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--平原縣30MW生物質電廠主廠房設計
一、世界能源現狀
煤、石油、天然氣等化石燃料從20 世紀70 年代就開始大規模的開采, 其存儲量急劇減少。據預測, 地球上蘊藏的可開
發利用的煤和石油等化石能源將分別在200 年和30～ 40 年以內耗竭, 而天然氣按儲采比也只能用60 年。目前, 尋找替代能
源已經引起全社會的廣泛關注。生物質能是一種可再生能源, 來源十分豐富。它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界
能源消費總量第四位的能源。當前, 生物質燃料的消耗已占世界總能源消耗的14% ，在發展中國家這一比例達到38%。據
世界糧農組織(FAO) 預測，到2050 年,以生物質能源為主的可再生能源將提供全世界60% 的電力和40% 的燃料, 并且其價
格遠低于化石燃料。
二、我國能源現狀
目前，我國發電利用的能源以煤炭、石油及天然氣等不可再生的化石能源為主。化石能源資源的有限性及開發利用引
起的環境污染和溫室氣體排放，對其廣泛應用產生了嚴重的制約作用。我國每年農作物秸稈資源量約占生物質能源資源量
的一半。我國農作物秸稈的年產量在7億噸左右。除了用作工業原料、畜牧飼料以外，可以作為能源使用的在3.5億噸左右。
三、生物質燃料分類
根據燃料種類不同，主要分為灰色秸稈和黃色秸稈兩大類。棉花秸稈、樹枝、木材下腳料等密度較大的木本類植物屬
于灰色秸稈，需破碎加工后輸送至爐膛內燃燒；玉米、小麥等草本類植物屬于黃色秸稈，因其體積大、重量輕、密度小，
為滿足鍋爐燃燒發熱量，保證單位時間內的上料量，需要打捆至規定的體積和重量后輸送至爐膛內燃燒。第三類是為提高
燃燒值壓縮為一定體積的顆粒的秸稈。在加工處理上，黃色秸稈的操作難度最大。
四、秸稈燃料特點
秸稈是一種很好的清潔可再生能源，每兩噸秸稈的熱值就相當于一頓標準煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平
均含硫量約達1%。在生物質的再生利用過程中，排放的CO2與生物質再生時吸收的CO2達到碳平衡，具有CO2零排放的效
果。對緩解和最終解決溫室效應問題提出一種新的思路。而秸稈發電是秸稈優化利用的最主要形式之一。
五、秸稈燃料的燃燒產物
同常規火電廠一樣，燃用秸稈發電的鍋爐產生的污染物仍為煙塵、二氧化硫和氮氧化物。但由于相比于煤炭，秸稈的
灰分(3.58%)、硫分(3.8‰)均較低，煙塵和二氧化硫的實際產生量亦較少。其中，二氧化硫產生濃度僅為241mg/m3，因此，
無需使用煙氣脫硫裝置，其排放濃度即可滿足《火電廠大氣污染物排放標準》標準要求；秸稈的灰分低，燃燒后的灰渣
富含鉀等元素，可全部歸田作為肥料，充分體現了秸稈電廠循環經濟的優勢。
六、我國秸稈電廠的現狀
我國建設的第1個秸稈示范電廠2006年底剛投產，國內秸稈電廠的建設和運行經驗還不多。目前有關單位建設秸稈電廠
的積極性很高。有不少電廠正在建設或調試中，但也不同程度地存在一些問題，有的技術和設備還不十分成熟。有的電廠
經濟效益也不樂觀。
根據電廠經濟運輸范圍內的秸稈可供應量，結合電廠的規模效益，來確定秸稈電廠的規模和機組選型。從目前國內
的工程實踐來看，利用非固體成型原生態秸稈作燃料的電廠，初期建設規模一般控制在30 MW以內較為穩妥。電廠可留
有擴建余地，何時擴建或是否擴建，可在電廠運行后根據燃料供應、價格和電廠經濟效益等情況再定。燃用固體成型秸
稈時，電廠規模可根據燃料供應和運輸條件適當加大。
按我國可再生能源相關政策規定，秸稈電廠所發電力全部由電網公司收購，上網電價在投運15年內執行當地燃煤電
廠標桿電價加0．25元／kW·h補貼。并于2010年起逐年遞減補貼電價2％。秸稈電廠建設期短，新建電廠第1臺機組8-10個
月即可投產，能夠很快發揮資金效益。
雖然秸稈電廠建設有很多優勢，但目前我國秸稈電廠建設剛剛起步，技術、設備和管理還不十分成熟，電廠規模又
小。與燃煤電廠相比，單位造價約為燃煤電廠的2倍。即使有補貼電價，有些秸稈電廠的經濟效益也很不樂觀。為此，
