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1MFC的工作原理
在MFC阳极室,阳极液中的营养物在微生物作用下被分解,生成电子、质子及代谢产物。对于浮游在溶液中的微生物,产生的电子通过载体传送到阳极表面;对于附着在阳极表面的微生物,电子直接被传递到阳极表面,然后,电子通过外电路传导到阴极,质子则通过溶液穿过质子交换膜(protonexchangemem-brane,PEM)扩散至阴极。在阴极表面,处于氧化态的物质(如O2等)与阳极传递过来的质子或电子结合发生还原反应生成水。
2MFC的特点
1)燃料来源多样性MFC可以利用一般燃料电池所不能利用的多种有机、无机物质作为燃料,甚至可以利用光合作用或者直接利用污水、尿液等为燃料产电。
2)安全无污染MFC产电的唯一产物是水,对环境不会造成污染。
3)高效且连续只要阳极有源源不断的有机物供应,则MFC的产电就能够维持下去。未来MFC可以成为热电联用系统的重要组成部分,使能源的利用效率大大提升。
4)操作条件温和且无噪声MFC一般在常温、常压且接近中性的环境中工作,维护成本较低且安全性高。MFC靠电化学反应发电,其内部没有任何活动部件,因此运行的噪声很小。
5)模块化MFC采用模块化设计,各组件在制造厂生产,在现场安装,简单省时,建设周期很短。另外,由于标准化的设计,制造、安装方便,MFC的系统规模按负荷要求可大可小,容易扩容,便于根据电负荷的实际需求进行分期建设。
3MFC的关键制约因素
目前存在的制约因素有很多,对阳极而言,以具有高导电率、无腐蚀性、大比表面积、高孔隙率、生物相容性好、廉价、容易制造并且可放大等特性的材料作阳极,能够提高阳极的性能。对阴极而言,需要寻找替代Pt的催化剂以降低成本。对整体构型而言,需要寻找可放大的高效MFC反应器。MFC内阻大、微生物保持活性的温度和溶液条件范围窄、底物降解速率慢及生物膜动力学性能差是影响功率密度的主要因素。MFC的输出功率密度小(传统燃料电池为1W•cm-2)是制约其规模化应用的主要因素。
4利用MFC实现建筑节能
MFC阳极的营养物可以是废水中的有机物,也可以是人体排出的有机物。人体排出的典型有机物是尿液。MFC阳极的微生物分解尿液中的尿素产生电子,并通过外电路传导到阴极,产生的阳离子通过质子交换膜扩散到阴极,然后在阴极发生还原反应,从而形成一个完整的回路。在此过程中尿素被分解,蕴含在尿素中的化学能得以释放,并通过微生物的催化分解作用转化为高品位的电能。类似地,也可以将人体排泄的粪便进行稀释沉淀,将其中的有机物提取到溶液中,然后再利用MFC处理含有机物的溶液。利用这一技术,能够将卫生间人体排泄物转化为电能。为避免由于MFC产电不稳定损坏用电器,产生的电能可以储存在蓄电池中,经过蓄电池的放电作用为卫生间或室内的小功率用电器(如厨卫照明灯、床头灯等)供电,这样不仅从排泄的废物中提取了能量,而且减少了从国家电网中获取的电量,也降低了排泄污水的化学需氧量(COD),一举三得。将装置扩大化,能实现以一栋楼或者一个单元为单位,整合收集,集中处理。该技术直接减少了家庭从电网获取的电量,实现了家庭污水降解,回收能量,还可以实现闲时蓄电:在白天用电高峰时段,蓄电池储能的同时被用电器消耗部分电能,如果蓄电池的电被耗尽,可以继续利用电网供电;在夜间或非用电高峰时段,可以利用MFC持续为蓄电池充电,充满后,多余的电量可以并入国家电网。研究表明,该技术具有可行性,在未来具有一定的研究价值和发展前景,但还需解决如下问题:是否有能够分解尿素的微生物菌种;MFC结构是否可以适配排泄物的采集与处理同步进行;微生物能否在变化的溶液pH值区间持续工作等。
5利用MFC与其它能源耦合实现建筑节能
MFC技术可以与其它新能源、可再生能源耦合实现建筑节能。
1)MFC与太阳能光伏发电技术耦合对于别墅类的小型独立住所,可以实现自主独立供电。在屋顶或向阳面安装太阳能光伏电池板,将太阳能转化为电能;对于普通住所,可在卫生间利用MFC将人体排泄物分解,将化学能转化为电能。二者可以进行简单的并联,也可以进行串联,形成MFC-太阳能协同产电系统,有效提升系统的开路电压、短路电流、最大输出功率密度,为家庭供电提供更多电能。
2)MFC与氢能耦合通过对MFC外加电压,将装置运行模式改变为微生物电解池,在阴极回收氢气,仅消耗少量电能就能从排泄物化学能中回收高品位氢能。电解水需要的电压为1.8~2.0V,而施加在微生物电解池的理论电压为0.114V,实际施加0.25V电压即可产生氢气。因此,利用微生物电解池制氢所消耗的电能相较于直接电解水消耗的电能要少,提高了电能利用率。所制得的氢气可以输送至车库,为氢燃料电池车、氢能汽车提供动力能源,但要特别注意氢气输送的安全性。
6结语
关键词水污染;现状;变化趋势;治污举措;辽宁省
中图分类号x522文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)23-0267-01
辽宁省土地面积15万km2,主要水系有辽河中下游、浑河、太子河及大辽河、沿渤海西部诸河、沿黄渤海东部诸河、鸭绿江等,有大型水库25座。全省多年平均降水量677.8 mm,70%~80%集中在6—9月,多年平均地表水量302.4亿m3,加上地下水资源量后,多年平均水资源总量342.0亿m3,年际年内分布很不平衡,水资源短缺,人均水量不足900 m3,是北方缺水严重的省份。
1辽宁省水污染状况
1.1污水排放量及主要污染物排放量
辽宁省12年入河(海)排污水总量呈阶梯下降:1998—2001年为29.7亿~29.1亿t;2002年27.8亿t;2003—2009年26.6亿~24.5亿t。总体下降为17.5%。全省12年主要污染物入河(海)排放总量呈台阶式下降趋势:1998—2003年245万~166万t;2004—2007年128.0万~124.3万t;2008—2009年96.7万~83.4万t。总体下降为65.9%。
1.2地表水水质评价
