摘要: 基于流化—悬浮燃烧的冷凝式生物质煤浆锅炉系统技术,既可实现垃圾资源化利用,又能提高劣质煤的燃烧效率,并大大降低各种污染物排放,同时又是可实现污水循环利用的清洁生产运行模式,进而达到既节约资源又保护环境的双重目的,正在成为加速城市资源/能源/生态一体化发展的重要推动力。1 概述以煤为主的能源资源结构和消费结构,是我国能源发展的重要特点,但直接使用煤炭是造成能源利用技术落后以及能源效率较低的主要原因。而煤的洁净利用当中的水煤浆技术,其综合优势经历了实践的确认,产业化势头发展强劲。生物质煤浆是对水煤浆技术的一种创新发展,既可实现高水分可燃垃圾、污泥或残油渣的资源化利用,又可以提高劣质煤的燃烧效率,降低燃煤过程污染的排放量,这对解决日趋严重的能源和环境问题有着重要的意义。随着对环境保护的日益重视以及正在出现的全球性的资源危机,人们开始尽可能地利用垃圾处置过程中的能量和物质,以实现经济效益和节约能源的效果,实现其资源价值。
摘要: 基于流化—悬浮燃烧的冷凝式生物质煤浆锅炉系统技术,既可实现垃圾资源化利用,又能提高劣质煤的燃烧效率,并大大降低各种污染物排放,同时又是可实现污水循环利用的清洁生产运行模式,进而达到既节约资源又保护环境的双重目的,正在成为加速城市资源/能源/生态一体化发展的重要推动力。
1 概述
以煤为主的能源资源结构和消费结构,是我国能源发展的重要特点,但直接使用煤炭是造成能源利用技术落后以及能源效率较低的主要原因。而煤的洁净利用当中的水煤浆技术,其综合优势经历了实践的确认,产业化势头发展强劲。生物质煤浆是对水煤浆技术的一种创新发展,既可实现高水分可燃垃圾、污泥或残油渣的资源化利用,又可以提高劣质煤的燃烧效率,降低燃煤过程污染的排放量,这对解决日趋严重的能源和环境问题有着重要的意义。随着对环境保护的日益重视以及正在出现的全球性的资源危机,人们开始尽可能地利用垃圾处置过程中的能量和物质,以实现经济效益和节约能源的效果,实现其资源价值。
2 垃圾的资源化形式
从垃圾中取得能源有几种形式:
Œ把垃圾投入焚烧炉直接燃烧,产生蒸汽发电或对热用户直接供热;
把高水分可燃垃圾、污泥或残油渣与煤掺合成浆体燃料燃烧。其中,浆体燃料被称作生物质煤浆;
Ž把可燃性垃圾经过发酵、机械粉碎、压块成型后燃烧;
把有机垃圾在隔绝空气或缺氧条件下高温加热,热解后制成燃料气(氢、一氧化碳等)和燃料油(液态焦油);
把有机垃圾中有机质通过微生物消化转化为沼气
之所以称作生物质煤浆,是因为高水分可燃性垃圾、污泥或残油渣中的有机质作为能源载体同属生物质范畴。故此,生物质煤浆是利用高水分可燃性垃圾或城市污泥的高水分特性连同煤炭通过制浆技术加工而成的浆体燃料,是将高水分可燃性垃圾、污泥或残油渣中的有机质作为能源充分利用的燃料形式。根据高水分可燃性垃圾或污泥高水分特性,将之直接用做煤浆原料,正是恰到好处。由于水煤浆中的“水”被高水分可燃性垃圾、污泥或残油渣所替代,在高水分可燃性垃圾、污泥或残油渣被充分利用的同时,还节约了大量的清水与部分煤炭,从而实现高水分可燃性垃圾、污泥或残油渣的资源化利用,即实现其资源价值。
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本帖最后由 zyz0501 于 2010-10-30 10:40 编辑 ]
12楼
城市污水污泥按现行工艺含水率就是80%左右!怎么达到30~35%?得掺入绝干煤粉1.67~1.28倍污泥量!