必須要在優化設計上多做文章，保證電廠在滿足國家規范要求的前提下盡量做到設計合理、運行方便，并盡量控制工
程造價，以保證項目的投資效益。
我院近幾年也設計了一部分生物質電廠，現在就我們設計的一個電廠項目為例，跟大家探討一些生物質電廠的一
些設計問題。
七、下面以平原項目為例，淺談一下生物質電廠主廠房優化設計。
1、項目概況
本工程位于山東省德州市平原縣經濟開發區內，位于開發區中部，大八里村東、二環路以西、大八里路南、318 省道以
北。建設規模為2×75t/h次高溫次高壓秸稈燃燒鍋爐+ 2x15MW汽輪發電機組，本期預留擴建余地，全廠公用工程一次建成。
本項目燃料為：棉桿與速生林、果、桑枝條等，均屬于灰色秸稈。
2、總圖布置
廠區總可用地約172440平方米（約258畝），東西長約620m,南北寬約280m，近似矩形。本工程按照功能劃分為兩大分
區：生產生活區和露天儲料區。生產生活區東西長約335m,南北寬約280m，占地約140畝；露天儲料區東西長約285m,南北寬
約280m，占地約118畝。生產生活區又分為：主廠房區、水工區、電力升壓區、化學水處理設施區、干料區以及辦公生活
區等六部分。
3、主廠房布置
汽機房縱向柱距按6m等間距設置，汽機房總長54米。3臺給水泵布置在主廠房B列附近零米。給水泵與B列柱留有2m的
通道。汽機房采用島式布置,兩臺汽輪發電機組為縱向對頭布置，汽輪發電機中心線距A列為7.5m，汽機房的跨度為14m。
（可附主廠房布置圖）
優化點一：將汽機房跨度縮短為14米。
常規15MW汽輪機發電機組的汽機房跨度為18米，我院在遵守國家法規和設計規范并能保證機組的正常運行的安全、
方便的前提下，減小汽機間的尺寸，將廠房跨度縮短至14米，為業主最大限度的節省投資。
當然，把廠房縮小以后也會出現新的問題：（1）管道布置需要花更多的時間進行設計；（2）汽機房零米B列的通道就比
較狹窄；汽機中線到汽機房A列的距離為7.5米，到B列的距離只有6.5米，B列還布置有加熱器平臺，這樣汽機房零米B列的
通道就不寬裕了；為了解決通道的問題，我們把加熱器平臺靠近B列的一排柱子取消，直接從B列柱上挑牛腿與加熱器平臺
搭接。這樣既解決了加熱器平臺的布置問題，也留下了2米的檢修、運行通道。現場實際情況也比較寬敞。（可附圖）
優化點二：除氧器露天布置。
國家法規規定，在氣候和布置合適時、非寒冷地區可采用露天布置，寒冷及多風沙地區應采用室內布置。而德州市不
屬于寒冷地區，所以除氧器可以露天布置。這樣除氧層B列的柱子只需要到18米，滿足汽機房的結構即可；而C列柱只需要
到14米層即可，除氧層上面不用封頂。為業主節省了投資。
當然露天布置也存在一定的問題，我們常規布置的很多管道都是在除氧層柱側做支撐；現在我們很多管道必須要放到
除氧層下面的管道夾層，夾層的管道也需要仔細設計，才能保證通行的暢通。（可附圖）
優化點三：給料沒有轉運。
秸稈鍋爐最大的問題就是堵料問題，而給料皮帶的多級轉運是堵料的重要原因之一。本項目的給料我們是垂直給料，
給料機和鍋爐是垂直布置，只采用一條皮帶直接送到鍋爐爐前料倉，減少了堵料的風險。堵料的另一個問題就是料倉堵
料；本項目我們料倉設計時，料倉設計比較小，存料時間比較短，這也一定程度減少了堵料的可能性。由于只有一條皮
帶，沒有轉運，業主投資也節省了不少。
優化點四：汽機房、除氧間和給料間及鍋爐房為垂直布置。
常規的電廠布置為3列式或者4列式布置；而如果要為了解決鍋爐的給料問題，減少轉運，給料皮帶必須從廠房的垂直
方向接過來才行；這樣場地的利用就比較零散，為了更好的利用場地，我們改變思路，把汽機房、除氧間作為一個整體；
給料間、鍋爐房作為一個整體，讓他們垂直布置，這樣就很好的解決了這個問題。
本項目完成后與常規布置的同類項目相比，節省投資600多萬。當然，秸稈電廠雖然遠景比較好，但是它畢竟是一個
比較新的東西，還需要我們總結和改進的東西還比較多；希望我這些設計能起拋磚引玉的作用，讓大家能有更新的思路和
更優化的改進，希望大家能更加關注秸稈電廠的未來和發展，我相信秸稈電廠的前景是美好的！