辽宁省30条河流58个水质站(河段)总计评价河长2 411.6 km,采用公报中“全年”水质评价成果,进行综合分析,选定水质现状评价结果如下:一是按水系评价。评价站数、评价河长,占总评价站数、总评价河长百分比为:辽河中下游11个站,河长516.6 km,分别占19.0%、21.4%;浑河、太子河、大辽河等21个站,河长837.5 km,分别占36.2%、34.8%;沿渤海西部诸河14个站,河长656 km,分别占24.1%、27.2%;沿黄渤海东部诸河7个站,河长290.5 km,分别占12.1%、12.0%;鸭绿江5个站,河长111 km,分别占8.6%、4.6%。二是按水质类别评价。评价站数、评价河长分别占总评价站数、总评价河长百分比:ⅰ类1个站,河长75 km,分别占1.7%、3.1%;ⅱ类14个站,河长694.1 km,分别占24.1%、28.8%;ⅲ类6个站,河长253 km,分别占10.3%、10.5%;ⅳ类3个站,河长89 km,分别占5.2%、3.7%;ⅴ类6个站,河长379 km,分别占10.4%、15.7%;劣ⅴ类28个站,河长921.5 km,分别占48.3%、38.2%。综合分析ⅰ、ⅱ、ⅲ类达标水质21个站,占总站数36.2%,河长1 022.1 km,占总河长42.4%;ⅴ类、劣ⅴ类污染水质34个站,占总站数58.6%,河长1 300.5 km,占总河长53.9%。
1.3ⅴ类、劣ⅴ类水污染状况
辽宁省12年58个水质站中有34个ⅴ类、劣ⅴ类水质站,占58.6%,劣ⅴ类水质站28个,其中23个站连续10年以上出现劣ⅴ类水质。辽河、浑河、太子河、大辽河占了19个站。在34个ⅴ类、劣ⅴ类水质站12年共计408站中有333站是劣ⅴ类水质,占81.6%。
1.4氨氮污染严重
34个ⅴ类、劣ⅴ类水质站中12年每年有25~30个站劣ⅴ类水的氨氮超标(占73.5%~88.2%),其中有60%的站超标2~7倍,有12%的站超标10~30倍,最大超标53.2倍。污染高超标长期居高不下,严重制约全省水质好转。
1.5主要污染物严重超标
单项评价最大“超标倍数”的站,超标倍数及出现年份如下:高锰酸盐指数以建平站为最大,超标19.9倍(2006年);化学需氧量以营口站为最大,超标19.3倍(2006年);生化需氧量以海州站及建平站为最大,均超标37.8倍(2002年);氨氮以海州站为最大,超标53.2倍(2004年);挥发酚以锦州站为最大,超标475倍(2004年),到2009年已快速下降到超标11.8倍,进入ⅴ类水质。
2水污染变化趋势分析
将全省34个ⅴ类、劣ⅴ类水质站、5个污染项目12年(其中化学需氧量仅有23个站8年资料)逐站、逐项、逐年水质单项评价成果(超标倍数、水质类别)等内容,得出每年159(或136)站项共计1 816个数据。
34个站5个污染项目12年最大超标倍数的出现年份共154个,从每年出现个数多少,可以看出水污染程度,划分3个时期分别小计年数、出现个数、平均个数及占平均数总计的百分比如下:1998—2002年,5年、54个、年均10.8个、占26.1%,为水污染上升期;2003—2005年,3年、66个、年均22个、占53.3%,为水污染高峰期;2006—2009年,4年、34个、年均8.5个、占20.6%,为水污染下降期。
达标水质(ⅰ~ⅲ类):1998年、2000年、2004年分别出现19、11、20个站项,分别占14.0%、8.1%、12.6%;2005—2009年15~55个站项,占9.4%~34.6%,呈上升趋势,水质好转。重污染水质(ⅴ类、劣ⅴ类):1998年、2000年、2004年分别出现93、117、125个站项,分别占68.4%、86.0%、78.6%,高位百分比上升后小幅波动,水污染加重;2005—2009年123~72个站项,分别占77.4%~45.3%,水污染呈下降趋势,水质好转。
综合上述统计分析总结如下:一是全省入河(海)排污水总量12年从29.7亿t降至24.5亿t,减少17.5%。二是全省入河(海)主要污染物排放总量,12年从245万t降至83.4万t,大幅减少65.9%。污染物浓度大幅下降,水质好较。三是水污染最大超标倍数的“出现年份”的个数及占百分数,分析得出已从高峰期2003—2005年的53.3%下降到2006—2009年的20.6%,已进入水污染下降期。四是34个ⅴ类、劣ⅴ类水质站中的达标水质(ⅰ~ⅲ类)近5年逐年从9.4%上升到34.6%,呈上升趋势,水质好转;重污染水质(ⅴ类、劣ⅴ类)近5年逐年从77.4%下降到45.3%,水污染下降,水质好转。
3治污举措
国家明确要求水污染治理要加大污水处理厂建设,污水处理率城市要达到70%以上,县城要达到50%以上[1-4]。省委、省政府对此高度重视,投入大量资金,采取治污重大举措——大力建设污水处理厂,作为贯彻落实科学发展观的重要措施。一是大力建设好污水处理厂。全省“九五”投资10亿元,建成7座污水处理厂,日处理污水97.5万t,2008年底省政府提出要在2009—2010年投资110亿元,新建99座污水处理厂,日处理污水453.6万t,到2009年底已建成67座,其余32座可于2010年底全部完成。到2010年底城市污水处理率由2008年的50%提高到86%,县城由8.6%提高到82%,大大超过国家确定的污水处理率指标。二是运行好与管理好污水处理厂。加强污水处理厂的运行监管,实行每月考核制度,加强新厂配套管网建设及旧厂提标,通过提高污水处理费标准等措施,解决运行资金不足的难题,促进提高稳定运行率。建议要通过探索建立新型管理机制、配备强有力的领导、充实专管人员、明确职责、多方筹措管理经费、建立健全的规章制度等措施,强化管理工作。要加强厂内设备的维修、检测,组织专业人员培训以提高技能,管理好全省污水处理厂,充分发挥其治污能力,推进全省水污染全面下降,使水质全面好转。
4 建议
通过上述分析,到2009年底全省水污染已呈下降趋势,水质开始出现好转。到2010年底全省将有147座污水处理厂投入运行,日处理污水将达到876万t,污水处理率将达到82%(县城)~86%(城市),治污将初见成效。建议近期尽快采取三大措施:一是加强领导,巩固提高现有污水处理厂,使其运行好、管理好,强化旧厂提标改造,充分发挥治污效能。二是针对治污薄弱的地区、企业,筹资继续兴建一批污水处理厂。三是对氨氮重污染的治理,一方面控制污染源头,对高含氨氮的化工等企业继续实施减排限排污水总量政策,大力倡导适量施用化肥农药;另一方面对污水处理厂要尽快采取强有力的工艺措施,驱走氨氮重污染这只“拦路虎”,充分发挥治污的决定性作用。编辑
5参考文献
[1] 罗兰,陈峡忠,庞海岩.流域水污染治理模式创新研究[j].河南科学,2010,28(6):740-743.
[2] 陈永焦.浅谈我国水污染现状及治理对策[j].科技信息,2010(11):381-382.
