农业生物质节能评估报告

农业生物质节能评估报告目录前言21概述41.1评估目的41.2评估依据41.3评估范围62工程项目概况72.1建设项目概况72.2项目背景83厂址概况93.1地理位置93.2地形地貌103.3工程地质及水文条件103.4气象条件113.5交通运输条件114公用工程114.1总平面布置原则114.2总平面布置124.3竖向布置125工艺技术方案125.1生物质成型燃料125.2生物质颗粒的制备135.3秸秆收购点的配置176主要设备方案176.1主要设备一览表176.2主要技术设计原则187能耗分析187.1能源消耗种类187.2能源消耗数量188节能措施198.1配电变压器198.2电动机208.3选用高效节能风机209节能评估审查意见2121 农业生物质节能评估报告前言能源、土地、水、原材料等自然资源是人类赖以生存和发展的基础,是经济社会可持续发展的重要物资保障。近年来,随着社会的快速发展,资源消耗多、能源短缺问题日益突出,已成为危及国家安全的战略问题。党的“十七大”报告中指出：“开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源,保护土地和水资源，建设科学合理的能源资源利用体系，提高能源资源利用效率，发展环保产业。”温家宝总理指出：“要从国家全局和战略的高度,充分认识加快建设节约型社会的极端重要性和紧迫性,迅速行动起来,在全国范围内大张旗鼓,深入持久地开展资源节约活动,加快推进节约型社会建设,促进我国经济社会全面协调可持续发展”。省、市政府也相继组织开展建设节约型社会和发展循环经济工作；研究制定并实施能源等资源节约和综合利用的有关政策。为贯彻执行《中华人民共和国节约能源法》、《山东省节约能源条例》、《国务院关于加强节能工作的决定》(国发[2006]28号)、关于固定资产投资项目节能评估和审查制度的规定,从源头上杜绝能源的浪费，保障项目建成后在节能、节水及资源综合利用方面符合国家有关法律法规、标准和规定,落实好国务院和省、市政府关于加快建设节约型社会的通知精神。受****生物质能源有限责任公司委托，我中心依照有关法律法规、产业政策、节能标准和设计规范，对该企业生物质综合利用技改工程可行性研究报告21 农业生物质节能评估报告进行节能评估。在对项目可行性研究报告及节能方案资料等进行技术分析、考察类比的基础上,编制完成了本评估报告。由于水平有限，再加上时间较紧，报告书中不足之处在所难免，敬请批评指正。评估组二○○八年二月21 农业生物质节能评估报告1概述1.1评估目的固定资产投资项目节能评估，是根据国家有关法律、法规、标准及规定的要求，针对工程项目的具体情况，对工程项目的设计、工艺、技术、设备、材料的选用及资源综合利用情况等进行评估，避免盲目投资和低水平重复建设，从源头上把住能源、资源节约关，并针对存在的问题提出相应的整改措施。1.2评估依据1.2.1国家和省有关法律、法规(1)《中华人民共和国节约能源法》(2)《中华人民共和国清洁生产促进法》(3)《重点用能单位节能管理办法》(4)《节约用电管理办法》(5)《山东省节约能源条例》(6)《山东省资源综合利用条例》(7)《国家六部委关于加强工业节水工作的意见》(8)《山东省节能监察办法》(9)《国务院关于加强节能工作的决定》(国发［2006］28号)(10)《促进产业结构调整暂行规定的决定》(国发［2005］40号)1.2.2指导性文件21 