合肥工业大学后勤集团燃气油锅炉改烧生物质燃料项目建议书.docx
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合肥工业大学后勤集团燃气油锅炉改烧生物质燃料项目建议书
合肥工业大学后勤集团
燃气（油）锅炉改烧生物质燃料
项
目
建
议
书
主办单位：
安徽晔城生物科技开发有限公司
项目负责人：
陈新南
技术负责人：
陈宝林
2009年12月1日
1.总论
1.1项目名称及主办单位：
1）项目名称：
燃气（油）锅炉改烧生物质燃料项目；
2）项目主管单位：
合肥市环保局；
3）项目主业单位：
合肥工业大学后勤集团
4）项目主办单位：
安徽晔城生物科技开发有限公司
1.2.项目主办单位概况
安徽晔城生物科技开发有限公司（以下简称“晔城公司”）是以充分利用可再生能源---生物质为基础，为企业降低能源成本，减少大气及环境污染，实现可循环经济为己任的一家专业公司。
公司位于包拯的故乡-----安徽省会合肥。
这里交通便利，地理位置优越。
公司创始人，荣获国家三项技术专利的陈宝林先生，一直致力于生物质能替代化石能源燃烧及污泥无害化处置与生物质循环再利用方面的开发与研究，三项技术专利号分别是：
ZL200520074650.7（送料鼓风装置）、2006201654282.2（燃烧生物质锅炉送料、送风喷口装置）、200720039539.3（污泥生物质焚烧系统）。
经过多年的工程实践与技术积累，公司形成了鲜明的技术特色，由一系列专有技术和具有自主知识产权的专利技术组成了一个完整的在锅炉上燃烧生物质的技术体系，并与上海交通大学、南京理工大学、浙江大学、等多所国内知名高校建立了横向合作关系。
晔城公司在锅炉燃用生物质能的技术改造工程中，在合肥地区、蚌埠市、全椒、和县、六安市、泾县、桐城，以及江苏、广西、湖北、鞍山、建三江等地改烧了多台4t/h至35t/h的链条炉排锅炉和循环流化床锅炉，以及宁国发电厂35t/h链条炉排电站锅炉。
以上的工程改烧都取得了良好的效果，锅炉出力正常，而且具有一定的超负荷工作能力，在同一时空条件下，链条锅炉中燃烧生物质比燃烧煤炭的出力可提高10%以上；在污泥的无害化处置上，利用“污泥生物质焚烧系统”专利技术，达到了污泥的一次性无害化处置，大大降低了污泥焚烧的运营成本（与中国宣纸集团公司合作，将其污水处理站产生的污泥进行无害化处理），为合作企业创造了可观的经济效益，实现了同合作企业的双赢，同时也为国家每年节省大量的不可再生资源——煤炭约500000吨，减少了二氧化硫约5000吨和二氧化碳约1300000吨对大气的排放，赢得良好的社会效益，对社会节能减排做出了伟大的贡献，为造福子孙！
1.3项目实施地点
本项目实施地点在合肥工业大学校园内。
1.4项目实施内容、规模
1.4.1项目实施内容
新建生物质燃料仓储、输送、燃烧、除尘系统，并对锅炉进行技术改造。
1.4.2项目实施规模
本项目为生物质燃料替代煤炭在锅炉中燃烧，其最终生产能力为：
完全达到现有锅炉的燃气生产能力。
1.5项目实施进度
进度表
工作周
项目
1
2
3
4
5
可行性研究报告
环评报告
环评、可行性审批
初步设计、审批
施工图设计
设备制作
土建施工
设备、工艺安装
试车投产
（锅炉实际停烧熄火时间为72少时）
1.6投资概算
项目实施总投资约17.8万元（人民币，下同）。
2.项目实施的必要性
2.1可以开发新能源，节约天然气、改善能源结构
当前，我国能源供应过份依赖于煤炭和天然气等化石燃料，仅煤电就占全国电力的70%以上。
但我国煤炭资源储备人均占有量低，煤炭资源人均相对匮缺，且我国产能、储能地域与主要用能地域之间距离过远，造成运力负担过重和损耗增加，煤炭供应紧缺，能源利用率低。
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量相当于世界主要燃料消耗量的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%。
