金叙冕-25MW生物质发电厂设计

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北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计25MW生物质发电厂设计学院：材料与环境学院专业：姓名：指导老师：16应用化学二班金叙冕学号：职称：160505105286李冲讲师中国·珠海二○二○年五月

1北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《25MW生物质发电厂设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年月日

2北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计25MW生物质发电厂设计摘要随着世界工业和经济进入快速发展时期，对能源的消耗和需求逐渐增长。而生物质能发电能够利用闲置的农业废弃物或秸秆资源，在一定程度上能有效缓解能源短缺问题。本文主要是进行25MW生物质发电厂的初步设计，针对目前生物质发电厂存在的不足，如原料的收集、储运与预处理，生物质发电厂布局不合理等问题进行了一定的改进：对原料进行了固化成型处理，提高密度，使其更便于储存、运输；引进了丹麦BWE公司的生物质蒸汽锅炉技术，提高生物发电厂的经济效益；并按照国家标准进行合理规划布局，避免了原料恶意竞争局面。本设计在参考了目前生物质发电项目的实际情况基础上，制定了工艺方案，并进行设备选型以及物料衡算，得出设备的生产能力，科学合理地进行设备配套；根据甘蔗渣在国内的种植分布情况将厂址选在了广东省湛江市；同时为了能使在生产过程中符合目前绿色制造的理念，对生产中的一些废气废物制定了相关的处理流程设计。关键词：生物质发电；生物质成型燃料；固化成型

3北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计Designof25MWbiomasspowerplantAbstractWiththerapiddevelopmentofworldindustryandeconomy,theconsumptionanddemandofenergyareincreasinggradually.Biomasspowergenerationcanutilizeunusedagriculturalwasteorstrawresources,toacertainextentcaneffectivelyalleviatetheproblemofenergyshortage.Thispapermainlycarriedoutthepreliminarydesignof25MWbiomasspowerplant,aimingattheproblemsofthecollection,storage,transportationandpretreatmentofrawmaterialsexistinginthecurrentbiomasspowerplant,andtheunreasonablelayoutofbiomasspowerplant,someimprovementsweremade.Therawmaterialswerecuredandmoldedtoincreasethedensityandmakeitmoreconvenientforstorageandtransportation.IntroducedthebiomasssteamboilertechnologyofDanishBWEcompanytoimprovetheeconomicbenefitofbiologicalpowerplant;Andaccordingtothenationalstandardreasonableplanninglayout,avoidtherawmaterialmaliciouscompetitionsituation.Thedesigninreferencetothecurrentbiomasspowerprojectonthebasisoftheactualsituation,developedaprocessplan,andequipmentselectionandmaterialaccounting,theproductioncapacityoftheequipment,scientificandreasonableequipmentsupporting.AccordingtothebagasseplantingdistributioninChina,thefactorywaslocatedinzhanjiangcity,guangdongprovince.Atthesametime,inordertomaketheproductionprocessinlinewiththecurrentconceptofgreenmanufacturing,somewastegasintheproductionoftherelevantprocessdesign.Keywords：Biomasspowergeneration;Biomasspelletfuel;Curingmolding

4北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目录1前言11.1生物质发电21.1.1生物质直燃发电21.1.2生物质混合燃烧发电21.1.3生物质气化发电31.2国内外生物质发电厂设计概况41.2.1国外概况41.2.2国内概况51.2.3生物质发电厂存在的问题61.3本设计研究目的、意义及主要内容62工艺的选择72.1工艺技术方案的比较与选择72.2原材料的选择82.3生物质固化成型92.3.1生物质成型燃料92.3.2生物质成型燃料的工艺选择102.4锅炉炉型及参数的选择122.4.1YG130/9.2-T1锅炉132.5小结143工艺流程153.1工艺流程图153.2工艺流程说明153.2.1原料收集153.2.2筛选153.2.3粉碎163.2.4干燥163.2.5固压成型163.2.6冷却、筛分163.2.7储存料仓163.2.8输送系统173.2.9锅炉173.2.10烟气处理系统173.2.11汽轮机发电系统173.3小结174物料衡算184.1小结185设备选型195.1振动筛19

5北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计5.2双轴高效粉碎机205.3烘干机205.4环模颗粒机215.5冷却分离机225.6水冷振动炉排锅炉225.7汽轮机235.8发电机245.9小结246三废处理256.1废水处理256.1.1生活废水256.2废气处理256.2.1原料粉碎的粉尘废气256.2.2粉料烘干废气256.2.3生物质锅炉烟气处理256.2.4无组织排放废气266.3固体废弃物266.3.1收集的粉尘266.3.2生物质锅炉灰渣处理266.4小结267厂房选址与土建277.1选址原则277.2具体选址277.3土建设计287.4小结288厂区总平面布置298.1布置原则298.2厂区布置298.3车间布局308.4小结309结论31参考文献32致谢34附录35

6北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1前言随着我国经济的高速发展、城市化进程速度的加快，对能源的消耗和需求也在不断增加，因而大规模发展新型可再生能源发电成为了缓解能源供需矛盾、促进能源结构清洁化转型的关键环节。目前最具有代表性的新能源发电主要有风电、光伏发电、生物质发电等，由于风电、光伏发电易于受到风速、光照强度等自然条件的影响，相比于生物质发电有着明显的不确定性和难可控性。而生物质能发电主要是通过有效地利用闲置的农业废弃物或秸秆资源等来进行发电，其电能质量好、电力供应的安全可靠性高；比起风电、光伏发电，生物质发电还可以无间歇性发电，具有很高经济价值。表1.1主要的新能源发电优缺点类型优点缺点风力发电风力发电技术日臻完善，成本不断下降，并呈现规模化的商业应用；清洁，环境效益好；基建周期短，装机规模灵活噪声、视觉污染大，占用土地多，风量不稳定、不可控，建设成本较高太阳能光伏发电资源丰富、免费使用、无需运输、无污染；设备故障率低，维护简单；应用场合广泛灵活；建站周期短，规模大小随意能量密度低，成本较高，占地面积大，地面应用时有间歇性和随机性，储能困难，转化率低生物质能发电可无间歇性发电，电能质量好、电力供应可靠性高，可实现分布式发电，具有较高的环保效益和经济效益原料收集、储存、运输较困难；能量密度低；原料具有区域性、季节性生物质发电与传统的集中式能源系统最大的不同就是，生物质发电是一种典型的分布式电力，它既可以离网独立运行，也可以并网运行，不需要通过大型电网来进行远程高压或超高压地输电，减少了线路损耗和对电网的投资，并且很好地解决了集中单一供电系统所带来的诸多问题。生物质发电更为有效地利用秸秆资源，避免了秸秆的任意焚烧、丢弃等现象，减少了利用传统方法燃烧这些秸秆资源时所带来的环境及安全问题，改善城乡环境，同时还可以带动农林业产业的发展。因此生物质发电有着广阔的发展前景，是目前各大电力投资主体的投资热点。31

