生物质气化发电联产燃气示范工程可行性研究报告

- 1 -

生物质气化发电联产燃气示范工程

第一章 总 论

1.1项目名称与承办单位

1.1.1项目名称

项目名称：紫金生物质气化发电联产燃气示范工程

1.1.2项目承办单位

项目承办单位：

项目负责人：*****

1.1.3项目建设地址

项目建设地址：广东省河源市紫金县

1.2编制依据及编制单位

1.2.1编制依据

1、《中华人民共和国可再生能源法》

2、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》

3、国家计委、经贸委、建设部联合发布的《热电联产项目可行性研究技术规定》

4、《小型火力发电厂设计规范》

5、《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》

6、设计有关的法令、法规、标准及专业设计技术规程等

7、项目可行性研究报告编制委托书

8、委托方提供的秸秆分布、产量等原始资料

1.2.2编制单位 - 2 -

河南省工程咨询公司

资格证书号：工咨甲 1030121001

1.3编制范围

本可行性研究报告主要编制范围包括：

本项目建设的必要性论证；

电力负荷分析及市场前景；

建厂条件及厂址选择；

装机方案及工程方案初步设想；

环保安全节能；

企业组织定员及项目进度设想；

投资估算及经济评价；

项目建设必要性和可行性结论性意见。

1.4承办单位及河源市概况

1、建议单位概况

项目投资方和建议方：XXXX公司：

2、河源市紫金县概况

1.5项目实施的意义

1、落实国家对可再生能源发电项目的政策具有重要意义

2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》正式颁布实施，提供了国家扶持可再生能源产业发展的法律依据，其中把支持可再生能源发电作为重要内容之一。《可再生能源法》中第十四和第十六条的规定：―国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质能燃料，

- 3 -

鼓励发展能源作物‖，―全额收购电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量‖。同时2006年1月4日《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》也正式配套实施。

而作为可再生能源的生物质能，是世界第四大能源，它们对全世界一次能源的贡献占14%。我国是农业大国，作为农业生产的副产品，农作物秸秆是生物质能的重要组成部分。从可持续发展的角度看，秸秆是可再生而且洁净的能源，将在未来的能源结构中起到重要作用。

2、利用可再生能源─农林废弃物发电是解决能源短缺的有效途径

世界一次能源缺乏，我国一次能源更是非常紧缺，各国都在寻找开发可再生能源，如太阳能、风能、水能、垃圾废料、生物质能等。利用生物质能-秸秆发电是河源市可再生能源利用的迫切需要，也是解决能源出路的有效途径之一。我省是农业大省，有着丰富的秸秆资源，利用秸秆发电潜力巨大。

3、生物质能发电是节约煤炭资源并直接解决燃煤SO2对大气严重污染的有效途径

我国目前每年发电用煤量达8.5×108t，SO2的排放量达到1200×104t（煤的含硫量按0.8%计），粉尘排放490×104t。根据国家环保总局计算，我国每年燃煤7×108t，SO2对大气污染已经到了上限，而我国目前煤炭消耗量已达16×108t，大气污染已经到了不可承受的地步。由于SO2污染，产生酸雨已危害30%国土面积。2003年统计，仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元，SO2的污染更危及人民- 4 -

身体健康。

利用生物秸秆（玉米、小麦、棉花、豆类、油类秆等）发电可以大量减少SO2排放，秸秆中硫的含量为0.08%～0.25%左右，相当于燃煤含量的1/10左右。目前世界上瑞典、葡萄牙、丹麦、芬兰等国家大量利用可再生能源发电，其发电量占电力消费总量的25～50%。按照国家近期出台的对于再生能源发展的规划，到2020年生物质能发电装机容量占火电总容量的6.4%测算，生物质能发电装机容量将达4500×104KW左右，其发展前途广阔，同时可大大减少SO2的排放量。

目前我国多数地区秸秆利用率低，农民以焚烧方式处理积存秸秆，造成烟气污染空气、公路和机场，酿成不少交通事故，也发生过机场关闭等事件。

利用秸秆发电，既可减少燃煤发电带来SO2对大气的污染，又减少粉煤灰、粉尘的排放，也不致随地焚烧秸秆造成交通事故，是变废为宝、利在当代、功在千秋的大好事。可有效节约煤炭资源并减少CO2、SO2的排放，对改善环境有立竿见影的效果。体现了循环经济对建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。

4、对保护环境发展循环经济有明显作用

秸秆是一种很好的清洁可再生能源，根据有关单位对秸秆成份分析及工业分析，含硫量只有1.1‰左右，而煤的平均含硫量达1%。与燃煤火电厂相比，节约大量煤炭、减少二氧化硫排放量。秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。但目前我国绝大部分这类资源被白白焚烧或低值利用。秸秆野外焚烧

- 5 -

产生的烟雾不仅污染环境，还影响交通，酿成事故。

秸秆在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体，气化后生成的灰分是优质的农家肥，含钾量较高，可以返还给农民用于还田。

5、为本地区提供清洁生活燃料，对促进新农村建设有重要意义

本项目在利用农林废弃物发电的同时，可以联产二甲醚(DME)清洁燃料。DME是石油液化气的理想替代燃料。在各种替代燃料中，醇、醚等含氧化合物燃料引起了人们的极大关注，其中二甲醚燃料尤为受宠。二甲醚与液化气性能近似，且具有很高的十六烷值，可用作清洁柴油以及液化气的替代燃料，因此，被誉为―二十一世纪的燃料‖ 和“绿色能源”。预计2010年我国LPG进口量达950－1000万吨，假设DME替代50%的进口LPG，则需要燃料级DME约400－500万吨。因此，二甲醚作为民用燃料的替代品发展前景十分光明。由于DME具有其它代用燃料不可比拟的优势，也将会成为柴油的主要替代燃料。同时二甲醚也可做燃料电池、制氢和热电厂燃料等，因此，DME作为替代能源的开发与应用具有难以估量的市场前景。