农业生物质节能评估报告(1)《国务院办公厅关于开展资源节约活动的通知》(2)国家发改委、国家经贸委、建设部《关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇(章)”编制及评估的规定》(3)《国家发改委关于印发固定资产投资项目节能评估和审查指南(2006)的通知》(发改环资［2007］21号)(4)山东省人民政府办公厅《关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知》(鲁政办发[2007]42号)(5)泰安市人民政府《泰安市固定资产投资项目节能评估审查管理办法》(泰政发[2007]64号)1.2.3国家、行业标准及规范(1)《中国节能技术政策大纲》(发改委[2006])(2)《中国节水技术政策大纲》国家发改委2005.04.21(3)《用能单位能源计量器具配备和管理导则》GB17167-2006(4)《综合能耗计算通则》GB2589-2008(5)《产品单位产量能源消耗定额编制通则》GB/T17167-1997(6)《节能中长期专项规划》国家发改委2004(7)《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-1998(8)《评价企业合理用热技术导则》GB/T3486-1993(9)《评价企业合理用水技术通则》GB/T7119-96(10)《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003(11)《建筑照明设计标准》GB50034-2004(12)《建筑采光设计标准》GB50033-200121 农业生物质节能评估报告(13)《工业企业总平面设计规范》GB50187-93(14)《动力机器基础设计规范》GB50040-96(15)《低压配电设计规范》GB/T50054-1995(16)《供配电系统设计规范》GB/T50052-1995(17)《电力工程电缆设计规范》GB/T50217-94(18)《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93(19)《工业金属管道设计规范》GB50316-2000(20)《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97(21)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(22)《压缩空气站设计规范》GB50029-2003(23)《机械工厂电力设计规范》JBJ6-1996(24)《3-110KV高压配电装置设计规范》GB50060-92(25)《产业结构调整指导目录(2005年本)》(26)《当前部分行业制止低水平重复建设目录》(27)《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB17167-20061.2.4项目依据****生物质能源有限责任公司关于该项目的节能评估委托书。1.3评估范围对工程项目建设单位委托山东省能源建筑设计院编制的秸秆收集专题报告及相关材料中的部分进行节能评估审查。21 农业生物质节能评估报告2工程项目概况2.1建设项目概况****热电有限责任公司为响应国家对可再生能源发展的鼓励和政策支持，促进可再生能源的开发利用，改善环境状况，减少资源浪费。对厂内现有的2×75t/h循环流化床锅炉和2×35t/h链条炉进行了技术改造，改造为以黄色秸秆固体压缩成型颗粒为燃料的生物质锅炉。采用燃料主要为小麦、玉米秸秆的固体压缩成型颗粒，棉花、树叶、花生秧等秸秆的压缩颗粒作为补充，年消耗30万吨。****生物质能源有限责任公司与****热电有限责任公司经过友好协商，强强联合，充分发挥各自企业的优势。签署了长期供货协议，为满足正大热电燃料消耗，****生物质能源有限责任公司拟建11座生物质能源加工点，现准备在****市放城镇东石井村、****市楼德镇西营东村先建2座生物质加工点，每处加工点占地15亩，分为原料区、生产区和成品区。厂前区主要建筑物有办公室及计量室、餐厅宿舍、消防泵房和消防水池；原料区主要是原始料堆场；生产区主要放置秸秆压块机；成品区主要堆放秸秆压缩颗粒包。各个生产区有道路分隔，并形成环形消防通道。秸秆由附近农民送至收储点，经地衡计量后送至原始料场堆存。秸秆由移动式抓斗取料机送至生产车间，经人工喂料至秸秆压块机，秸秆经铡切——搅拌——烘干——21 农业生物质节能评估报告挤压后形成尺寸不超过2cm的秸秆颗粒，秸秆颗粒装袋后由传送装置运至成品区码垛。