7北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1生物质发电生物质发电是一种新型的可再生能源发电形式，主要是以生物质资源作为原料，采取直接燃烧或者转化为可燃气再燃烧的方式，利用燃烧过程中所产生的热量进行发电。目前在众多的生物质能技术当中，生物质发电是未来发展前景良好的形式之一，拥有一定的市场需求，有着明显的经济效益和环保效益。1.1.1生物质直燃发电生物质直燃发电是在传统的内燃机发电技术基础上进行设备改型而实现的一种新型技术，其原理主要是将预先加工处理过的生物质燃料直接输送入锅炉中，燃烧后产生过热蒸气并推动汽轮机膨胀做功，从而带动发电机发电，而其所产生的低压电则可以经变电装置后并入电网。生物质直燃发电的关键技术主要是原料的预处理技术、送料技术、生物质直燃锅炉技术、锅炉对各种生物质燃料的适应性、烟气高温腐蚀等。图1.1生物质直燃发电流程1.1.2生物质混合燃烧发电生物质混合燃烧发电是指将生物质与煤混合后燃烧发电，或生物质气化后的燃气在燃煤锅炉中与煤一起燃烧发电；其主要是将生物质和煤燃料中的化学能转变成热能后，锅炉内的水吸热汽化成饱和蒸汽，又在过热器内继续加热升温形成过热蒸汽，从而驱动汽轮发电机组发生旋转，将蒸汽的内能转化成为机械能，最终通过发电机将机械能转化为电能[1]。31

8北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计生物质混合燃烧发电是在燃煤电厂基础上辅以生物质燃料进行发电的技术，主要利用了煤炭和生物质燃料在不同特性上的协同效应；并且在掺烧比例较低（低于20%）的情况下，生物质燃料的转化效果还会更为显著。此外，生物质混燃发电厂在根据燃料成本的一些变动以及供求情况下还可以实时作出调整，从而更好地保证燃料的供应。图1.2混合燃烧发电流程1.1.1生物质气化发电生物质气化发电是指将生物质原料预处理后送入气化炉中，在一定条件下将原料中的可燃部分转化为可燃性气体，再而利用已经净化处理后的可燃气体去带动燃气发电系统，从而产生电能。生物质气化发电过程主要包括三方面[2]：一是生物质气化，采用气化技术将固态的生物质原料转化为气态燃料；二是气体净化，为确保燃气发电设备能够正常运行，气化后的燃气需要通过净化系统进行净化处理，将其可能含有的杂质去除；三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，而在某些情况下为了能够提高发电效率，还可以在生产过程中增加余热锅炉和蒸汽轮机。气化发电是最有效、最清洁的生物质能利用方法之一，它既能解决生物质难于燃用和分布分散的缺点，又可充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点。图1.3生物质气化发电工艺示意图31

9北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计图1.4生物质气化发电系统流程图1.1国内外生物质发电厂设计概况生物质发电最早开始于20世纪70年代，随着丹麦大力推行秸秆等生物质发电，欧美许多发达国家和地区也开始了大规模的发展。在2009年全球生物质能装机容量为61.8GW；至2018年达到了117.8GW；同时全球的生物质能综合发电量也从2009年的277.1GWh迅速增长到2017年的495.4GWh。图1.52009-2018年全球生物质能总装机容量1.1.1国外概况目前国外利用生物质资源进行发电的设备及技术已经基本成熟，并且建设了许多大型的生物质发电厂，其中英国的Tees再生能源发电厂是目前世界上已知的最大的生物质发电厂，其发电功率为295MW，所发电量足以支撑60万个家庭的需要。为了能够更进一步地发展生物质发电产业，许多学者还进行了一系列的相关研究：Lee[3]（2005）在了解、分析了日本林木资源发电的现状后，研究发现使用蒸汽锅炉进行发电可大幅提高发电过程中生物质资源的能量利用，并且还以此开发出了一套循环流化床式生物质气化系统；31

10北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计Caputo[4]等（2005）系统分析了相关生物质发电厂的经济效益，表明生物质发电厂利润下降的主要原因在于其原料的收集和储运方面的成本增加，以及运输车辆所能装载原料重量的减少；Montgomery[5]（2011）通过比较生物质直接燃烧发电和混合燃烧发电两种形式对不同型号锅炉的腐蚀程度，分析探讨了如何减少对锅炉的腐蚀及可采取措施；MuthJr.[6]（2013）通过分析生物质能发电厂的运营成本，研究发现燃料的收集、运输及处理等这类可变动成本是影响生物质发电厂经济效益的重要原因。1.1.1国内概况我国的生物质发电相对而言是较晚发展的，但是到目前也已经有将近30多年的发展历史了。2006年我国首个生物质直接燃烧发电建设项目——国能单县生物质发电厂正式投产建设，规模为1×25MW单级抽凝式汽轮发电机配1×135t/h振动炉排式高温高压蒸汽锅炉，采用了贝加莱APROLDCS系统[7]；而后截止至2008年的8月份，我国成功并网发电的农林生物质发电建设项目已经有足足130多个了。生物质发电厂的快速发展，为节能减排开辟了一条新的道路；但由于我国的生物质发电产业目前仍处于起步阶段，还依然存在着许多的不足之处。李飞[8]等（2006）分别介绍了瑞典、意大利、英国和美国BIGCC发电厂的工艺流程和运行经验，并指出我国目前发展BIGCC系统需要解决的关键技术问题；王胜曼[9]（2008）研究表明我国具有丰富的秸秆资源，在发展秸秆发电产业具有很大优势，但同时也指出秸秆发电成本较高，还为此提出秸秆收集过程的物流设计方案；孙静春[10]等（2008）对安徽宿州市的秸秆发电厂进行研究后发现，造成该地区发电厂原料严重不足的根源在于布局的不合理，导致同一区域发电厂过于密集，形成了原料的恶性竞争；张兰[11]（2010）对阿尔山和奈曼旗两个林木生物质发电项目进行了实证研究和比较分析，研究表明缩短收集半径，简化分工和采用更先进的削片和运输设备是降低原料成本的重要手段；刘钢[12]等（2011）对9家生物质发电厂进行调研分析后发现，原料的收集半径一旦由30km增加到50km，发电厂将会发生亏损；黄少鹏[13]（2014）以五河凯迪生物质发电厂的案例为研究对象进行分析，研究表明需要大量秸秆燃料才能保证发电厂的连续运行，但由于原料的堆积密度低，并不利于收集和运输，且其还存在着季节性的限制，因此导致每年在原料的收购上需要投入大量的人力物力，制约了秸秆发电厂的发展；金山[14]（2015）对生物质锅炉在给料过程中的堵料、结焦、结灰等问题进行研究分析后，对生物质锅炉进行了优化设计并提出改进措施。31

11北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1.1生物质发电厂存在的问题综合分析国内外已建成生物质发电厂的设计概况，总结得出了目前生物质发电厂还存在的主要问题有：1、生物质的收集、储运与预处理；2、生物质发电厂布局不合理，出现了无序、集中建设；3、其他行业对原料的争夺；4、锅炉容量盲目求大。1.2本设计研究目的、意义及主要内容《中华人民共和国可再生能源法》的颁布和实施对可再生资源的发展提供了许多的政策支持，其中发电领域更是其发展的重点对象，这在很大程度上保证了发电厂的盈利能力，并且促进了生物质发电产业的迅速发展。生物质能源作为一种新型的清洁能源，在各个方面都得到了广泛的关注和认可。发展生物质资源发电产业，不仅可以解决供电紧张的问题，还可以缓解目前我国能源短缺的问题；同时还有着明显的环境效益，节能减排，对促进经济增长和社会的可持续发展有着重要的作用。目前我国生物质发电产业已基本成熟，但生物质发电厂仍旧存在许多不足之处，阻碍了其发展。因此，本设计针对目前生物质发电厂所存在的主要问题，在已成熟的生产工艺基础上进行了改进、完善，很好地解决了目前生物质发电厂在原料运输、储存等方面上的难题，提高了生物质发电厂的经济效益，为今后建设生物质发电项目提供了参考。本设计主要进行了以甘蔗渣为原料的生物质发电厂设计，其主要研究内容如下：1、分析国内外生物质发电厂设计概况；2、比较分析了目前我国所普遍采用的几种生物质发电技术，找出各自优缺点；3、结合生物质发电厂的发展现状，制定生产工艺流程方案，进行原材料的选择、物料衡算、设备选型等；4、按照国家标准设计三废治理措施；5、根据生物质资源分布情况进行选址，并综合规划、合理布局。31