这些未被利用的生物质，为完成自然的碳循环，其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放，回到自然界中。
通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天燃气等燃料，产生电力，从而减少对化石燃料的依赖，保护国家能源资源。
目前，世界各国，尤其以达国家，都在致力于开发高效，无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障国家能源安全。
实现二氧化碳减排、保持国家经济可持续发展的目的。
专家们认为，生物质能源将成为未来持续能源的重要部分。
到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。
我国农村人口占全国总人口的70%以上，生物质一直是农村的主要能源之一，在国家能源结构中也占重要地位。
在我国，1979年以前农村能源消费量的70%以上来自生物质能源，1998年，仍有30%的农村能源来自生物质能源。
但大多数生物质能源以直接燃烧的方式利用，燃烧效率低，造成了巨大的资源浪费和环境污染。
生物质能源技术发展的原始动力在于能源市场的需求和环境保护的压力。
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视，七十年代初，我国为解决农村能源短缺问题，大力开发和推广户用沼汽池技术，节柴炕灶和薪炭林，为农村能源建设和农村经济发展做出了重大贡献。
九十年代，我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与开发列为重点科技攻关项目。
研究开发了生物质气化集中供气、气化发电、沼气发电、甜高梁茎杆制取乙醇燃料、纤维素废弃物制取乙醇燃料、生物质裂解油、生物柴油和能源植物等现代生物质能技术。
在国家“十五”863计划中，多项生物质能利用新技术研究课题被列为重点课题，这些技术的研究与开发将为今后我国生物质能产业化发展提供技术支撑。
本工程改造完成后，年利用生物质燃料约5000吨，每年可代替150多万立方天然气。
在新的世纪里，我国将面临能源和环境问题的严峻挑战，开发和利用拥有巨大资源保障，环保又好的替代能源是事关我国国民经济可持续发展，国家能源安全和社会进步的重大课题。
2.2可改善环境
2.2.1减少有害气体的排放
人类正面临着巨大的能源与环境压力。
当前的能源工业主要是矿物燃料工业，包括煤炭、石油和天然气。
一方面，矿物能源的应用推动了社会的发展，其资源却在日益耗尽，世界石油探明储量约1270亿吨（1991年），世界煤炭探明储量约1.4亿万吨（1986年），按目前技术水平和开采量计算，石油可开采40年，煤炭可开采200年，天然气可开采60年；在我国，近二十年来，随着人口和经济的持续增长，能源消费量也在不断增长；1980年我国一次能源消费量为6.02亿吨标煤，其中煤炭占72.2%，石油占20.7%，天然气占3.1%，水电占4%；到1999年，我国一次能源消费量达12.2亿吨标煤，其中煤炭占67.10%，石油占23.4%，天燃气占2.8%，水电占6.7%。
矿物能源的无节制使用，引起日益严重的环境问题，产生的大量污染物如CO、SO2、CO2和NOx，是大气污染的主要污染源之一。
据估计，我国由矿物燃料消耗每年排放的总量可达22.7亿吨，相当于6.2亿吨碳排量，是全球GHG总排量的11.8%左右。
这些污染物导致气温变暖损害臭氧层，破坏生态圈碳平衡，释放有害物质，引起酸雨等自然灾害，造成土壤酸化，粮食减产和植被破坏，而且还能引发大量呼吸道疾病。
本次改造完成后，CO2和SO2的排放量比改造前每年减少约50000吨和200吨，使周围大气环境质量得到明显改善。
