王新宇

（天津?qū)W苑節(jié)能環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司 天津 300192）

1 前言

能源是人類社會(huì)賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國(guó)對(duì)能源的需求劇增，導(dǎo)致油價(jià)居高不下，能源壓力日益凸顯；另一方面，使用化石燃料帶來一系列環(huán)境污染問題，特別是二氧化碳的大量排放，造成溫室效應(yīng)，從而導(dǎo)致氣候變暖，使生態(tài)環(huán)境發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的惡化，能源問題已經(jīng)成為現(xiàn)今社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。因此世界各國(guó)在高速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，全世界都在從保護(hù)人類自然資源和生態(tài)環(huán)境出發(fā)尋求一種新的清潔、安全、可靠的可持續(xù)發(fā)展能源。生物質(zhì)能的開發(fā)和規(guī)模利用，可以很好的解決以上能源需求與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾。

生物質(zhì)能直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一的一種可再生的碳源。在目前世界的能源消耗中，生物質(zhì)能耗占世界總能耗的14%，僅次于石油、煤炭和天然氣，位居第四位。其蘊(yùn)藏量極其豐富，可謂取之不盡、用之不竭，是可再生能源的主要組成部分，也是最有產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；熬暗目稍偕茉矗诟鲊?guó)的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。生物質(zhì)能作為十分重要的可再生能源，必將因其獨(dú)特的可再生性，低污染性和廣泛分布等特點(diǎn)，對(duì)國(guó)家的低碳減排，減少溫室效應(yīng)，和改善大氣酸雨問題具有十分重要的意義。

公司科研技術(shù)人員，通過與科研院所合作，開發(fā)研制出的以玉米秸稈等為燃料，并可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端，把“科技、環(huán)保、節(jié)能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化與人性化”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念引入到全新的采暖供熱系統(tǒng)中，該系統(tǒng)是應(yīng)用可再生生物質(zhì)能的典型實(shí)例。

2 新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端簡(jiǎn)要介紹

2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

新型智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端的設(shè)計(jì)把“科技、環(huán)保、節(jié)能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化與人性化”的設(shè)計(jì)理念引入到全新的采暖供熱系統(tǒng)當(dāng)中。以往的供熱方式是將供熱站的熱能通過供熱管網(wǎng)輸送到千家萬戶，這樣的供熱方式適合距離相對(duì)較近密度較大的供熱終端，而距離比較遠(yuǎn)，終端用戶分布分散的系統(tǒng)就不太適合這種供熱方式。我公司研制的智能供熱終端，以生物質(zhì)能為燃料，通過無線網(wǎng)絡(luò)將供熱終端組成虛擬的供熱管網(wǎng)，遠(yuǎn)端的供熱管理中心通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)智能供熱終端的燃料使用情況、供熱需求、燃燒狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)端管理。以達(dá)到提高燃料的使用能效，減少污染物排放，節(jié)約使用成本的目的。

2.2 系統(tǒng)組成

智能供熱終端；遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)管理中心；生物燃料生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)；生物燃料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

2.2.1 智能供熱終端。該智能供熱終端通過燃燒生物顆粒燃料獲得熱能，向用戶提供熱源，通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)把燃燒狀態(tài)、熱能輸出、燃料使用情況等信息發(fā)送到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)計(jì)算、能耗對(duì)比等數(shù)據(jù)處理，再把控制信息發(fā)送回智能供熱終端進(jìn)行燃料供給、供氧等控制，以達(dá)到最佳節(jié)省能源的目的。

2.2.2 遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)管理中心。通過無線網(wǎng)絡(luò)把所有智能終端的信息進(jìn)行處理，包括燃料的使用情況，燃料的生產(chǎn)庫(kù)存，燃料的最短運(yùn)輸時(shí)間等信息發(fā)送到各個(gè)供應(yīng)節(jié)點(diǎn)。

2.2.3 生物燃料生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)向智能供熱終端提供燃料的最短距離生產(chǎn)廠。

2.2.4 生物燃料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)智能供熱終端燃料使用殆盡的時(shí)候，供應(yīng)系統(tǒng)將及時(shí)提供所需的燃料。