2.2项目背景****生物质能源有限责任公司在****市西南部建设该项目具有如下优势：2.2.1原料优势：****市区域范围的玉米秸秆富余,丰年量为28万吨/年，欠年富余量为23万吨/年；小麦秸秆丰年富余量为18万吨/年，欠年富余量为13万吨/年；棉花秸秆和花生秧富余量较少。距电厂30公里区域范围的玉米秸秆丰年富余量为23.2万吨/年，欠年富余量为19万吨/年；小麦秸秆丰年富余量为14.1万吨/年，欠年富余量为10.68万吨/年。距电厂50公里区域范围的玉米秸秆丰年富余量为35.61万吨/年，欠年富余量为29.14万吨/年；小麦秸秆丰年富余量为22.59万吨/年，欠年富余量为17.17万吨/年；棉花秸秆和花生秧富余量较少。从以上情况分析，以电厂30公里区域范围内，即便是欠年，黄色秸秆富余量也有30.77万吨，足以满足热电厂每年20万吨的消耗量，但是，由于秸秆收购比例过大，将引起价格上升。由于秸秆压缩颗粒的运输比较容易，因此，可将收购范围扩大到距电厂50公里区域，收购点最远设置半径控制在距电厂25~30公里，这样，即便是欠年，黄色秸秆富余量也有47.39万吨，足以满足热电厂每年20万吨的消耗量，并能保证收购价格的稳定。2.2.2交通优势：　****市位于山东省中部，泰沂腹地，北依五岳独尊的泰山，南临孔子故里曲阜，东接山东半岛沿海城市。21 农业生物质节能评估报告总之，该项目的建设具有较大的自身优势，是一个能源综合利用的项目，也是一个环境保护项目。具有显著的经济效益，内部收益率高，投资回收期短，风险小。能促进当地经济的发展，增加本地区财政收入，社会效益十分显著，发展前景广阔。3厂址概况3.1地理位置****市位于山东省中部，泰沂山脉中段，位于北纬35°38′至36°07′，东经117°14′至117°59′。****东邻沂源、蒙阴，北接莱芜，南连平邑、泗水，西与宁阳、泰安相交。总人口135万，面积1946平方公里，其中耕地面积136万亩。辖20个乡镇办事处、912个行政村及居委会。是一个以煤炭工业为主，以轻工业为辅的小型工业城市。****市交通便利。京沪高速公路、莱新高速公路交汇分别穿越境内51公里和27公里，二0五国道、0九公路、蒙馆公路、济临公路、新枣公路跨越境内179公里。地方县乡公路通车里程达1350公里，全市公路密度为82.2公里/百平方公里，市区至各乡镇全部实现了通柏油路或水泥路，2005年全部实现村村通公路。磁莱铁路贯穿境内，段长64.9公里，辖9个车站。****市农业人口104.5万人，是山东省粮油、蔬菜、肉类、瓜果主要产区。全市山区、丘陵、平原各占三分之一，农业资源丰富，农业现已形成粮食、油料、林果、畜牧、瓜菜五大生产基地。21 农业生物质节能评估报告2006年，全市粮食作物播种面积达到118万亩，粮食总产达到42.3万吨。其中，花生面积23.5万亩，总产5.09万吨；玉米面积43.7万亩，总产19万吨；小麦面积49.8万亩，总产17.9万吨；林果面积35万亩，果品产量20万吨，木材蓄积量260万立方米。3.2地形地貌厂址用地范围内地形开阔，地貌单一，地形起伏不大，相对高差较小，海拔高在181-183米不等，场地内无永久性建筑构件。地势总体上呈东高西低趋势，该场地位置优越，交通运输便利。3.3工程地质及水文条件根据地质勘测报告，本次工程地质勘查钻进最大深度为15.0m，在勘探深度范围内地层主要有杂填土，粉质粘土，细砂，河卵石。各岩土层分述如下：3.3.10-1.5m为杂填土，结构松散；3.3.21.5-5.7m为粉质粘土，棕红色为冲淤积形成，上部含有腐殖质等杂物，饱合，可塑，Fk=130kPa；3.3.35.7-10m左右，为流砂层，结构疏松，含水丰富，Fk=150kPa；3.3.410m以下为第三系红色粘土岩，从上至下分为强风化、中风化和微风化。强风化粘土岩Fk=180kPa；本场区土层厚度不一，又处于饱合状态，容易出现沉降不均匀，主厂房基础建议采用人工地基，地基处理方法采用钻孔灌注桩。21 农业生物质节能评估报告厂区地震基本烈度为七度。