造紙廠沼氣發(fā)電
一、造紙廠沼氣發(fā)電的背景和意義：
1、造紙工業(yè)是我國重要的經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，紙產(chǎn)品的消費水平已經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代化和文明程度的重要標志之一。我國造紙業(yè)在具有廣闊發(fā)展前景的同時，也面臨著巨大的能耗和環(huán)保壓力，對資源的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴峻的挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗和造紙廢水治理不僅是造紙業(yè)生存發(fā)展的基本條件，也是造紙業(yè)社會責任的一種體現(xiàn)。
2、沼氣發(fā)電是隨著大型沼氣池建設(shè)和沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術(shù)，它是將沼氣用于發(fā)動機上，通過綜合發(fā)電裝置將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成電能和熱能。沼氣發(fā)電技術(shù)是實現(xiàn)糞污、農(nóng)作物秸稈和有機廢物廢水等各類生物質(zhì)資源能源化的有效途徑之一，具有、節(jié)能、安全和環(huán)保的綜合效益。
3、經(jīng)過厭氧處理的造紙廠污水，不僅甲烷（CH4）含量高，通過沼氣發(fā)電機組和余熱回收系統(tǒng)能有效產(chǎn)生經(jīng)濟效益，而且有效的去除有機廢物，降低化學需氧量（COD）和各項氨氮指標，有利于污水處理達標排放，所以造紙廠的沼氣發(fā)電、造紙廢水治理不僅解決了環(huán)保問題，保護了環(huán)境，而且變廢為寶，產(chǎn)生大量的電能和熱能，造紙廠沼氣發(fā)電可行性報告符合能源再循環(huán)利用的環(huán)保理念，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。
二、造紙廠沼氣發(fā)電的工藝設(shè)計和設(shè)備配置：
1、造紙廠的沼氣發(fā)電，一般由厭氧單元、凈化單元、發(fā)電單元和余熱利用單元組成。
、厭氧和凈化單元一般造紙廠都具備這些設(shè)備，沼氣純度越高、雜質(zhì)越少發(fā)電效率越高，發(fā)電機組的維護成本就越低，使用壽命就越長，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益就越大。因此，凈化單元需要在造紙廠原有基礎(chǔ)上要改進。凈化單元主要設(shè)備有脫硫塔、脫水塔和過濾塔。厭氧單元產(chǎn)生沼氣成分主要包括甲烷、懸浮固體顆粒、蒸汽、硫化氫以及二氧化碳等，其中導致管路堵塞的是固體顆粒沉積，對管路和發(fā)動機產(chǎn)生腐蝕的是硫化氫，阻礙燃燒效率、降低熱值的是水和二氧化碳等，因此，凈化單元很重要，硫化氫去除效率要達到90%以上，除水率要達到95%以上，固體顆粒設(shè)計去除大于等于20毫克的和大于等于3μm的固體顆粒斜徑。
第二、發(fā)電單元和余熱回收利用單元。發(fā)電單元用沼氣發(fā)電組接收沼氣，將沼氣生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為動能和熱能，動能帶動發(fā)電機組發(fā)電，熱能由余熱利用單元回收利用。按照以往項目經(jīng)驗，1方沼氣能產(chǎn)生1.8-2.5度電，每天20000方沼氣至少產(chǎn)生36000度電，余熱可以帶動兩臺1h/t鍋爐供應(yīng)造紙廠的生產(chǎn)和生活。
根據(jù)日產(chǎn)20000方沼氣的造紙廠，設(shè)計山東誠星新能源科技有限公司1000KW沼氣發(fā)電機組兩臺，余熱回收可以接入原造紙廠鍋爐。造紙廠沼氣發(fā)電可行性報告中的具體機組配置如下：
機組型號 | CX-1000GFQ | ||||
生產(chǎn)廠家 | 山東誠星新能源科技有限公司 | ||||
輸出容量（KVA） | 1250 | ||||
輸出功率（KW） | 1000 | ||||
輸出電流（A） | 1800 | 輸出電壓(V) | 400/230 | ||
頻率（HZ） | 50 | 功率因數(shù) | 滯后0.8 | ||
相數(shù)與線制 | 三相四線制 | 電壓調(diào)整 | 自動恒壓系統(tǒng) | ||
電壓測試 | 三相檢測 | 電流測試 | 三相檢測 | ||
穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率 | ≤±1.0% | 穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率 | ≤±5% | ||
穩(wěn)態(tài)電壓波動率 | ≤±0.5% | 穩(wěn)態(tài)頻率波動率 | ≤±0.5% | ||
