生物质水煤浆及其相关技术(下)

节能③环保(续上期)刘世义(2)将分布式能源与交通系统整合优化一摘要:水煤浆技术不仅能很好地解决污泥(废液)利用低谷电力为电动汽车蓄电或燃料电池汽车资源化难题,又能简化污泥(废液)处理与处置流储氢等,将燃料电池和混合动力汽车做为电源形程。生物质水煤浆作为分布式能源的“一次能源成随着人流移动的电源和供水系统。实现节约投多样性的重要内容,使企业、工业园区或城镇社区资经费,降低高技术产品使用成本等目的。变污染负效益为资源正效益,拥有了自己的“能源(3)分布式能源系统电网接入研究——解工厂”。充分体现出制浆技术在能源结枃调整,资决分布式能源与现有电网设施的兼容、整合和安源合理利用以及清洁生产等方面的综合作用,从而全运行等问题奠定水煤浆技术在循环经济中的应有地位。关键词:生物质:水煤浆;资源生物质水浆天小N!下(4)蓄能技术—通过蓄能技术的开发应用,解决能源的延时性调节问题,提高能源系统的容锆能力,其中包括蓄电、蓄热、蓄冷和蓄能四个技术方向。蓄电包括化学蓄电:电池;物理蓄电:飞轮和水能、气能。蓄热包括相变蓄热热水、热油和蒸汽等多种形式。蓄冷:冰和水。蓄能包括物理蓄能:机械蓄能、水蓄能、以及记忆金属蓄能等多种方式。将分布式能源系统发电设备排除的余热、二氧化碳和(5)地源蓄能技术——利用地下水和土壤水蒸汽注入暖棚,做为气体肥料和热源,解决绿化和将冬季的冷和夏季的热蓋能储存,进行季节性果蔬供应,同时减少温室气体和其它污染物排放问题。调节使用,结合热泵技术进行直接利用,减少城(3)利用发电制冷的冷却水生产生活热水的技术市热岛效应。利用热泵的技术,将低品位热源转换为较高品位(6)网络式能源系统——互联网式的分布的生活热水,减少能源消耗。式能源梯级利用系统是未来能源工业的重要形(4)空调系统废热回收技术——发展全新风空调态,它是由燃气管网、低压电网、冷热水网络和系统中有效利用回风中的余热和余冷,减少能耗。信息共同组成的用户就近互联系统,复合网络的(5)污水水源热泵系统——利用污水中的热量。智能化运行、结算、冗余调整和系统容错优化。(6)小型生物质沼气生产技术。5.5资源深度利用技术(1)天然气凝结水技术—利用天然气燃6生物质水煤浆应用模式烧后的化学反应结果回收水,解决部分自用水6.1企业应用模式资源紧缺问题。如果某一系统所产生的废物能直接作为另一系统(2)将分布式能源与暖棚结合的技术的原料,那么就可以形成持续的环境和经济效益。废研我抓讨物输出的系统为此节省了废物处理和处置的费用,料,再将失效后的滤料与污泥做为原料用于生物质水而接受废物的系统则节省了购买原材料的费用。煤浆的制备。煤炭所具备的活性炭性质,使煤浆制备与此同时,因废物处置和原材料开采所导致的环和污水治理很好地结合,促成了企业“能源车间”的诞境风险也随之降低生。“能源车间”较好地解决了当前困扰水处理的三大工业生态学是以对自然生态系统的直接模仿难题,如投资与运行成本过高、污水处理过程中的臭为基础的。自然系统倾向于使废物的产生最少化:味以及污泥处置等。营养物从一种生物传递给另一种生物,在不同的生物质水煤浆技术多功能衍生模式如图5所示,是生物之间即允许合作亦允许竞争,一种生物的产将两个或多个流程合并,使此流程中产生的废物成为出成为另一种生物的投入,并使每个过程的效益彼流程的原料,从而达到综合利用,减少污染之目的最大化。工业生态学按照自然系统来塑造工业系其的创新之处在于集成了污泥(废液)制浆、煤炭滤统,可以把若干相互作用的系统视为生态系统。料、余热利用、型煤型焦生产及煤浆气化等诸多高新生态企业是指仿照自然界生态物质循环的方技术形式,是在充分利用现有资源和成熟技术前提下式来规划企业生产系统的一种工业模式。在生态的“系统创新”,为解决企业污泥(废液)综合利用问企业中,各个生产系统不是孤立的,而是通过物料题和环境保护问题提供了一条极为有效的新途径。余流、能量流、价值流和信息流互相关联的。生态企热利用部分形式如图6所示。业追求的是系统内各生产过程从原料,中间产物污水废物到产品的链接和耦合,完成燃料组合的多样燃烧发电余热利用煤治煤炭、污泥化,从而达到资源、能源、投资的最优利用,以及废液制浆对环境最友好。