新型擾動式智能遠程生物質能供熱終端系統應用技術創新

王新宇

（天津學苑節能環保科技發展有限公司 天津 300192）

1 前言

能源是人類社會賴以生存與發展的物質基礎，隨著世界經濟的快速發展，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，使生態環境發生不可逆轉的惡化，能源問題已經成為現今社會普遍關注的熱點問題之一。因此世界各國在高速發展經濟的同時對環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環境出發尋求一種新的清潔、安全、可靠的可持續發展能源。生物質能的開發和規模利用，可以很好的解決以上能源需求與經濟發展的矛盾。

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，也是最有產業化和規模化前景的可再生能源，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，開發研制出的以玉米秸稈等為燃料，并可以實現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、環保、節能、智能化、網絡化與人性化”的創新設計理念引入到全新的采暖供熱系統中，該系統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 系統特點

新型智能遠程生物質能供熱終端的設計把“科技、環保、節能、智能化、網絡化與人性化”的設計理念引入到全新的采暖供熱系統當中。以往的供熱方式是將供熱站的熱能通過供熱管網輸送到千家萬戶，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，通過無線網絡將供熱終端組成虛擬的供熱管網，遠端的供熱管理中心通過無線網絡對智能供熱終端的燃料使用情況、供熱需求、燃燒狀態進行遠端管理。以達到提高燃料的使用能效，減少污染物排放，節約使用成本的目的。

2.2 系統組成

智能供熱終端；遠端數據管理中心；生物燃料生產網絡；生物燃料供應網絡。

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，通過無線網絡實時把燃燒狀態、熱能輸出、燃料使用情況等信息發送到遠端數據中心。遠端數據中心通過數據計算、能耗對比等數據處理，再把控制信息發送回智能供熱終端進行燃料供給、供氧等控制，以達到最佳節省能源的目的。

2.2.2 遠端數據管理中心。通過無線網絡把所有智能終端的信息進行處理，包括燃料的使用情況，燃料的生產庫存，燃料的最短運輸時間等信息發送到各個供應節點。

2.2.3 生物燃料生產網絡。按照統一標準向智能供熱終端提供燃料的最短距離生產廠。

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

2.3 智能供熱終端特點及技術優勢

根據生物質燃料特性研發的高科技產品，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熱值偏低，容易結渣。當燃燒產生結渣塊時，影響氧氣與燃料的充分化學反應，燃料燃燒不完全，并且影響后續的燃燒，燃料的使用率不能達到最佳的狀態。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 節能環保，該產品以農作物玉米秸稈、棉桿等為燃料，減少了農作物秸稈的處理處置成本，同時節約了石油、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，能夠實現自動排渣，設備維護方便。

3.4 環境友好，經環保資質部門檢測，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保要求。

3.5 提供管家式服務，可以實現全自動運行，遠端智能監控，不需要用戶進行維護。它通過一系列計算機數據處理技術和計算機管理中心，實現無限網絡傳輸，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，解決了傳統的供熱設備通過供熱管網實現近距離集中供熱和復雜的維護管理的弊端。

3.6 供熱溫度可以根據用戶需求自行調整，體現了人性化的設計理念。

3.7 根據用戶需求，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新點

4.1 克服了傳統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

傳統生物質能鍋爐等供熱產品的燃燒方式，多以螺旋送料方式推入爐膛內，由于秸稈顆粒燃料的特殊性，現有產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進行充分的化學反應，阻礙了持續平穩的燃燒工況，造成燃燒不充分，熱效率低。客戶在生產使用過程中，必須采用人工干預的方式消除結渣，才能使燃燒得以持續的進行。在燃料方面，傳統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，使燃燒能夠持續穩定的進行燃燒下去。(該技術已經獲得了國家知識產權局頒發的實用新型專利證書，專利號ZL201120274208.4)。

項目技術原理：依據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，使燃燒持續平穩的進行。

4.2 采用遠程數據管理系統，智能供熱

智能供熱終端采用的遠程數據管理系統，智能供熱、更方便、更快捷，智能供熱終端通過無限網路實時把燃燒狀態、熱能輸出、燃料使用情況等信息發送到遠端數據中心。遠端數據中心通過數據計算、能耗對比等數據處理，再把控制信息發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省能源的目的。

4.3 環境友好，節能環保，熱效率高，供熱成本低

該智能供熱終端，與傳統的電能、石油、煤炭、天然氣等相比，燃料更節能環保，經環保資質部門檢測，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。對比傳統以煤為主的供熱方式，綜合成本約為傳統方式的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保發展趨勢，其節能環保優勢將會越發明顯。

5 項目產品優勢、應用范圍及市場潛力

該項目產品的優勢在于小規模、便捷化、高效能、遠程控制，能夠填補傳統供熱網絡中不易到達的地區。

項目產品主要應用在傳統供熱網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，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社區的采暖需求。我國北方擁有許多大規模的蔬菜大棚，據統計，天津市就有大棚10萬多，如果2%的用戶使用本產品采暖，則年需求量2000臺。由此可見，該產品的農村市場需求強烈，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，是國家鼓勵優先使用的能源，具有巨大的市場需求和廣闊的發展空間。它不僅來源廣泛，獲取容易，而且大規模使用生物質能，不僅符合我國國情，順應民意，更加符合可再生資源的戰略發展趨勢，符合國家可持續發展戰略和國家的產業政策。鑒于生物質能的諸多優勢，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的開發和應用，必將因其獨特的優勢，符合國家可持續發展戰略，在日益嚴格的環保要求下，發揮巨大作用，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）.發展生物質能對現代工業發展的意義及技術現狀.