瞬態(tài)電壓調(diào)整率 | -15%—+20% | 瞬態(tài)穩(wěn)定時間 | -10%—+10% | ||
電壓穩(wěn)定時間 | ≤1S | 頻率穩(wěn)定時間 | ≤3S | ||
電壓整定上升范圍 | ≥5.0% | 電壓整定下降范圍 | ≤-5% | ||
頻率降 | ≤3.0% | 連接方式 | 國際通用SAE 繞性連接 | ||
外形尺寸 長×寬×高（mm） | 6410×2335×2740 | 重量（kg） | 19000 | ||
送電方式 | 自動/手動 | ||||
波形失真 | 正弦波，波型畸變＜5% | ||||
無線電干擾性能 | 電話影響系數(shù)TIF＜50，電話諧波系數(shù)THF＜2% | ||||
使用環(huán)境 | 環(huán)境溫度≤38℃，海拔高度≤1000m，相對濕度≤60% | ||||
符合標準 | 符合國標GB/T2820-2009 | ||||
發(fā)動機 | |||||
品牌 | 石油濟柴 | 輸出功率（KW） | 1000 | ||
型號 | H16V190ZLZ-2 | 備用功率（KW) | 1250 | ||
引擎結(jié)構(gòu)形式 | 火花塞點火、水冷、16V、四沖程 | ||||
調(diào)速方式 | 電子調(diào)速 | 轉(zhuǎn)速Rpm/min | 1000 | ||
啟動方式 | 24V直流電啟動 | 冷卻方式 | 閉式水循環(huán)風冷 | ||
濾清系統(tǒng) | 采用整體式更換機油和空氣濾清器 | ||||
排氣系統(tǒng) | 采用工業(yè)用高降噪效能消音器 | ||||
發(fā) 電 機 | |||||
型號 | 1FC6 564-6LA42 | ||||
生產(chǎn)廠家 | 西門子 | ||||
結(jié)構(gòu)、勵磁方式 | 三次諧波/無刷勵磁 | ||||
防護等級 | IP22 | 絕緣等級 | H | ||
極數(shù) | 4極 | 效率 | 99% | ||
空載電壓調(diào)整范圍 | ≥±5% | 電壓控制方式 | AVR自動/手動調(diào)壓 | ||
電壓恢復(fù)時間 | ＜1秒 | 頻率波動率 | ≤±0.25% | ||
過載能力及時間 | 10%，12小時內(nèi)允許1小時 | ||||
三、造紙廠沼氣發(fā)電的效益分析：
1、設(shè)備投入成本和造紙廠沼氣發(fā)電機組價格（單位：萬元）
項目 | 數(shù)量 | 單價 | 合計 |
山東誠星CX-1000GFQ沼氣發(fā)電機組 | 2臺 | 238 | 476 |
增壓系統(tǒng) | 2臺 | 5 | 10 |
發(fā)電機組靜音箱 | 2套 | 20 | 40 |
并機并網(wǎng)柜 | 2套 | 35 | 70 |
余熱回收系統(tǒng) | 2套 | 45 | 90 |
管線等配套費用 | 20 | 20 | |
合計 | 706 |
2、設(shè)備維護成本
項目 | 用量 | 價格 | 折合成每年費用（兩臺） |
機油 | 1桶/1000h/臺 | 4000元/桶 | 72000元 |
防凍液 | 1桶/年/臺 | 1000元/桶 | 2000元 |
空濾 | 2個/5000h/臺 | 900元/個 | 3600元 |
機濾 | 5個/1000h/臺 | 300元/個 | 27000元 |
火花塞 | 16個/6000h/臺 | 3000元/個 | 144000元 |
人工維護 | 100000元/年/臺 | 200000元 | |
10000小時中修 | 70000元/臺 | 120000元 | |
30000小時大修 | 300000元/臺 | 200000元 | |
折合成每年 費用（兩臺） | 768600元 |
3、發(fā)電效益
、按照造紙廠日產(chǎn)2萬方沼氣，每天至少發(fā)電3.6萬度，按照0.5元/度的電價核算，每天產(chǎn)生效益1.8萬元，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益657萬元。
第二、余熱回收所產(chǎn)生的熱能輸送到造紙廠的鍋爐供生活和生產(chǎn)使用。
四、造紙廠沼氣發(fā)電合作模式：
1、投資運營模式
投資運營模式就是從沼氣增壓到發(fā)電上網(wǎng)之前，所有的設(shè)備都由山東誠星新能源科技有限公司提供，協(xié)議期十年，每月按照0.5元/度電費收取造紙廠的費用。協(xié)議期后按照雙方協(xié)商采用其它方式合作。
2、托管運營模式
托管運營模式就是從沼氣增壓到發(fā)電上網(wǎng)之前，所有的設(shè)備由造紙廠采購，協(xié)議期十年，每月按照0.12元/度電費收取造紙廠的費用，所有機器的運營和維護費用由山東誠星新能源科技有限公司承擔，造紙廠沼氣發(fā)電機組價格詳見上頁表格。協(xié)議期后按照雙方協(xié)商采用其它方式合作。
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