生物质燃料锅炉及配套生物质燃料基地建设可行性研究报告.docx
《生物质燃料锅炉及配套生物质燃料基地建设可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物质燃料锅炉及配套生物质燃料基地建设可行性研究报告.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
生物质燃料锅炉及配套生物质燃料基地建设可行性研究报告
生物质燃料锅炉
及配套生物质燃料基地建设
可行性研究报告
目录
（一）
一、项目概况3-6
二、相关领域的研究开发情况及国内同类技术比较7-8
三、项目的技术总体目标及主要技术指标9-11
四、技术原理及方案12-14
五、关键技术及技术创新15
六、项目的规模，功能及系统性能16-18
七、市场分析19-20
八、经济效益21-24
九、环境效益25
十、社会效益26
十一、商业模式与发展思路27-29
十二、项目投资计划30-31
十三、附件32
一、项目概况
项目全称：
生物质燃料锅炉及配套生物质燃料基地建设
发展历程：
1、2006年6月开始涉足新能源行业，主要从事生物质能源行业，在考察国内相关技术状况后，具体从事生物质燃料锅炉及生物质燃料的配套工作
•2、经过将近一年的考察于2007年7月第一台生物质颗粒燃料水暖锅炉组装完成（100KW），并进入自测试阶段
•3、2007年8月成立北京兆泰科技有限公司，专业从事生物质能源的开发和利用
•4、2008年8月决定在天津市成立分公司—天津福源世纪生物质能源技术开发有限公司。
•5、2008年7月由北京京环科环境保护设备检测中心完成对此锅炉的检测，环保指标突出（见附件）
•6、2008年9月与中国农村能源行业协会节能炉具专业委员会、天津大学机械学院及环境学院和河北工业大学城市管理学院相关专家教授建立合作关系
•7、2008年9月制订生物质锅炉生产企业标准，并由天津市武清区技术监督局备案（见附件）
•8、2008年10月生物质颗粒燃料水暖锅炉陆续安装至企事业单位进行测试（北京天周食品加工有限公司、北京泰和通达空气净化工程有限公司、天津市武清区地方税务局梅厂税务所等）
•9、2009年1月由天津市高新技术成果转化中心组织专家对生物质颗粒燃料水暖锅炉产品和技术进行鉴定（包括中国农村能源行业协会节能炉具专业委员会主任郝方州、秘书长贾振航、北京节能环保中心秘书长杨明珍教授等），达到国内领先水平并由天津市高新技术成果转化中心颁发了科技成果登记证书（见附件）
•10、2009年3月天津市地税系统在武清区梅厂税务所召开节能减排现场会，准备2009年在全系统推广应用
•11、2009年4月完成天津创新资金的申报工作，首批扶持款于5月中旬到帐并与天津市科委鉴定了项目合同
•12、2009年4月与国外生物质锅炉生产企业建立联系，开始着手先进技术的引进工作，目前已进入实质性阶段，并于近期出国考察生物质锅炉技术并签订合作协议
•13、2009年4月参加由中国农村能源行业学会节能炉具专业委员会主办的生物质炉具行业年会及产品展示会，并得到同行及参观者的好评
•14、2009年5月根据2008年生物质锅炉试验出现的问题，及时做了总结，并做出了进行改进的决定
•15、2009年8月一种新型生物质颗粒燃烧器设计成功，并通过测试，同月重新设计的锅炉炉体样品并通过燃烧测试，效果非常理想
•16、2009年9月生物质颗粒燃料热风炉设计成功并于2009年11月初安装至武清区一养鸡场及一家花厂进行测试
•17、2009年9月生物质颗粒燃料器及生物质颗粒燃烧炉申请国家专利，申请号是200920098568.6（见附件）
•18、2009年10月生物质颗粒燃料水暖锅炉项目在国家科技部创新基金评审中在十六个新能源项目中获得第二的好成绩并获得国家科技部创新基金支持并立项，目前合同已签订完成（见附件）
