第一章 案例
第一节 D 公司生物质能热电联产项目概况
一、D 公司概况
D 公司是一个拥有多家子公司的综合性粮油加工民营企业。现已形成了完整的水稻加工产业结构体系。其下属的米业公司现拥有 2 条水稻加工生产线，选用较先进的进口色选机 2 台，江苏牧羊集团生产的 MNML40 碾米机 1 台和MNMP21ATIE 碾米机 3 台，年加工水稻能力 16×104t。下属油脂公司年加工米糠12×104t、糠粕 9×104t。公司资产总额 1.2 亿元、固定资产 5715 万元、流动资金6285 万元、负债总额 3315 万元、资产负债率 58%。银行信用等级 AA。企业现有员工 276 人，工程技术人员 76 人，产品畅销全国几十个省市及地区。公司已获得ISO9000 质量体系认证、有机产品认证及质量安全认证，是黑龙江省农业产业化重点龙头企业、全国铁路运输重点保障企业、农业部农产品加工分中心稻谷加工分中心。
为适应新型工业化的发展方向，公司决定走科技含量高、资源消耗低、环境污染小、资源优势得到充分发挥的发展道路，依托传统企业、传统资源、发展新兴产业。三年内形成稻谷综合利用循环经济产业链，主要有米糠系列产品，生物质发电，稻壳灰的系列产品。规划完成后，公司将成为全国规模较大，产品附加值较高，具有自主知识产权与核心竞争力的高新技术企业；集节能减排、绿色环保、循环经济为一体的特色企业。
二、项目建设规模
（一）项目建设背景
1.D 公司所在城市作为一个能源消费结构单一偏重煤炭的工业城市，节能减排任务繁重，利用生物质项目可以缓解节能减排压力。
历史上以煤炭和电力为传统产业的城市，GDP 能耗较高，由于产业和生产结构的关系，降低 GDP 的能耗难度较大，硬性减排成本较高，应用生物质能可以实现减少矿物质资源的消耗，是节能减排有效途径，可为本地的“十二五”节能规划的减排指标做出重要的贡献。
2.形成稻壳的工业化处理能力，减少区域稻壳的有害排放，改善本地环境污染状况。D 公司所在城市周边地区近几年随着大米的销售看好，水稻种植面积不断扩大，为提高经济效益，水稻的自加工能力越来越大，加工副产品稻壳的处理问题一直未能有效解决，目前大部分处理方式还只是简单和效率低下的方法，不能及时处理，给所在区域造成了环境污染。利用规模化大型设备处理稻壳，可解决小型和零散单元处理效率和质量问题。生物质直燃发电，恰好解决了这样的问题，大容量锅炉，提高了处理量，循环流化床的燃烧方式使处理效率得到了大幅提高。稻壳的利用为制米业的清洁生产提供了有效的循环通道，提升了地区的环境自洁能力。
3.应用稻壳进行热电联产，可以解决企业用热和自用电，降低企业运营成本，增强企业的市场竞争力。
近几年由于能源耗量的增加能源产品价格持续向上攀升，已成为用能企业面临的首要问题，寻找低价格可替代能源，可以降低企业的运营成本，增强企业的市场竞争能力。用稻壳替代煤炭可以大幅降低企业用能成本，实施热电联产生产的电力直接用于本企业的电力消耗，节省了用于购电的费用，这些都将导致企业产品成本的降低。应用生物质能可以获得清洁生产机制的支持，得到减排量的国际买家经济支付，冲减生产成本，进一步提升了企业的竞争能力。
本项目建设方案为新建一套生物质能热电联产机组，装机规模 2×20t/h 中压中温 3.82MPa 循环流化床燃稻壳蒸汽炉+2×3MW 抽凝式汽轮机组。
（二）热负荷
本项目工业蒸汽热用户为 D 公司。公司主要产品有大米、油脂和水玻璃，使用工业蒸汽有三部分，①油脂生产过程中浸出车间和精炼车间，②粮食烘干，③水玻璃车间。
1.油脂生产用汽（1）浸出车间生产规模：日处理米糠 200t。
年生产天数：300 天（7200h）。
最大用汽负荷：6.5t/h。
用汽压力：0.6MPa。
用汽温度：158℃（饱和汽）。
用汽负荷变化情况：全年平稳、波动不大。
凝结水回收率：80%。
（2）精炼车间生产规模：日处理米糠毛油 200t。
年生产天数：300 天（7200h）。
最大用汽负荷：1.3t/h。
用汽压力：0.6MPa。
用汽温度：158℃（饱和汽）。
用汽负荷变化情况：全年平稳、波动不大。
凝结水回收率：80%。
2.粮食烘干用汽粮食烘干塔数量：2 座。