深圳市卫生监督局,广东深圳 518000
[摘要] 通过对2014年深圳市医疗卫生机构使用后未污染的一次性输液袋(瓶)处置情况的调查分析,总结目前深圳市医疗机构使用后未污染的一次性输液袋(瓶)处置情况的现状及存在问题,提出可行的监管建议,促进医院的规范化管理。
[
关键词 ] 医疗卫生机构;一次性输液袋(瓶);处置;分析
[中图分类号] R124.3 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654(2015)01(b)-0160-02
根据《卫生部关于明确医疗废物分类有关问题的通知》(卫办医发[2005]292号)和《关于印发〈医疗废物分类目录〉的通知》(卫医发[2003]287号)的文件精神,明确规定[1-3]使用后的各种玻璃(一次性塑料)输液瓶(袋),未被病人血液、体液、排泄物污染的不属于医疗废物,不必按照医疗废物进行管理,但这类废物回收利用时不能用于原用途,用于其他用途时应符合不危害人体健康的原则。但近几年媒体陆续曝光了河南省、山西省等部分医疗卫生机构医疗废物处置不规范,甚至个别机构、人员存在非法买卖医疗废物的违法行为,为了加强医疗卫生机构医疗废物规范管理,加大监管力度,深圳市卫生监督局立即组织各区卫生监督机构对全市医疗机构(包括基层医疗机构)使用后未污染的一次性输液袋(瓶)的处置情况进行了一个月的现状调查。该研究通过对深圳市使用后未污染的一次性输液袋(瓶)的处置情况现状及存在问题进行分析和总结,提出具体的建议。
1 对象与方法
1.1检查对象
全市各级、各类医疗卫生机构。
1.2检查方法
主要采取汇总表格、调查本底的形式,设计了《医院及公立门
诊部未污染一次性输液瓶(袋)处置情况汇总表》、《未被污染一次性输液瓶(袋)处置情况汇总表》、《医疗卫生机构使用后未污染一次性输液瓶(袋)处置情况调查表》。内容包括:未污染一次性输液瓶(袋)的月产生量、现行处置方式、回收企业名称、回收合同文本,是否专人管理,归口管理职能部门等。
2 结果与分析
2.1监督总数
该次专项整治行动共检查各级、各类医疗卫生机构共2682家。其中医院128家,社区卫生服务中心/站577家,疾病预防控制机构14家,采供血机构2家,门诊部443家,诊所1323家,其他医疗机构195家。其中有2485家医疗机构的诊疗活动产生了未被污染的一次性输液袋(瓶)。
2.2 结果分析
调查结果显示:在2485家诊疗活动产生了未被污染的一次性输液袋(瓶)的医疗卫生机构中,97.5%的医疗卫生机构配备专人管理;95.2%的医疗卫生机构建立了归口管理的职能部门,职能部门主要分布在为院感办、后勤科、总务科、护理部;44.4%的医疗卫生机构与回收公司签订了文本合同。
全市2485家医疗卫生机构产生的使用后未被污染的一次性输液袋(瓶)月产生量约为89000公斤。现行处置方式有以下6种形式:①27.5%的医疗卫生机构集中后交给有资质的回收公司。②20.1%的医疗卫生机构集中后卖给回收废物的个人。③20%的医疗卫生机构分散在各部门按照生活垃圾处理。④19.9%的医疗卫生机构交由深圳市益盛环保技术有限公司按医疗废物处理。⑤12.4%的医疗卫生机构交由固废中心处置。⑥2家医疗卫生机构交由塑料加工企业加工。
3 存在问题分析
①与医疗卫生机构签订了合同的部分再生资源回收公司的营业执照上无经营范围或者经营范围中无“再生资源的购销”、“吊瓶加工”、“回收塑料”等许可范围。这类再生资源回收公司是否有处理使用后未污染的一次性输液袋(瓶)的能力存疑。
②调查中的20.1%的医疗卫生机构将使用后未污染的一次性输液袋(瓶)集中后卖给回收废物的个人和20%的医疗卫生机构分散将使用后未污染的一次性输液袋(瓶)在各部门按照生活垃圾处理,存在被不具资质的个人和单位回收后用于重新加工制作用于原用途的风险。
③55.6%的医疗卫生机构未与回收公司签订回收合同,存在使用后未污染的一次性输液袋(瓶)被回收后用于重新加工制作用于原用途的风险。
4 监管建议
①根据深圳市经济贸易和信息化委员会《市经贸信息委关于提供我市再生资源回收经营企业名单的复函》(深经贸信息电资字[2014]79号)内容[4-5],深圳市经信委并没要求从事再生资源回收的企业在该市商务主管部门备案,而是通过共享企业在工商部门的登记信息来代替备案,因此建议可由在市场监督管理部门的企业登记信息中选定经营范围中有回收再生资源资质的企业来开展回收未被污染的医用一次性输液袋(瓶)工作。
②进一步加强医疗卫生机构对未被污染的医用一次性输液袋(瓶)使用后处理的规范管理。要求辖区内各级医疗单位将使用后未受污染的医用一次性输液袋(瓶)统一定点交由符合资质的再生资源回收公司回收处理,同时要求定点回收单位健全回收网络,及时回收。对回收的物品处置后废塑料的去向、数量、时间、经办人进行登记备查。
③医疗卫生机构应进一步落实好《市卫生计生委转发国家卫生计生委办公厅关于印发基层医疗机构医院感染管理基本要求的通知》(深卫计医政[2014]123号)文件的要求[6],要求医疗机构不得向无资质的个人或单位出售一次性输液袋(瓶),确保所回收一次性输液袋(瓶)不得用于原用途,确保其利用不危害到人体健康。
[
参考文献]
[1]关于明确医疗废物分类有关问题的通知(卫办医发[2005]292号)[Z].中华人民共和国卫生部,2005.
[2]关于印发(医疗废物分类目录)的通知(卫医发[2003]287号)[Z].中华人民共和国卫生部,2003.
[3]卫生部关于依法加强医疗废物管理工作的通知(卫医发[2004]201号)[Z].中华人民共和国卫生部,2004.
[4]再生资源回收管理办法(商务部令2007年第8号)[Z].中华人民共和国商务部、中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国公安部、中华人民共和国建设部、国家工商行政管理总局、国家环境保护总局,2007.
[5]广东省资源综合利用管理办法(广东省人民政府令第83号)[Z].广东省人民政府,2003.
关键字:生物质热解乳化燃料,马尔文粒度分析仪,平均直径,粘度
中图分类号:G633 文献标识码: A 文章编号:
1 前言
生物质热解乳化燃油具有很多特点,如酸性强、粘度高、制备灵活等等,它还具有柴油的一些特性,制备资源丰富,作为替代燃料,将其应用到动力装置中却存在一定的难度。目前,众多国内外内燃机界学者一直通过各种途径对其研制并进行发动机特性实验,已经取得了一定的成果。Valentin Soloiu[1]等人对制备出的生物质碳浆-柴油乳化燃料的喷雾特性和燃烧特性进行了实验研究,发现该乳化燃料属于非牛顿流体,雾化后的索特平均直径在40 μm左右,是柴油(25 μm)的1.6倍;乳化燃料产生的NOx排放比柴油的高,但烟度较柴油的低。Jay[2]在一台共轨柴油机上进行了物质热解燃油实验,发现发动机仍能稳定运转。加拿大CANMET能源中心的Ikura[3]等人利用乳化技术制备出的乳化燃料在腐蚀性、着火性能和粘度等指标上都符合使用要求,稳定时间可达42天以上。国内很多高校和学者也在开展生物质热解燃料的实验研究。黄亚继[4]等人使用司班-80(Span-80)/吐温-80(Tween-80)复合乳化剂制备出由生物质热解燃油/柴油混合而成的乳化燃料,并研究了HLB值、掺和量对乳化燃料稳定性的影响,结果表明乳化剂HLB值在7.0~8.0之间,生物质热解油不超过15%时的乳化燃料稳定性较好,NOx、CO排放也优于纯柴油。孙书生[5]等人使用中国科技大学安徽省生物质洁净能源重点实验室自制的生物质热解燃油和柴油进行乳化燃料的配制,并在一台R180型单缸柴油机上燃用,结果则显示乳化油的燃油效率比柴油高,热效率比柴油低,并且在燃用B20燃料时,柴油机HC、CO的排放增大,NOx排放减低。在燃用乳化燃料时,还存在着起动性能变差等问题。当前,众学者的对生物质热解燃料的研究偏重于它的稳定性及排放特性,很少人对它的雾化性进行实验研究,然而,乳化燃料雾化的好坏程度直接影响着它的燃烧特性以及排放特性。因此,在保证生物质热解乳化燃料各项物化指标符合要求的前提下,对其雾化特性进行深入研究是必不可少的。
1 实验设备