该厂区为古河道，水量丰富，属第四系潜水，水的来源主要靠大气降水和上游平阳河潜流补给，水质对混凝土没有侵蚀性。3.4气象条件****市属暖温带大陆性半湿润季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季气温较高，雨水多而集中，秋季天高气爽，冬季长而寒冷，雨雪少。其主要气象条件如下：多年平均气温：12.6℃多年平均气压：993.5hPa多年平均风速：2.2m/s全年主导风向：SE多年平均降雨量：739.1mm3.5秸秆的交通运输条件运输以农用拖拉机、加长卡车为主。电厂每小时进车辆约为10辆，考虑当地目前公路交通流量不大，燃料运输对当地交通影响很小。公路满足要求。4公用工程4.1总平面布置原则4.1.1平面图设计必须严格执行国家颁布的有关方针政策，尽量节约土地，考虑发展，留有余地，采取联合紧凑的布置。4.1.221 农业生物质节能评估报告平面图必须符合工艺流程及其运输要求，使流程合理，道路短捷、畅通。4.1.3平面图设计必须结合地形、地质等条件，减少土方工程量。4.1.4平面图设计必须符合防火、防爆、卫生等条件，满足有关规范要求。4.2总平面布置秸秆加工点分为厂前区、原料区、生产区和成品区。厂前区主要建筑物有办公室及计量室、餐厅宿舍、消防泵房和消防水池、车库；原料区主要是原始料堆场；生产区主要放置秸秆压块机；成品区主要堆放秸秆压缩颗粒包。各个生产区有道路分隔，并形成环形消防通道。4.3竖向布置原则：结合厂区总平面布置，合理利用自然地形，为各设施提供适宜的建设场地；满足厂区道路设计的要求，为厂区内外道路的连接提供良好的条件；组织场地雨水迅速排出；合理确定场地标高，减少土方量。5工艺技术方案5.1生物质成型燃料生物质成型颗粒是经过生物质收集——干燥——预处理——粉碎——压缩成型等工艺，用生物质燃料压制成的具有规则形状的燃料，压缩后的燃料体积缩小8～10倍，密度可达800~1350kg/m3，大大方便了运输和储存，更容易组织和控制燃烧，因此燃烧效率显著提高。21 农业生物质节能评估报告生物质成型燃料有以下两种形式，一种为经过细料粉碎后挤压成型，秸秆颗粒粒径约1cm，长度约2.5~3cm；一种为铡切成直径小于1cm、长度小于2.5cm的大粒径松软生物秸秆，不需要粉碎便可输入成型机挤压出成型燃料(详见下页图片)。与前者相比，不但降低了粉碎秸秆的能耗，减少了生产环节，还有效地提高了生产效率。本工程燃料采用小麦、玉米等黄色秸秆，经压缩成型，制成尺寸不大于2.5cm的秸秆颗粒，经****生物质能源有限责任公司实际试验，大块秸秆颗粒可完全正常燃烧。5.2生物质颗粒的制备1生物质压缩成型原理21 农业生物质节能评估报告植物质原料中含有纤维素、半纤维素、木素、树脂和蜡等物质。一般在阔叶木、针叶木中，木素含量为27—32%(绝干原料)、禾草类中含量为14—25%。木质素是具有芳香族特性的结构，单体为苯基丙烷型的立体结构高分子化合物，不同种类的植物质都含有木质素，而其组成、结构不完全一样。在常温下木质素主要部分不溶于有机溶剂，它属于非晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70～110℃时软化具有粘性。当温度到达200～300℃时成熔融状，粘性高，此时加以一定的压力使植物质各部分粘结在模具内成型。对植物质原料加热软化，也利于减少成型的挤压力。燃料可按用户要求，使用不同规格的模具，制成多种规格尺寸的成型燃料品。因此现代的压缩成型设备，尤其是生物质成型块较大的机械，多在成型模的末端，用电阻丝加热，达到既成型又减少阻力的目的。2、国内外生物质致密成型研发概况国外情况：美国在20世纪30年代就开始研究生物质致密成型燃料技术及其燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备，日本在20世纪40年代开始研究机械式活塞式致密成型技术处理林业废弃物，与1954年成功研制出了单头、多头螺杆挤压棒状致密成型机，80年代建立了年产600t的固体原料工厂(煤75%，生物质25%)。