12北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1工艺的选择生产工艺方案的选择，应该从多个方面来进行考虑：原料的供应是否有保障；生产工艺技术和主要生产设备的成熟程度；生产能力的合理性；节能减排情况等。1.1工艺技术方案的比较与选择目前我国普遍采用的生物质发电技术有直燃发电、混燃发电和气化发电三种。表2.1生物质发电技术综合比较表发电方式直燃发电气化发电直接混燃发电气化混燃发电主要优点技术成熟、规模较大、设备可靠、运行成本较低污染排放较低、小规模效率较高、规模灵活、投资较少技术简单、使用方便；不改造设备情况下投资最省通用性较好、对原燃煤系统影响较少；经济效益较明显主要缺点污染排放较高、小规模效率较低、原料单一、投资较大设备较复杂、大规模的发电系统仍未成熟、设备维护成本高生物质与处理较严、对原系统有影响增加气化设备、管理较复杂；有一定金属腐蚀问题应用条件大型发电系统（＞20MW）中小型发电系统木材类原料、特种锅炉要求处理大量生物质的发电系统综上分析对比可知，生物质直燃发电是生物质资源被开发利用中最早采用的一种方式，同时也是生物质原料需求量最大、最直接、最容易产业化的能源利用方式；生物质直接燃烧发电技术是从国外直接引进的，并且在国外不少发达国家已经获得成功运用，此外该技术在规模化情况下，效率较高，单位投资也较为合理。生物质混合燃烧在工厂实际运转中，混合燃烧发电机组中的燃煤用量难以做到准确监测，在节能减排方面的效益也并不明显，而且与其他两种发电技术相比污染更为严重；生物质气化发电技术则是由国内自主研发，目前还没能够达到商业化的程度，且相对比于直接燃烧工艺，生物质气化的系统更为复杂，其单机容量小且工程所需投资资金高；又由于气化发电的小型低值燃汽轮机技术还尚未成熟，因此对10MW以上的生物质发电系统来说，选择直接燃烧发电技术会更为有利；而气化——余热发电系统则更多的应用于规模在5—6MW左右的生物质发电系统上。本设计是25MW生物质发电厂的设计，因此选择直接燃烧发电技术更为适合。31

13北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1原材料的选择我国的糖料作物资源相当丰富，其中甘蔗每年就有大约为7000多万吨的产量，是世界上仅次于巴西和印度两个国家的第三甘蔗种植大国，全国拥有的良种繁育面积达到了6000多km2，其中广西北海、南宁和云南开远、弥勒及广东湛江已成为全国重要的甘蔗良种繁育基地。甘蔗渣是制糖工业的主要副产品（占24%-27%），是在经过榨糖之后剩余的纤维残余物。糖厂在使用甘蔗制糖后每年能够产生大约2000万吨的废弃甘蔗渣，这是一笔非常集中而又数量庞大的资源，且甘蔗渣的成分相对稳定、性质均一，可以很好地为生物质发电产业连续、集中地提供原料；而且甘蔗渣中的纤维素和半纤维素含量相比于其他作物秸秆来说更高，蛋白、淀粉和可溶性糖含量较少，木质化程度较高[15]。因此，选择甘蔗渣作为生产生物质颗粒燃料的原料。表2.2甘蔗渣成分（烘干后）成分纤维素半纤维素木质素淀粉灰分可溶性糖粗蛋白糠醛酸含量（%）35.420.618.61.58.32.83.83.3表2.3甘蔗渣的成分分析序号项目单位数据1收到基低位发热量Qar.netKJ/Kg77002收到基含水量Mar%503收到基含灰量Aar%1.54收到基含碳量Car%23.55收到基含氢量Har%3.256收到基含氧量Oar%21.67收到基含氮量Nar%0.18收到基含硫量Sar%0.05注：其中灰分1.5%~8%，最大10%，水分按最大55%考虑31

14北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1生物质固化成型由于生物质资源的季节性、质地的散拋性和储存等问题影响了发电厂的实际运行，因此为了更好地满足发电厂的需求，需要对原料进行相应的预处理，而目前生物质发电厂中对生物质原料的预处理方式主要以固化成型和打捆、粉碎技术应用较多。由于我国农业生产的分散性和机械化程度相较于国外发达国家来说较低，故生物质的打包效率低下；而固化成型后的成型燃料更便于储存、运输，提高了单位体积的能量密度，有利于提高炉温改善燃烧，因此在考虑了生物质发电厂的运行特点和燃料成型设备的情况下，采用对原料进行固化成型预处理后再燃烧的方式更为合适[16]。生物质固化成型技术是生物质的一种物理转换方式，其主要流程是在特定的温度和湿度条件下，将按工艺要求进行加工处理后的生物质原料压制成致密颗粒。在生物质固化成型过程中，颗粒表面通过克服摩擦力及弹塑性变形做功后，以内能的形式储存在成型燃料中，使得成型燃料的能量密度增加，提高燃烧值[17]。1.1.1生物质成型燃料生物质成型燃料（即BMF）在原料与产品上都具有多样性，不仅能够生产出具有高附加值的化学品，形成新型生物化工产业链；还能够替代化石能源进行供热发电。生物质成型燃料还具有燃烧特性好、燃烧后残渣少、燃尽率高、粉尘少、化学污染排放低的优势。表2.4BMF的特性序号特性1实现温室气体CO2的“零”排放：生物质成型燃料燃烧时CO2的排放量与其在生长过程中CO2的吸收量是相同的，其替代了化石能源，减少了净排放；2低碳能源：成型燃料的燃烧以挥发份为主，其固定碳含量仅为15%左右；3减少SO2的排放：成型燃料的含硫量极低，仅为燃料油的1/20左右，可以在不用采取任何脱硫脱硝措施的情况下达到环保要求；4粉尘排放达标：成型燃料灰份低，约为3%~5%，是煤基燃料的1/10左右，只要采用常规的除尘装置便可以达到环保要求；5减少氮氧化物的生成6作为高质量的均质燃料，成型燃料在输送、储存、传输和燃烧方面都可以自动控制，其方便程度完全可以跟轻质燃油相媲美。31

15北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计表2.5BMF的性能指标表项目单位指标热值kcal/kg＞4000密度t/m3＞1.1外观cmφ1-4；方（圆）柱型灰分%≤7水分%≤13燃烧率%≥95热效率%≥81排烟黑度（林格曼级）/＜1排尘浓度mg/m3≤801.1.1生物质成型燃料的工艺选择生物质成型燃料所采取的生产工艺会因为生物质成型方式的不同而有所不同，其成型技术的综合比较见表2.6。其中根据生物质原料进行压缩成型的加工方式，可以分成常温湿压成型、热压成型、常温成型和炭化成型等几个成型工艺。冷压成型工艺是指生物质原料在常温条件下被高压挤压成型的过程。该工艺不用额外再进行加热，其固化成型的机制是生物质原料在湿度一定的情况下，通过摩擦产生热量软化生物质中的木质素，以达到粘结的作用，最后压缩成型。该工艺不仅仅有高生产率，还对物料的含水率要求低、适应范围广。冷压成型工艺中主要采用的成型设备是压辊式成型机，该设备对生物质原料的含水量适应范围广，且不用外部再进行加热。其中环模挤压式成型机能够自动化生产，设备能够持续稳定地运行，具有高的生产率；又因为采用的是双压辊结构，制粒过程中物料能够更好地均匀受力，压制出来的颗粒产品质量也相对更好，密度大且成型率高；可实现工业化自动上料，最为受企业青睐。因此，本设计采用环模压辊技术进行固化成型制粒。31

