海丰热电肥BIGCC循环经济示范项目一期.docx

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海丰热电肥BIGCC循环经济示范项目一期

上海海丰生态奶业（万头牛场）

热电肥（BIGCC）循环经济示范项目

方案

上海沃菲德环保能源科技有限公司

2010年11月18日

一、公司简介

为贯彻国家能源战略，积极推进新能源和可再生能源的开发，上海沃菲德环保能源科技有限公司近几年来十分关注利用农林废弃物作燃料的“生物质气化联合循环（BIGCC）发电技术”。

经过多年的

实践和使用，和四川省绵阳通美能源科技有限公司（中国物理工程研究院）结成战略合作伙伴，取得不菲的业绩。

申报并将完成国家科技支撑计划项目“生物质气化联合循环发电（BIGCC）成套技术开发及示范使用”和一个863计划专题课题“生物质气化系统脱焦脱碳技术”。

其中杨家山供气站已成功运营七年。

图1牛粪燃料制粒的加工过程及颗粒状燃料外形

图2制粒的加工示意图

图3颗粒燃料的气化净化过程

原料进库→上料→气化→高温裂解焦油→固定燃气组份→热交换器降低燃气温度（余热利用）→两级高压静电除焦→脱碳→脱硫→储气罐。

图4粪污处理沼气工程和生物质电厂

金牛60（索拉）STG-200（西门子）

图5燃气轮机联合循环机组

二、项目简况

上海牛奶集团在上海海丰农场开发新建生态型高产奶牛饲养优质奶源生产基地一个，规划总存栏数4万头，占地50000亩（3340公顷），分三期完成。

第一期工程设计存栏数1万头、占地12000亩（800公顷），建筑面积17万平方米，项目投资3.5亿元。

目前一期工程已基本完成。

现就上海牛奶集团海丰基地万头牛场（一期）粪污处理前期方案如下：

三、处理牛粪工艺流程方案（日处理1000吨～5000吨）

（一）、工艺流程图

牛粪集中脱水制粒气化净化

草木灰

去沼气池

肥料

储气罐

沼气化沼气和燃气混合

废水处理

标准排放或

循环使用

上网或供电

（二）、流程说明

总体工艺流程主要包括以下系统：

1、牛粪集中、脱水系统：

将饲养场的牛粪集中收集，达到一定量时，运输至脱水处理中心，采用挤压脱水装置，使脱水后的牛粪含水率：

≤50﹪。

脱水后的牛粪被机械送往料仓备用。

2、沼气系统：

牛粪脱出后的液体流往沼气池，沼气化后和气化燃气混合存储。

沼气化的废水经过水处理，达到排放标准后排放或循环使用。

3、制粒系统：

牛粪颗粒燃料加工工艺流程：

脱水后的牛粪→干燥→成型燃料。

燃料冷态致密成型设备主要技术标准如下：

（1）颗粒产量：

800～1200千克／小时；

（2）电能：

整套设备电耗：

50千瓦时；

（3）原材料含水量：

20～30％；

（4）颗粒产品密度：

0.9～1.2g／cm3；

（5）成型设备寿命：

易损件1000小时

4、气化系统：

采用两段式富氧气化炉，炉体上部为干馏段，中部为气化段，下部为灰仓，炉底供入混合气化剂，牛粪颗粒中碳和气化剂反应，生成甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。

牛粪颗粒气化会有3%左右的草木灰，收集作为肥料的原料。

5、净化系统：

包括旋风除尘、高压静电捕焦、冷却、气水分离。

旋风除尘器用于除去较大颗粒粉尘，高压静电除焦解决燃气中焦油含量超标，除焦效果98％以上；气水分离主要消除输送管道低弯处水堵现象。

6、脱硫系统：

沼气含硫较重，通过脱硫塔可脱除混合燃气中的硫化物，使燃气燃烧后符合大气排放标准。

7、储气系统：

燃气和沼气混合后进入到储气罐前，须分别计算各自流量及热值。

储气罐的储气量是气化炉产气量的1~2倍，为防止气体回流须设置安全止回阀。

8、发电系统：

燃气发电采用燃气轮机和余热锅炉循环发电，提高燃气利用率。

发电效率38以上。

四、项目工程示意图

说明：

附件一：

公司技术创新点

（1）两段固定床上吸式生物质气化炉，采用氧气和蒸汽为气化剂，单台炉产燃气3000Nm3/h，气化效率≥82%，燃气低位热值≥11MJ/Nm3，属于国内首创，居国际先进水平。

（2）高压静电除焦技术为生物质燃气除焦油和粉尘的另一项关键技术。

高温催化裂解除焦后，燃气中焦油和粉尘含量尚达不到燃气轮机对焦油含量≤5mg/Nm3，粉尘含量≤30mg/Nm3的要求，需要利用高压静电除焦装置进一步除去焦油。

本项目用两级高压静电除焦装置，来确保焦油含量≤5mg/Nm3，粉尘含量≤30mg/Nm3的质量要求。

该技术的难点是确定合适的电压参数和及时清除阳极上沉积的焦油和粉尘；同时要控制和检测燃器气中的氧含量≤1%（体积比），以防止爆炸的可能。

该项技术是在国内大规模生物质燃气中首次利用。

（3）脱碳技术在项目中的使用。

目前的富氧气化炉，燃气热值可达到11MJ/Nm3，为了达到中热值供能对热值的要求（≥15MJ/Nm3），脱出对热值没有贡献的CO2（约占燃气的29%左右），可使燃气热值达到≥16MJ/Nm3。

本项目采用变压吸附法脱出CO2，对燃气中二氧化碳有选择吸附性的固体颗粒吸附剂，在一定压力作用下，二氧化碳被吸附剂吸附，其他气体不被吸附而得以分离。

当吸附剂吸附二氧化碳接近饱和时，靠降压和抽真空把吸附的二氧化碳解吸下来，作为废气排出，并使脱碳后的生物质燃气热值大幅度提高（＞16－16.75MJ/Nm3）。

（4）生物质气化联合循环发电（BIGCC）综合集成技术

BIGCC是将生物质燃料气化、净化后供燃气轮机和蒸汽轮机联合循环发电，由于其发电效率高（＞40%），是大规模生物质气化发电的发展方向。

其核心是自主研发的生物质气化、净化系统和小容量成熟燃气轮机机组优化匹配技术，是生物质燃气的热值、组分及其变化对机组的效率、安全、可靠和寿命等重要指标的相互影响问题；BIGCC技术中的联合循环机组容量的确定、工艺流程选择、机组设备选型、系统匹配的合理性是示范项目是否成功以及技术经济性的优劣的关键，也关系到将来电厂生产过程的安全和可靠。

利用燃气轮机的BIGCC技术目前属于世界前沿技术，我国还是空白，这就要求对BIGCC系统的每个环节精心设计，确定各子系统的技术参数和调节范围，使整个系统达到最佳效果。

附件二：

生物质燃气（牛粪）检测报告