•19、2009年10月此项目在天津市发展和改革委员会立项，将于2010年获得天津市发改委资金支持。
20、2009年11月陆续为前测试企业现换第二代生物质锅炉进行测试，效果比第一代生物质锅炉不论从热效率、燃烧效果、控制系统等都表现出了很大的优点，基本上做到了零售后服务
天津福源世纪生物质能源技术开发有限公司成立之前，于2006年6月开始陆续投入研发资金，研发一种用于我国民用、工业及商用全自动节能小型燃烧炉灶。
第一代产品：
由于生物质燃料特点为可再生、低污染，燃烧时污染排放是燃煤的十五分之一到二十分之一、原料丰富、价格低廉。
经过近一年的开发研究，于2007年7月，一种以生物质颗粒为燃料的生物质颗粒燃料水暖锅炉燃烧系统、控制系统开发完成，与炉体配套后，并陆续安装2台采暖锅炉进行自测试，其各项性能指标均达到了预期的标准。
产品自测试完成后，我们于2008年8月成立了天津福源世纪生物质能源技术开发有限公司，专门生产和销售生物质颗粒燃料水暖锅炉及配套生物质颗粒燃料，并于2008年11月将不同型号的水暖锅炉产品安装到不同的企、事业单位进行测试，在测试过程中发现此种燃烧方式存在着很大的弊端，如出现上料堵塞、锅炉清灰不便等问题，发现问题才能解决问题，经过近半年的努力，于2009年8月一种新型的燃烧器及重新设计的锅炉炉体及控制系统设计完成，并经过一段时间的测试，效果非常理想，解决了2008年测试过程中发现的所有问题，并申请了一项国家实用新型专利，于2009年11月陆续更换并安装改进后的第二代生物质颗粒燃料水暖锅炉进行测试，效果非常理想，并在此基础上开发了专供种、养植及工厂车间取暖的热风炉，也已经过测试，专利申请材料正在组织中，另外一种户用生物质炉具也已进入研发阶段。
经过几年的不断研发、创新，形成一种生物质能炉中灶燃烧技术，经过严格的监测，炉中灶燃烧方式能够替代传统的燃烧方式。
生物质颗粒燃料发热量一般在16720-18810KJ，密度可达1.0-1.3×103kg/m3，但容积量比煤大，按单位热量计算比烧煤添加量要大，如果按传统的燃烧方式，要比燃煤多付更多的额外劳动。
近年来由于农村居民生活水平和生活质量不断提高，农民迫切希望从又脏又累的燃煤炉中解放出来，以便有时间从事其他生产劳动，也使生活质量得到提高。
本公司新开发的生物质颗粒燃料水暖锅炉，通过自动控制器对炉中灶的各项功能进行自动化控制，按照用户所设定的温度区间燃烧，使用户不用付出太多劳动就能达到像城市集体供暖同样的效果，同时使节能、降耗、减排和经济效益等指标达到最优。
二、相关领域的研究开发情况及国内同类技术比较
由于我国生物质能燃料、生物质能燃烧炉的研发应用刚刚起步，市场配套工程还不完善。
公司通过几年的研发，成功的将生物质颗粒燃料水暖锅炉推向市场。
许多客户来厂考察调研，一致认为该产品各项性能指标达到行业技术要求，特别是自动控制功能技术含量大大领先于目前国内其他小型燃烧炉。
但客户还关心一个问题，安装我公司生产的生物质能燃烧炉，燃料来源在哪里？
由谁来供应燃料？
经过市场调研，生产秸秆颗粒机的生产厂家较多，但通过对十几家公司的考察，产品过关的不多，没有一种质好价低的颗粒机可供市场选用，秸秆颗粒燃料生产、供销还没有形成一个完整的市场。
面临秸秆颗粒燃料来源不畅的困境，公司在生产生物质颗粒燃料水暖锅炉的同时，开发出了一种秸秆颗粒燃料成型机，目前对不同原料正在进行测试和改进，待成熟后将产品推向市场，解决燃料的供应问题。
经几年的攻关研究，生物质颗粒燃料水暖锅炉系列产品已基本成熟，公司已着手把这种燃烧技术运用到小型蒸汽锅炉、导热油锅炉上进行试验，与生产蒸汽锅炉和导热油锅炉的生产厂家合作，不久系列产品将面世。
