生物質能項目中的節能減排分析

閆志遠

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

近年來，隨著我國經濟的高速發展，整個社會更加注重經濟生態的和諧發展，堅持走能源、資源循環利用的可持續發展戰略，大力推進清潔生產，發展循環經濟是必由之路。

生物質能項目利用農作物秸桿、禽畜糞便等有機質作為原料，經過“預處理+厭氧發酵”工藝處理，產出的沼氣進行凈化提純后成為生物天然氣外售，沼渣與沼液分別加工成生物固體有機肥和液體水溶肥外售，同時利用產品中的生物天然氣作為燃氣鍋爐和生物有機肥生產系統等設備的能源供給進行回用，選擇先進的節能技術和工藝設備，進一步循環利用水資源，盡可能減少一次能源的消耗，進一步減少外部能源的使用[1]。該類型項目本身即為節能、節水類型的項目，充分利用了生物質能源，發揮最大的經濟效益和環境效益。

本文以某生物質能工程項目作為案例，對各項節能減排效益參數進行了分析計算，對生產工藝系統節能設計進行了分析，并提出采用何種節能措施能夠達到較好的節能效果。

1 能源供應分析

1.1 燃料供應

項目設置的燃氣鍋爐以自產的脫硫脫碳后的沼氣為燃料，日消耗量 2000 Nm3。項目日產沼氣量 37000 Nm3，其中項目自用沼氣 2000 Nm3，剩余 35000 Nm3用于提純制取生物天然氣。

1.2 水源供應

項目給水采用自備水源井為廠區提供水源，污水排至化糞池，定期運走處理，廠區雨水散排至廠外。遠期擬將項目附近現代農業產業開發園區規劃的市政給水管網作為主水源向廠區供水，廠區污水擬排入規劃的市政排水管網。

項目建設需要提供的水量不小于 100 m3/h，水壓滿足 0.25 MPa，24小時連續供水。水質應滿足現行國家標準《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)的要求。

1.3 電力供應

項目廠址旁邊規劃有一路 10 kV 變配電設施，可保證電力供應。

2 能耗指標分析

2.1 項目實物消耗總量及綜合能耗

實物消耗量及綜合能耗量表如表1所示。

表1 實物消耗量及綜合能耗量表

2.2 項目節能效益的計算

1)節能效益計算原則

a.項目利用的沼渣屬于沼氣生產過程中產生的廢渣，在工程實施前無利用措施。

b.對在項目利用的沼渣、沼氣量，按產生的產品根據國家目前能源折算方法折算至標準煤等價值作為節煤效益[2]。

c.對工程本身的耗能應折算標準煤等價值核減節煤效益。

d.對工程實施過程中采取節能設備等措施產生的效益，因在最終產品數量中已包含該因素，不再另行計算[3]。

2)各分項節能效益及總節能效益計算

各節能效益計算環節情況如下表2所示。

表2 各節能效益計算環節情況表

3 生產工藝過程節能設計

3.1 工藝系統設計

采用厭氧發酵工藝，使有機物通過厭氧菌作用最大限度的產生沼氣，對廢料處理而言，厭氧比常規的處理節能80%以上，從處理工藝上選擇了節能工藝流程，同時可回收生物能沼氣。

3.2 電力系統設計

1)在設備選型上選用銅芯變壓器S11系列，該系列損耗小，導線采用銅芯電纜和導線，降低線路的阻抗，減少線路損耗，電動機采用Y系列節能型電動機。

2)全廠照明器具采用節能型的熒光燈，金屬鹵素燈、混光燈。

3)對負荷變化較大的風機及水泵采用全自動調節裝置，以降低能耗。

4)供電系統根據需要采用分級無功補償，有效降低系統運行及電力輸送的能耗。

4 節能措施

4.1 節能基本原則

生物天然氣工程本身生產清潔能源，并對秸稈和養殖場所產生的糞污進行無害化處理與資源化利用，其目的是增加可再生清潔能源的供應，改善周邊的環境。但在治理的同時，也將消耗一定的常規能源，因此在生物天然氣工程建設過程中和投產運行后，需要把能量消耗降到最低。