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13楼
涉及锅炉燃料时,人们常常对燃料水分比较忌讳,因为燃料中的水分给传统锅炉的燃烧带来很多弊端。但随着锅炉技术的创新发展,相继出现了助燃空气加湿燃烧、水煤浆燃烧等颇具生命力的新技术,使得在锅炉的燃前、燃中、燃后,都有水分的参与。例如,由于水的参与,水煤浆能够管道泵送,流化—悬浮燃烧;又在燃烧时,部分水与煤炭生成水煤气;所产生的烟气中携带有水蒸汽等。
追溯煤浆演变进程,可以领悟到其中的“替代”过程,即从单纯的油品液体燃料;到煤粉代替部分油料,出现煤—油混合型浆体燃料(油煤浆);又经水代替部分油品,出现煤—乳化油(油—水)混合型浆体燃料;再到水代替全部油品,出现煤—水混合型浆体燃料(水煤浆);由污泥(或厨余垃圾)代替全部清水,出现煤—污泥(或厨余垃圾)混合型浆体燃料(生物质煤浆)……生产浆体燃料的制浆技术发展到今天,可谓加工工艺多样,如连续式制浆、间歇式制浆等;制备手段多样,如研磨成浆、搅拌成浆等;产品形式多样,如水煤浆、煤泥浆、水焦浆、生物质煤浆等;燃烧方式多样,如雾化—悬浮燃烧、流化—悬浮燃烧、固—浆混烧等。
之所以称作生物质煤浆,是因为厨余垃圾、污泥中的有机质作为能源载体同属生物质范畴。故此,生物质煤浆是利用厨余垃圾或城市污泥的高水分特性连同煤炭通过制浆技术加工而成的浆体燃料,是将厨余垃圾、污泥中的有机质作为能源充分利用的燃料形式。根据厨余垃圾或污泥高水分特性,将之直接用做煤浆原料,正是恰到好处。由于水煤浆中的“水”被厨余垃圾、污泥所替代,在厨余垃圾、污泥被充分利用的同时,还节约了大量的清水与部分煤炭,从而实现厨余垃圾、污泥的能源化利用,即实现其资源价值。
水分对水煤浆燃烧过程的影响表现在如下若干方面:
弊•
① 水分吸热蒸发会影响煤粒的升温速率,还能影响煤粒内的传质(水煤浆平均粒度较粗时),导致其挥发份析出相对滞后,延迟了水煤浆的着火;
② 水分蒸发过程中发生水煤浆颗粒结团现象,结团使半焦的燃烬时间比配制煤浆的煤粒延长3~7倍。
利•
① 水分蒸发后水煤浆颗粒形成内部中空且多孔结构的粒子,不仅增大了粒子的反应比表面积,而且大大地减弱了颗粒内部反应的各种阻力。因此,能促进水煤浆的着火以及增加挥发份和半焦的反应速度;
② 高温下,水分蒸发过程中发生爆裂现象形成颗粒表面的大空穴或碎成几个小块,更加大了反应比表面积,促进水煤浆的燃烧;
③ 高温下,水蒸气和炭的气化反应,使炭的两相反应转换成气相反应。因而,水蒸气对水煤浆中的炭的燃烧起到了催化作用;
④ 水煤浆灰成分中含有CaO、MgO等碱性物质,在湿热环境中极易与水煤浆燃烧过程中所产生的硫(磷)氧化物及氮氧化物等酸性气体中和,生成无害的物质。同时,在冷凝过程中,水汽附着在烟尘上形成水滴,沉降并汇集成凝结水;
⑤ 随着水煤浆颗粒表面熔结生成一层硬壳,颗粒内部水蒸气和挥发份压力增大突破硬壳薄弱点冲出而形成内部中空且多孔结构,其渣可成为水处理较佳滤料或制取水泥材料。
⑥ 水分吸热蒸发,经由锅炉本体烟气出口之后的辅助受热面时,可以被充分回收高温湿烟气的显热和潜热,使锅炉热效率更高。
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14楼
4 紧凑型城镇社区供冷供热及全面节能环保
冷热源需求方:我国的国情决定了紧凑型的城市形态和“三高(高容积率、高密度、高层)”的建筑形态。在成片区域开发和旧城区再开发规划中,如果完全不考虑建筑能源的集中供应,将建筑空调当成家电而放弃管理,势必形成城市局部强热岛效应,造成城市气流的紊乱以及冲击性的电力高峰负荷,对电力输配干线网络安全造成严重威胁,并增加大能源系统的峰谷差、降低负荷率和运行效率。但国内对社区供冷系统究竟是否节能却存在争议。从区域建筑能源规划的视角看,社区冷热源是紧凑型“三高”城市的市政基础设施之一,有其存在的合理性与必要性。