型煤型焦化生物质水煤浆技术的企业应用模式,首先是图5生物质水煤浆技术多功能衍生煤炭的综合利用,重点解决污水处理过程中的异(能源车间)示意框图味。煤炭做为活性碳过滤器中的滤料,用于过滤和过热蒸汽饱和蒸汽吸附污水中的悬浮物和有机物。同时,煤炭中所含余热锅炉有的铁离子、铝离子和硫化物等成分,在过滤污水的过程中会与水中的污染物产生有益的化学反应,发电」「集中供热溴化锂制冷废液浓缩有利于提高污水处理的品质。而且整个污水处理图6装置呈矩阵式布置,污水是通过多级串、并联系统运行的,可以轻松地实现污水的高质量处理。生物质水煤浆技术使企业变污染负效益为资源正做为污水过滤材料,由于煤炭表面布满了微效益,拥有了自己的“能源车间”,促进了污水处理与孔,比表面积很大。因此,煤炭具有很强的吸附能煤浆燃烧结合成有机整体,并形成了资源/能源/环力。此外,煤炭的表面有大量的官能团,可对各种境一体化的“污水处理—污泥(废液)制浆一煤浆燃性质的有机物质进行化学吸附以及静电引力作用。烧”生态企业模式,使企业的工业生产步入良性循环。煤炭可以祛除对离子交换剂有害的物质,并能除企业“能源车间”的成本与效益的评估有四大目去部分胶体物质。通过煤的活性炭特性,将污水中标,即直接效益、能源安全、经济表现及环境保护。的有害成分最大范围的吸附滤除,可最大程度地6.1.1直接效益控制污水处理过程中所产生的臭味,实现污水的企业“能源车间”的直接效益是由于污泥或废液最廉价、最迅速、最经济地处理,并通过煤浆的燃替代部分燃料而直接节省了燃料购置费;由于燃烧效烧,实现消毒处理。率提高,炉渣残炭含量降低而节省了燃料费;由于采煤多用。将煤炭用做污水处理时的过滤材用水煤浆技术直接加工利用而节省了污泥或废液处理竹能(环保与处置费及系统运行成本;由于企业直接处置污泥或的。根据自身需求,提高加工深度、加工数量、产废液而享受的当地政府节能与环保补贴等。品品种及其技术含量,体现了企业以经济效益和6.1.2能源安全环境效益为中心,实施战略接续与多产品效益接当谈及能源安全时,成本是个很沉重的话题。但替,增强其综合发展实力的需要,代表着企业的发必须指出,今天的市场要求有更复杂、更全面的评估展方向方法。比如,应该包括更合理的价值的概念,而不仅仅6.2园区应用模式针对直接现金效益。资源/能源/环境一体化系统要求遵循生态在能源市场不确定的背景下,企业“能源车间”的学规律,合理利用自然资源和环境容量,将清洁生燃料组合多样性(如燃气、型煤、型焦、电力、热源、产与垃圾利用融为一体,使经济系统和谐地纳入冷源等)减少了财务风险。企业“能源车间”成本评估到自然生态系统的物质循环过程中,实现经济活应该对因采取多样化措施而减少的燃料风险以及由此动的生态化。其原则是“再利用、再循环”,其根而产生的财务效益加以考虑,并应该反映新战略选择本目标是要求人们在经济过程中系统地避免或减的优越性,而技术投资成本可以通过长期的经济效益少垃圾,实现低污染或“零污染”。来平衡。企业应该记住为防止化石燃料供应中断和价现代科学的发展正日益呈现出整体化的趋势,格变动而花费的成本,同时也应该记住因没有采取这在不同的科学技术之间出现一种将它们联系起来些预防措施而付出的代价。的“中间技术或综合性技术”。就像把煤炭同管道6.1.3经济表现输送、雾化燃烧等技术联系起来,水煤浆技术的经济表现涉及若干方面,其中一个就是“能源车“中间或综合”作用可将高水分、多成分且热值波间”提高了电网的效率。随着电力系统分布式能源潮动的污泥与可燃垃圾加工成质量稳定、燃烧充分流的兴起,新增的“能源车间”发电容量及与之配套的的高品质的生物质水煤浆、生物质型煤等新型燃地方负荷可以减少或延迟额外的发电、输电和配电基料,变可燃垃圾直接焚烧为垃圾加工利用,如同散础设施的资金支付。如果仔细分配并最大程度发挥“能煤燃烧向洁净煤技术发展一样,促使垃圾发电燃源车间”的财务效益,可以使企业的成本更低。料结构的改变和用能方式的改进。目的在于提高6.1.4环境保护能源效率与控制二次污染的双赢;在于促进污水另一个成本平衡的重要因素是能源生产的环境效处理、垃圾焚烧两要素结合成有机整体。