本文利用孔径为0.26 mm、0.315 mm、0.366 mm的三个喷嘴、马尔文粒度分析仪及附属软件测得BPO0、BPO5、BPO10、BPO100三种生物质热解乳化燃料分别在16 MPa、20 MPa、24 MPa三个启喷压力下的液滴雾化平均直径。由于生物质热解燃油的英文名称为Biomass Pyrolysis Oil, 为方便起见,用BPO-XX表示生物质热解油在乳化燃料中所占的质量比例。马尔文粒度分析仪对喷雾场的测量技术基于大量运动粒子对单色平行光的多源弗琅荷费衍射,其原理如图1所示。
图1马尔文粒度分析仪光学系统原理图2 马尔文粒度分析仪实物图
由激光发生器产生的单色激光经过相关处理使之形成平行光,再将其垂直照射喷雾场。由于粒子大小的同,光束发生弗琅荷费衍射,呈现出多散射性,从而在检测器面板上出现众多弗琅荷费衍射的同心条纹光环,每个光环的条纹间距对应某一直径下的一组粒子。检测器上安装有光敏环,可测得不同粒径下干涉条纹的能量谱分布。系统经光电信号转换后统计出粒子的尺寸分布和平均粒径,图2为马尔文粒度分析仪实物图。
2 乳化燃料雾化的平均直径
由于喷雾液滴雾场中的粒子大小不均,测量时需要取平均值才能比较出雾化的好坏。雾场中液滴平均直径有很多种,如长度平均直径D10、表面平均直径D20、体积平均直径D30等,每个平均直径的含义是不同的,则其应用领域也就不同,表1给出了平均直径所代表的不同含义及其应用领域。
表1平均直径及其应用
喷雾液滴平均直径的概念是由Mugele和Evans提出的,他们也曾推出液滴平均直径的表达通式,如(2.1)
(2.1)
式中,p + q称为平均直径的阶数,p、q根据研究的需要可以为任何值。
燃油喷雾常用索特平均直径D32评价雾化质量[6],它是雾化特性的重要指标。D32反映的是雾场中的容面比,可表征出真实液滴的蒸发条件。对柴油机而言,索特平均直径D32可反映出每循环喷入缸内的全部油滴体积所占全部表面积数。在不考虑燃油热膨胀情况下,当每循环喷入缸内的全部油滴体积不变(即循环供油量不变)时,D32越小,意味着雾场中全部油滴的表面积越大,缸内液滴雾化质量越好,燃油蒸况越好;反之,则雾化质量越差,燃油蒸况越差。D32的表达通式为:
(2.2)
式中,Ni指的是液滴直径为Di的数目,通常D min=0。
图30.26 mm孔径下D32变化情况图416 MPa启喷压力下D32变化情况
图3和图4是三种乳化燃料在不同启喷压力和不同孔径下的索特平均直径曲线图。相同孔径下乳化燃料的索特平均直径D32随启喷压力的增加而减小;同一启喷压力下乳化燃料的索特平均直径D32随孔径的增大而增大;相同喷嘴孔径和启喷压力下三种乳化燃料的索特平均直径D32随着乳化比例的增加而增大。
由于雾场中大颗粒油滴所占比重随着乳化比例的增加而增加,从而使雾化质量变差;此外,雾化了的油滴由于多次碰撞、粘合,形成更大的油滴。索特平均直径D32也与燃料粘度有关。对于BPO0、BPO5和BPO10,其粘度随着乳化比例的增加而增大,这使得乳化燃料在雾化的过程中不易碎裂成为细小油滴。因此,粘度的增大造成了乳化燃料雾化后索特平均直径D32的增大。对于BPO100,理论上讲,其粘度在相同温度下应为BPO0的一半左右,雾化后的D32应该偏小,而图中所示其值反而更大。这种反差可能由于燃料的粘度较低使得油泵内的泄漏损失和喷油器内部损失过大,最终导致喷射压力降低。总之,燃料的粘度必须控制在一个合理的范围:一方面若粘度过大,液体不易碎裂,雾化质量会变差,而且高粘性的大颗粒油滴还可能改变喷雾形态;另一方面若粘度过小,燃油喷射泵内的泄漏损失会导致其运行性能降低。由于乳化剂的用量和乳化燃料的粘度几何呈线性关系,因此,在确定乳化油的乳化比例及乳化剂的用量时,乳化燃料的粘度可以作为一个重要的考察指标。
3 结论
利用生物质热解制备成的乳化燃料是目前众多学者研究和探索新型替代燃料的热点。本文通过实验发现, 相同孔径下乳化燃料的索特平均直径D32随启喷压力的增加而减小;同一启喷压力下乳化燃料的索特平均直径D32随孔径的增大而增大;相同喷嘴孔径和启喷压力下三种乳化燃料的索特平均直径D32随着乳化比例的增加而增大。索特平均直径D32除受大颗粒油滴比例的影响外,还受燃料粘度的影响,所以燃料粘度应该控制在一个合理范围,粘度过大,液体不易碎裂,雾化质量会变差,并且高粘性的大颗粒油滴还可能改变喷雾形态;粘度过小,燃油喷射泵内的泄漏损失会导致其启喷压力太小,雾化质量下降。
作者简介:
【关键词】生物质;发电企业;成本控制
1.引言
随着低碳经济的到来,生物质能成为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源。我国作为农业大国,有着丰富的生物质资源,生物质发电发展空间广阔。在国家政策的支持下,生物质发电项目得到了快速发展。但是,生物质发电刚刚起步,成本控制不理想,投产的企业大部分处于亏损状态。因此,如何解决生物质发电企业的成本控制管理问题已成为当务之急。
成本控制有广义和狭义之分,广义的成本控制包括事前控制、事中控制和事后控制;狭义的成本控制仅指成本的过程控制,不包括前馈控制和后馈控制[1]。本文所研究的生物质发电企业成本控制是狭义成本控制,依此制定与企业发展战略相适应的成本战略,从而降低生产成本、增强竞争能力。
2.生物质发电企业的成本构成
生物质发电项目的总成本计算公式为:
(1)
其中:C1表示燃料成本;C2表示职工工资;C3表示固定资产折旧额;C4表示大修理费;C5表示管理费;C6表示财务费用;N表示其他的成本费用。
生物质发电项目的燃料成本的计算公式:
(2)
其中:d1表示原材料成本;d2表示运输成本;d3表示压缩成本;d4表示装卸成本;d5表示储存成本。
3.XX县生物质(秸秆)发电企业成本控制的案例分析
3.1 XX县生物质(秸秆)发电项目的成本概况
XX县生物质(秸秆)发电项目的情况介绍:建设装机总容量为2×12MW抽汽凝汽式供热机组配2×75t/h级秸秆燃烧锅炉,年预计发电量为1.32×108kw·h,秸秆燃料在250~300元之间,预计年消耗量为25.65万吨。该生物质发电厂主要的生产成本如表1所示:
通过以上数据我们可以得出:该生物质发电企业的成本费用构成中,燃料成本占到了总成本的67.40%,所占比重是最大的。所以,我们要先从降低燃料成本入手,以降低生物质发电项目的总成本。
该县生物质发电项目的总成本为11039.554万元,则单位电力成本为0.84元/kw·h。国家发改委于2010年7月26日通知规定农林生物质发电标杆上网电价上调为0.75元/kw·h,所以该县年处于亏损状态。
3.2 XX县生物质发电项目的成本控制分析
量本利分析,是指在成本性态的基础之上,对成本、业务量与利润之间的依存关系所进行的分析[2]。盈亏平衡分析是量本利分析的一项重要内容。根据以上成本费用的计算,可以得到该县生物质发电的盈亏平衡预测,如表2所示。
通过表2的盈亏平衡分析,上网电价为0.75元/千瓦,用P、a、p、b、x分别表示企业的利润、固定成本、单价、变动成本和销售量,则根据量本利的基本公式:
(3)
可以计算得出:该生物质发电企业的单位发电变动成本:
(4)
则该县生物质发电的燃料成本为:
(5)
其中:x1表示发电量;x2表示燃料的年消耗量;b1表示变动的职工工资;b2表示变动的管理费用;b3表示变动的制造费用;b4表示其他费用。
计算得出若该企业想要保本发电,燃料的收购价不应该超过210元。然而要想控制秸秆的价格,必须从原材料成本、运输成本、压缩成本、装卸成本与储存成本等方面着手分析,寻找解决措施。
4.生物质发电项目的成本控制存在的问题与对策
(1)燃料成本控制问题与对策
燃料成本过高是导致生物质发电企业亏损的最主要原因。首先是季节问题,秋季收获,秸秆存储空间紧张;其他季节存储空间闲置。正在建设中的生物质发电项目将陆续投产,燃料市场竞争将更激烈,燃料收购半径长和人力成本高等问题将会愈加突出,投产就亏损的尴尬局面将无法避免。而且秸秆本身不适于长距离运输;秸秆资源分散,增加了收集成本。
要突破瓶颈,必须在燃料收、运、储等方面采取措施,控制成本。首先,要建立起“农户分散收集晾干-秸秆收购站购买-运输公司运输-电厂”的生物质燃料收、运、储模式。建立专门的收购站保证燃料供给,减少储存成本。使用机器将秸秆压缩打包、压缩大捆,还可以使用成型造粒工艺增加秸秆的比重,可部分解决运输问题。为避免同行竞争,积极开展价格联盟或开发新的燃料品种。