4.2 工藝節能措施

1)通過采用適宜工藝，減少原料消耗，從而降低能耗。

2)通過采用保溫措施，降低工程熱量損失。

3)通過優化工藝環節，減少調節池、固液分離機等設施，降低工程運行能耗。

4)采用低能耗、高效率的設備，禁止選用已淘汰的高能耗設備。

5)設備及管道布置合理緊湊，減少管線輸送過程物料的壓力損失及熱量損失，降低動力消耗及熱量消耗。

4.3 建筑節能措施

落實國家“綠色建筑行動方案”的發展戰略，進行綠色建筑的設計，建筑材料選用環保型材料。場地設計與原有地形、地貌相適應，保護和提高土地的生態價值，場地內建筑布局與現狀保留樹木有機結合[5]。公共綠地植林地比例不小于25%。新建建筑嚴格執行節能50%的設計標準，建筑設計時加強屋面及墻體保溫，建筑材料均采用相應的節能材料，門窗采用密閉性能優良的塑鋼窗、鋁合金窗，門窗結構縫用保溫材料封嚴，以取得節能效果。

4.4 節水措施

項目生活用水和生產用水水源均為井水，盡可能減少直流水的消耗量，設備及地面沖洗采用復用水，通過加強水務管理，統一調度，綜合平衡和全面規劃全廠供、用、排、處理水的各項設計，達到一水多用、節水降耗的目的。

4.5 節電措施

全廠照明器具采用節能型的熒光燈，金屬鹵素燈、混光燈。照明燈具配置低能耗、性能優的光用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器。能安裝無功補償裝置的燈具均就地裝設補償電容器，保證補償后功率因數不小于0.9。合理選擇照明控制方式，采用集中與分散相結合。室外照明采用光控與手動相結合的控制方式[6]。選用銅芯變壓器S9系列，該系列損耗小，導線采用銅芯電纜和導線，降低線路的阻抗，減少線路損耗，電動機采用Y系列節能型電動機。對負荷變化較大的風機及水泵采用全自動調節裝置，以降低能耗。

4.6 暖通節能環保措施

1)雙回路超低氮真空熱水機組熱效率為94%，單回路超低氮冷凝真空熱水機組熱效率為104%，能量調節范圍為20%～100%，不僅可以高效率運行，而且大大降低了鍋爐NOx的排量，符合標準規范要求，大幅度降低霧霾形成的重要前提物排放量[4]。

2)合理確定風管、水管管徑尺寸，使輸送能耗保持在合理經濟范圍運行。

3)選用低噪高效通風設備產品，保證系統的高效運行，實現節能運行目標。

4)采暖管道保溫材料選擇熱阻大、隔汽好的材料，減少熱損失。室外直埋熱水管道選用預制直埋熱水保溫管成品管道，保證保溫質量可靠。

4.7 沼液回收利用

項目經固液分離的沼渣及沼液，在有機肥車間進行調配后，分別作為固態和液態有機肥出售。消化液作為調配用水回用到系統中，以達到節約用水，循環經濟的目的。

5 結論

生物質能以清潔生產為手段，實現能源綜合利用。通過充分利用各種資源條件建設大型沼氣工程項目，實現“資源→產品→廢棄物→再生資源”的有害排放物綜合利用，有效轉化和利用養雞場糞污，使雞養殖與生產過程基本上不產生或少產生廢棄物，降低自然資源的消耗，改善周邊的環境。

生物質能項目能源利用合理，節能技術措施得當，原料供應有保障，有效的降低了能源的消耗和環境污染，從能源綜合利用和節能、環保角度考慮，項目建設滿足國家節能標準，符合國家相關產業發展政策。