生物質(zhì)能項目中的節(jié)能減排分析

閆志遠(yuǎn)

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，整個社會更加注重經(jīng)濟(jì)生態(tài)的和諧發(fā)展，堅持走能源、資源循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是必由之路。

生物質(zhì)能項目利用農(nóng)作物秸桿、禽畜糞便等有機(jī)質(zhì)作為原料，經(jīng)過“預(yù)處理+厭氧發(fā)酵”工藝處理，產(chǎn)出的沼氣進(jìn)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(jī)肥和液體水溶肥外售，同時利用產(chǎn)品中的生物天然氣作為燃?xì)忮仩t和生物有機(jī)肥生產(chǎn)系統(tǒng)等設(shè)備的能源供給進(jìn)行回用，選擇先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和工藝設(shè)備，進(jìn)一步循環(huán)利用水資源，盡可能減少一次能源的消耗，進(jìn)一步減少外部能源的使用[1]。該類型項目本身即為節(jié)能、節(jié)水類型的項目，充分利用了生物質(zhì)能源，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

本文以某生物質(zhì)能工程項目作為案例，對各項節(jié)能減排效益參數(shù)進(jìn)行了分析計算，對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計進(jìn)行了分析，并提出采用何種節(jié)能措施能夠達(dá)到較好的節(jié)能效果。

1 能源供應(yīng)分析

1.1 燃料供應(yīng)

項目設(shè)置的燃?xì)忮仩t以自產(chǎn)的脫硫脫碳后的沼氣為燃料，日消耗量 2000 Nm3。項目日產(chǎn)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(yīng)

項目給水采用自備水源井為廠區(qū)提供水源，污水排至化糞池，定期運(yùn)走處理，廠區(qū)雨水散排至廠外。遠(yuǎn)期擬將項目附近現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)開發(fā)園區(qū)規(guī)劃的市政給水管網(wǎng)作為主水源向廠區(qū)供水，廠區(qū)污水?dāng)M排入規(guī)劃的市政排水管網(wǎng)。

項目建設(shè)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(xù)供水。水質(zhì)應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。

1.3 電力供應(yīng)

項目廠址旁邊規(guī)劃有一路 10 kV 變配電設(shè)施，可保證電力供應(yīng)。

2 能耗指標(biāo)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(jié)能效益的計算

1)節(jié)能效益計算原則

a.項目利用的沼渣屬于沼氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(chǎn)生的產(chǎn)品根據(jù)國家目前能源折算方法折算至標(biāo)準(zhǔn)煤等價值作為節(jié)煤效益[2]。

c.對工程本身的耗能應(yīng)折算標(biāo)準(zhǔn)煤等價值核減節(jié)煤效益。

d.對工程實施過程中采取節(jié)能設(shè)備等措施產(chǎn)生的效益，因在最終產(chǎn)品數(shù)量中已包含該因素，不再另行計算[3]。

2)各分項節(jié)能效益及總節(jié)能效益計算

各節(jié)能效益計算環(huán)節(jié)情況如下表2所示。

表2 各節(jié)能效益計算環(huán)節(jié)情況表

3 生產(chǎn)工藝過程節(jié)能設(shè)計

3.1 工藝系統(tǒng)設(shè)計

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

3.2 電力系統(tǒng)設(shè)計

1)在設(shè)備選型上選用銅芯變壓器S11系列，該系列損耗小，導(dǎo)線采用銅芯電纜和導(dǎo)線，降低線路的阻抗，減少線路損耗，電動機(jī)采用Y系列節(jié)能型電動機(jī)。

2)全廠照明器具采用節(jié)能型的熒光燈，金屬鹵素?zé)?、混光燈?/p>

3)對負(fù)荷變化較大的風(fēng)機(jī)及水泵采用全自動調(diào)節(jié)裝置，以降低能耗。

4)供電系統(tǒng)根據(jù)需要采用分級無功補(bǔ)償，有效降低系統(tǒng)運(yùn)行及電力輸送的能耗。

4 節(jié)能措施

4.1 節(jié)能基本原則

生物天然氣工程本身生產(chǎn)清潔能源，并對秸稈和養(yǎng)殖場所產(chǎn)生的糞污進(jìn)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(yīng)，改善周邊的環(huán)境。但在治理的同時，也將消耗一定的常規(guī)能源，因此在生物天然氣工程建設(shè)過程中和投產(chǎn)運(yùn)行后，需要把能量消耗降到最低。

