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生物质发电项目装机方案选择
作者：罗勇
来源：《价值工程》2016年第11期
摘要：目前生物质发电作为清洁高效的绿色环保项目，在全世界范围内都在大力推广发展和扶持。根据燃料情况、电负荷和热负荷情况，选择最合适的装机方案是最重要的环节。以山东电力工程咨询院有限公司设计的喀麦隆SUDCAM生物质发电工程为例，根据该项目的电负荷、供热负荷需求，通过不同装机方案的技术、经济比选，得出最适合本项目的装机方案，以期为相关工作者提供借鉴。
Abstract： At present biomass power generation as a clean， green environmental protection project， within the scope of the world is in promoting development and support. According to the fuel， electrical load and the heat load ， choosing the most appropriate installed programs is the most important link. Taking the Cameroon SUDCAM biomass power generation project designed by Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.， Ltd. as an example， and according to the demand of electrical load and heating load， and through the technical and economic comparison and selection of different schemes， the most suitable installed program for this project can be drawn in order to provide references for the related workers. 关键词：标煤；标煤耗；年利用小时数
Key words： standard coal；standard coal consumption；annual utilization hours 中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0229-04 0 引言
充分有效地利用农业和林业废弃物的生物质资源，提供稳定的电力、热负荷供应，是生物质发电项目最为重要的核心。因此选择成熟可靠、方案合理、节能环保、经济适用的装机方案尤为重要，最大化地保证工程建成后安全可靠，以合理的投资获得最佳的经济效益和社会效益。以山东电力工程咨询院有限公司设计的喀麦隆SUDCAM生物质发电工程为例，根据该项目的电负荷、供热负荷需求，通过不同装机方案的技术、经济比选，得出最适合本项目的装机方案。 1 工程概况
喀麦隆SUDCAM生物质发电工程是利用喀麦隆南部橡胶园发展前期砍伐的大量无经济价值的林木废弃物等生物质资源作为燃料，该项目产出电量满足橡胶园规划的三条橡胶生产线工业用电和橡胶园工业区的其他民用设施电负荷。同时提供15t/h的工业蒸汽满足橡胶干燥线的需要。
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2 装机方案选择原则
根据本工程的电负荷需求情况和燃料供应情况，装机方案的选择原则分别按这两种情况来讨论。
2.1 以总电负荷需求定装机方案
由于三条橡胶干燥线需要从机组连续抽出约15t/h的工业蒸汽作为橡胶烘干用汽，根据工业负荷的连续保障性，本工程至少按2台机组设置。 2.1.1 汽轮发电机组的选型原则
根据所需的电负荷总容量，汽轮发电机的装机方案技术比较如表1。
综合以上三个方案的运行情况可以看出，以上三种方案都能与橡胶生产线的建设工期匹配。2×17MW方案虽然在一台机组故障时，剩余机组能完全保证所有的用电负荷，但在故障时，将停止所有供电，须等到备用机组启动后才能恢复所有工业和民用用电；且非故障正常运行期间，一台机组始终处于闲置备用状态，浪费资源不经济，因此2×17MW方案本工程不推荐采用。
3×6.5MW方案机组匹配程度较高，当运行机组故障时，仍能保证基本的橡胶生产线用电和重要的民用电负荷需求，供电负荷安全保障性和稳定性较高。但是目前国内6.5MW高温高压参数的汽轮机和锅炉的技术相对不成熟，投运业绩均很少，大部分为中温中压机组，机组效率相对较低。而13MW高温高压参数机组运行业绩较多，技术成熟可靠，且机组效率高。2×13MW方案推荐采用高温高压机组，而3×6.5MW方案推荐采用中温中压机组。 2×13MW方案和3×6.5MW方案的主要技术经济指标对比见表2。
由表2技术经济指标对比表可以看出，3×6.5MW方案比2×13MW方案的年均发电标煤耗率多87.17g/kWh，年均全厂热效率低10.16%，30年林木废弃物总耗量多72.26万吨。2×13MW方案比3×6.5MW方案更经济，效率更高，燃料耗量更少。 2×13MW方案和3×6.5MW方案的投资比较如表3。
2×13MW方案和3×6.5MW方案的土建部分的详细造价对比见表4。
2×13MW方案厂房尺寸比3×6.5MW方案宽1米，2×13MW方案为两台13MW机座，3×6.5MW方案为三台6.5MW，综合考虑二者互相抵消。主厂房造价相同。上料栈桥3×6.5MW方案比2×13MW方案宽2.6米，预估总体造价3×6.5MW方案比2×13MW方案高70万元。 2×13MW方案和3×6.5MW方案的运行成本比较如表5。
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经济角度的方案比选拟从以下三方面考虑：
①投资：2×13MW方案较3×6.5MW方案投资增加759.45万元。 ②收益：两方案提供给橡胶生产线的电量与供热量相同。
③运维成本：两方案的运行维护成本主要差异在年燃料耗量与人员工资，2×13MW方案较3×6.5MW方案年燃料费节省55万元，人员年工资节省36万元，总计每年节省运行成本约91万元。
节省的运维成本9年左右可以将增加的投资回收。
说明：以上测算按照三条橡胶线均满负荷运行考虑。但是实际运行时可能存在单条或两条线的运行工况，2×13MW方案的负荷率更低，实际效益要低于以上测算。 结论：
2×17MW方案投资高，负荷适应性和安全性低，机组闲置率高。 2×13MW方案投资较高，负荷适应性和安全性较低。
3×6.5MW方案总投资较低，电厂孤网运行特性较好，启动柴油机容量较低，负荷适应性与生产线的匹配性好，供电可靠性高，机组参数较低，系统简单，安全性高，运行维护容易。尽管热耗较高，但本项目燃料费用低，经技术经济综合比较，同时兼顾考虑到非洲当地的安全运行和机组保证的实际条件，建议采用3×6.5MW中温中压机组方案。 2.1.2 锅炉的选型原则
本工程汽轮机组建议采用3×6.5MW中温中压机组方案。6.5MW中温中压汽轮发电机需要的最大进汽量为40t/h，考虑两台机组运行时，当一台锅炉故障，另外一台锅炉应保证机组100%负荷下蒸发量和对外直供工业抽汽量5t/h（故障时，可停止一条生产线，工业抽汽量也相应减少），因此单台锅炉的最大蒸发量应按：40×1.05+5=47t/h，本工程可选用3×48t/h最大蒸发量的锅炉。
2.2 以总燃料量定装机方案
根据计算本工程规划砍伐区内木质燃料总量为1404.362万吨（暂不考虑橡胶树砍伐的燃料产量），按照30年的电厂运行寿命计算，每年能提供燃烧的木质燃料约为46.8万吨。按两台锅炉计算（燃料热值暂按12655kJ/kg），可以供应2×130t/h最大蒸发量锅炉的燃料。根据2×130t/h最大蒸发量可对应配置2×30MW高温高压机组的汽轮发电机和锅炉。