冷热源供给方:冷热联供节能专业化公司已从简单的节能技术的开发、产品的提供,发展到今天一种以技术产品提供、整体能源审计分析、整体能源服务解决方案提供的一条龙服务。像如此的“全面节能环保”经营战略,有其整体性和多赢性。其整体性表现为:专业化公司与需要进行节能改造的社区物业管理公司签订节能环保服务合同,向物业管理公司提供能源审计、可行性研究、项目设计、项目融资、设备和材料采购、工程施工、人员培训、节能量监测、改造系统的运行、维护和管理等服务。其多赢性表现为:“全面节能环保”项目的成功实施,将使介入项目的各方包括专业化公司、物业管理公司、节能设备制造商和商业银行等都能从中分享到相应的收益,从而形成多赢的局面。如专业化公司可在项目合同期内分享到大部分节能效益,以此来收回投资并获得合理的利润;物业管理公司在项目合同期内分享部分节能效益,在合同期结束后获得该项目的全部节能效益及节能设备的所有权。此外,还获得节能技术和设备建设与运行的宝贵经验;节能设备制造商销售了其产品,回收了货款;商业银行可连本带息地回收对该项目的贷款,等等。专业化公司通过整合各方在价值链中不同环节的核心能力,合力创造价值,实现互惠互利的多赢目的。
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15楼
5 “紧凑型城镇社区冷热源模式”的概念、特点及运作方式
当今科技进步呈整体化或跳跃性趋势。跳跃性趋势就是许多新的技术不是在继承老技术的基础上发展起来的,而是呈现跳跃性,直接取代老技术。新的形势,对企业适时地应用最新技术实现价值创造,提出了前所未有的要求。专业化公司将众多资源整合到一起,利用新的技术(基于生物质煤浆锅炉热源技术,即分布式能源综合加工模式)与合作商共同形成价值链的竞争力……
基于生物质煤浆锅炉热源技术,针对现行城镇供热模式中的诸多弊端,和城镇社区环境污染严重的存在以及节能环保项目融资机制不畅、财政支出障碍等多种问题,而推出了“紧凑型城镇社区冷热源模式”—一种专业化、规模化、以服务为核心的局域集中冷热联供模式。为城镇社区提供环保、节能、高效、和谐的全面解决方案,使城镇冷热联供走上良性循环、可持续发展的轨道。
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16楼
5•1 “紧凑型城镇社区冷热源模式”的概念
“紧凑型城镇社区冷热源模式”,即分布式能源综合加工模式,将紧凑型城镇社区看作需要冷热联供的独立单元,各个单元采用局域集中“按需供热供冷”方式冷热联供,管网独立运行,但所有冷热源的系统维修、司炉工管理、热费管理、燃料制备供应等环节都统一运作。这是一种社会化、专业化、一体化、人性化、规模化的高质量冷热联供服务模式。
社会化——社区物业管理公司将“冷热联供”这一专业性服务项目交由专业化公司负责。通过市场的办法解决资金来源和技术支撑问题。社会化要求专业化公司担负起诸多社会化管理职能,既成为广大用户的“服务商”,又要成为政府各部门的“总代理”,发挥普通企业所不具备的稳定社会、提倡文明、提高整个城市社会形象的特殊功能。
专业化——冷热联供服务由具备专业技术水平的高素质人员具体实施,可有效确保冷热联供服务水平的稳定和提高。
一体化——生活垃圾(污泥)分类收购与能源化加工系统及冷热联供系统设计,冷热联供设备供应、安装及维护,系统运行,燃料制备供应等环节都由专业化公司(或公司联合体)统一完成。
人性化——由于有高素质技术人员专业化管理,可以真正实现以人为本,“按需供热供冷”可最大限度满足居民对生活舒适化和降低运行费用的客观需求。
规模化——具备一定的规模,就有能力实现多热源联网运行,就可以优化生产和运行方式,增加管网运行的灵活性、互补性,提高系统的经济性和可靠性。
除上述功能之外,专业化公司还有的基本功能:
能源计量:作为一项基础服务,提供专业的能源计量信息和收费服务。由于专业化公司居民基础数据库的构建,所有的用户信息得到共享。专业化公司就可以把服务扩展至包括居民使用水、电、气的整个能源供应领域,这无疑将会建立一种能源服务的新秩序。在这种模式下,各项工作循法、依法,为社会带来效率和稳定。
能源管理:将能源生产与能源服务分开,能源供应侧管理与需求侧管理分开。作为能源生产者与使用者的中间环节,专业化公司直接为居民服务。在中国,这是一种社会专业化分工深化的创新。这种分工将有利于克服分户计量发展的障碍,同时也是一种新的产业—能源服务产业发展的有益探索。
节能服务:抓住中国节能环保社会的建立所提供的市场契机,积极参与投资基于可再生能源的多热源冷热联供、分户计量、墙体保温等节能环保服务市场。