16北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计表2.6生物质成型技术综合比较一览表技术类型原料要求发展现状主要优缺点发展趋势螺旋热压成型要求原料含水量在8%-12%以内，粒度小于40mm技术进入半商业阶段产品耐储存、密度高，可加工成各种形状；套筒易磨损，维修成本高，对原料的湿度要求严格，易发生“放炮”现象适宜中小规模生产环模压辊成型要求原料含水量在15%-20%以内，粒度小于10mm技术比较成熟，进入商业化发展阶段生产能力较高，产品质量好；模具易损、堵塞，维修成本高降低成本，实现规模化生产平模压辊成型要求原料含水量在15%-20%以内，粒度小于10mm技术比较成熟，进入商业化发展阶段设备简单，制造成本低；生产能力较低适宜小规模生产对辊挤压成型要求原料含水量在10%-35%以内，粒度小于10mm技术处于研发阶段对原料的适应性强，能耗、机器损耗较低；生产能力较低提高生产能力，适宜中小规模生产机械活塞成型要求原料含水量在20%以内，粒度小于40mm技术处于半商业化、商业化阶段能耗较低，产品耐储存、密度大；设备稳定性差、振动大，有润滑污染问题配套锅炉，适宜规模化发展液压活塞成型要求原料含水量在12%以内，粒度小于40mm技术处于商业化阶段成型设备部件工作方式改变，寿命提高，能耗降低，较之机械活塞运行平稳；生产能力较低，易发生“放炮”现象，产品易开裂提高生产能力，增强对原料湿度的适应性31

17北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1锅炉炉型及参数的选择本设计所采用的锅炉是以生物质资源作为主要燃料的生物质锅炉。从形式上分类，适用于生物质直接燃烧的锅炉主要有循环流化床炉、鼓泡床炉、水冷振动炉排炉、链条往复式炉排炉、联合炉排炉等，而目前生物质直燃发电应用较多的锅炉类型主要是循环流化床炉和水冷振动炉排炉，两者的比较见表2.7。表2.7循环流化床锅炉与水冷振动炉排炉的比较表循环流化床锅炉水冷振动炉排炉优点Ø燃烧充分完全，运行可靠、稳定；Ø低温燃烧不易结渣，污染物排放低；生物质燃料适应范围广，对带泥沙燃料的燃烧都能很好适应；Ø负荷可调节范围广，可满足30%-110%的负荷运行需要；Ø锅炉无运动部件，事故率低；Ø解决了成分复杂多变各种生物质废弃物的着火、稳燃和燃烧控制问题。Ø属于层燃锅炉，锅炉结构简单、操作方便、投资和运行费用都相对比较低；Ø炉内有水冷却，可有效地解决秸秆灰熔点低产生的结焦问题，还可以解决炉排片因为灰少而被烧坏的问题；Ø炉排采用振动结构，有效解决炉排传动问题，通过增大炉排有效面积，使其有一定的裕量可避免因腐蚀而降低热负荷。缺点u由于增加流化风机等特殊设备，厂用电要高于层燃锅炉；u运行过程中需要根据床压来添加床料，增加了运行成本；u流化床锅炉对人炉燃料颗粒尺寸要求严格，需要增加燃料预处理工艺和设备来破碎燃料；u蓄热床料燃烧后产生的飞灰硬度较高，容易磨损锅炉受热面。u适应范围窄；u炉排与水冷壁之间密封不严；u高温排渣不畅、污染物排放较高。在国内外的发展中，水冷振动炉排锅炉的使用比循环流化床炉更为广泛。虽然在工厂建设初期时，水冷振动炉排锅炉投资会比较大，但其燃烧效率好，能够相对稳定地运行；而且水冷振动炉排炉的水冷壁不用受到床料的冲刷，设备磨损较轻，较少需要检修维护[18]。因此从发电厂运行角度考虑的话，选择水冷振动炉排锅炉更为合适。目前国内生物质锅炉的参数有中温中压、中温次高压、高温高压和高温超高压等几种参数。其中中温中压参数因其效率低不建议采用；中温次高压参数则更多应用于12MW机组，而且经研究[19]比较，虽然高温高压参数一次性工程的总投资要比中温次31

18北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计高压参数的高，但是单位工程投资、发电单位成本、总投资收益率、全厂热效率等技术经济指标均远好于中温次高压参数的生物质发电站。因此，25MW广泛采用高温高压参数。综上分析，本设计选择采用高温高压的水冷振动炉排锅炉。1.1.1YG130/9.2-T1锅炉由于目前国内针对生物质直燃发电的锅炉设备还尚未成熟，因此本次设计选用从丹麦BWE公司引进技术，济南锅炉集团有限公司进行分包生产的130t/h高温高压水冷振动炉排锅炉。本锅炉采用的是自然循环汽水系统，“M”型排列布置，而其炉膛和过热器通道则是采用全封闭的膜式壁结构，这样可以更好地保障锅炉的严密性[20]。在本锅炉中过热蒸汽采用四级加热，多级交叉，三级喷水减温方式，使过热蒸汽温度有大的调节余量。这样能够在确保了过热器安全的前提下，保障锅炉的蒸汽参数。除此之外，为了减少锅炉尾部烟道的低温腐蚀，还在其尾部竖井内布置了多级省煤器；利用给水与过热蒸汽的联合加热，从而保证了预热器的热风温度，同时还提高了燃烧效率和燃料的适应性。表2.8锅炉外形尺寸项目尺寸炉膛宽度（两侧水冷壁中心线距离）9200mm炉膛深度6480mm烟井2（宽×深）9200×3200mm2烟井3（宽×深）9200×3000mm2尾部烟道宽度（钢板内壁）8300mm尾部烟道深度（钢板内壁）2610mm空气预热器风道宽度空气预热器风道深度汽包中心线标高省煤器进口联箱标高过热器出口联箱标高锅炉运转层点标高4400mm3300mm25000mm6318mm18800mm8000mm31

19北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计图2.1锅炉的整体布置图1.1小结本设计通过对生物质发电技术的分析对比，在已运行生物质发电厂的生产工艺基础上进行了改进、优化，从而制定出了本设计的工艺方案；并且为此生产工艺方案选择了合理、适用的生物质锅炉。31

20北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1工艺流程工艺流程的设计是整个设计中的重中之重，是整个工厂设计的核心。而本设计中的工艺流程是在目前已经成熟的工艺基础上进行改造、完善的，主要是以甘蔗渣为原料，进行固化成型预处理后，直接燃烧发电。1.1工艺流程图干燥原料收集筛选粉碎固压成型冷却、筛分储存料仓原料吊车锅炉汽轮机发电系统变电所烟气处理系统烟囱大气灰渣处理图3.1工艺流程图1.2工艺流程说明1.2.1原料收集本设计中所采用的原料是甘蔗渣；为了生物质发电厂能够正常运行，便需要从附近各个收集点收集大量的甘蔗渣运送至发电厂。1.2.2筛选在收集、运输过程中，原料甘蔗渣可能会不小心混入极少量的沙土、石子等杂物，因此在生产前需要将其中混杂进来的杂物去除干净。本设计对此工序选用了直线振动筛，该振动筛中的两台振动电机的电机轴与筛面之间有着一定的倾斜度，因此可以使原料在振动力和自身的自重力联合作用下，在筛面上作直线运动跳跃式向前，从而达到筛分的目的。31