(2)维修费用控制问题与对策
设备稳定性也是该县生物质发电企业所面临的问题。尽管汽轮发电机、锅炉等关键设备运行比较稳定,但给给料系统、水泵、引风机等辅助设备由于噪声大、震动大等缺点,影响到整个秸秆发电系统的稳定运行,需要不时地停产检修,影响了企业的经济效益,增加了企业的运营成本。
为降低维修费用,生物质发电企业要制定日常的设备检查办法,减少现场设备的出现缺陷的几率,减少企业的运营成本,而且生产运行人员要参考其他机组的技术经济指标,及时调整指标。由于生物质发电企业具有明显的季节性,生产运行人员要根据季节的变化适时地调整机组的运行参数。
(3)财务管理存在问题与对策
财务软件的广泛运用在一定程度上缩减了财务人员地核算压力,提高了工作效率,但是在成本控制方面仍然有多不完善的地方,缺乏有效的内部控制,在预算管理、数据分析、指标分解、削减成本、成本控制等过程的控制比较薄弱。
严格控制成本预算,就要加强资金管理,提高资金的使用效率。财务部门要准确编制预算开支,减少资金浪费的现象;加强费用的控制,强调预算刚性,要根据生产经营中的问题进行分析,及时发现、解决问题。建立与之配套的会计服务体系,提供规范的会计核算和准确的财务数据。还要加强内部控制,缩减成本开支,增强企业的经济效益。
(4)政府扶持现状与改进建议
尽管政府颁布了一些税收优惠政策促进了生物质发电的发展,但支持力度还待进一步加大。根据《可再生能源法》规定,农林剩余物生物质发电享受财政税收等优惠政策,但是在目前的电价和税收政策下,生物质发电企业增值税实际税负约为11%,其远远高于火力发电(税负约6%~8%)和小水电(税负约3%)税负,生物质发电离不开国家财政、税收的政策支持。
国家政策的导向作用对生物质发电至关重要。首先,要做好全国生物质资源整体情况的调查和评价分布情况,编制发展规划,统筹生物质发电行业的区域布局,防治盲目建设。其次,完善生物质发电的标准和规范,加强管理,严格项目核准,制定行业准入和技术标准。再次,完善生物质发电定价和费用分摊机制。实行合理的投资补贴和产品补贴,加大转移支付力度,设立生物质发电产业发展专项资金,在财政预算中单列专项引导资金项目。
参考文献:
[1]陈丽辉.生物质发电企业成本管理研究[D].华北电力大学,2011.
[2]高孝春.发电企业成本控制探析[J].中国电力教育,2009(1).
[3]崔和瑞.邱大芳.任峰.我国秸秆发电项目推广中的问题与政府责任及其实现路径[J].农业现代化研究,2012(1).
关键词:生物质燃料;特性;炉具设计
中图分类号:TK6文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)05(c)-0000-00
随着化石能源的不断开采,化石能源已经接近枯竭的状态,另外,化石能源的价格高并且对环境的污染较为严重,因此,可再生能源的开发与利用就显得非常迫切,生物质能源作为可再生能源的重要组成部分,受到了各界人士的关注[1]。我们所说的生物质燃料主要是指农作物秸秆,它通过直燃式生物质炉具进行采暖。这种新兴的采暖方式极大地提高了人们的生活质量,推动了我国经济的发展。我国的生物质能源非常丰富,对我国社会和经济的发展提供了保障.下面具体的介绍一下生物质燃料特性与炉具设计。
1生物质燃料
生物质炉在设计的过程中受到了燃料燃烧特性的极大影响。
生物质燃料燃烧的过程是一个放热的化学反应过程,除了要具备燃料这一要素之外,还需要有充足的热量传递以及相应的空气,通过燃料和空气之间的热量、质的传送,达到燃烧的目的。在燃料燃烧的过程中会使周围的温度升高,加快传质,进而加速了热量的产生。
生物质燃料的燃烧过程有预热、干燥、挥发、分解析和焦炭的燃烧几个阶段。生物质燃料被引燃后,其表面温度会随着燃烧慢慢升高,燃料中的水分也慢慢的蒸发掉,进而使燃料变得更加干燥,变干燥的燃料再继续的进行吸热、温度持续升高,达到一定程度,燃料会发生分解的现象,析出的挥发物气体在空气混合后形成新的混合物,这一种混合物含有一定的氧气和挥发物的成份,在一定的温度和浓度的条件下,挥发物着火燃烧,进而为之后的焦炭燃烧提前做好准备[2]。燃料表面燃烧释放热量,不断积聚升温,并通过传导和辐射的方式,热量扩散至燃料的内层,内层挥发物由此析出,并与氧混合燃烧,进而放出了充足的热量。这个时候,挥发物会将燃料中的焦炭包围起来,由于炉膛中的氧很难与焦炭进行接触,所以,焦炭在这个时候不易燃烧,只有等到挥发物的成份慢慢减少,氧气可以和焦炭接触时,焦炭才可以燃烧。在焦炭慢慢燃烧的过程中,燃烧产生的灰分会再次包裹燃烧剩余的焦炭,进而影响着焦炭的燃烧,这时需要对其进行搅动或者对生物质炉进行通风,以使剩余的焦炭更好的燃烧,灰渣中会产生余碳。
2对直燃式生物质炊事采暖炉的设计
民用的生物质采暖炊事炉由料仓、烟囱、挡火板、水套、烟道、二次进风口、风门、出灰口以及炉膛燃料组成。
2.1 二次进风口的设计
生物质燃料中含有的氢和挥发份的含量都比煤炭中的含量要多,其中的碳和氢相结合,形成碳氢化合物,这种碳氢化合物的分子比较低,在温度达到250度时就可以进行热分解,在325度时热分解就相当的活跃,达到350度时,挥发份就能析出将近80%,挥发份的析出燃烧时间不长,只占了总燃烧时间的10%[3]。所以,如果对其的空气供应不足就会使挥发物无法燃烧殆尽,通常出现的黑色或者是农黄色的烟就是这样形成的,因此,在对生物质炉进行设计的时候,要充分考虑对挥发份空气的供给,在炉膛口的周围以及炉口壁的部分设计二次进风口,确保空气的充足,帮助挥发份的燃烧。
2.2 延长烟道燃烧回程的办法
对生物质炉的烟道进行设计时,要尽量延长烟道的燃烧回程,这主要是因为挥发份析出量过大但是燃烧时间却很短的缘故,将烟道的燃烧回程延长,能够最大限度的给挥发份的燃烧提供更多的时间和空间,进而使生物质燃料得到充分的利用。目前运用的最多的延长烟道燃烧回程的办法是对燃料进行反烧。
2.3 一次进风口的设计
生物质燃料相较于煤炭来说,更容易被引燃,因此在生物质燃料燃烧时可以适当的减少空气量的供给[4]。另一方面,当挥发份被慢慢的析出并且燃烧殆尽后,会产生焦炭,这种焦炭是一种较为疏松的状态存在的,经由气流运动部分的炭粒被送入到烟道中,并在烟道中蓄积成黑絮,这个时候如果通风太过会妨碍燃料的燃烧,所以,在对生物质炉具进行设计时,要将一次进风口设计小点。
2.4 水套的设计
在对烟道的水套进行设计时,应该尽量设计大面积的水套,这是因为挥发份在燃烧时会造成烟道内部的温度升高,因此,大面积的水套会使生物质炉的取暖效果更好。
2.5 生物质成型燃料的使用
由于生物质中的碳含量较低,密度不高以及质地松软的特性,所以生物质很容易燃烧,在燃烧的过程中要定时的向炉内填料,而致密成型设备在燃烧过程的应用,会把结构松散的生物质进行压缩,不仅可以解决生物质燃烧过程中需要不断填料的问题,还使燃料的存储和运输更加的便利。
2.6 防止燃烧结焦现象出现的办法
生物质燃料中含有较多的钾元素,在生物质燃料燃烧的过程中,达到一定的温度条件,氧化钾会以熔融状态存在,并且与硅、钙等混合,这种混合物在温度较低的情况下结成焦块,这些结焦块会阻碍炉灰的顺利排放和空气的供给。如果将炉膛内侧的水套设计成大面积,可以适量降低燃烧过程中产生的温度,进而起到防止燃烧结焦现象的产生。
3结束语
随着我国经济的发展,人们生活水平也在这一过程中不断地得到了提高,因而人们对生活的质量,也提出了新的要求,人们希望生活的环境更加环保、更加经济、更加健康,因而追求一种更为环保的炉具设计,以此来减轻传统煤炭燃料带来的环境污染问题。生物质燃料相较于传统的煤炭燃料来说,具有环保经济适用的特点。通过对生物质燃料特性的介绍以及对设计生物质炉的具体方法作简要的分析,为我国生物质炉在生活当中普及提供一定的依据,进而推动我国经济的迅速健康的发展。
参考文献
[1] 刘圣勇,连瑞瑞,王晓东等.制冷炊事兼用生物质成型燃料炉具的设计[C].//全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集.2011:315-319.