进而产生应,包括目前体现在政策框架中的通称的外部成本。现全新的功能,并形成系统的新质,即资源/能源/在决策界有一个不断取得共识的观点是,所有能源的环境一体化的“污水处理一煤浆制备一垃圾发电”成本都应该反映社会环境成本。例如,欧盟能源规划生态产业的工业园区模式(欧盟第五个硏究与技术发展框架规划)主要解决的是欧盟各国的燃料发中电对健康、农作物、森林和全球变暖水电能工厂所产生的影响。分析发现:单纯燃煤每产生1度的电能,就会产生2~15212是欧分的外部成本。如果加上这些外部民居成本,常规燃料的电价将翻倍,而企渣水业“能源车间”的价格相对来说就非常有优势了。图7工业园区生态产业模式(能源工厂)示意框图生物质水煤浆产品结构转化及综合利用是以多形正如图7所示,该系统形式中,各环节以能式、多工艺,提高资源利用率,增加资源利用量为内容源、水、污泥等形式进行物质交换。例如,污水研汽蓀过处理环节处理系统内所有污水,并向制浆环节提护方面的综合优势正日益凸显出来。其基本思想可用供制浆用污泥,同时又向其它工厂提供合格中图8表达,并以此来构建现代城镇生态社区。其优势之水;燃浆发电环节向用户供给热能、冷源与电力,社区居民相对集中,有利于就地提供足够数量的而发电环节炉渣又提供给污水处理环节,用做污污泥与可燃垃圾保证机组的连续运行;优势之二,有水净化处理时的吸附滤料;系统内的“废液”则利于以家庭为基本单位,积极地实施垃圾分类。因为直接供给制浆环节,用做生物质水煤浆制备原料。家庭既是垃圾的源头,又是热、电、冷的用户。其行为正是由于水煤浆技术的介入,工业园区形成一个直接关系到切身利益,有利于垃圾在源头直接分类。企资源梯级利用、物质能量闭环流动的工业生态系业可按垃圾热值定价回购:一则,居民获得一定优惠,统。该系统的物流中没有废物概念,只有资源概折抵相关费用;二则,机组直接利用,代价大大降低念,各环节实现了充分的资源共享,变污染负效另外,需求淡季可将生物质水煤浆制成固态浆燃料,像益为资源正效益。常规袋装品一样贮存,以备需求旺季之用值得强调的是系统中炉渣的作用。众所周该系统形式在利用余热发电的同时,还可配置燃知,灰渣由于有石灰质(CaO)的存在,其在遇气轮机,构成余热锅炉型燃气一蒸汽联合循环系统。利水后变成Ca(OH)2,呈碱性。而重金属的氢氧化用燃气轮机的尾气余热使余热锅炉产生的蒸汽过热,物在碱性环境下均不溶于水,为沉淀。因此,可达到更高的温度和压力,从而,提高联合循环系统的以使污水中可溶的污染物,转化成固体,从根本整体发电效率。再有,通过网络化和信息化管理的共上根除重金属对人体的危害。炉渣的碱性使得重同作用,进一步与智能家用电器实现协同优化,实现金属污染物固化于灰渣中。由于富集和集中,在最佳范围的优化调度。并利用低谷燃气资源和低谷电未来有可能成为潜在的矿藏。力资源为用户的交通工具蓄电、储氢,实现燃气、电6.3社区应用模式力、供暖、制冷和生活热水的供需平衡,使各装置都达能源和材料、信息构成了现代社会得以繁荣到最优效益状态,以降低整个能源系统代价。最后将和发展的重要支柱。能源是人类文明进步的先决烟气导入“园林式人工湿地”暖棚,实行全能量、全资条件,它的开发和利用是衡量一种社会形态、源利用。个时代、一个国家经济发展、科技水平与民众生上述系统形式具有如下主要特征:一是燃料的多活质量的重要标志。而选择适宜的技术路线是决样性;二是设备的小型、微型化;三是热、电、冷联产定能源开发和利用项目成败的关键联供;四是集成化与网络化:五是智能化控制和信息从技术发展和商业应用看,实用灵活的“污化管理;六是高标准的资源/能源/环境一体化。从水处理一煤浆制备—垃圾发电一集中空调(冷热而标志着污泥(可燃垃圾)处置由简单的垃圾发电向联供)”模式,集成了高效率垃圾发电、分布式能以生物质水煤浆、生物质型煤为燃料的分布式能源发源等系统技术特点,在资源/能源利用和环境保展的质的飞跃。