4.2 工藝節(jié)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(yōu)化工藝環(huán)節(jié)，減少調(diào)節(jié)池、固液分離機(jī)等設(shè)施，降低工程運(yùn)行能耗。

4)采用低能耗、高效率的設(shè)備，禁止選用已淘汰的高能耗設(shè)備。

5)設(shè)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(jié)能措施

落實國家“綠色建筑行動方案”的發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)行綠色建筑的設(shè)計，建筑材料選用環(huán)保型材料。場地設(shè)計與原有地形、地貌相適應(yīng)，保護(hù)和提高土地的生態(tài)價值，場地內(nèi)建筑布局與現(xiàn)狀保留樹木有機(jī)結(jié)合[5]。公共綠地植林地比例不小于25%。新建建筑嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能50%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，建筑設(shè)計時加強(qiáng)屋面及墻體保溫，建筑材料均采用相應(yīng)的節(jié)能材料，門窗采用密閉性能優(yōu)良的塑鋼窗、鋁合金窗，門窗結(jié)構(gòu)縫用保溫材料封嚴(yán)，以取得節(jié)能效果。

4.4 節(jié)水措施

項目生活用水和生產(chǎn)用水水源均為井水，盡可能減少直流水的消耗量，設(shè)備及地面沖洗采用復(fù)用水，通過加強(qiáng)水務(wù)管理，統(tǒng)一調(diào)度，綜合平衡和全面規(guī)劃全廠供、用、排、處理水的各項設(shè)計，達(dá)到一水多用、節(jié)水降耗的目的。

4.5 節(jié)電措施

全廠照明器具采用節(jié)能型的熒光燈，金屬鹵素?zé)?、混光燈。照明燈具配置低能耗、性能?yōu)的光用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。能安裝無功補(bǔ)償裝置的燈具均就地裝設(shè)補(bǔ)償電容器，保證補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9。合理選擇照明控制方式，采用集中與分散相結(jié)合。室外照明采用光控與手動相結(jié)合的控制方式[6]。選用銅芯變壓器S9系列，該系列損耗小，導(dǎo)線采用銅芯電纜和導(dǎo)線，降低線路的阻抗，減少線路損耗，電動機(jī)采用Y系列節(jié)能型電動機(jī)。對負(fù)荷變化較大的風(fēng)機(jī)及水泵采用全自動調(diào)節(jié)裝置，以降低能耗。

4.6 暖通節(jié)能環(huán)保措施

1)雙回路超低氮真空熱水機(jī)組熱效率為94%，單回路超低氮冷凝真空熱水機(jī)組熱效率為104%，能量調(diào)節(jié)范圍為20%～100%，不僅可以高效率運(yùn)行，而且大大降低了鍋爐NOx的排量，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(fēng)管、水管管徑尺寸，使輸送能耗保持在合理經(jīng)濟(jì)范圍運(yùn)行。

3)選用低噪高效通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行，實現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行目標(biāo)。

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(yù)制直埋熱水保溫管成品管道，保證保溫質(zhì)量可靠。

4.7 沼液回收利用

項目經(jīng)固液分離的沼渣及沼液，在有機(jī)肥車間進(jìn)行調(diào)配后，分別作為固態(tài)和液態(tài)有機(jī)肥出售。消化液作為調(diào)配用水回用到系統(tǒng)中，以達(dá)到節(jié)約用水，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。

5 結(jié)論

生物質(zhì)能以清潔生產(chǎn)為手段，實現(xiàn)能源綜合利用。通過充分利用各種資源條件建設(shè)大型沼氣工程項目，實現(xiàn)“資源→產(chǎn)品→廢棄物→再生資源”的有害排放物綜合利用，有效轉(zhuǎn)化和利用養(yǎng)雞場糞污，使雞養(yǎng)殖與生產(chǎn)過程基本上不產(chǎn)生或少產(chǎn)生廢棄物，降低自然資源的消耗，改善周邊的環(huán)境。

生物質(zhì)能項目能源利用合理，節(jié)能技術(shù)措施得當(dāng)，原料供應(yīng)有保障，有效的降低了能源的消耗和環(huán)境污染，從能源綜合利用和節(jié)能、環(huán)保角度考慮，項目建設(shè)滿足國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。