我公司开发的生物质燃料锅炉是一种直燃式半气化炉，燃烧时不产生焦油，而且采用全自动控制工艺，以温度和压力为传感媒介，这在生物质能源利用方面在技术上处于前列，通过天津市高新技术成果转化中心组织专家鉴定，技术达到国内领先水平，目前国内还未发现与之相比的同类产品。
下图分别为我公司新研发的生物质能锅炉和传统简单的燃煤炉。
生物质颗粒燃料水暖锅炉燃煤锅炉
生物质颗粒燃料水暖锅炉热风炉
三、项目的技术总体目标及主要技术指标
项目的技术总体目标
生物质颗粒燃料水暖锅炉可完成自动上料、自动落渣、自动燃烧、自动控温、自动保火、自动故障报警等功能。
上千平方米的采暖炉可实现无专人监管，无需专人操作，就可轻松达到采暖的目标。
主要技术指标
各型号锅炉参数见表2.1
表2.1各种型号锅炉参数
锅炉型号
功率
KW
净重
kg
供暖
面积㎡
外型尺寸
mm
鼓风机
功率KW
上料电机
功率KW
引风机
NL200—Ⅰ
200
700
2000
1500X1700X800
0.25
0.18
0.75
NL100—Ⅰ
100
500
1000
1400X1600X600
0.12
0.12
0.55
NL-RF-Ⅰ
100
260
700X1800
0.12
0.12
0,55
NL-HY-Ⅰ
20
60
150
500X700X1000
热工及环保指标：
主要检测燃烧器为JGJ-200和JGJ-1000生物质颗粒燃料水暖锅炉出口烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度，林格曼黑度；锅炉正平衡热效率。
北京京环科环境保护设备检测中心报告见表2.2～表2.4（热工环保性能检测[2008]第35-1号，2008年7月18日）。
检测时间：
2008年7月13日
投运时间：
2008年6月
检测地点：
天津福源世纪生物质能源技术开发有限公司
监测方法及依据：
GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》；HJ/T398-2007《固定污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法》；GB10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》
监测仪器型号及名称：
3012H-41型自动烟尘（气）测试仪；英国KM9106烟气分析仪；皮托管；天平（万分之一）
检验结论：
JGJ-200和JGJ-1000生物质颗粒燃料水暖锅炉出口烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度，林格曼黑度达到国家标准GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》的要求。
表2.2环保性能测试报告
序号
参数名称
单位
检测结果
JGJ-200
JGJ-1000
1
烟气温度
℃
238
235
2
过量空气系数
α
1.80
1.75
3
烟气含湿量
％
6.8
6.7
4
烟道工况烟气流量
m3/h
118
520
5
烟道标态烟气流量
m3/h
59
261
6
烟尘平均排放浓度
mg/m3
38
35
7
烟尘折算排放浓度
mg/m3
38
35
8
SO2平均排放浓度
mg/m3
15
12
9
SO2折算排放浓度
mg/m3
15
12
10
NOX平均排放浓度
mg/m3
142
137
11
NOX折算排放浓度
mg/m3
142
137
12
CO平均排放浓度
％
0.10
0.12
13
CO折算排放浓度
％
0.10
0.12
14
林格曼黑度
级
＜1
＜1
表2.3燃料特性热性能测试报告
序号
名称
符号
单位
额定出力试验数据
JGJ-200
JGJ-1000
1
燃料收到基碳
Car
%
/
/
2
燃料收到基氢
Har
%
/
/
3
燃料收到基氧
Oar
%
/
/