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17楼
5•2 “紧凑型城镇社区冷热源模式”的特点
每个独立单元的冷热联供面积适中。
各个独立单元的冷热源和管网都独立运行,每个独立冷热源的生活垃圾和污泥可独立实施分类能源化利用。
冷热联供专业化公司标准规范化运营,设备、人员、燃料、生活垃圾分类和污泥处置等都实行统一管理。
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18楼
摘要:我国的国情决定了紧凑型的城市形态和“三高(高容积率、高密度、高层)”的建筑形态。社区供冷供热是紧凑型“三高”城市的市政基础设施之一,有其存在的合理性与必要性。“紧凑型城镇社区冷热源模式,即分布式能源综合加工模式”将紧凑型的城镇社区看作需要冷热联供的独立单元,其冷热源和管网都独立运行,社区的生活垃圾和污泥可独立实施分类能源化利用。这是一种社会化、专业化、一体化、人性化、规模化的高质量冷热联供服务模式,使仅作为单一热源的既有燃煤供热锅炉房拓展成可供建筑利用的分布式能源综合加工中心及逆向物流集散中心。
1 城镇社区供热供冷与环保现状
目前,我国城镇供热的形式主要有三种:
第一种,集中供热模式。在住房福利制度下,这种大一统的系统很有优势。但在城市房产所有制形式发生巨大变化的今天,同一个供热管网涉及的用户面很广,用户群体的供热需求不同、收费难易程度不同,这就需要集中供热系统具有灵活调节的能力。实际上,热力管网是一个高度非线性的水力系统,很难达到上述调节要求,经常出现供热不均的现象,从而影响到热费收缴。
第二种,社区独立供热模式。物业管理公司可以根据社区用户需求,灵活调节供热参数,解决了集中供热的某些弊端。由于供热主体是社区物业管理公司,没有形成专业化的供热公司,在燃料采购、质量监控、供热方式、自动化程度以及司炉工技术管理等方面都存在问题。
第三种,分户供暖模式,彻底解决了收费难问题。但是微型锅炉的效率低下,造成供热费用高昂,用户苦不堪言。其次,虽然每一户的废气污染较小。但因为烟囱数量多,总体的污染严重。另外,将锅炉这种特种设备安装在各家各户,让众多毫无相关知识的用户来操作、管理,即便自动化程度再高、安全保护措施再多,也还是存在着诸多安全隐患。即便是电热取暖,因为电力是昂贵和高度定向的高品位的二次能源,需要以不可逆转的方式消耗地球宝贵的资源并造成环境污染。如果将其再次转换为低品位的热能,例如采暖,从本质上是一种浪费。
北京的例子说明,巨大的峰谷差使天然气的发展与有效利用面临着极大的问题。北京以采暖为主的用气结构,将高品位的清洁能源—天然气送入锅炉一把火烧掉,不仅浪费了资源,也给城市和居民带来了巨大的经济负担。在燃气采暖费高达每建筑平方米每采暖季30元的基础上,仅北京热力集团公司每年因烧天然气采暖,就需补贴2.5亿人民币。这种单峰采暖用气结构,使北京不得不大规模建设地下储气库。每建设储存1立方米天然气的库容需要1.5元的投资,每抽储1立方米天然气的运行成本超过0.6元。这一工艺工程完全不产生任何社会经济价值,而且还要大量浪费宝贵的天然气资源和电力。
再有就是城镇社区供冷及环保的现状不容乐观。随着全球气候变化和经济发展,空调已经成为公共建筑建设中重要的基础设施。我国城市中越来越大的空调用电负荷是城市管理中无法回避的现实问题。同时随着紧凑型城市形态而出现的生活垃圾以及生活污水的大程度地集中所形成的环保压力是社区物业管理亟待解决的首要问题,诸如垃圾分类处理、生活污水处理,尤其是污泥处置等难题影响着社区的可持续发展。
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19楼
5·3 “紧凑型城镇社区冷热源模式”的具体运作方式
冷热联供专业化公司与社区物业管理公司签订长期的冷热联供服务合同,由专业化公司提供系统设计、冷热源安装、现有设备改造、冷热联供运行并对设备进行日常维护;社区物业管理公司按照政府核定的标准向专业化公司支付热费,或专业化公司承包整体能源费用(包括生活垃圾分类收购费用)的方式为物业管理公司提供节能环保服务而获得利润。
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20楼