21北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1.1粉碎根据生产任务，需要将大小尺寸不一样的原料，经双轴高效粉碎机进行粉碎，使原料粒度达到固化成型时所要求的范围（＜3mm），且保证原料的尺寸均匀；1.1.2干燥生物质成型燃料在固化成型过程中需要严格控制原料的含水率，而新鲜甘蔗渣的含水率通常在48%~52%之间，因此为了满足生产工艺的要求便需要将甘蔗渣进行干燥，而本设计的要求则是需要将其干燥至15%左右。本设计则采用转筒烘干机对粉碎后的原料进行烘干，即将在前一工序中粉碎后的原料通过输送带从进料箱送入到烘干机的筒体中，又由于烘干机设计了一定的倾斜度，因此原料会在重力和回转力的作用下，在流向后端的同时又被螺旋抄板反复抄起，充分地与筒内的热气流进行热交换，从而达到烘干的目的。1.1.3固压成型将已经粉碎、烘干后的原料输送入制粒机中，在制粒机内被固化成型制成颗粒形状，而压力大概在20-50MPa之间，且在该过程中不需要加入任何的添加剂。本设计中配有4台型号为MZLH800B的卧式环模颗粒机，该颗粒机的主要轴承和压辊采用了闭路循环系统，因此能够实时监测压辊在运行时的温度情况，很好地解决了压辊润滑时需要依靠经验摸索的难题。1.1.4冷却、筛分冷却：原料在经过环模颗粒机固压成型后出料的成品温度高达80~90℃，且其结构相对比较松散，较易破碎，因此需要经过冷却系统，将其进行降温以更好地储存；筛分：生物质颗粒燃料成品在经过了冷却工序后还应该再次筛选，其目的主要是为了筛选出没有成功压制成型的碎料，以确保出厂产品的质量能够达到优质。而在此工序中被筛选出来的碎料则会被送返回前面的工序重新制粒。本设计选用了逆流式冷却分离机，其将冷却和筛分两步骤相结合，在对颗粒燃料冷却的同时筛选出碎料，大大缩短了工序时间，降低了运行费用。1.1.5储存料仓将加工处理后的颗粒燃料成品存放到成品储存仓库，而仓库容积最好保证可以存放五天左右的发电原料，以保证生产连续。31

22北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1.1输送系统物料输送系统是生物质发电厂能否正常运行的关键因素，其主要任务是要在规定时间内将物料按要求定量且连续、安全地输送至下一环节，保证喂料顺畅，使整个工艺流程可连续运行。1.1.2锅炉将固化成型预处理后的成型燃料经由输送系统输送进入锅炉的炉膛内进行燃烧。其中，燃料在燃烧时所需要的热空气通过送风机送入到锅炉内的空气预热器中进行加热，而后预热好的的热空气通过风道被引至燃烧器进入炉膛。锅炉给水则先进入给水分配管进行均匀分布，经电加热阻加热成为饱和蒸汽，而后经过水下孔板上水的清洗和均汽孔板的汽水分离得到干的饱和蒸汽，再由导汽连通管引入蒸汽加热罐，被二次加热成过热蒸汽即主蒸汽，最后通过蒸汽加热罐的出口闸阀引出。1.1.3烟气处理系统成型燃料在锅炉炉膛内燃烧时会不断地生成高温烟气，其烟气沿着烟道依次与流经的膜式水冷壁、过热器、省煤器和烟气冷却器管排进行热交换后，在经由炉外的布袋除尘器进行净化，最后通过引风机由烟囱排入大气。1.1.4汽轮机发电系统锅炉中产生的主蒸汽经由蒸汽加热罐的出口闸阀引出来后，通过管道进入到汽轮机内膨胀做功，冲转汽轮机，使其叶片转动从而带动发电机发电。1.2小结本章系统描述了生物质发电厂的整个生产流程，讲解了生产过程中主要步骤中的关键要点和本设计的实际操作，并绘制了工艺流程示意图。31

23北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1物料衡算在工艺设计中，物料衡算是在确定了生产方案和工艺流程的基础上进行的。其主要是以质量守恒定律为原则，在已知产品规格和产量的前提下，计算出原材料的消耗量，生产过程中各阶段的消耗量等，是进行后续设备数量等计算的数据基础。本设计是以经过固化成型预处理后所产出的成型颗粒燃料作为发电主要燃料的，其中成型颗粒燃料的主要参数如下表所示：表4.1甘蔗渣成型燃料参数长度直径密度灰分热值3cm8mm1.2t/m31.3%4200kcal/kg本设计的规模为1×25MW凝汽式汽轮机+1×130t/h水冷振动炉排炉，年生产天数T=300d，二十四小时连续生产，每天三班，每班八小时。已知甘蔗渣固化成型后的成型燃料热值为4200kcal/kg，锅炉设计热效率为90%，锅炉所需成型燃料时消耗量=60万大卡×吨位/燃料热值/锅炉燃烧效率，即锅炉燃料时消耗量=600000×130÷4200÷90%=20.64t；考虑到生物质颗粒燃料成型过程中会出现物料损失和次品的量，设环模颗粒机成型率为98%，因此成型过程每小时所需甘蔗渣（烘干后）=20.64÷98%=21.07t；已知本设计固化成型过程中原料含水量要求达到15%，烘干前原料量=烘干后原料量×（1-烘干后含水率）/（1-烘干前含水率）即甘蔗渣时用量（烘干前）21.07×（1-15%）/（1-52%）=37.32t1.1小结本章主要是通过已知参数进行物料衡算，经过计算得出本设计所需燃烧的燃料消耗量如下表：表4.2燃料消耗量时消耗量日消耗量年消耗量甘蔗渣（烘干前）37.32t895.68t26.88×104t甘蔗渣（烘干后）21.07t505.68t15.18×104t甘蔗渣成型颗粒燃料20.64t495.36t14.87×104t注：日消耗量按24小时计，年消耗量按7200小时计。31

24北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1设备选型设备选型主要是依据设计中的工艺计算来确定生产车间内所需设备数量、类型和主要尺寸，这是提高生产效率，降低经济成本的必要过程。为了能够选出最为合理、适合的购买方案，便需要在多种且能够满足生产需求的不同设备（包括型号、规格、厂家等不同）中，通过多个方面上的综合分析比较后再进行选择，这样才能够实现利益最大化。1.1振动筛图5.1直线振动筛表5.1直线振动筛参数型号筛面尺寸(mm)筛面层数网孔目处理量振次（min）振幅（mm）电机功率筛面倾角外形尺寸（mm）FZ-DZSF525500×250022-2000.06-89603-102×0.370-7°2700×800×10502ZSG12373700×120024-5010-100/6-82×5.5153800×2050×2200振动筛在进行筛选物料时，主要由振动筛的筛面宽度和长度决定其生产率和筛分效率，即当振动筛的筛面宽度愈大、长度愈长，则其能筛选的物料数量则越多、且筛选的精度越高。从这两个方面对FZ-DZSF525和2ZSG1237两个型号的振动筛进行对比分析后，可以得出2ZSG1237更适合本次工艺设计，且其网孔目大小也更适合于筛选甘蔗渣。因此，本设计采用河南方实业有限公司型号为2ZSG1237的直线振动筛。本设计的振动筛处理量为10t/h；即需37.32÷10=3.8（台）≈4（台）31