4
燃料收到基硫
Sar
%
0.01
0.01
5
燃料收到基氮
Nar
%
/
/
6
燃料收到基灰分
Aar
%
1.35
1.35
7
燃料收到基水分
Mar
%
12.01
12.01
8
燃料干燥无灰基挥发分
Vdef
%
82.14
82.14
9
燃料收到基低位发热量
Qnet,v,ar
kJ/kg
17347
17347
表2.4锅炉正平衡效率测试报告
序号
名称
符号
单位
额定出力试验数据
JGJ-200
JGJ-1000
1
热水锅炉循环水量
G
kJ/h
368
1768.2
2
热水锅炉进水温度
tjs
℃
24.0
24.0
3
热水锅炉出水温度
tcs
℃
78.6
80.5
4
热水锅炉进水压力
pjs
MPa
/
/
5
热水锅炉出水压力
pcs
MPa
/
/
6
热水锅炉进水焓
hjs
kJ/kg
100.32
100.32
7
热水锅炉出水焓
hcs
kJ/kg
328.55
336.49
8
热水锅炉出力
Q
MW
0.0233
0.116
9
燃料消耗量
B
kg/h
6.2
30.0
10
输入热量
Qr
kJ/kg
17347
17347
11
正平衡效率
η1
%
78.0
80.2
项目成果涉及的技术领域
①锅炉燃烧领域
②锅炉自动化控制领域
③秸秆燃烧炉领域
四、技术原理及方案
4.1技术原理
炉中灶技术是该燃烧炉的主要技术，自动控制器对炉中灶下达各种运行指令来完成整个生物质颗粒燃料水暖锅炉的全部运行过程，通过上料和配风的有机结合，最大程度做到节能和降耗，减少污染物排放。
4.2产品结构设计
（1）产品结构图：
（2）锅炉安装图：
（3）燃烧原理见图3.3
图3.3燃烧原理图
（4）燃烧器
燃烧器分为三个燃烧区域：
第一部分为预热区，颗粒燃料通过上料器进入预热区对燃料进行燃烧前预热，中间层为碳化区，这就是颗粒燃料进入燃烧前的碳化气化。
先碳化后燃烧，是此燃烧灶提高燃烧效率，降低排放的技术核心。
最外层是增氧燃烧区，碳化后的燃料进入燃烧区后再辅以充足的氧气进行助燃。
图3.5燃烧器实物图
（5）自动控制器运行，见图3.6。
①温度设定，可根据需要自行设定上线d-1下线d-2，按设定程序进行走合。
②锅炉出水温度（0-100℃可调）按温度设定进行走合。
③保火时间设定0-1个小时可调。
④保火期内上料时间设定
⑤保火期内风机运行时间设定
图3.6自动控制系统
五、关键技术及技术创新
本课题研制的生物质颗粒燃料水暖锅炉以生物质颗粒为燃料，采用自动化控制工艺原理，实现了对炉温、上料、燃烧、保火和报警等多项指标控制，有效提高锅炉的燃烧效率，使锅炉更节能、管理更简单、使用更方便，它增加了生物质原料的利用途径，提高生物质能源的转化效率，改善人居生活环境，实现了节能减排。
其主要技术特点为：
（1）生物质颗粒燃料水暖锅炉将生物质颗粒燃烧器、智能控制器和取暖锅炉进行了一体化设计，能够使锅炉的正平衡热效率达到80%。
（2）锅炉内增设了热敏传感和压力传感两套信号传感装置，自动控制器可根据传感信号发出控制指令，使系统在满足预设的工作要求的情况下自动启动、运行、保火和泄压。
减少不必要的过度燃烧，有效节约燃料；无需专人看护，减少劳动力投入；消除了锅炉因过度增温，压力超负荷而引发的安全隐患，使整个系统都能在安全和节能的环境下高效运行。
（3）专用燃烧器、助燃通风孔和自动上料装置的配合设计，使炉体内只有高温燃烧区没有低温燃烧区。
提高了颗粒燃料的燃烧效率，保证燃料的直燃效率达到95%以上，避免了炉内冒烟现象的产生，避免了焦油及大量有害气体的产生。
（4）开发了预热、碳化和增氧燃烧三段式燃烧器。
使生物质颗粒充分燃烧，基本上无烟尘和有害气体排出，使燃烧更彻底。
（5）系统引入了自动上料和进风装置，自动控制器将根据传感器信号对螺旋推进器和鼓风机发出运行或停止指令，推进器会在指令控制下，从储料斗取料并传送到燃烧器内燃烧。