2.3 智能供熱終端特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

根據(jù)生物質(zhì)燃料特性研發(fā)的高科技產(chǎn)品，具有適應(yīng)多種生物質(zhì)顆粒燃料的特性。在生物質(zhì)燃料中，我國(guó)主要以玉米秸稈顆粒燃料為主，玉米秸稈顆粒燃料主要特性是發(fā)熱值偏低，容易結(jié)渣。當(dāng)燃燒產(chǎn)生結(jié)渣塊時(shí)，影響氧氣與燃料的充分化學(xué)反應(yīng)，燃料燃燒不完全，并且影響后續(xù)的燃燒，燃料的使用率不能達(dá)到最佳的狀態(tài)。新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端通過多年研究解決了這一困擾了生物質(zhì)顆粒直燃利用的難題，使生物質(zhì)秸稈顆粒燃料利用有了質(zhì)的飛躍。

3 新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端的特點(diǎn)

3.1 節(jié)能環(huán)保，該產(chǎn)品以農(nóng)作物玉米秸稈、棉桿等為燃料，減少了農(nóng)作物秸稈的處理處置成本，同時(shí)節(jié)約了石油、煤炭、天然氣、木材等國(guó)家能源，運(yùn)行成本低。

3.2 燃燒室高溫燃燒，熱效率高達(dá)88%以上，且排煙溫度低（120℃左右），熱損失小。

3.3 自動(dòng)排渣，設(shè)備在運(yùn)行過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)排渣，設(shè)備維護(hù)方便。

3.4 環(huán)境友好，經(jīng)環(huán)保資質(zhì)部門檢測(cè)，該設(shè)備的排煙含塵量≤20mg/Nm3，SO2、NOX、CO很少，達(dá)到了燃油的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，符合越來越嚴(yán)格的國(guó)家環(huán)保要求。

3.5 提供管家式服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，遠(yuǎn)端智能監(jiān)控，不需要用戶進(jìn)行維護(hù)。它通過一系列計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理中心，實(shí)現(xiàn)無限網(wǎng)絡(luò)傳輸，完成對(duì)設(shè)備燃料燃燒狀況、供熱溫度需求的遠(yuǎn)程管理與控制，解決了傳統(tǒng)的供熱設(shè)備通過供熱管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)近距離集中供熱和復(fù)雜的維護(hù)管理的弊端。

3.6 供熱溫度可以根據(jù)用戶需求自行調(diào)整，體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)理念。

3.7 根據(jù)用戶需求，進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)，設(shè)備輸出功率從18kW~45kW不等，使用戶以最小的成本投入達(dá)到理想的經(jīng)濟(jì)效益。

3.8 該設(shè)備不僅適合集中供熱的場(chǎng)所，更加適合別墅、公寓，小型辦公場(chǎng)所等不具備集中供熱條件的場(chǎng)所及民宅。

4 新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端設(shè)計(jì)過程的三大創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 克服了傳統(tǒng)生物質(zhì)能鍋爐在燃燒方式和燃料種類方面的諸多局限，采用旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)盤裝置輸料裝置，解決了螺旋送料器燃燒過程中燃料利用率低，容易結(jié)渣的問題

傳統(tǒng)生物質(zhì)能鍋爐等供熱產(chǎn)品的燃燒方式，多以螺旋送料方式推入爐膛內(nèi)，由于秸稈顆粒燃料的特殊性，現(xiàn)有產(chǎn)品在燃燒秸稈燃料時(shí)容易結(jié)渣，結(jié)渣使燃料中的碳分子不能與空氣中的氧分子繼續(xù)進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，阻礙了持續(xù)平穩(wěn)的燃燒工況，造成燃燒不充分，熱效率低?？蛻粼谏a(chǎn)使用過程中，必須采用人工干預(yù)的方式消除結(jié)渣，才能使燃燒得以持續(xù)的進(jìn)行。在燃料方面，傳統(tǒng)的供熱設(shè)備多以燃燒木質(zhì)顆粒燃料為主，其燃料種類受到了諸多限制，農(nóng)田里的玉米秸稈、棉花秸稈等沒有得到有效利用。

新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端，解決了傳統(tǒng)秸稈顆粒燃料用螺旋送料器送入燃燒盤燃燒過程中的結(jié)渣問題，采取的是在燃燒盤中增加旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)盤裝置，擾動(dòng)在燃料中的燃料，使燃料中的碳與空氣中的氧氣充分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，擾動(dòng)破壞其結(jié)渣成因，使燃燒能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行燃燒下去。(該技術(shù)已經(jīng)獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利證書，專利號(hào)ZL201120274208.4)。