烘干塔生产规模：每座日处理粮食 500t。
最大用汽负荷：6t/h。
用汽压力：0.8MPa。
用汽温度：170℃（饱和汽）。
用汽负荷变化情况：用汽期间负荷平稳、波动不大。
凝结水回收率：80%。
3.水玻璃车间水玻璃车间是利用稻壳灰生产水玻璃的一个综合利用车间，用汽情况为：
生产天数：300 天（7200h）。
最大用汽负荷：6.75t/h。用汽压力：0.4MPa。
用汽温度：142℃（饱和汽）。
用汽负荷变化情况：负荷平稳、波动不大。
凝结水回收率：80%。
根据企业用汽情况及产品单位汽耗，确定本项目设计工业热负荷见表 1.1。【1】
4.建筑采暖情况本项目采暖热负荷为本企业及五阳工业园区内佰平米厂和宝丰米厂的厂房和办公建筑。共计 22048m2，其中厂房 16848m2，办公及实验楼 5200m2。
5.采暖热指标选择本项目采暖建筑共有两类，一类为工业厂房，热指标选择 100W/m2；另一类为公办类，热指标选择 70W/m2。按两类建筑物所占比例，计算本工程综合采暖热指标为 93W/m2。
6.设计采暖热负荷采暖设计热负荷见表 1.2。【2】
（三）电力系统
1.电力系统概况本工程厂址位于 A 市五阳工业园区，该区域由 A 电网供电。A 电网是黑龙江电网的重要组成部分。A 地区电网供电区域包括 A 市、伊春市、嘉荫县、箩北县、绥滨县。A 电网现有 220kV 变电所 4 座，伊春变、金山变、麓林山变、东郊变。形成了A电网的骨干结构，220kV线路6条，总长242km，主变压器6台，总容量为750MVA。
A 电网通过鹤木甲乙线、鹤佳线与佳木斯电网相连。现有 110kV 变电所 10 座，主变压器 16 台，变压器总容量 371MVA，110kV 线路 25 条，总长 607.815km。
A 电网现有公用火电厂一座，即 A 电厂，装机容量为 2×300MW；地方及企业自备电厂 12 座，其中矿务局热电厂发电机组 175MW（25+30MW，2×60MW），伊春锦山电厂 2×25MW，绥滨电厂 2×3MW，西钢电厂 2×3MW，宝泉岭糖厂电厂 2×3MW，嘉荫电厂 1×6MW，萝北电厂 2×6MW，A 热力公司(2×1.5+1×1+1×6+1×12)MW,水泥厂电站 1×1.5MW，绥滨啤酒厂电站 1×1.5MW，南岔水解厂 3×6MW，友好电厂（2×1.5+1×3）MW ，刨花板电厂 1×3MW，美溪水电厂 1×0.6MW。
A 主城区受电由 A 电厂双回 220kV 线路引入 220kV 麓林山一次变电所，麓林山220kV 变电所主变压器容量为 2×120MVA，变比为 220kV/110kV。佳木斯第一发电厂单回 220kV 线路引入 A 电厂，由佳木斯电厂双回 110kV 线路进入主城区。
A 电业局拟在五阳工业园区新建 110kV 变电所一座，即西郊变电所，主变压器容量为 1×31.5MVA，变比为 110kV/10kV，一回 110kV 电源线，由 220kV 麓林山变电所单回 110kV 线路供给，110kV、10 kV 母线均为单母线接线形式。
2.电力负荷预测近年来，A 五阳工业园入住企业较多，特别是粮食加工及高附加值粮油工业产品加工快速发展，导致该园区电力负荷快速增长。预计西郊变 2009 年最大负荷为1.5×104kW， 2020 年最大负荷达 2.8×104kW。具体数据见表 1.4。【3】
3.热电站联网热电站本期新建发电机组两套，总装机为 2×3MW，发电机出口电压为 10.5kV，电站电力本着自发自用多余上网的原则，电站本期拟设两回 10kV 联网线互为备用，通过西郊变电所升压至 110kV 实现与系统联网（具体联网方案最终以电力部门批准意见为准）。
4.电力平衡电站新建 2×3MW 发电机组拟 2009 年底投产发电，机组全年运行发电。根据对西郊变电力负荷预测，2020 年前电力负荷平衡见表 1.5。【4】
生物质能热电站不仅解决本企业用热、减少稻壳环境污染，而且可以对本地区电力进行适当的补充。
（四）燃料供应