在亚洲，泰国、印度等国也建立了不少生物质致密成型燃料专业生产厂。目前，德国有100多家颗粒成型燃料工厂，主要以木屑、木片、枝、边角料等生物质为原料。瑞典有生物质颗粒成型燃料加工厂10多家，企业的年生产能力达到了20多万吨。国内情况：21 农业生物质节能评估报告在生物质成型方面，近年来国内科研单位加大了研究力度，取得了明显进展。清华大学清洁能源研究与教育中心已开发出生物质颗粒燃料冷成型技术和设备，并在北京怀柔区组织了示范项目，环境科学与工程系也有相关研究。浙江大学生物机电工程研究所能源清洁利用国家重点实验室在生物质成型理论、成型燃料燃烧技术等方面进行了研究。农业部南京农业机械化研究所与江苏正昌集团、牧羊集团等国内知名机械装备制造商研究生产生物质利用设备，山东大学机械工程学院、华中科技大学化学与化工系、北京林业大学工学院等都对生物质成型燃料进行了研究。中国林科院林产化学工业研究所从20世纪80年代开始研究开发林木生物质原料和农业废弃物的成型技术。东南大学、中科院广州能源研究所、湖南农业大学、中国农机院可再生能源与环境研究所等也进行了一些特色研究。国内一些生产颗粒饲料的厂家也开始在原设备的基础上生产生物质致密成型燃料。河南农业大学农业部可再生能源重点实验室从1992年开始相继开发生产了液压式、辊压式和螺杆式生物质致密成型机，并以进行小批量生产，取得了较好的社会效益和经济效益。3、生物质致密成型技术分类及特点生物质致密成型工艺有多种，根据工艺特性的差别，可划分为冷压致密成型、热压致密成型和碳化致密成型。(1)冷压致密成型。21 农业生物质节能评估报告冷压致密成型一般是辊压成型，有水平轴式环模挤压成型、垂直轴式环模挤压成型和平面辊压成型。冷压致密成型工艺常用于含水量较高的原料。原料进入成型室后，在压辊或压模的转动作用下，进入压模与压辊之间，然后挤入成型孔，从成型孔挤出的原料被挤压成型，再用切刀切割成一定长度的颗粒状或块状燃料。该机型主要用于木材加工厂的木屑和秸秆碎料。成型设备一般比较简单，价格较低，但由于死角较大，引起无用能耗大，成型部件磨损较快。工作中易出现辊轮和成型孔堵塞现象。且由于燃料湿度较大，不含黏结剂，易吸湿变形，不利于长期保存、运输和使用。(2)热压致密成型。热压致密成型有螺杆致密成型、活塞致密成型和冲压致密成型。热压致密成型工艺过程一般分为原料粉碎、干燥、挤压、加热、保型等几个环节。螺杆致密成型机是开发应用较早的生物质热压成型设备，主要包括驱动机、传动部件、进料机构、压缩螺杆、成型套筒和电加热等几部分。工作过程是将粉碎后的生物质经干燥后，从料斗中加入，螺旋推挤进入成型套筒中，并经螺杆压成带孔的棒状成品，连续从成型套筒中挤出。制约螺杆成型机发展的主要技术问题是螺杆和成型套筒磨损严重，使用寿命短。活塞和冲压式致密成型机改变了成型部件与原料之间的作用方式，在大幅提高成型部件使用寿命的同时，也降低了单位产品的能耗。原料经粉碎后，通过机械或风力形式送入压缩间。活塞或冲头前进时，把原材料压紧成型，并送入保型筒。活塞和冲压成型机一般造价较高，且振动噪声大，由于间断挤压，成型块质量有时有高低反差。特别是要求原料含水率较小，否则会使成型燃料膨胀、松散、甚至出现危险的“放炮”现象。(3)碳化致密成型。21 农业生物质节能评估报告碳化成型工艺的基本特征是，首先将生物质原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏结剂挤压成型。由于原料纤维素结构在炭化过程中受到破坏，高分子组分受热裂解转换成炭，并放出挥发分，使成型部件的磨损和能耗都明显降低。但炭化后的原料维持既定形状的能力较差，所以一般要加入黏结剂。碳化致密成型设备比较简单，类似于型煤成型设备。