整个运行过程都是在最佳时段实时自动化上料和自动进风，提高了燃料的燃烧效率，大幅减少不必要的浪费。
六、项目的规模，功能及系统性能
6.1功能与优势
（1）自动工艺控制节约专业司炉人员，可实现无专人看管。
（2）可同时实现节能、降耗、环保，三大指标行业领先。
6.2性能特点
（1）设立燃烧器
燃烧炉中设立燃烧器，通过自动控制器对燃烧器发布的运行指令实现无专人操作管理。
（2）按温度和压力进行燃烧，节能效果显著
目前我国市场上户用燃烧炉大都采用按燃料的添加量进行燃烧，多填多烧，少填少烧，经常出现温度过高或过低的现象。
温度过高就会出现能源浪费、温度过低则达不到采暖效果，这种传统的燃烧方式一直沿用至今，是当今户用采暖炉能源浪费的根本结症。
我公司研发的燃烧炉改变了这种传统的燃烧方式，将其改为按所需温度和压力蒸汽炉按压燃烧进行燃烧，也就是按“需”所燃，这样就可以把超高温和超高压力的能源全部节省下来，达到节能的目的。
（3）无低温燃烧区只有高温燃烧区
无低温燃烧区只有高温燃烧区是该项产品的一种首创，可大大提高燃烧效率，降低有害气体的排放。
传统方式只要往炉膛上方一加燃料，马上进入了低温燃烧开始冒烟，低温燃烧区燃烧效率最低，有害气体排放量最高，而燃料在高温燃烧区燃烧效率高且不冒烟。
我公司研发生产的生物质颗粒燃料水暖锅炉为无低温燃烧区只有高温燃烧区的燃烧炉。
（4）自动上料、自动落灰和自动除焦
该燃炉可按控制器发布的运行指令自动完成弃废填新的程序。
摈弃上填料下燃烧的传统燃烧炉的燃烧方式，改进水平进料的方式，避免了燃料进入低温燃烧区，实现节能减排的目的，还可让用户从又脏又累的手工填料劳动中解脱出来，见图5.1和图5.2。
图5.1自动上料图5.2上料和配风
（5）预热、碳气化、增氧燃烧
预热、碳气化、增氧燃烧是该燃烧炉提高燃烧效率、降低污染排放的核心关键技术，可以使任何有机可燃物在燃烧灶内都能达到较彻底燃烧，各种燃煤和各种生物质颗粒燃料在此燃烧灶内燃烧都不会产生冒烟，都会燃烧的很彻底。
（6）可燃原料范围广
各种秸秆植物颗粒、木质颗粒等有机物可燃颗粒在此燃烧器具内都能充分燃烧而不冒烟，见图5.3和图5.4。
图5.3颗粒燃料图5.4制作颗粒燃料
（7）有自动保火的功能，且具超长自然保火能力
该炉灶一经点火就进入自动保火控制范围，非特殊情况不会出现烙炉现象，弥补了传统燃烧炉常出现的烙炉、点炉现象。
自然保火时间可达24小时以上，在燃炉工作时遇到事故停电，如停电不超过24小时，一般来电后该燃炉将自动进入工作状态，火源不会熄灭，见图5.5。
图5.5自动保火
（8）常压热水锅炉，安全有保证
生物质颗粒燃料水暖锅炉是常压锅炉，大气连通管与大气相通，是极为安全的燃烧炉之一。
七、市场分析
生物质能源开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题，既涉及农业和农村经济发展，又关系到能源安全。
我国农业生物质资源主要有农作物秸秆、能源作物、畜禽粪便和农产品加工业副产品等。
大力加强农业生物质开发利用，既是我国开拓新的能源途径、缓解能源供需矛盾的战略措施，也是解决“三农”问题、保证社会经济可持续发展的重要任务。
我国有十几亿人口，绝大多数居住在乡村和小城镇，燃烧薪柴、秸秆、稻草等松散型物料，仍然是农村居民的主要生活用能之一。
近几年，能源变得紧张起来，农民生活用能成本增加，许多农村不得不又恢复到传统的烟熏火燎的炊事和取暖方式中，既污染环境，又浪费资源。
因此，一些节能省柴炉灶开始流行于农村市场，尤其是秸秆气化炉和配套的秸秆压块燃料，农村生物质能的开发应用已成为我国当前建设新农村，发展新能源的重要举措之一，引起社会各界高度重视，从上到下，各地政府部门已出台一系列相关的扶持发展政策和措施。