[2] 范欣欣,吕子安,李定凯等.生物质颗粒燃料炊事炉的性能[J].农业工程学报,2010,26(2):280-284.
(关键词)生物质锅炉 稳定燃烧 床温床压 剩余氧量 负压
中图分类号: TK223 文献标识码: A 文章编号:
(正文)
1.前言
生物质锅炉的稳定燃烧是影响生物质发电的重要环节,做好这一环节过程中的调节,监控,事故处理及分析是对稳定燃烧的保障。广东粤电湛江生物质发电有限公司的生物质燃烧锅炉是华西能源工业股份有限公司制造的型号为HX220-9.8-Ⅳ1型的高温高压,单汽包,汽水自然循环,平衡通风,露天布置的循环硫化床锅炉,它额定负荷50MW,额定气温540℃,额定压力9.8MP。额定流量220T/H,其特点是有较好的适应燃料变化性的能力,锅炉燃烧温度低,负压运行,采用了分级送风,三级给料的方式,可以有效降低燃烧过程中氮氧化合物和硫化物的排放。针对上述特点,采取相应措施即是做好生物质锅炉稳定燃烧的方法。
2.循环流化床锅炉燃烧机理
循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式,是介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式,即通常所讲的半悬浮燃烧方式。在循环流化床锅炉中,存有大量床料,首次启动时人为添加床料,在锅炉运行时床料既有启动床料,又有新添加的燃料。床料在从布风板下送入的一次风的作用下处于流化状态,料粒被烟气夹带在炉膛内向上运动,在炉膛的不同高度部分大颗粒将沿着炉膛边壁下落,形成物料的内循环;较小固体颗粒被烟气夹带进入分离器,进行分离,绝大多数颗粒被分离下来,一部分通过回料阀直接返回炉膛,另一部分通过外置式换热器后返回炉膛,形成物料的外循环;飞灰随烟气进入尾部烟道。通过炉膛的内循环和炉外的外循环,从而实现燃料不断的往复循环燃烧; 循环流化床根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分,密相区中固体颗粒浓度较大,具有很大的热容量,因此在给料进入密相区后,可以顺利实现着火;与密相区相比,稀相区的物料浓度很小,稀相区是燃料的燃烧、燃尽段,同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热,以保证锅炉的出力及炉内温度的控制
3.生物质燃料与燃煤燃料的区别
火力发电的燃煤一般热值较高,密度大,水分少,燃烧较稳定,而生物质燃料的特点是热值相对于燃煤较低,发电单耗多,密度小,颗粒大,水分多,含挥发分多,其中夹杂的石头,泥土等杂物多,燃料一旦被淋湿,易结团,因其需量和供应的特点,它在燃烧中品种变化大,对锅炉稳定燃烧影响大。
4生物质循环流化床锅炉燃烧与燃煤循环流化床锅炉燃烧区别
上述生物质燃料的特点决定了生物质循环流化床的燃烧与燃煤循环流化床锅炉燃烧的不同在于其所需上料量多,参数变化大,反应更迅速,燃烧更不稳定等。
5.生物质循环流化床锅炉稳定燃烧的因素
5.1床温床压
床温床压是反映锅炉燃烧情况的直接表现。正常运行时,湛江生物质锅炉燃烧把床温规定在650-850℃,床压规定在7.5-9.5KP。对于床温床压的调节多是对锅炉风料的配比,其中的风量调节多是一二次风的调节,而燃料的调节多是给料速度的控制。一次风热风分两路,一路从锅炉底部送入炉膛,起流化作用,第二路作为回料器的密封风;二次风热风也分分两路,一路从炉膛前后墙不同高度送入炉膛,起供氧助燃作用,另一路作为给料口的密封风和输送风。
循环流化床锅炉燃烧基本要求是循环和流化,在建立良好循环的情况下,很好的流化是加强锅炉燃烧的途径。正常情况下,加大一次风能提高床温,提高燃烧效率,特别在燃料适度明显加大的时候,更应加大一次风来保持流化,在锅炉启动初期及有需要压火减负荷是应适当减少;二次风的调节主要看炉膛剩余氧量的多少来调节,在燃料品质变化不是很大的情况下,其风量不应时常变动;床压的变化大致可分为三个因素,一是燃料中泥沙石子的含量,二是锅炉排渣系统的运行,三是一次风量的流化,对应的情况是当燃料泥沙多,床压高的时候可加大排渣量,反之相反。上诉的调节方法不是单一的操作,所涉及的参数都有关联,监控调节时要全盘考虑。
5.2剩余氧量
氧气是燃烧所必需的,而充足的氧量更是稳定燃烧的基础。湛江生物质锅炉的燃烧,一般规定炉膛剩余氧量控制在1%-3%,在对其控制时,应该与其他参数放在一起考虑,针对燃料的干湿程度以及风量和料量的配比进行调节,可适当调节。在锅炉刚启停过程中以及其他原因对负荷调节时,因考虑到燃料的燃烧程度,可使剩余氧量控制在6%左右。在正常燃烧时,对于剩余氧量的突升,在其他参数不变的情况下,一般可判断是燃料不足,可适当增加料量:对于剩余氧量的突降,在其他参数不变的情况下,一般可判断是炉膛内发生爆燃,这时应该适当减少料量。在燃烧中剩余氧量的变化属于正常现象,在锅炉产生蒸汽量,压力,温度不变的情况下,对于其的控制不可急于求成,应视情况调节,以防误判。
5.3负压
负压运行是指在锅炉尾部加装引风机,借助引风机的作用使炉膛保持负压运行的方式。保持炉膛负压运行是循环流化床锅炉运行良好的标志之一,它标示了锅炉燃烧系统,风烟系统顺畅与否,进而影响了锅炉受热面的热效率,它能有效地减少炉膛燃烧对于锅炉内部结构的侵磨和腐蚀,对于有画面监控的料仓有很大的帮组作用,还可以减少炉膛燃烧产生灰尘对外界的环境影响。
5.4事故处理
事故处理也是锅炉稳定燃烧所必不可少。生物质循环流化床锅炉的燃烧因其特点,要求了集控监盘人员的反应要快,操作要正确,但也不能慌张出错,其事故发生的种类除去燃烧锅炉多见的锅炉满水,缺水;四管爆裂;辅机故障;厂用电中断,尾部炉膛再燃烧等原因外,常见的多是因为烧料湿度大所引起的锅炉床温快速下降和燃料大范围爆燃所引起的锅炉超温超压两大类型。
5.4.1燃料被淋湿,湿度高的燃料进入炉膛时,床温可能会快速下降,负压增大剩余氧量上升,炉膛出口烟温下降,床压上升,机组负荷,气温气压下降,说明进入炉膛的燃料没有燃烧,此刻应采取以下措施:1.减少或暂停给料,2.减少或暂停返料风机,减少返料量以提高床压,3.加大一次风保持流化,4.改换干燥的燃料,5.视情况及时投油枪,6.适当降低二次风,7视情况关闭减温水,8密切监控炉膛燃烧情况,发现有床温有所上升应及时回调,并防止燃料爆燃。
5.4.2燃料挥发分高,灰尘多,热值突增易引起炉膛大范围爆燃而可能导致超温超压,此刻应采取以下措施:1.减少或暂停给料,2.减少一次风,3.加大或全开减温水,4.视情况开启对空排泄压,5密切监控炉膛燃烧情况,发现有回落趋势应及时回调,防止气温气压降低过快的事故发生。
以上两大类型亦可能连续发生,监控调节时要综合考虑及时造作并防止在处理事故时将事故扩大造成锅炉非计划停运的发生。
6总结
对于单机发电容量较大的生物质燃烧是新技术,做好锅炉燃烧更是技术的核心,在此过程中努力学习是对每一个电厂员工的要求,在相互学习探讨中搞清各参数的联系,各设配的性能,各状态的分析是工作的内容也是企业员工的责任。生物质燃烧利国利民,生物质员工更会奉献一生。