2.2.2解决秸秆禁烧问题
合肥市三县的主要农作物秸秆年产量为：
242万吨，其中：
（1）午季：
油菜秸秆63万吨，小麦秸秆19万吨；
（2）秋收：
水稻秸秆131万吨，玉米秸秆19万吨，棉花秸秆10万吨。
（上述数据由合肥市农委提供）
由此可见，合肥市政府自2005年开展秸秆禁烧工作至今，成效不大的原因，除了执行力度不够（禁烧地方法规未立），主要的原因还是秸秆没有销路，（尤其是63万吨油菜秸秆，蓬松不易堆放，日晒雨淋后又不能作柴烧）没有人要，没有需求的市场，农民到最后只有烧掉。
故而，实施燃煤锅炉改烧秸秆成型燃料，使得秸秆可大量、快捷、变废为宝，将会最终解决秸秆禁烧的难题。
2.3可缓解天然气供应紧张的局面
近年来，全国天然气供应紧张，价格不断上涨，造成部分小型电厂限产或亏损，据统计全国有21个省（区、直辖市）由于电厂供应能力问题被迫拉闸限电。
鉴于此，亟需开发和利用新的电力能源，以缓解铁路运输压力和不可再生能源煤炭供应短缺的局面。
而生物质燃料发电是种高科技、新型、环保、可再生能源的发电方式，是缓解目前能源短缺的重要途径。
现在国内多数生物质燃料被废弃或烧掉，少部分除作为饲料，工业原料外，其余多作为农户炊事、取暖燃料，其利用效率很低，其转换效率仅10～20%左右。
随着农民收入的增加和生活质量的提高。
煤、液化石油气等商品能源已逐渐成为其主要的炊事取暖用能，致使被丢弃的生物质燃料逐年增大，既多占土地，危害环境，又浪费能源。
而充分利用生物质燃料，可以减少污染，节约能源，可缓解煤炭供应紧张的局面。
2.4可增加当地农民的收入
近年来，政府通过采取提高粮价等措施，千方百计增加农民收入，保护农民种粮积极性，并专门下发了促进农民增收的1#文件，增加农民收入成为全党工作的重中之重。
本改造工程完成后，年可消耗生物质燃料约2000多吨，给当地增加收入约60多万元。
同时生物质燃料燃烧后的底灰、炭灰是一种优质有机肥料，含有丰富的钾、镁、磷、钙等元素，将底灰、炭灰返回土地里，又可降低农民施肥成本。
2.5可以提高真心食品的经济效益
锅炉改造成燃烧生物质后（实现“绿色GDP”），除能享受国家有关优惠政策外，根据现在的生物质燃料的供应价格，可提高真心食品的经济效益，有利于企业的生存和发展。
2.6政策背景
1）2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议，通过《中华人民共和国可再生能源法》，其中：
第十二条国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域。
2）2005年8月18日，国家发改委发布《节能中长期专项规划》，其中：
对中小型燃煤锅炉，在有天然气资源的地区应鼓励使用天然气进行替代；在无天然气或天然气资源不足的地区，应鼓励优先使用优质洗选加工煤或其它优质能源，并采用先进的节能环保型锅炉，减少燃煤污染。
3）2005年11月29日，中华人民共和国国家发展和改革委员会颁布《可再生能源产业发展指导目录》，其中：
第65号条目：
“生物质直燃锅炉”，该条目类型为“技术改进”。
4）2006年8月1日，科学技术部、财政部、建设部、国家质量检验检疫总局、国家环境保护总局、国家机关事务管理局、中共中央直属机关事务管理局联合发布《“十一五”十大重点节能工程实施意见》，其中：
第一项重点工程为“燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程”，生物质燃料是其中重要内容。
5）2007年5月23日，国务院以“国发（2007）15号”文发布《 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》，其中：
积极推进能源结构调整。
大力发展可再生能源，抓紧制订出台可再生能源中长期规划，推进风能、太阳能、地热能、水电、沼气、生物质能利用以及可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设。
