新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端系統(tǒng)應用技術創(chuàng)新

王新宇

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

1 前言

能源是人類社會賴以生存與發(fā)展的物質基礎，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，各國對能源的需求劇增，導致油價居高不下，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，從而導致氣候變暖，使生態(tài)環(huán)境發(fā)生不可逆轉的惡化，能源問題已經(jīng)成為現(xiàn)今社會普遍關注的熱點問題之一。因此世界各國在高速發(fā)展經(jīng)濟的同時對環(huán)境保護的要求也越來越高，全世界都在從保護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)濟發(fā)展的矛盾。

生物質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?，在各國的能源結構中占有重要地位。生物質能作為十分重要的可再生能源，必將因其獨特的可再生性，低污染性和廣泛分布等特點，對國家的低碳減排，減少溫室效應，和改善大氣酸雨問題具有十分重要的意義。

公司科研技術人員，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，并可以實現(xiàn)遠程控制的新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端，把“科技、環(huán)保、節(jié)能、智能化、網(wǎng)絡化與人性化”的創(chuàng)新設計理念引入到全新的采暖供熱系統(tǒng)中，該系統(tǒng)是應用可再生生物質能的典型實例。

2 新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端簡要介紹

2.1 系統(tǒng)特點

新型智能遠程生物質能供熱終端的設計把“科技、環(huán)保、節(jié)能、智能化、網(wǎng)絡化與人性化”的設計理念引入到全新的采暖供熱系統(tǒng)當中。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較近密度較大的供熱終端，而距離比較遠，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，以生物質能為燃料，通過無線網(wǎng)絡將供熱終端組成虛擬的供熱管網(wǎng)，遠端的供熱管理中心通過無線網(wǎng)絡對智能供熱終端的燃料使用情況、供熱需求、燃燒狀態(tài)進行遠端管理。以達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；遠端數(shù)據(jù)管理中心；生物燃料生產(chǎn)網(wǎng)絡；生物燃料供應網(wǎng)絡。

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)絡實時把燃燒狀態(tài)、熱能輸出、燃料使用情況等信息發(fā)送到遠端數(shù)據(jù)中心。遠端數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)計算、能耗對比等數(shù)據(jù)處理，再把控制信息發(fā)送回智能供熱終端進行燃料供給、供氧等控制，以達到最佳節(jié)省能源的目的。

2.2.2 遠端數(shù)據(jù)管理中心。通過無線網(wǎng)絡把所有智能終端的信息進行處理，包括燃料的使用情況，燃料的生產(chǎn)庫存，燃料的最短運輸時間等信息發(fā)送到各個供應節(jié)點。

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

2.2.4 生物燃料供應網(wǎng)絡。當智能供熱終端燃料使用殆盡的時候，供應系統(tǒng)將及時提供所需的燃料。

2.3 智能供熱終端特點及技術優(yōu)勢

根據(jù)生物質燃料特性研發(fā)的高科技產(chǎn)品，具有適應多種生物質顆粒燃料的特性。在生物質燃料中，我國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，容易結渣。當燃燒產(chǎn)生結渣塊時，影響氧氣與燃料的充分化學反應，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到最佳的狀態(tài)。新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端通過多年研究解決了這一困擾了生物質顆粒直燃利用的難題，使生物質秸稈顆粒燃料利用有了質的飛躍。

3 新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端的特點

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，同時節(jié)約了石油、煤炭、天然氣、木材等國家能源，運行成本低。

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

3.3 自動排渣，設備在運行過程中，能夠實現(xiàn)自動排渣，設備維護方便。

3.4 環(huán)境友好，經(jīng)環(huán)保資質部門檢測，該設備的排煙含塵量≤20mg/Nm3，SO2、NOX、CO很少，達到了燃油的國家排放標準，符合越來越嚴格的國家環(huán)保要求。

