造紙廠沼氣發電
一、造紙廠沼氣發電的背景和意義：
1、造紙工業是我國重要的經濟基礎產業，紙產品的消費水平已經成為衡量一個國家現代化和文明程度的重要標志之一。我國造紙業在具有廣闊發展前景的同時，也面臨著巨大的能耗和環保壓力，對資源的可持續發展構成了嚴峻的挑戰，節能降耗和造紙廢水治理不僅是造紙業生存發展的基本條件，也是造紙業社會責任的一種體現。
2、沼氣發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術，它是將沼氣用于發動機上，通過綜合發電裝置將生物質轉化成電能和熱能。沼氣發電技術是實現糞污、農作物秸稈和有機廢物廢水等各類生物質資源能源化的有效途徑之一，具有、節能、安全和環保的綜合效益。
3、經過厭氧處理的造紙廠污水，不僅甲烷（CH4）含量高，通過沼氣發電機組和余熱回收系統能有效產生經濟效益，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電、造紙廢水治理不僅解決了環保問題，保護了環境，而且變廢為寶，產生大量的電能和熱能，造紙廠沼氣發電可行性報告符合能源再循環利用的環保理念，具有很大的經濟效益和社會效益。
二、造紙廠沼氣發電的工藝設計和設備配置：
1、造紙廠的沼氣發電，一般由厭氧單元、凈化單元、發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備，沼氣純度越高、雜質越少發電效率越高，發電機組的維護成本就越低，使用壽命就越長，產生的經濟效益就越大。因此，凈化單元需要在造紙廠原有基礎上要改進。凈化單元主要設備有脫硫塔、脫水塔和過濾塔。厭氧單元產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，對管路和發動機產生腐蝕的是硫化氫，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、發電單元和余熱回收利用單元。發電單元用沼氣發電組接收沼氣，將沼氣生物質能轉化為動能和熱能，動能帶動發電機組發電，熱能由余熱利用單元回收利用。按照以往項目經驗，1方沼氣能產生1.8-2.5度電，每天20000方沼氣至少產生36000度電，余熱可以帶動兩臺1h/t鍋爐供應造紙廠的生產和生活。
根據日產20000方沼氣的造紙廠，設計山東誠星新能源科技有限公司1000KW沼氣發電機組兩臺，余熱回收可以接入原造紙廠鍋爐。造紙廠沼氣發電可行性報告中的具體機組配置如下：
機組型號 | CX-1000GFQ | ||||
生產廠家 | 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 | 滯后0.8 | ||
相數與線制 | 三相四線制 | 電壓調整 | 自動恒壓系統 | ||
電壓測試 | 三相檢測 | 電流測試 | 三相檢測 | ||
穩態電壓調整率 | ≤±1.0% | 穩態頻率調整率 | ≤±5% | ||
穩態電壓波動率 | ≤±0.5% | 穩態頻率波動率 | ≤±0.5% | ||
瞬態電壓調整率 | -15%—+20% | 瞬態穩定時間 | -10%—+10% | ||
電壓穩定時間 | ≤1S | 頻率穩定時間 | ≤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TIF＜50，電話諧波系數THF＜2% | ||||
使用環境 | 環境溫度≤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 | ||
引擎結構形式 | 火花塞點火、水冷、16V、四沖程 | ||||
調速方式 | 電子調速 | 轉速Rpm/min | 1000 | ||
啟動方式 | 24V直流電啟動 | 冷卻方式 | 閉式水循環風冷 | ||
濾清系統 | 采用整體式更換機油和空氣濾清器 | ||||
排氣系統 | 采用工業用高降噪效能消音器 | ||||
發 電 機 | |||||
型號 | 1FC6 564-6LA42 | ||||
生產廠家 | 西門子 | ||||
結構、勵磁方式 | 三次諧波/無刷勵磁 | ||||
防護等級 | IP22 | 絕緣等級 | H | ||
極數 | 4極 | 效率 | 99% | ||
空載電壓調整范圍 | ≥±5% | 電壓控制方式 | AVR自動/手動調壓 | ||
電壓恢復時間 | ＜1秒 | 頻率波動率 | ≤±0.25% | ||
過載能力及時間 | 10%，12小時內允許1小時 | ||||
三、造紙廠沼氣發電的效益分析：
1、設備投入成本和造紙廠沼氣發電機組價格（單位：萬元）
項目 | 數量 | 單價 | 合計 |
山東誠星CX-1000GFQ沼氣發電機組 | 2臺 | 238 | 476 |
增壓系統 | 2臺 | 5 | 10 |
發電機組靜音箱 | 2套 | 20 | 40 |
并機并網柜 | 2套 | 35 | 70 |
余熱回收系統 | 2套 | 45 | 90 |
管線等配套費用 | 20 | 20 | |
合計 | 706 |
2、設備維護成本
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、發電效益
、按照造紙廠日產2萬方沼氣，每天至少發電3.6萬度，按照0.5元/度的電價核算，每天產生效益1.8萬元，每年產生經濟效益657萬元。
第二、余熱回收所產生的熱能輸送到造紙廠的鍋爐供生活和生產使用。
四、造紙廠沼氣發電合作模式：
1、投資運營模式
投資運營模式就是從沼氣增壓到發電上網之前，所有的設備都由山東誠星新能源科技有限公司提供，協議期十年，每月按照0.5元/度電費收取造紙廠的費用。協議期后按照雙方協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電上網之前，所有的設備由造紙廠采購，協議期十年，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，造紙廠沼氣發電機組價格詳見上頁表格。協議期后按照雙方協商采用其它方式合作。
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