6）2007年6月4日,国家发改委发布《中国应对气候变化国家方案》，其中承诺：
促进生物质能源的规模化生产和使用。
7）2007年8月28日,国家发改委以“发改环资[2007]2132号”文发布《关于印发节能减排全民行动实施方案的通知》，其中：
为贯彻落实全国节能减排工作电视电话会议和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）精神，进一步动员全社会积极参与节能减排和应对气候变化工作，形成以政府为主导、企业为主体、全社会共同推进的节能减排工作格局。
8）2007年8月31日,国家发改委以“发改能源[2007]2174号”发布《国家发展改革委关于印发可再生能源中长期发展规划的通知》，其中：
对生物质能的发展前景作了美好的规划。
9）2007年8月10日“财建[2007]371号”：
财政部国家发展改革委关于印发《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》的通知中第九条，东部地区节能技术改造项目根据节能量按200元/吨标准煤奖励，中西部地区按250元/吨标准煤奖励。
结论：
燃煤锅炉将受到越来越严格的节能政策和环保政策的限制，将燃煤锅炉改为燃用生物质燃料，符合国家产业政策与环境保护政策——“节能减排”，是国家鼓励的产业发展的优先领域，真心食品锅炉改烧生物质燃料是完全必要的。
3.专利技术与专有技术介绍
3.1其他人的专利技术
生物质的品种很多（指农、林废弃物等）,晔城公司目前以燃烧谷壳、秸秆为主,考虑到谷壳、秸秆的容重很轻，火床炉上燃用谷壳、秸秆面临的基本问题是燃料供给量不足。
国内目前从事类似技术改造的机构，所使用的链条炉排生物质燃烧技术，都是从解决燃料供给为目标，主要是采用提高煤闸门、前拱进料口高度，加快炉排速度的方法加大燃料供应量。
这一技术存在的问题主要有三点：
一是不能彻底解决燃料供给问题（锅炉往往是低负荷运行），二是锅炉的燃烧效率无法保证（能耗较高），三是炉内热负荷严重不均匀,炉内温度分布与燃烧强度分布极不均衡，锅炉前后拱及水冷壁、对流管的温差较大，造成炉膛前后膨胀系数不同，极易结垢、爆管,且炉排及其调速机极易损坏。
其结果通常表现为，锅炉不能达到额定出力，对于单位产气量而言燃料耗量偏高，同时严重影响锅炉本体的寿命。
3.2晔城公司专利技术
晔城公司的专利技术（燃烧生物质锅炉送料、送风喷口装置），以及配套的专有技术，在锅炉上燃用谷壳、秸秆时，表现出鲜明的技术特色,解决了上述改烧技术存在的问题。
3.2.1燃烧系统控制
晔城公司的专利技术，充分考虑到燃料的着火过程与供给量两个方面，具有较大的设计裕度，使得燃烧系统控制具有一定的超负荷工作能力，同时达到悬浮燃烧的效果，炉内燃烧强度分布合理。
3.2.2燃料输送系统
晔城公司在长期的改造实践中，积累了特殊的燃料输送系统的专有技术，以一体化的机械输送为特征的燃料输送系统，抛弃了炉前大料仓的生物质燃烧传统，从料场到炉前的燃料供应自动化程度和燃料保障的可靠性大幅度提升。
该技术特征对于大容量的工业锅炉尤其重要。
该系统已经经过了多台工业锅炉的验证与考核,均取得了良好的运营成效。
3.2.3风系统控制
晔城公司拥有针对生物质燃烧的风系统控制的专有技术，结合锅炉的具体情况进行特定的设计，圆满地解决了高挥发物含量燃料的燃烧效率问题，在提高锅炉热效率的同时，锅炉出力能得到进一步的充分保证。
4.锅炉改烧方案
4.1改烧原则
真心食品合肥一厂现有1台4t/h链条炉排蒸气锅炉，目前的使用状况良好，晔城公司设想先对其进行技术改烧；改烧过程将遵循以下基本原则：
1）原有的燃煤系统，都完全予以保留；
2）锅炉的受热部件将不做任何改动（所以该改烧工程不存在锅炉本体的安全性问题）；
3）锅炉的烟道、灰渣系统、送风机、引风机予以保留；