25北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1双轴高效粉碎机图5.2双轴高效粉碎机表5.2双轴高效粉碎机参数类型型号功率（KW）产量（t/h）锤片数量外形尺寸（mm）双轴TFS65×10090-1106-121923500×2900×1700SG65×10090-1103-4902400×1000×1100本设计需要大量的生物质原料，因此为了满足工艺要求，需要采用粉碎能力更加高效、产量大的双轴粉碎机。双轴粉碎机相比于普通粉碎机使用范围更广，效率高，粉碎效果、成品细度都相对更为优质。其中SG65×100型号双轴粉碎机更多应用于木质生物质的粉碎，而本设计原料是甘蔗渣；且其产量也比TFS65×100型号低些。因此本设计选用山东托尼环保科技有限公司TFS65×100型号的双轴高效粉碎机。本设计中该粉碎机产量为10t/h，即需37.32÷10=3.8≈4（台）1.2烘干机图5.3转筒式烘干机结构图表5.3转筒烘干机参数规格型号（mm）转速（r/min）进气温度（℃）倾斜度生产能力（t/h）重量（t）GZφ2200×120004.7≤7005%6-1233MNφ1200×120003-8≤7003-5%7-1014.831

26北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计比较分析不同型号烘干机参数后可知，规格型号为GZφ2200×12000的转筒烘干机采用了更新型的扬料板装置，使得物料在烘干过程中能够更全面的接触热气流，热能利用更为充分。因此本设计采用济宁聚旺矿山设备有限公司GZφ2200×12000规格的转筒烘干机。本设计中的转筒烘干机生产能力为12t/h，即需45.61÷12=3.8≈4（台）1.1环模颗粒机图5.4环模颗粒机表5.4环模颗粒机参数型号MZLH800BTYJ980-Ⅱ主机功率（KW/HP）440315生产能力（t/h）6-73.5-5颗粒直径（mm）6-84-12环模直径（mm）800/压辊数量（只）4/MZLH800B型号的环模颗粒机设计有特殊的压制腔，加大了物料含水量适应范围，更适合于像甘蔗渣这种含水量高的；且其采用了高精度齿轮转动和快卸式抱筛型环模设计，其产量比皮带型足足提高了10-15%，其中最大生产能力为7t/h，足足比TYJ980-Ⅱ型号多了2t/h。因此，本设计选用济宁市田农机械有限公司中MZLH800B型号的环模颗粒机。在本设计中该环模颗粒机产量为6t/h，即需21.07÷6=3.52≈4（台）31

27北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1冷却分离机图5.5冷却分离机表5.5冷却分离机参数型号产量（t/h）冷却体积冷却时间冷却温度功率（kW）TLN-155-84不超过6-10min不高于室温3-5℃3+1.1SKLN2.55/8-15min不高于室温3-5℃11逆流式冷却分离机是冷却设备和筛分设备的组合设备，主要是利用逆流冷却的原理对固压成型后的颗粒燃料进行冷却，使冷风与高温成型燃料不用直接接触，减少了成型燃料因骤冷造成表面开裂的现象。相比较SKLN2.5型号，TLN-15在将成型燃料冷却至不高于室温3-5℃情况下，用时更少，但产量更多，且其能耗更低，操作简单。综合分析，使用TLN-15型号的冷却分离机的经济效益更高。因此，本设计采用山东托尼环保科技有限公司TLN-15型号的逆流式冷却分离机。本设计中该设备产量为6t/h，即需20.64÷6=3.44（台）≈4（台）1.2水冷振动炉排锅炉本设计选用的是济南锅炉集团有限公司制造的YG-130/9.2-T1型号的锅炉。表5.6锅炉参数额定蒸发量130t/h过热蒸汽出口压力9.2MPa（G）过热蒸汽出口温度540℃给水温度220℃冷空气温度35℃热空气温度190℃排烟温度130℃排污率2%锅炉设计热效率≥90%设计燃料消耗量25436.18kg/h一、二次风配比1:131

28北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1汽轮机本设计采用东方汽轮机有限责任公司型号为N25-8.83的高温高压凝汽式汽轮机。图5.6汽轮机图图5.7凝汽式汽轮机示意图表5.7汽轮机参数名称单位额定最高最低功率MW2528.8主蒸汽温度℃535540525主蒸汽压力MPa（a）8.839.328.34冷却水温度℃2033排气温度℃＜6580进汽量T/h94.72110给水温度℃218.9额定转速r/min3000汽轮机临界转速r/min1932发电机临界转速r/min1074r/min3506工作转速下最大振动mm0.05临界转速下振动值mm0.15汽耗Kg/kwh3.72热耗Kj/kwh9599汽轮机旋转方向顺时针31

29北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1发电机根据目前发电机的生产情况，最为先进的发电机组要属无刷励磁，无转动励磁机的发电机，其工作效率高，安装又简单，维护方便。因此本次设计选用南京汽轮电机（集团）有限责任公司中QFW-25-2型号的发电机。图5.8发电机示意图表5.8发电机参数型号额定容量额定功率功率因数额定电压额定电流额定频率QFW-25-231.25MVA25MW0.86.3KV2860A50Hz1.2小结根据生产要求以及设计，设备选型及数据如下表所示：表5.9本设计主要设备一览表名称型号尺寸（mm）价格（元）所需台数（台）直线振动筛2ZSG12373800×2050×2200130004双轴高效粉碎机TFS65×1003500×2900×17001900004转筒烘干机GZφ2200×12000φ2200×12000280004环模颗粒机MZLH800B2500×2800×21001480004冷却分离机TLN-152880×2260×3310420004水冷振动炉排锅炉YG-130/9.2-T19200×6480（炉膛）80000001汽轮机N25-8.83140000001发电机QFW-25-28550×2740×2510131

30北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1三废处理生物质发电厂在运行生产过程中必定会产生废水、废气、固体废弃物，如若处理不当便会污染环境，因此正确、合理对三废进行治理和利用尤为关键。1.1废水处理1.1.1生活废水根据生产工艺分析，本设计中产生的废水主要是生活污水。生活污水主要是经过化粪池的处理后，集中汇入生活污水处理站。1.2废气处理根据工艺分析，本设计中的废气主要来源于原料粉碎、粉料烘干和物料储存、传送过程中产生的粉尘，以及水冷振动炉排锅炉燃烧生物质颗粒燃料时产生的烟气。1.2.1原料粉碎的粉尘废气生物质原料在进行固压成型前需要被粉碎，而生物质在粉碎过程中便会会产生少量粉尘，因此需要采取相对应措施进行除尘处理。其中湿法除尘和干法除尘这两种除尘方法是目前最为常用的，但由于湿法除尘过程中又会产生一部分污水，使得还要进行相应的污水处理，因此并不建议选用。干法除尘中较为普遍的则是电除尘和滤袋除尘，电除尘的主要设备并不便宜，其运行的费用也较高，因此综合考虑后采用布袋除尘器进行除尘处理。1.2.2粉料烘干废气本设计中的原料是采用滚筒烘干机进行烘干的，其中烘干机内的高温气流是与原料进行直接接触的，而烘干机的干燥筒体连接有旋风分离器，因此在烘干工序中便会有极少量粒径较小的原料随着高温气流一起混进尾部废气中。为此便需要在旋风分离器后再增加布袋除尘器，用来收集、处理混入烘干机尾部废气中的小粒径原料。1.2.3生物质锅炉烟气处理生物质锅炉燃烧过程中所产生的烟气粉尘主要采用旋风除尘器和脉冲袋式除尘器相结合的方式进行处理。烟气粉尘首先通过除尘管道进入到旋风除尘器中，而烟尘中颗粒较为大的粉尘便会在其离心力的作用下被分离，在此被其进行沉降处理；而颗粒比较细小的粉尘则是经过管道进入到脉冲袋式除尘器中，通过各个过滤室进行系统过滤后，吸附在滤袋的外表面；然后进行脉冲喷吹，将其附着在滤袋外表面的细小粉尘沉降，31