参考文献 蔡永祥 蔡宏伟 陈俊 《流化床生物质燃烧技术的应用和发展》
关键词:生物质发电厂;燃料输送;设备选型;发电项目;输送机 文献标识码:A
中图分类号:TM621 文章编号:1009-2374(2016)32-0071-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.035
1 概述
如今,随着各类可再生能源技术的更新,可再生能源市场占有比例得到不断提高。可再生能源在减少资源消耗的同时,也降低了对环境的破坏。生物质能源为一种可再生能源,近年来得到广泛应用,本文以生物质发电厂为例,对生物质电厂燃料输送系统设备选型进行对比分析。当前较为常用的输送机主要有五种,分别为普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机与管状带式输送机。在电厂生产过程中,燃料输送系统的安全稳定运行,对电力生产水平和效率有重要的影响,因此进行生物质发电厂设计时,必须重视输送设备的选型工作,根据燃料特征、电厂设备出力要求等情况,选取出最为适宜的设备类型,对保障发电厂生产运行和提高经济效益具有重要意义。
2 生物质燃料
生物质燃料为可再生资源,近年来受到国家的高度关注,相关部门出台了很多法规与政策,鼓励企业加大力度开发、运用这种资源。生物质发电技术就是充分利用生物质能源,将生物质能转化成电能。生物质发电的主要燃料为农业生产过程中的废料。我国生物质电厂常用的发电燃料主要有两种,其一为黄色秸秆,如稻草、甘蔗叶、稻谷以及花生壳等;其二为灰色秸秆,如树皮、林木肥料以及棉花秆等。由于生物质发电厂燃料,其具有松、杂和散等特征,所以需根据燃料的特征和输送设备的性能进行设备选型,为保证电能生产质量,充分发挥燃料作用和价值,需切实做好燃料的输送设备的选型工作。
3 生物质发电厂燃料输送设备选型
3.1 普通带式输送机
普通输送机是我国应用最为娴熟的技术之一,在燃煤发电厂中极为常见,用途也十分广泛。该输送机的成型商品较为可靠,现阶段已完全实现国产化,造价合理。输送燃料时,燃料不易封闭,防尘效果相对较差;在布置输送机的过程中,倾角不能太大,通常保持在16°以内,否则将造成打滑、脱落等现象。该输送机主要输送经过破碎处理以后的硬质秸秆,常见的有木片与棉花秆等。
目前,有许多生物质发电厂在普通输送机上运用花纹带。与常规输送带相比,花纹带具有更高的摩阻力,可避免物料发生打滑等现象,有效提升了输送能力,节省电厂土建投资,具有很高的经济效益。花纹带输送机通常用在破碎处理后的燃料输送环节中。
3.2 大倾角带式输送机
从结构上讲,大倾角带式输送机和普通带式输送机并无太大差别,只是前者将波状挡边输送带和后者进行了有效的结合。其中,波状挡边大倾角带式输送机主要由三大部分构成,分别为基带、挡边与隔板。横隔板为复合材质,具有较强的耐冲击与抗变形能力;基带两边是波状挡板,挡板与隔板采取冷硫化的方式固定于基带之上,而隔板和挡板之间互相拴结,可进行随时更换。对于这种输送带而言,它对抗拉强度与耐磨性能有很高的要求,针对留有一定空边的输送带,为满足角度更改需求,胶带必须具有良好的柔韧性与刚度。
通过对此类输送机的合理应用,可大幅提升输送角度,减少了不必要的转运点和占地面积,而且对于燃料也具有很强的适用性,很好地处理了滑料等实际问题。然而,我国自主产品还是以小出力和低高度为主,对于大出力和大高度还需从国外进口,而且这种设备的回程带还会产生较大的振动,容易产生粉尘,造成运行环境不佳。这种输送机适合输送具有较好流动性的燃料,常见的有稻谷、花生壳等,但要对输送量进行控制,单次输送量不宜过大。
3.3 挡边带式输送机
该输送机充分结合了特制挡边与普通带式输送机,并在传统平托输送机上加设固定挡板。这种输送机可有效提升输送过程中的截面积,输送效果良好,输送能力相对较强。由于输送机的挡边完全固定,所以可实现密封,具有极强的防尘能力,有利于运行环境的改善和保护。该输送机与普通带式输送机并无太大差别,使用范围较广,软质燃料和硬质燃料都适用。通过对国内使用现状的分析可知,对于这种输送机的实际应用,大多运用敞开的布置形式,为保证运行效果,需要增设防溢裙板或者是防护罩,以进一步增强其密封性,从而对防尘能力进行有效的改善。
3.4 链式输送机
链式输送机是丹麦技术,在我国主要由龙基电力公司进行生产,用于整包物料的运输,对于物料包尺寸、松紧程度有很高的要求,通过合理的设计与布置可很好地实现定量数量;在输送过程中不会产生大量粉尘,设备的运行环境相对较好;工艺布置可选方式较多,如高架、地面和地坑等,具有极强的灵活性。然而该输送机对物料包形式有极高的要求,只可以输送整包物料,无论是哪一种散料都不可以进行输送。除此之外,在输送时还有可能出现散包等现象,且占用相对较大的空间。就目前而言,该输送机已经在我国的鹿邑、辽源等地区中运用,技术应用水平正日益成熟。
3.5 管状带式输送机
该输送机是由呈六边形布置的辊子将输送带裹成边缘互相搭接的圆管状来输送物料的一种新型带式输送机,其结构如图1所示。和普通的带式输送机相比,此类输送机主要具备以下优势特点:支持长距离物料输送,可在复杂、多变的地形中使用;物料运输全程实现封闭性,不会产生灰尘,避免了对周围环境造成的污染和破坏;输送机本体带有走廊,可有效降低土建施工的工作量;支持大角度物料输送。由于给料与卸料段之间存在一定距离,所以该输送机不能在短距输送中使用,且维护量相对较大。通过使用现状分析得知,该输送机常用于具有较强流动性物料的输送,常见的有稻谷、花生壳等。
图1 管状带式输送机
除此之外,由于该输送机能在相对复杂的地形中输送多种散装物料,所以其能在很多领域中应用,除了生物质发电厂,还有矿山、码头、港口以及煤炭等行业。然而,从生物质发电角度讲,该输送方式并未得到广泛的普及,在技术方面还需进行更为深入的研究,以此推动此类输送机的应用与发展。
4 结语
通过上述分析可以看出,不同输送机各有所长,但从输送效果角度讲,花纹带普通带式传输机与挡边带式输送机具有相对较高的经济性与适用性;大倾角带式输送机虽然运行效率突出,但造价偏高、检修维护量大,常用于受地形因素影响严重的情况;链式输送机仅可以进行整包输送,输送形式单一;管状带式输送机可大幅节省占地面积,在密封性、易维护性等方面有显著的优势,但只能用于长距离输送中,所以目前管带机在生物质发电领域中的应用受限,还需对其进行有效的改善。
上述五类输送机,除了管状带式输送机,其他所有输送机都可以在生物质发电厂中有效应用。对于单一的燃料的类型,带式输送机可以很好地满足需求。但从实际情况来看,由于生物质电厂燃料具有一定多样性,所以电厂需要根据自身情况对输送系统进行适当的改造与升级,在条件允许的情况下还要结合多种输送机,实现联合输送,从而满足多样性的需求。
在实际的设备选型过程中,需根据具体发电项目具体状况与要求,从性能可靠、经济合理、便于维护等层面入手,整体分析不同输送机的特征和优势,进而选取出最为适宜的输送设备,为发电厂稳定、高效生产奠定良好基础。
参考文献
[1] 徐晓云.生物质电厂燃料运输、贮存及输送系统的设计研究[J].电力技术,2010,7(6).