6、对农民增收，发展农村经济具有重要促进作用

如果按照每年燃烧秸秆8.15×104t，发电0.54×108kwh，每吨秸秆300元的收购价测算，将带动农户增收2000多万元。

综上所述，本电厂的建设是一个很好的资源综合利用项目，是循环经济的具体实践，完全符合我国能源产业政策，并且是国家大力提倡、具有很好发展前途的可再生能源项目。它可以补充向本地供电，把解决能源短缺、环保和农民增收的问题很好地结合起来，是利国利民的一件大好事，因此项目建设意义重大。 - 6 -

1.6技术来源

本项目的技术支持单位为中国科学院广州能源研究所。

中国有着良好的生物质气化发电基础，在六十年代就开发了60kW的谷壳气化发电系统，目前160kW和200kW的生物质气化发电设备在我国已得到小规模应用，显示出一定的经济效益。“九五”期间进行了“1MW生物质气化发电系统”的研究，旨在开发适合中国国情的中型生物质气化发电技术。1MW的生物质气化发电系统已于1998年10月建成，2000年7月通过科学院鉴定后投入小批量使用。该系统在很多方面比200 kW气化发电有了改善，但由于受气化效率与气体机效率的限制，简单的气化—气体机发电循环系统效率很难高于18%，所以单位电量的生物质消耗量一般大于1.2 千克（干）/度。“十五”期间，国家863计划在1MW生物质气化发电系统的基础上，研制开发出4MW的生物质气化燃气—蒸汽联合循环发电系统，建成了相应的示范工程，燃气发电机组单机功率达500kW，系统效率也提高到28%，为6MW生物质气化发电联合循环发电技术的产业化奠定了良好的基础。

生物质合成气具有规模小和CO2高的特点，比较适合于采用一步法合成工艺。合成气一步法合成DME最初是作为合成气制汽油改良MTG法的中间过程而研究的。从1984年东京大学Fujimoto教授首次发表了由合成气一步法制备DME的研究报告以来，经过了近二十年的研究开发，各国已形成各具特色的反应工艺。如：美国Air Products

and Chemicals Inc采用铜基甲醇合成催化剂＋氧化铝＋氧化硅沸石固体酸作为催化剂，在三相浆态床反应器中，CO转化率为65%，DME

- 7 -

的选择性为76%（DME/DME+MeOH），并建立了4吨/天的LPDME工业试验装置。日本NKK公司，将Cu/Zn/Al甲醇合成催化剂和Cu/Al2O3催化剂充分磨细以2:1混合后悬浮于正十六烷中，采用气泡塔为三相反应器，在H2/CO=1，3.0～7.0MPa、250～280℃，空速为4000h-1的条件下，得到CO转化率为53.9%，DME的选择性为72.4%的结果，已建立了1000吨/年的工业化示范装置。

国内对合成气一步法合成DME也有多年的研究与开发经验，并建成了一些中试装置。由中国科学院“百人计划”项目和国家“十五”863项目的支持，广州能源研究所首次建成了一套从生物质催化气化、焦油裂解、组分调整与净化到液体燃料合成的小型试验装置，正在开展生物质制备液体燃料的应用基础与工业示范前期研究。

本项目在可研编制过程中，项目工作组与技术支持方进行了多次交流，特别是厂址选择、建设规模、技术方案、资金来源等重大问题进行了及时沟通，取得了一致意见，保证了可行性研究工作的顺利进行。

1.7建设规模

秸秆资源量、秸秆运输条件是制约本工程建设规模的基本条件。从这两个条件分析，秸秆电厂建设规模应该小型化。尤其是目前国内尚无同类电厂投入运行，从稳妥可靠的原则出发，规模不宜太大。

从河源市的秸秆资源量来看，能够满足总装机容量50MW的建设规模用量。但是，秸秆比重小(打捆后约200～250kg/m3)、体积大，运输条件相对较差，称重、卸料及检测工作量也相当大。

综合考虑河源市紫金的秸秆资源量、秸秆运输条件以及供热的- 8 -

需要，并充分考虑本工程的实际情况，本着稳妥、可靠的原则，考虑采暖供热条件，按照机炉匹配的要求和目前国产设备情况，本项目按2套20MWt生物质气化炉、14台600kW气体内燃发电机组、1台1500kW蒸汽发电机组、1套5000吨/年的合成DME装置，总装机容量8.5MW的建设规模进行建设。

1.8主要技术设计原则

1、从提高全厂运行可靠性系统效率角度考虑，按2套20MWt生物质气化炉、12台600kW气体内燃发电机组、1台1500kW蒸汽发电机组、1套5000吨/年的合成DME装置进行整体规划和建设。其中发电的余热产生的蒸汽供1500kW蒸汽发电机组和5000吨/年的合成DME装置使用，而5000吨/年的合成DME过程中产生的合称尾气通到燃气发电机组中进行集中发电。

2、电力系统：发电机出线电压6.3KV经主变升压后接入附近的110KV城东变电站。

3、原料供应：秸秆、林业废弃物由收购站按要求打包、晾干用汽车运至厂内，在厂内破碎。

4、原料仓库：容量按2台20MWt循环流化床气化炉使用15天设计。

5、灰渣：除灰渣系统按干除灰渣系统设计。。

6、秸秆破碎处理：在厂外设收购站，在厂内设破碎设备，将秸秆破碎成满足入炉要求的碎段。

7、机组控制：气化炉和发电机设集中控制室，控制设备为国产先进水平。