5.3秸秆收购点的配置本工程计划设2个收购点，每个收购点按16小时两班制生产，收购点设备及人员配置见下表：秸秆收购点拟设地点序号拟设地点年产量(t)1****市放城镇东石井村300002****市楼德镇西营东村300003总计6万吨秸秆收购点主要工作人员情况序号岗位人数1经理12计量员13财务结算人员14生产、装卸及后勤服务人员等26总计296主要设备方案6.1主要设备一览表序号设备名称型号规格数量功率（单台）KW总功率（kw）备注1铡草机ZP-150230602SJ50*622.24.421 农业生物质节能评估报告上料输送机3秸秆压块机9JYK-2000260120采用双马达传动，运转平稳，动力小，产量高4成品输送机SJ50*9.622.24.45成品冷却塔26冷却风机4-72-4.5A25.5117电控系统2电控柜、电缆电流表、漏电保护、过载保护等8安装耗材氧气、乙炔、电焊条、槽钢、各种标准等9旋转喂料器21.12.2合计101202交钥匙工程6.2主要技术设计原则根据节能项目的建设方针，本工程在设计中将体现以下原则：1、本着节约能源、节省投资的原则，尽量利用原有资源；2、采取合理有效的措施，使项目投产后有较好的运行经济性、灵活性和安全性；3、改善环境，综合利用，工艺流程合理，布局紧凑，减少占地。7能耗分析7.1能源消耗种类该项目所需能源品种为电，原材料为秸秆。21 农业生物质节能评估报告7.2能源消耗数量7.2.1电7.2.1.1通过对项目所用设备清单进行评估，该项目新增设备装机容量为202KW。主要是秸秆加工点消耗电能。7.2.1.2电源主要生产设备电源为380V/50HZ，部分小型设备电源为220V/50HZ，照明电源为220V/50HZ。7.2.2年耗电量本项目秸秆加工点生产方式为一天16小时生产制，年生产时间为5840小时，年耗电量为1179680KWh。年耗电折标煤144.98吨（当量值）。7.2.3单位产出电耗项目加工点每年可压缩产出秸秆压缩块6万吨，年耗电量为1179680KWh，则单位产出电耗为19.66kwh/t。8节能措施该项目在设计中认真贯彻国家产业政策和有关节能规定，努力做到合理利用能源和节约能源；积极采用节能型的先进工艺和高效设备，严禁选用已公布的淘汰机电产品，有效地降低产品能耗指标。动力系统设置能源消耗监测仪表，提高自控水平，加强计量管理。21 农业生物质节能评估报告8.1配电变压器项目配电变压器选型应符合GB20052-2006能效标准的要求。为保证变压器的经济运行，建议根据用电负荷特性和变化规律正确选择变压器的台数和容量，同时做出优化运行方案，配置相应的测试计量仪表，安装合理的无功补偿装置。8.2电动机电动机类设备选型应符合GB19761-2005、GB19762-2005、GB18613-2006能效标准要求，同时还应满足GB/T3485-1998的相关要求。8.2.1电机应选用Y系列电机或其它节能型电机，一律不选用淘汰型机电产品。8.2.2负荷变化较大的电机应安装变频装置。8.2.33KW以上的电机负载率不应底于40%。9节能评估审查意见(1)项目符合国家产业、行业政策和相关节能要求，符合行业节能技术规范和《中国节能技术政策大纲》（2006）鼓励的“研发、推广秸秆、林木等生物质高效燃烧供热发电技术”。该生物质综合利用技改项目，21 农业生物质节能评估报告用秸秆压缩颗粒代替煤炭做燃料后，实现了农田废物利用，节能效果明显。全年可消耗秸秆资源6万吨，标煤消耗减少了144.98吨。秸秆压缩颗粒通过地中衡测量，各种消耗均可得到有效的监测控制。（2）符合国家颁布的《产业结构调整指导目录》(2005年本)中的“生物质液体燃料油生产、生物质燃料热电联产、生物质固体成型燃料加工生产技术开发及应用（以粮食为原料的除外）”有关规定。(3)所选工艺、技术先进、可靠。符合国家、地方和行业节能设计规范、标准。(4)装置工艺流程优化，提高工艺设计水平。(5)项目选用设备能够严格执行国家明令推广或淘汰的设备、产品目录。(6)该项目主要消耗能源为周边农田废弃秸秆，全年可消耗秸秆资源6万吨；能源供应充足，供电十分可靠，项目对所在地区能耗负荷无较大影响。(7)该项目投产运行后将改善公司的运行经济性，使热电比进一步提高。综上所述，该工程项目节能方案可行。21