1.燃料种类本项目为 D 公司生物质能热电联产工程。锅炉燃料选用大米加工企业副产品稻壳，水稻产地为 A 市及周边地区，稻壳元素分析如下：全水分 Mt：10%干燥无灰基挥发分 Vdaf:80.73%收到基固定碳 FCar：14.32%收到基氢 Har：4.70%收到基氧 Oar：32.51%收到基氮 Nar：0.40%收到基硫 Sar：0.07%收到基灰份 Aar：15.71%收到基碳 Car：36.61%收到基低位发热量 Qnet.v.ar：13.46MJ/kg（3219kcal/kg）稻壳堆积重度：120kg/m32.本工程燃料用量本工程装机容量为：锅炉 2×20t/h，汽机 2×3MW，按机组供热量和发电量计算，该工程每小时稻壳耗量 10.4t/h（折 87m3），每日耗量 228.8t/h（折 1907m3），每年耗量 7.02×104t（折 58.7×104m3）。
3.燃料供应量五阳工业园区内现有大米加工企业 2 家，即佰平米厂和宝丰米厂，其中佰平米厂年加工水稻能力 8×104t，2007 年实际加工水稻 6×104t，宝丰米厂年加工水稻能力 8×104t，2007 年实际加工水稻 6.5×104t。目前这两家企业所产稻壳除企业采暖和粮食烘干自用一小部分外，其余大部分扔掉、烧掉。
D 公司和 E 公司在 A 市向阳区北山路 63 号现各有一大米加工企业，年加工水稻能力分别为 16×104t 和 8×104t，2007 年实际加工水稻分别为 13.5×104t 和6.5×104t，目前所产稻壳除企业采暖和粮食烘干自用部分外，其余大部分也扔掉和烧掉。
D 有限公司为做大做强企业粮油加工，决定 2008 年在五阳工业园区新建年加工水稻 25×104t 生产线和米糠油生产线。这样五阳工业园区内将有 3 家大米加工企业，加上 D 有限公司老厂和鹤鸣集团米业公司共计年水稻加工能力 65×104t。
目前佰平米厂、宝丰米厂、鹤鸣集团米业公司已与 D 有限公司达成协议，三个企业所产稻壳除自用一部分外，其余全部供应 D 有限公司生物质电站。
燃料供应量见表 1.6。【5】
由表 1.6 可以看出，4 个米厂每年可向本工程提供稻壳 8.5×104t，足以保证工程 7.02×104t 用量，燃料供应安全可靠。
4.燃料运输稻壳运输分两部分，第一部分为工业园区内稻壳运输，热电站建于工业园区内中北部，与 3 个大米加工厂距离较近，可采用气力输送，将稻壳从大米加工车间直接送入热电站储料仓。第二部分为 D 有限公司老厂和 H 集团米业公司稻壳运输，两米厂距本工程热电站 6km，可配备两台专用汽车（由社会运力解决）将稻壳运输进厂，直接送入电站储料仓。
5.燃料储存从各米厂生产规模来看，大米全年日生产规模比较均衡，稻壳可稳定地向热电站供应。但考虑到大米加工生产线出现故障或市场的波动性，为保证热电站安全可靠运行，热电站需建设稻壳储存设施。本工程在热电站拟建设 10000m3（直径φ 26m，高 20m）稻壳储存筒仓 4 座，可储稻壳 4800t，供热电站燃用 20 天。
（五）机组选型
1.机炉选型（1）锅炉选型根据现有可用燃料量及设计热负荷，本期工程选用 2×20t/h 燃用稻壳蒸汽锅炉，本炉采用循环流化床燃烧方式，以提高稻壳燃烧效率。拟选锅炉参数见表 1.7。【6】
（2）汽轮机选型按照项目确定的设计热负荷要求，并考虑到锅炉单台容量，本期可配置 3MW汽轮发电机组，本项目拟选用汽轮机、发电机参数见表 1.8、表 1.9。【7】
（六）人力资源配置
1.依据根据《火力发电厂劳动定员标准（试行）》（1998）的规定，并结合鹤岗地区的实际情况和本项目的特点，确定实际岗位人员数量，定岗定编。
2.组织机构现投资主体企业为民营企业，以 D 公司为依托，组建企业自备热电公司，设置精炼、高效率的管理体系，确定以经理负责制为主的管理机制，建立以经理为中心的统一、强有力的生产指挥系统和经营管理系统，以有利于经营管理核算，确保企业获得最佳经济效益。具体机构设置见图 1.1。【8】
3.劳动定员本期新建工程需定员为 45 人，所有人员均需经专业技能培训后方可上岗工作。人员编制见表 1.10。
（七）劳动安全、工业卫生及消防