31北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计从而达到了清除粉尘的目的；最后所有被沉降的粉尘都会被收集在除尘器的独立分室灰斗内，利用自动除料控制器进行回收或利用，而经过处理、过滤后的洁净气体则透过滤袋排出[21]。1.1.1无组织排放废气本设计中原材料在堆放储存、传送过程中也会有粉尘产生，但由于这部分的粉尘废气排放量极少，因此便以无组织形式进行排放。1.2固体废弃物根据生产工艺分析，本设计中产生的固体废弃物主要是水冷振动炉排锅炉燃烧生物质颗粒燃料时产生的灰渣，以及除尘设施和生物质处理加工处理车间收集的粉尘、生活垃圾。1.2.1收集的粉尘本设计中的除尘器、生产过程掉落等工序都会收集到部分粉尘，该粉尘收集后可返回生产工序中再次利用。1.2.2生物质锅炉灰渣处理生物质颗粒燃料在锅炉中燃烧后所产生的炉渣、炉灰主要是由2台水浸式刮板捞渣机结合输送至灰渣间集中处理的。其中一台捞渣机是用于连续清除炉排燃尽的炉渣，另一台捞渣机则是用于连续清除烟气回程沉降下来的炉灰。由于本设计中所有的燃料都是以甘蔗渣为原料制成的颗粒燃料，燃烧后所产生的灰渣都富含有钾、镁、磷和钙等营养元素，是一种十分优质的有机肥料，因此灰渣储存间中所收集来的干灰渣都可以定期通过密闭式的车辆运送到附近的农田，用于农田施肥[22]。这样既可以节约农民在化肥上的消费，从而减轻农民的负担；还可以实现灰渣的综合利用。1.3小结本设计分析了生产过程中所产生的三废情况，并着重处理了废气和固体废弃物，其中废气采用不同类型的除尘器相互结合进行处理，而固体废弃物则收集处理后进行了二次利用，这样既不会污染环境还避免了浪费，提高了生物质发电厂的经济效益。31

32北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1厂房选址与土建1.1选址原则厂址选择是总平面设计的核心内容，是一个复杂的问题，涉及到地区的长远规划发展，需要综合考虑多方面的因素，因此应该遵循以下几个原则：1、适应政府规划：生物质发电厂的选择必须要遵照国家的发展方针以及相对应的规划和政策；2、节约用地：在保障生物质发电厂能正常、连续运行的前提下，尽量合理规划用地，不造成用地资源的浪费；3、可持续发展原则：选址过程中应具有长远眼光，考虑到生物质发电厂未来长期发展规划的需求，因此生物质发电厂选址过程中应该要考虑到当地生物质资源的可供性、与原料收集点的距离等问题；4、基础设施便利：生物质发电厂的运行需要大量的原料，因此为了便于原料和产品的运输，应选择便利的交通运输条件；其次需要了解当地地区电网接入点的铺设情况，为了减少并网时电力在传输过程的损耗，应尽可能靠近电网接入点。1.2具体选址根据选址要求，结合各地的产业规划，最终将厂址确定在广东省湛江市。湛江市位于粤西地区，三面环海，西北与广西毗邻，东北与茂名市接壤；是粤、琼、桂三省的交界处，海南岛通往大陆的必经之路，拥有铁路、公路、水运、管道等立体交通网络，地理位置优越，交通运输便利。本设计是以甘蔗渣为原料的生物质发电厂，因此需要考虑该地区甘蔗渣的可供性。据了解，湛江地区的糖蔗种植面积高达181.90万亩，共有22家的蔗糖加工厂，每年大约能够产出约300多万吨的蔗渣；而且湛江的西北还与广西毗邻，广西的生物质资源也是相当丰富的，据不完全统计，在2010年期间广西蔗农人数达到了1200万，甘蔗种植面积1567万亩，产出甘蔗量为7119.6万吨，占到了全国甘蔗总产量的60%，在全国位居第一，而其所能产出的蔗渣量更是庞大，约有2055万吨，由此可见可供原料量充足[23]。31

33北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.1土建设计土建的结构设计是在满足生产工艺的基础上，选择出最合理的结构形式，使其尽可能够满足相关规程、规范的所有要求。生产工艺中的主要设备及管道布置决定了土建的结构形式，同时其建筑结构也会影响设备、管道的布置和走向，两者相辅相成。本设计其主厂房为框架—钢支撑结构体系，浇钢筋混凝土结构，砖墙和复合压型版封闭；汽机房屋盖采用H型钢双坡屋架，钢支撑，屋面采用带保温自防水彩色压型钢板，铝板吊顶，水泥砂浆地面，内墙普通抹灰，外墙中级抹灰；锅炉钢砼基础，炉架为露天钢结构；辅助及附属建（构）筑物为砼框架结构或砖混结构。1.2小结本章依据厂址选择原则，综合考虑了多方面因素，尤其原料的来源方面，结合了本设计生物质发电厂的特点，择优选择了广东省湛江市为本设计中发电厂的厂址；并进一步了解了该地区的地理位置及其周边环境状况。31

34北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1厂区总平面布置本次的生物质发电厂设计中主要是由主体工程、辅助工程和公用工程三个部分组成。主体工程包括生物质处理加工车间、锅炉房、汽机房；辅助工程包括除尘系统、原料库、成品库、灰渣处理系统等；而公用工程则包括化学水处理车间、综合楼、宿舍、食堂等。1.1布置原则1、满足生产、运输、装卸等工艺要求，尽量缩短原料运输路程，功能分区明确；2、节约用地，进行合理的建筑物合并，预留发展用地，方便车间改造与扩建以适应新的生产工艺；3、要符合最新的法律法规，满足防火防爆等要求，确保安全生产；4、要符合当地的产业规划，因地制宜进行合理布局。1.2厂区布置本设计工厂主要依据建筑物的大体朝向和当地主导风向的影响进行布置，将其主要生产车间设置在厂区的中部，储料场于正北面，而生活区则位于东南处（具体布置见附图）。在厂区总平面布置中，优先考虑效益和以人为本的理念，将车流、人流、设备维修等区域合理划分。厂区总共设了4个进出口，其中在厂区东侧的为正门，正对着行政楼，主要用于员工上下班出入；而南北两侧的门为消防出口，靠近公路，用于车辆人员进出与紧急疏散，其中北门被设计在储料场附近，一般专门用于货运车辆进出；西侧的门则主要用于运输锅炉燃烧后收集的灰渣。综合厂区绿化布置的基本准则及本厂实际情况，对厂区进行了合理的绿化，本厂的绿化主要布置在厂区围墙、生活区与行政区四周。在行政区与生活区内设有多处草地花坛，还设有喷水池用来美化工厂的环境，让员工们能在良好的环境下生活，符合当前可持续发展战略的需要。1.3车间布局设备布置要在满足生产工艺流程基础上合理排列，便于统一管理操作；尽可能紧凑，使物料运输路线最短，缩短生产周期，减少占地面积；同时还要考虑到后续设备的维修，预留出维修空间。31