很多地方城市生物质能源的利用已经达到了相当的程度并出台了很多相关的政策，如户用生物质炉具的补贴，生物质锅炉代替燃煤锅炉也享受政府补助，有的城市甚至出台了禁煤政策，如沈阳二环以内、辽宁抚顺已禁止一吨以下燃煤锅炉的使用，河南郑州在2007年就已经禁止小型燃煤锅炉，其它像大连、青岛、烟台、大同、铜川等城市禁煤政策也早已实施，这些都为生物质锅炉及户用生物质炉具的推广提供了政策保障。
利用生物质能源，发展生物质锅炉，一方面可以减少环境污染，服务三农，增加农民收入和增加农民工就业，解决了令各级政府头痛的秸杆禁烧问题，更为重要的是可以减少化石类能源的应用，减少二氧化碳温室气体的排放，对有效遏制全球气候变暖有着重要的作用和意义。
顺应市场机遇，天津福源世纪生物质能源技术开发有限公司经过几年的不懈努力，终于开发出了系列生物质颗粒燃料水暖锅炉产品，目前该系列产品包括户用生物质炉具、生物质颗粒燃料热风炉、生物质颗粒燃料水暖锅炉（100KW—200KW），已申请国家实用新型专利一项，另外专供种养植行业的生物质热风炉也已通过测试，专利申请材料正在准备当中。
该系列锅炉具有节省燃料成本、节约人力、降低污染物排放等特点，生物质燃料的应用将在缓减我国能源压力，提高农村人居生活水平，改善农村生态环境方面做出突出贡献，产品本身具有广阔的市场应用前景。
八、经济效益
根据国家和发展改革委员会2007年8月31日下发的《可再生能源长期发展规划》介绍目前我国农作物秸秆年产量约为6亿吨，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约有3亿吨可作为燃料使用。
林业枝杈和林业废弃物可获得量约为9亿吨，大约3亿吨可作为能源利用，合计总量有6亿吨可作燃料使用。
以上数据表明我国可再生能源如果能加以合理利用，完全可以满足我国农村生活用能和北方农村冬季取暖用能，具有巨大的市场潜力。
如果我国的可再生能源利用能达到50%，每年可节约燃煤2～3亿吨。
随着可再生能源的扩大利用，必将取代大量不可再生的燃煤，石油等能源消耗，延长我国不可再生能源的开采期，能源紧张的局面将得到一定的改观，经济效益显著。
虽然我国可再生能源的利用取得了很大的成绩，但是利用率还很低，发展的空间很大。
要搞好我国可再生能源利用，首先要扶持和建立一批专业的农村秸秆颗粒燃料生产基地，加工后的秸秆颗粒燃料可作为商品进行市场交易，便于存储、运输和配送。
二要以农村基层农户为加工单位，把自家的秸秆或左邻右舍不用的秸秆加工成颗粒燃料，除满足自己的需求外，也可进入市场进行交易，是为我国农村可再生能源利用自产、自制、自燃的最好办法。
只要我国各级政府在政策上加以支持，市场机制上加以完善，我国的生物质能源的利用将会迎来一个快速的发展时期。
目前北京地区商用颗粒燃料的价格为每吨800元左右，燃煤已被禁止，很多企事业单位都在使用燃油和燃气，费用比用生物质燃料高出几倍，如果这些企事业单位或农村采暖炉改用生物质能采暖，每年可减少很大一笔燃料费用的支出。
下面是两个测试单位的费用对比：
1、天津市武清区地方税务局梅厂镇税务所
天津市武清区地方税务局梅厂镇税务所07年采暖消耗情况表
序号
项目明细
备注
1
采暖期（三个月）
07年-08年
2
建筑面积
950平方米
3
楼房布局
三层
4
采暖期耗煤量
25吨
煤合计金额
25000元
晚上基本封火
煤价格
1000元/吨
5
锅炉人工费四个月
4000元
6
总合计消耗
29000元
未包含锅炉投资
天津市武清区地方税务局梅厂镇税务所08年采暖消耗情况表
序号
项目明细
备注
1
采暖期（三个月）
08年-09年
2
建筑面积
950平方米
3
楼房布局
三层
4
锅炉价格
29800元
5
采暖期耗燃料量
20吨
燃料合计金额
12000元
基本上24小时不间断燃烧
燃料价格
600元/吨
6
锅炉人工费四个月
升级会员 