1.劳动安全及工业卫生的防护措施（1）存在的劳动安全危害因素本期工程采用先进技术工艺、自动化程度高、技术密集、设备装置仪表多、布置集中紧凑的先进发电机组。主要生产工艺系统有锅炉、汽轮机、发电机及变配电、稻壳输送、除灰渣、给水、循环水、化学水处理等系统。
主厂房内安装有大量高温管道和高温设备，须防烫伤和采取保温措施。由于主厂房内有大量的大型转动机械，须防止机械伤害和机械噪声。须防止触电事故的发生。稻壳燃料、润滑油、充油设备及电气设备等，须注意防火、防爆。对生产中使用的酸、碱等化学药品，须有防毒、防腐蚀的措施。
（2）防机械伤害及防跌落各种机器转动暴露的部分装有防护罩，转动机械设备设置必要的闭锁装置。在设有检修起吊设施的车间、场所留有检修场地和起吊空间，设置围栏及标志以防发生起重伤害。所有暗井均加盖保护，所有平台均加围栏或护沿，考虑楼梯的防滑措施。
（3）电气安全为了保证电气运行、检修人员和接近电气设备人员的安全，采取如下措施：
①各种电压等级的电气设备对地距离、操作走廊尺寸严格按规定、规程进行设计。
②全部用电设备及电气外壳均有可靠接地，所有管路及支架与接地网可靠相连，10kV 高压配电装置前及 0.4kV 配电装置前都设有绝缘板。
③变压器及配电装置均设置在单独的专用房间，并设有安全通道及巡视门，高低压配电装置均选用封闭式。
④为防止故障及缩小故障的范围，各元件的控制回路均设有保险、信号、监视、故障跳闸等保护措施。
⑤电气设备的绝缘水平，均符合国家规定的绝缘要求。
（4）防噪声①对于噪声大的转动机械，设计中向制造厂提出降低噪声的要求，如给水泵、风机等。
②对运行人员正常工作的场所，设置值班室，使室内噪声降到规定限值以内。
③在建筑布置上，使主要工作和生活场所避开噪声源，以减轻噪声的危害。
④集中控制室围护结构采用隔热、隔声材料，窗门采用双层玻璃窗、隔声门保证噪声在规定限值以内。
（5）防振动本项目在设备选型时，要求制造厂家提供符合国家规定振动标准的设备，合理选择部件、支吊架型式、降低气流振动噪声。控制室的通风管道与围护结构及楼板间的连接，采取减振措施。
（6）保温①主厂房采用光管散热器与暖风机相结合的采暖系统。②建筑专业在满足自然通风要求的前提下，减少开窗面积，以减少冷风渗透量。
③外墙厚度和屋面保温层厚度均满足建筑热工计算要求。
（7）防尘防毒及防化学伤害本工程运行过程中的粉尘主要是稻壳在运输和卸载等过程中产生的。稻壳运输、储存棚等为密封结构，以防粉尘外泄。在锅炉料斗排气口等处设除尘装置。
贮存、输送腐蚀性介质的容器、管道均采用防腐蚀材料。
管道和地面采用防腐涂料或花岗岩制作，施工时要求保持墙面光滑、平整，不使有毒气体聚集；对地下直埋管道采用防腐漆或用环氧煤沥青、玻璃布等材料进行防腐处理。
酸、碱管道一般沿地面敷设，稀酸稀碱经过人行通道时须架空敷设，法兰、接头等处加防护套。有腐蚀性介质如酸碱等场所的设备、设施、地面、管沟、照明、建材等均为防腐型。
对化学水处理再生排水（酸性或碱性排水）均通过排水沟排入中和池，经中和池处理使 PH 值达到 6～9 才允许排出。以上所有废水在整个排放过程中均为封闭状态，以防止人身的接触。
2.消防（1）建筑物的火灾危险性及等级本期工程属厂区内新建项目，按照《建筑设计防火规范》及设计技术规程的规定，本扩建工程建筑物的耐火等级及生产过程中的火灾危险类别见表 1.11。【9】
（2）建筑间距除了有大量人员经常集中的建筑物要求有日照间距之外，主要是防火间距或工艺要求，本工程中各建（构）筑物间的最小间距将满足《建筑设计防火规范》
的规定，建（构）筑物间的最小间距见表 1.12。【10】
（3）消防水系统热电站新建生活消防给水系统。新建生活消防水泵房和生活消防水池。在水泵房内设消防水泵，生活兼消防稳定压，以满足本期工程的需要。
（4）其它防火措施①厂用配电室设置移动式空气泡沫灭火器，灭火时间不少于 20min。
②主厂房屋面构架涂有防火涂料。
③厂区各建筑物之间，根据生产或消防的要求。设有行车或消防通道，主厂房周围设有环形通道。
④标高大于 10m 的建（构）筑物设置通至屋面的消防梯。
⑤储料库内设置喷淋水管道。
（5）消防组织本工程建成后，配备专职或兼职人员，定期检查消防器材的可靠性和消防措施落实情况，做到有备无患。