废水生物质水煤浆炉前制浆气化炉高温燃气净化器余热锅炉7展望除尘器→烟气7.1生物质水煤浆的现实意义污泥固态浆燃料蒸汽水煤浆技术不仅能很好地污水处理解决污泥(废液)资源化难题固态浆制备汽轮机发电机又能简化污泥(废液)处理与处煤炉前成型制冷机→制冷置流程充分体现出制浆技术在可燃垃圾生物质型煤能源结构调整、资源合理利用以图8现代城镇生态社区分布式能源模式(能源工厂)示意框图及清洁生产等方面的综合作用,节能(环保使企业、工业园区或城镇社区变污染负效益为资源正规模。由于技术进步,跨越传统行业分工,根据效益,拥有自己的“能源工厂”。从而奠定水煤浆技术用户各种特定需求,量体裁衣式的实施现场就地在循环经济中的应有地位。其中所包含的现实意义为:供应解决,尽可能削减中间环节和输送环节的代(1)利用水煤浆技术加工煤泥,必将推动煤炭的价,提高系统可靠性。信息时代的法则是以效益深度脱灰、脱硫,使煤炭的燃烧表现的更加洁净定规模,而这个效益是资源、环境、资金和社会2)利用水煤浆技术处理废液标志着化工废液处效益的和谐体。由于用户需求容量的限制,分布理技术取得了突破,告别了传统处理方式的二次污染在用户端的设施不可能太大,微型化、模块化、信和高治理费用,使废液中的可燃物质得到充分利用,实息化的设备正好可以满足这一需求。分布式的微现化工废液资源化。同时,有望迅速解除化工、染料、型热、电、冷联产、以及分布式的小型水电、抽医药、造纸、印染、化肥等重污染行业发展的“瓶颈”。水蓄能电站等分布式能源技术将成为这一革命在(3)利用水煤浆技术可将高水分、多成分且热值能源领域的支柱。波动的污泥(淤泥)加工成高品质的生物质水煤浆,将7.2.3智能化的革命其一烧了之,从而把复杂的多因素环保难题大为简化。信息智能化正在改变着人们的生活,从智能(4)从工艺角度看,垃圾发电技术的核心是燃烧家电、智能楼宇,到智能化生产设施,使过去需问题。只有保证锅炉能稳定、充分、清洁地燃烧,才可要人为管理运行的系统,变为无人值守,不仅更能实现垃圾的无害化、减量化以及资源化。对于热值加聪明,而且更加可靠。不但单一设备可以智能及成分多变的可燃垃圾,利用水煤浆技术加工成生物化,而且多个智能系统可以联机协同优化,大大质水煤浆、生物质型煤,其优势为变垃圾直接焚烧为提髙了整体效率。能源的生产与用户需求实现信加工利用,从而达到简化焚烧系统,提高燃烧效率和息联网,并实现智能协调优化,将是能源行业的控制二次污染的多重目的。必经之途。而分布在用户端的能源系统,与用户7.2生物质水煤浆及其相关技术的战略展望用能系统的智能连接将是最为有效。当今的世界,能源产业正在走向基本负荷主力电724服务化的革命厂与分散的、小型化的“能源工厂”相结合的体制。分以人为本是社会发展的趋势,工业生产设施、布式的联合循环和多联产是最适合发展成为这种新型生产系统以及产品,需要与人类以及人类生存的能源供给机制的技术,其意义是一场能源产业的技术环境相互协调。生产应该是以需定产,最大限度革命。降低资源的消耗。产品应该分级综合利用,实现7.2.1整合的革命资源的最大效益化。此外,人文化还强调了社会在工业化时代,社会强调分工的细化,人们根据生产的服务化趋势,信息技术将传统的生产型企产品划分出一个个行业,最后形成一个个壁垒,计划业推向“生产一服务”型企业,最后变为“服务经济体制进一步加强这一趋势。随着市场竞争的深入生产”型。而分布式能源正需要建立和依托于这和信息技术的发展,使人类有必要,也有能力,对传统样一个“服务一生产”型能源供应体系的社会分工和行业实行一次优化整合,互相取长补短上述技术革命,将不可避免地推动一个全新以满足当今时代的要求。其实,这一整合优化贯穿着的能源系统的出现,即:分布式能源,其中就孕整个人类的文明,例如蒸汽火车、热电厂等。今天的能育着水煤浆技术发展的契机。生物质水煤浆做为源行业,最具有代表性的趋势就是资源/能源/环境分布式能源多样性的重要内容,更适宜于厂区、园体的整合。区或社区范围应用,而且能源结构与用能方式可因7.2.2分布化的革命地制宜、因时制宜。故而,分布式能源技术为生物工业化时代的另一个法则是“规模效益”,在单一质水煤浆的发展开拓出全新的应用领域,为生物质产品优化中,降低代价的唯一办法就是不断扩大生产水煤浆技术提供了一个极好的市场空间