气化炉的反应温度应稳定在700~800℃左右。  

化学过程  气化炉内的化学过程主要包括燃烧反应、热分解反应和还原反应。生物质原料进入气化炉后，部分与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分生物质在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发份和焦碳，挥发份在高温反应区内停留发生二次反应，使焦油进一步裂解为气体，同时气体和焦碳之间，气体和气体之间进一步发生还原反应。最后，气相的焦油和气体携带部分细颗粒焦碳、灰尘进入燃气净化装置，部分焦碳通过惯性除尘器后回流进入气化炉参加反应。气相焦油冷凝，通过水洗除去，净化后的燃气达到内燃机的要求。

五、电站建设投资

1MW电站项目投资估算:

名称                       费用（万元）          备      注  

建筑工程                           

                               5               设备简易厂房

                               2              办公室及监控室  

                               3    储料仓库（按储料十天设计）

 设备购置  

                                            3台燃气发电机组  

                              80  1台气体发生炉（初次净化设备）  

                              10         气体处理和净化设备

                              10 其它和预备费用

六、经济效益分析 

1、年收入预算  

1）发电收入：电站按每年运行约300天，每天运行24小时计算，总运行时间约为7200小时/年；机组长期输出功率计算为1000kW。  则年发电量720万度，除系统自耗电4％外，实际外输电力691.2万度，目前国内燃煤脱硫机组上网标杆电价均价为0.35元/kW·h，按照相关政策，每度电享受0.25元的财政补贴，发电年收入=691.2×(0.35+0.25)=414.72万元

2）成本预算  人员工资及福利费：6万元/年

               外购件及动力费：  2万元/年

                       修理费：4万元/年  

                   秸秆原料费：150万元（每年消耗原料12500吨，单价120元/吨计）

                     其他费用：3万元  

综上，年运行费用约为165万元/年  

3）电站的年净收益：总收入-总成本=414.72-165=249.72万元

4）投资回收期为1.3年左右  

   注：本效益分析中未包括蒸汽利用部分产生的效益和炭的销售利润，如加上此部分效益将更加可观。