項(xiàng)目技術(shù)原理：依據(jù)螺旋送料器中送料軸的旋轉(zhuǎn)，把旋轉(zhuǎn)動(dòng)力通過一組特殊設(shè)計(jì)的嚙合齒輪傳遞給旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤與送料軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤上有六個(gè)擾動(dòng)圓盤，圓管一端與風(fēng)室連接，一端通入燃燒中心，為燃燒中心提供二次供風(fēng)，旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)盤與齒輪嚙合傳動(dòng)部分，設(shè)置在風(fēng)室內(nèi)部，燃燒所需要的大量空氣通過風(fēng)道送入風(fēng)室，風(fēng)室上方的燃燒盤有許多孔，空氣在這里與燃料混合釋放熱能形成燃燒，由于齒輪嚙合部分與旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)盤置入了風(fēng)室中，解決了傳動(dòng)部分在高溫下工作容易損壞的問題，旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使燃燒中心的燃料充分與空氣中的氧氣混合釋放出熱能，使燃燒持續(xù)平穩(wěn)的進(jìn)行。

4.2 采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，智能供熱

智能供熱終端采用的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，智能供熱、更方便、更快捷，智能供熱終端通過無限網(wǎng)路實(shí)時(shí)把燃燒狀態(tài)、熱能輸出、燃料使用情況等信息發(fā)送到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)計(jì)算、能耗對(duì)比等數(shù)據(jù)處理，再把控制信息發(fā)送回智能供熱終端進(jìn)行燃料供給、供氧等控制，以達(dá)到最大程度的節(jié)省能源的目的。

4.3 環(huán)境友好，節(jié)能環(huán)保，熱效率高，供熱成本低

該智能供熱終端，與傳統(tǒng)的電能、石油、煤炭、天然氣等相比，燃料更節(jié)能環(huán)保，經(jīng)環(huán)保資質(zhì)部門檢測(cè)，該設(shè)備的排煙達(dá)到了燃油的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，符合越來越嚴(yán)格的國(guó)家環(huán)保要求。且燃燒效率高達(dá)88%以上，供熱效率高，供熱成本低。對(duì)比傳統(tǒng)以煤為主的供熱方式，綜合成本約為傳統(tǒng)方式的70%。由此可見，對(duì)于城市中逐步禁止使用煤作為供熱原料的日益嚴(yán)格的環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)，其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)將會(huì)越發(fā)明顯。

5 項(xiàng)目產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用范圍及市場(chǎng)潛力

該項(xiàng)目產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于小規(guī)模、便捷化、高效能、遠(yuǎn)程控制，能夠填補(bǔ)傳統(tǒng)供熱網(wǎng)絡(luò)中不易到達(dá)的地區(qū)。

項(xiàng)目產(chǎn)品主要應(yīng)用在傳統(tǒng)供熱網(wǎng)絡(luò)中所不能達(dá)到的如輸送距離較遠(yuǎn)、終端用戶分散，供熱效率低下的盲區(qū)，特別適合蔬菜大棚，別墅、公寓，小型辦公場(chǎng)所及遠(yuǎn)離供熱管網(wǎng)社區(qū)的采暖需求。我國(guó)北方擁有許多大規(guī)模的蔬菜大棚，據(jù)統(tǒng)計(jì)，天津市就有大棚10萬多，如果2%的用戶使用本產(chǎn)品采暖，則年需求量2000臺(tái)。由此可見，該產(chǎn)品的農(nóng)村市場(chǎng)需求強(qiáng)烈，且燃料獲取非常容易，市場(chǎng)潛力較大。

6 結(jié)語(yǔ)

生物質(zhì)能作為可再生的能源之一，是國(guó)家鼓勵(lì)優(yōu)先使用的能源，具有巨大的市場(chǎng)需求和廣闊的發(fā)展空間。它不僅來源廣泛，獲取容易，而且大規(guī)模使用生物質(zhì)能，不僅符合我國(guó)國(guó)情，順應(yīng)民意，更加符合可再生資源的戰(zhàn)略發(fā)展趨勢(shì)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。鑒于生物質(zhì)能的諸多優(yōu)勢(shì)，使得應(yīng)用生物質(zhì)能的設(shè)備和技術(shù)，也必將會(huì)得到國(guó)家的鼓勵(lì)和大力支持，新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，必將因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在日益嚴(yán)格的環(huán)保要求下，發(fā)揮巨大作用，具有很大推廣價(jià)值。

[1]屈申申.新型擾動(dòng)式智能遠(yuǎn)程生物質(zhì)能供熱終端專利技術(shù).專利ZL201120274208.4.

[2]李寧寧.（冶能院）.發(fā)展生物質(zhì)能對(duì)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的意義及技術(shù)現(xiàn)狀.