4）可在不停烧的状态下改回烧煤；
5）保证环保达标。
4.2生物质的性质与特点
4.2.1生物质的性质：
序号
名称
符号
单位
小麦
秸秆
玉米
秸秆
棉花
秸秆
杨树枝
油菜秸秆
稻壳
1
收到基低位发热量
Qnet.ar
Kcal/Kg
3611.4
3680.4
3718.8
3771.4
3564.6
3100
2
收到基碳
Car
%
40.7
38.2
41.4
42.6
40.9
52.9
3
收到基氢
Har
%
5.48
5.22
5.56
5.64
4.76
4.94
4
收到基氧
Oar
%
36.17
33.40
36.58
34.92
38.34
35.4
5
收到基氮
Nar
%
0.42
0.61
0.71
0.37
0.44
1.36
6
收到基硫
Sar
%
0.16
0.05
0.05
0.03
0.33
0.11
7
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
80.75
81.65
81.30
81.37
78.39
60.7
8
收到基灰分
Aar
%
8.18
3.67
3.13
2.74
3.69
15.2
9
收到基水分
Mar
%
8.86
18.9
12.6
13.7
11.5
12.1
10
空气干燥基水分
Mad
%
3.61
3.65
1.16
0.97
4.43
11
灰变形温度
t1
℃
870
1130
1270
＞1400
980
1100
12
灰软化温度
t2
℃
1000
1200
1300
＞1400
＞1500
1180
13
灰液化温度
t3
℃
1200
1280
1380
＞1400
1250
14
堆积密度（破碎后）
ρ
Kg/
m3
150
250
300
300
150
350
4.2.2生物质特点
由上表可见，与煤炭相比，生物质有以下特点：
1）挥发分含量远高于煤炭。
中质烟煤的挥发分大约在30％，而生物质的挥发分高达60％，生物质燃烧有更多的热量是在炉膛内完成的，火床内的放热份额要远小于煤炭，所以从燃烧过程组织来看，必须使用大量的二次风直接进入炉膛，而炉排风的份额应当控制在总风量的40％左右，改造时加装二次风系统是必要的，这也是晔城公司致力于开发适用于生物质的二次风专有技术的原因；
2）生物质的热值小于在用燃煤的热值，按照热值折算，大约2吨生物质相当于1吨标煤，在相同出力和热效率的条件下，锅炉的生物质耗量是原煤（标煤）的2倍；
3）粗略地说，生物质的容重大约为燃煤的九分之一，按燃料耗量折算，锅炉炉前煤仓的仓容存储量完全无法保证稳定的燃料供应，这也是晔城公司致力于开发适用于生物质的燃料输送系统专有技术的原因。
4.3改烧方案
4.3.1工艺流程
锅炉燃烧生物质工艺流程图
粗料下料仓
粉料下料仓
仓
储
料
库
送料鼓风装置
粉燃烧器
4t/h链条蒸气锅炉
斗式提升
输料系统
原燃煤
料斗
皮带
输料系统
烟
囱
飞
灰
输送系统
旋风
除尘器
床
渣
输送系统
水膜除尘器
湿灰
湿灰沉淀池
灰渣库
4.3.2方案综述
4.3.2.1储料棚
真心食品合肥一厂原没有的储料棚，为了保证锅炉生产所需燃料的周转使用，须新建300㎡的储料棚。
4.3.2.2燃料输送系统
新建生物质燃料下料库和下料仓各一个，一个粉料，一个颗粒燃料，利用斗式提升和皮带输料系统，将生物质粉料输送到送料鼓风装置；生物质颗粒燃料，则通过皮带输送机，输送4t/h蒸气锅炉原有的燃煤料斗。
4.3.2.3送料鼓风装置系统
在蒸汽锅炉前方，安装一组送料鼓风装置系统，将生物质燃料送进炉膛中燃烧。
4.3.2.4水膜除尘翻修
4t/h蒸气锅炉现有的水膜除尘器漏风严重，为使燃烧生物质燃料烟尘排放环保达标，必须对其进行翻修，以保证水膜除尘器的正常、达标0运行。
4.3.2.5飞灰、床渣输送系统
将多管旋风除尘器产出的飞灰和炉排上产出的床渣，用封闭式输送系统，直接送到灰渣库的斗式提升机入口。