5•4 “紧凑型城镇社区冷热源模式”的优点
冷热源规模适中,系统容易调节,有利于消除“供热时,近热远冷(或供冷时,近冷远热)” 等水力失调的弊端,可满足“按需供热供冷”,降低冷热联供运行费用。各冷热源可根据用户类型的需求调节冷热联供运行参数,并真正实现按需供热供冷的舒适化。
Ⅰ 单元相对独立,冷热源到末端用户的距离短,最大限度地减少了管网的热损失和相应的管网建设费用,减少了水泵的电耗,从而实现了整个系统集成的全面节能。
Ⅱ 冷热联供专业化服务可以保证司炉工的技术水平,统一的绩效管理模式,可以保证管网的稳定运行。
Ⅲ 设备供应、系统运行、燃料制备一体化,可以保证锅炉的高效率、低污染运行。
Ⅳ 对生物质煤浆锅炉,可在炉前进行燃料制备。污水处理过程中所产生的污泥以及由各家各户收集来的生活垃圾能够就地集中、快速处理,从而确保燃料供应。社区污水处理、垃圾分类处置、燃料炉前制备、冷热源及管网所构成的整个系统的高度集成化设计,减少了社区公用面积,节省了城镇中宝贵的建筑用地,使仅作为单一热源的燃煤供热锅炉房拓展成可供建筑利用的分布式能源综合加工中心。
Ⅴ 适应社区分期建设,分批投入使用的客观现实,统一规划,分期投资建设冷热源站或锅炉房,从而提高了资金的利用率。
Ⅵ 独立冷热源规模适中,用户的各种条件接近,利益关系简单,容易协调,便于收缴热费。
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21楼
6 “紧凑型城镇社区冷热源模式”给社区物业管理公司带来的益处
Ⅰ 省心省力——从冷热联供设施的提供及安装到整个系统的技术咨询,从冷热联供设施的日常运行管理、维护到热费的收取,基本实现了冷热联供项目的全程服务,从而使社区物业管理公司从设备选型、运行管理、收费等诸多专业性或事物性的工作中彻底解脱出来,避免了与环保、锅检等职能部门直接打交道。
Ⅱ 节省初投资——冷热联供专业化公司提供冷热源系统,为社区物业管理公司大大节省了初投资。
Ⅲ 节省运行费用——冷热联供专业化公司提供高效的锅炉、节能控制系统及运行方案。司炉工和管理者都经过系统严格的节能环保操作训练。另外,专业化公司采用集约化经营模式,减少运行费用。
Ⅳ 提高安全性——锅炉是一种特种设备,国家质量技术监督局对其生产、制造和运行都有严格的法规进行监管,防止这种压力容器出现安全事故。将冷热联供系统交给专业化公司来运营,无论是设备检修还是司炉工的运行培训,都可纳入日常的标准化管理和考核流程,可以大大提高设备安全性和司炉工的操作质量。
Ⅴ 融洽用户关系——冷热联供专业化公司提供标准化服务,冷热联供质量达标与否,有据可依,减少了收费难度。居民通过日程行为对垃圾分类所获得的收益,贴补了部分应缴费用。垃圾分类后的直接能源化利用,降低了锅炉燃料成本,与之相关联的应缴费用,亦随之减少。这些具备成本优势、关联效应并与国家发展战略相适应的技术手段将成功地提供创新服务、进而形成产业和经济。
Ⅵ 按需供热供冷——冷热联供系统创建有几种控制数学模型,并引入仿人工智能控制理论以及智能专家系统,解决了住宅,办公供热或供冷难以预测,控制响应时间慢,惯性大,影响因素多等几方面的难题,率先实现按需供热供冷,量化运行。该项新技术的前提是稳定的燃料质量。冷热源要实现精准运行、微量调控,就必须有质量稳定的生物质煤浆为其保障。煤质不稳定,锅炉自动运行就难以调控或不能调控。
Ⅶ 垃圾分类能源化——生活垃圾分类能源化利用,不仅实现垃圾的无害化、降量化及资源化,还将垃圾能源化产生的热能用于冷热联供,使城镇社区生活垃圾成为新能源变为可能。这既有利于环境保护,又有较好的利益回报。这里的关键是从源头实施的垃圾分类。专业化公司对分类垃圾的收购,调动了居民的积极性。而物业公司对垃圾分类的严格管理,又使居民感受到规章制度的约束力,促进其主动性的养成。
Ⅷ 城镇部分燃料自给——一旦遭遇像2007年美国新奥尔良飓风和我国22个省市冰雪灾害,在外部能源供给断绝的情形下,“紧凑型城镇社区冷热源模式”可成为城镇社区在极端气候条件下的庇护所冷热源,保证基本能源供应和能维持健康的室内环境(必要的采暖或降温条件)。
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