关键词:燃料乙醇;废醪液;综合利用;环保;浓缩;燃烧;钾盐
作者简介:王勇(1969-),男,广西横县人,热能工程师,从事包括高浓度有机废液在内的生物质能源技术开发和应用工作。
1引言
随着世界原油价格不断飚升,石油储量不断减少,世界各国都在寻找替代石油的新燃料。生物质是唯一可直接生产液化燃料并可储存的可再生能源,发展以燃料乙醇为主的生物质液体燃料(生物燃油)是开辟我国替代石油的新途径。据专家预测估计,到20__年,我国年生产生物燃油约为600万吨,其中生物乙醇500万吨、生物柴油100万吨;到2020年,年生产生物燃油将达到1900万吨,其中生物乙醇1000万吨,生物柴油900万吨[1]。
“十五”期间,我国燃料乙醇生产得到很大发展。据统计分析,20__年酒精产量约为390万吨,20__年酒精产量将达到450万吨,新增供给量在60万吨左右,而这些新增量中玉米酒精占据绝对比重,目前中国仅有4家定点企业产生燃料乙醇,总产能仅110万吨左右,与500-700万吨的发展目标相比,还有5倍的发展空间[2]。
发酵技术是目前成熟的乙醇生产技术,发展以甘蔗、薯类、甜高粱、木质纤维类生物质为原料的生化燃料乙醇生产是大方向,我国20__年发酵酒精产量368.13万吨[3]。发酵酒精的生产原料主要是淀粉类和糖类,原料来源有限,原料成本比较高,能耗大,生产过程废液排放量大,综合利用和环保处理成本高。燃料乙醇产品与石油产品还没有竞争优势,生产企业必须依赖政府补贴才能艰难生存。所以,保障原料供应、控制成本、环保是开发燃料乙醇三大要点。
2废醪液综合利用概况
酒精生产原料多样化,所以,酒精废醪液的综合利用方法较多,其经济效益也不尽相同。
玉米、小麦、陈化粮为原料的酒精生产排放的废醪液,蛋白质成分比较多,采用DDGS工艺生产蛋白饲料,其工艺性、经济和环保效益已经得到多家使用单位肯定。
木薯、甘蔗为原料的酒精生产排放的废醪液,因为其含钾量高,蛋白质成分少,较难做成蛋白饲料,我国南方对这类废醪液的综合治理做了不少尝试,农灌法和浓缩燃烧法被认为是较好的处理工艺。“废醪液对水环境会造成严重危害,但同时废液中含有大量农作物所需的营养物质,所以它又是一种宝贵的资源。据分析,废醪液中含有机物6-8;P2O50.02-0.04;K2O0.6-1.2;总氮0.3-0.5。废醪液中的有机质,经实践证实,能改善土壤的物理、化学和生物性质,可作为农田肥料[4]。目前,农灌法主要是使用运输工具送往田地喷灌,与巴西大规模铺设输送管道有很大距离,对全年上规模生产酒精是否具有可行性有待研究。浓缩燃烧法具有处理彻底、不受地理、气候、生产规模影响等优点,通过浓缩—燃烧—产蒸汽—发电,可以合理利用废醪液中的生物能,具有一定经济效益,在南宁糖业集团蒲庙造纸厂、广西杨森酒精有限公司、广东省遂溪特级酒精酿造有限公司有成功经验。但是,目前运行的浓缩燃烧系统对废液中钾资源的综合利用明显不足,“年产2.5万吨酒精”项目,纯燃烧酒精废液,每天可回收钾灰7-10t,灰分的K2O含量10-30[5],回收率不到50,含钾量低,利用价值低,只局限于以100元/吨左右的价格卖给复合肥厂用作复混肥原料。另外,目前运行的浓缩燃烧系统还存在电耗高、锅炉炉膛结焦、烟道堵灰等问题,所以,与浓缩燃烧技术的高投入比较,其经济效益不够明显、有待提高。
木质纤维原料的乙醇生产刚刚起步,其废液的处理技术还缺乏研究,按现有技术5-6吨木质纤维素生产1吨乙醇计算,吨乙醇排出的废液含生物质能更多,灰分与糖蜜酒精废液的灰分相似,利用浓缩燃烧后产汽、发电更多,经济效益更明显。
3浓缩燃烧处理酒精废醪液同时回收钾盐技术简介
浓缩燃烧处理酒精废醪液同时回收钾盐技术主要是回收废醪液的生物质能产汽、发电同时充分利用废醪液钾资源,直接生产农用级以上的钾盐(K2SO4),大大提高废醪液的综合利用水平。我国是一个严重缺钾的国家,80的钾肥依赖进口,本技术为我国开辟了新的钾源,产品不存在销售问题,废醪液综合治理的社会、经济、环境效益更可观。
下面以配套年产10万吨燃料乙醇(废糖蜜原料)生产线的浓缩燃烧处理酒精废醪液同时回收钾盐系统对其技术路线、主要设备、投资收益作简单分析:
3.1技术路线
3.2主要设备
多效在线自清垢蒸发浓缩装置两套、燃烧废液锅炉两台(35t/h,P=2.5Mpa,400℃)、背压发电机组两套、钾灰分离装置两套、钾盐装置两套、控制装置两套、钾盐包装机一台。
3.3关键技术
3.3.1在线自清垢蒸发浓缩装置:采用在线清垢,提高蒸发负荷,减少设备投资,减少停机清垢时间。
3.3.2纯燃烧废液锅炉:采用双重燃烧、多级配风、在线清灰技术组合,保证灰分含钾纯度和较低的炉膛出口烟温,减少炉膛结焦、烟道堵灰机会,延长锅炉连续运行时间。