4.3.2.6灰渣库
新建灰渣库一座，总高3米，可装1吨灰渣，以保证环保达标。
4.3.3投资概算
4t/h蒸气锅炉改烧项目投资概算
序
号
项目
开支预算
（元）
1
燃料输送系统
60000
1.1
下料仓制作安装
10000
1.2
斗式提升系统
20000
1.3
皮带输送系统
30000
2
送料鼓风装置系统
20000
3
水膜除尘器翻修
8000
4
飞灰、床渣输送系统
30000
5
灰渣库
20000
6
储料棚
40000
10
合计
178000
5.环保影响评价
5.1概况
当前全国经济正蓬勃发展中，各个城市都兴建多个大型工业园，促进了本地的经济迅速增长，但同时也增加了环境的污染，燃煤工业锅炉是工业企业的主要污染源之一。
从发达国家和我国的发达地区的经验来看，为了有效控制环境质量，限制燃煤工业锅炉的数量而替代以燃用清洁燃料的工业锅炉，是势在必行的措施。
谷壳、秸杆是一种可再生的清洁能源，是生物质能的一种，属于国家鼓励发展的能源，使用于工业锅炉作为燃料，符合国家产业政策，改造费用相对较低，能有效解决合肥市的燃煤污染问题。
5.2相关法律、法规
（1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26同起实施）；
（2）《中华人民共和国大气污染防治法》（修订版，2000年9月1日起实施）；
（3）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004年12月29日修订，2005年4月1日起实施）；
（4）《中华人民共和国水污染防治法》（1996年5月15日起实施）；
（5）《中华人民共和国环境影响评价法》（2003年9月1日起施行）；
（6）《中华人民共和国节约能源法》（1998年1月1日起施行）；
（7）《中华人民共和国可再生能源法》（2006年1月1日起施行）；
（8）《中华人民共和国清洁生产促进法》（2003年1月1日起施行）；
（9）国务院（1998）253号令《建设项目环境保护管理条例》；
（10）国发[2005]39号《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》；
（11）环发（2005）114号文《国家环保总局关于推进循环经济发展的指导意见》；
（12）国家发展和改革委员会发改能源[2005]2517号文，国家发展改革委关于印发《可再生能源产业发展指导目录》的通知；
（13）国家发展和改革委员会发改能源[2006]13号文，国家发展改革委关于印发《可再生能源发电有关管理规定》的通知；
（14）《国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知》，国发[1996]36号；
（15）国家发展改革委第40号令《产业结构调整指导目录（2005年本）》；
5.3燃用谷壳、秸杆的锅炉主要污染物排放分析
5.3.1二氧化硫
谷壳、秸杆是一种典型的低硫燃料，从表5—1可以看到，其含硫量只有0.09%左右，按照热值折算，与含硫量0.5%、热值42MJ/kg的轻柴油（我国轻柴油的典型数据）相比，按照热值折算，稻壳的含硫量只有轻柴油的50%。
从二氧化硫的排放性能来看，工业锅炉燃用谷壳、秸杆比燃用轻柴油更为清洁，与燃煤相比，国内含硫量最低的煤种为神府煤田所产的优质烟煤（含硫量0.7%），按热值折算，燃用谷壳、秸杆的二氧化硫排放量只有神府煤的25%，与含硫量为1%的中质烟煤相比，燃用稻壳的二氧化硫排放量只有其9%。
5.3.2氮氧化物
谷壳、秸杆为低热值燃料，火焰温度远低于燃煤或柴油，因此其热力型氮氧化物的排放要远低于轻柴油和煤。
由于含氮量与烟煤大致相当，所以燃料型氮氧化物的排放与烟煤相当，总体来看，
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