35北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计车间布局采用人、物分流，人流入口在生产车间的东南位置，而物流入口则在车间的东北侧，近储料场，方便原料的补给。主厂房自北向南主要分为原料加工区域和燃烧发电区域，其中原料加工区自东向西按生产流程依次排列，分别是原料库、筛选区、粉碎区、烘干区、制粒区、冷却分离区以及成品库；燃烧发电区域则是自西向东依次为灰渣处理车间、锅炉房、汽机房和更衣室，且在生产车间的西侧还另外设有一门，主要是用来运输处理灰渣处理车间内所收集的灰渣（具体布局见附图）。1.1小结本章主要是根据该生物质发电厂的生产工艺流程进行工厂的整体规划、合理布局。综合考虑了发电厂运行过程中的人流、物流等影响因素，对厂区各个建筑物和生产车间内部的各个设备作出了合理配置，以达到系统内部布置最优化，保证了发电厂的运营效率。31

36北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1结论本设计针对目前生物质发电厂还存在的不足之处，在已知的成熟工艺基础上改进优化，进行了25MW生物质发电厂的初步设计。本设计主要从生物质发电厂设计的概况、生产工艺方案的比较、物料衡算、设备选型、厂区及车间的布局等各个方面进行了分析、论证和设计，最终完成了25MW生物质发电厂的设计。1、本设计采用的工艺路线在各个方面都相对成熟的，也是我国目前最为普遍采用的工艺，因此可以在现有的基础上采纳他人已经成熟的工艺进行优化，更好的保证利益最大化；2、本设计将原料进行固化成型预处理，提高了原料的密度、燃烧值等，可以很好地解决生物质原料难储存、运输的缺点；3、引进国外先进技术，采用了成熟的水冷振动炉排锅炉设备进行燃烧发电，大大提高了燃烧效率，同时也提高了生物质发电厂的经济效益；4、根据厂址当地的规划进行了合理的布局，很好地避免了行业之间对原料的恶性竞争，保证了原料的供应。31

37北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计参考文献［1］刘婷婷,是艳杰,余英,等.生物质与煤混合燃烧发电技术研究与应用［J］．环境科学与工程：英文版，2008，(4)：60-64．［2］席云红．生物质气化过程机理分析与优化控制研究［Ｄ］．保定：华北电力大学，2012．［3］Lee,C.W.．GasificationprocessofwoodybiomassinCFB［J］．CirculatingFluidizedBedTechnology，2005，36：537-543．［4］AntonioC.Caputo,MarioPalumbo,PacificoM．Pelagagge,FedericaScacchia.Economicsofbiomassenergyutilizationincombustionandgasificationplants:effectsoflogisticvariables［J］．BiomassandBioenergy，2005，28(1)：35-51．［5］MontgomeryM,JensenSA,BorgU,etal．Experienceswithhightemperaturecorrosionatstraw‐firingpowerplantsinDenmark［J］．MaterialsandCorrosion，2011，62(7)：593-605．［6］MuthDJ,BrydenKM,NelsonRG．Sustainableagriculturalresidueremovalforbioenergy:AspatiallycomprehensiveUSnationalassessment［J］．AppliedEnergy，2012，102：403-417．［7］国内首个生物发电厂项目选用贝加莱APROLDCS系统［J］．世界仪表与自动化，2006，10(12)：30-30．［8］李飞,张铺,阴秀丽,赵增立,李海滨,吴创之,陈勇．生物质整体气化联合循环发电系统的发展现状［J］．可再生能源，2006，(01)：46-49．［9］王胜曼．秸秆发电工程技术经济分析［Ｄ］．保定：河北农业大学，2008．［10］孙静春,吕丁,席酉民．秸秆原料竞争的博弈分析——基于宿州的案例［J］．科技进步与对策，2008，(10)：203-205．［11］张兰．中国林木生物质发电原料供应与产业化研究［Ｄ］．北京：北京林业大学，2010．［12］刘钢,黄明皎．秸秆发电厂燃料收集半径与装机规模［J］．电力建设，2011，032(003)：72-75．［13］黄少鹏．影响秸秆发电产业发展的制约因素分析——基于五河凯迪生物质能发电厂调研［J］．再生资源与循环经济，2014，7(08)：17-19．［14］金山．生物质直接燃烧发电技术的探索［J］．电力科技与环保，2015，2：50-52．［15］符瑞华,高俊永,梁磊,等．甘蔗渣利用现状及致密成型研究发展［J］．甘蔗糖业，2013，(2)：47-51．［16］陈乃超,冯巧波,任建兴,等．生物质电厂燃料成型设备的技术现状［J］．上海电力学院学报，2010，26(3)：227-229,261．33

38北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计［17］景年盛．固态生物质燃料颗粒成型设备与技术的研究［Ｄ］．黑龙江：哈尔滨工程大学，2012．［18］姚瑶．某生物质电站锅炉选型对比［J］．山东工业技术，2019，(12)：174．［19］赵连军,谢洪权．生物质电站锅炉选择与比较［J］．吉林电力，2009，37(1)：10-13．［20］朱长荣．对YG-130/9.2-T1型锅炉振动炉排安装要点的分析［J］．城市建设理论研究（电子版），2012，(25)．［21］娄晓军．生物质锅炉烟气治理工艺的设计与应用［J］．工程技术(文摘版)·建筑，2016，(4)：00184-00184．［22］艾雪竹,汪婷婷,李强,等．生物质发电及其灰渣处理综述［J］．安徽化工，2017，43(1)：6-8．［23］杨海涛．WD公司湛江生物质发电项目商业计划书［Ｄ］．广州：华南理工大学，2011．33

39北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计致谢时光匆匆，四年的大学生活悄然而逝，在这个阳光灿烂的季节，我的本科生涯就要画上句号了。首先要特别感谢我的指导老师李冲老师。在我毕业设计的写作和修改过程中，老师都十分细心地给予指导纠正，不厌其烦地为我分析、讲解。李冲老师的认真负责给了我很大程度的帮助，让我能够找到思路、明确方向，顺利完成此次毕业设计的撰写，在此向李冲老师致以诚挚的谢意！其次我要感谢我的朋友们，大学四年里是她们给予了我温暖，像家人一样陪伴着我。在这四年期间，每当我迷茫、焦虑或者难过时，是她们不断的开导和陪伴让我振作起来；也是她们一次次地鼓励让我对未来充满了希望和憧憬。谢谢你们在我最无助的时刻，握住了我的双手。希望未来的日子我们能够继续相互陪伴，成为彼此坚强的后盾。愿我们前程似锦，未来可期！我还要感谢我的家人，我的爸爸、妈妈和哥哥们，身为家里唯一的、最小的女孩，我集齐所有的宠爱在生活着，无论在外遇到什么挫折都有他们为我撑腰。谢谢他们，无论在生活上还是精神上，都给了我极大的帮助和支持，他们是我人生道路上的依靠。在未来的日子，我也会继续努力，不辜负家人对我的期待，祝愿我的家人身体健康、和睦美满。最后，再一次感谢大学里每一位老师的谆谆教诲和各位挚友们的衷心陪伴，感谢这四年来承载了许多，感谢你们陪我走过，陪我克服困难不断成长。我还要向在百忙之中抽出时间对我的论文进行审阅点评和参与答辩的老师们表示感谢，愿各位老师工作顺心！34

40北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计附录附录1厂区总布置图附录2车间布局图35