3.5 提供管家式服務，可以實現(xiàn)全自動運行，遠端智能監(jiān)控，不需要用戶進行維護。它通過一系列計算機數(shù)據(jù)處理技術和計算機管理中心，實現(xiàn)無限網(wǎng)絡傳輸，完成對設備燃料燃燒狀況、供熱溫度需求的遠程管理與控制，解決了傳統(tǒng)的供熱設備通過供熱管網(wǎng)實現(xiàn)近距離集中供熱和復雜的維護管理的弊端。

3.6 供熱溫度可以根據(jù)用戶需求自行調整，體現(xiàn)了人性化的設計理念。

3.7 根據(jù)用戶需求，進行非標設計，設備輸出功率從18kW~45kW不等，使用戶以最小的成本投入達到理想的經(jīng)濟效益。

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

4 新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端設計過程的三大創(chuàng)新點

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

傳統(tǒng)生物質能鍋爐等供熱產(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容易結渣，結渣使燃料中的碳分子不能與空氣中的氧分子繼續(xù)進行充分的化學反應，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，必須采用人工干預的方式消除結渣，才能使燃燒得以持續(xù)的進行。在燃料方面，傳統(tǒng)的供熱設備多以燃燒木質顆粒燃料為主，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。

新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端，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渣問題，采取的是在燃燒盤中增加旋轉擾動盤裝置，擾動在燃料中的燃料，使燃料中的碳與空氣中的氧氣充分進行化學反應，擾動破壞其結渣成因，使燃燒能夠持續(xù)穩(wěn)定的進行燃燒下去。(該技術已經(jīng)獲得了國家知識產(chǎn)權局頒發(fā)的實用新型專利證書，專利號ZL201120274208.4)。

項目技術原理：依據(jù)螺旋送料器中送料軸的旋轉，把旋轉動力通過一組特殊設計的嚙合齒輪傳遞給旋轉盤，旋轉盤與送料軸同步轉動，旋轉盤上有六個擾動圓盤，圓管一端與風室連接，一端通入燃燒中心，為燃燒中心提供二次供風，旋轉擾動盤與齒輪嚙合傳動部分，設置在風室內(nèi)部，燃燒所需要的大量空氣通過風道送入風室，風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擾動盤置入了風室中，解決了傳動部分在高溫下工作容易損壞的問題，旋轉擾動盤的轉動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)的進行。

4.2 采用遠程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，智能供熱

智能供熱終端采用的遠程數(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)路實時把燃燒狀態(tài)、熱能輸出、燃料使用情況等信息發(fā)送到遠端數(shù)據(jù)中心。遠端數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)計算、能耗對比等數(shù)據(jù)處理，再把控制信息發(fā)送回智能供熱終端進行燃料供給、供氧等控制，以達到最大程度的節(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)保資質部門檢測，該設備的排煙達到了燃油的國家排放標準，符合越來越嚴格的國家環(huán)保要求。且燃燒效率高達88%以上，供熱效率高，供熱成本低。對比傳統(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，對于城市中逐步禁止使用煤作為供熱原料的日益嚴格的環(huán)保發(fā)展趨勢，其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢將會越發(fā)明顯。

5 項目產(chǎn)品優(yōu)勢、應用范圍及市場潛力

該項目產(chǎn)品的優(yōu)勢在于小規(guī)模、便捷化、高效能、遠程控制，能夠填補傳統(tǒng)供熱網(wǎng)絡中不易到達的地區(qū)。

項目產(chǎn)品主要應用在傳統(tǒng)供熱網(wǎng)絡中所不能達到的如輸送距離較遠、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，小型辦公場所及遠離供熱管網(wǎng)社區(qū)的采暖需求。我國北方擁有許多大規(guī)模的蔬菜大棚，據(jù)統(tǒng)計，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。由此可見，該產(chǎn)品的農(nóng)村市場需求強烈，且燃料獲取非常容易，市場潛力較大。

6 結語

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

[1]屈申申.新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端專利技術.專利ZL201120274208.4.

[2]李寧寧.（冶能院）.發(fā)展生物質能對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的意義及技術現(xiàn)狀.