新型扰动式智能远程生物质能供热终端系统应用技术创新

王新宇

（天津学苑节能环保科技发展有限公司 天津 300192）

1 前言

能源是人类社会赖以生存与发展的物质基础，随着世界经济的快速发展，各国对能源的需求剧增，导致油价居高不下，能源压力日益凸显；另一方面，使用化石燃料带来一系列环境污染问题，特别是二氧化碳的大量排放，造成温室效应，从而导致气候变暖，使生态环境发生不可逆转的恶化，能源问题已经成为现今社会普遍关注的热点问题之一。因此世界各国在高速发展经济的同时对环境保护的要求也越来越高，全世界都在从保护人类自然资源和生态环境出发寻求一种新的清洁、安全、可靠的可持续发展能源。生物质能的开发和规模利用，可以很好的解决以上能源需求与经济发展的矛盾。

生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是一种可再生能源，同时也是唯一的一种可再生的碳源。在目前世界的能源消耗中，生物质能耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。其蕴藏量极其丰富，可谓取之不尽、用之不竭，是可再生能源的主要组成部分，也是最有产业化和规模化前景的可再生能源，在各国的能源结构中占有重要地位。生物质能作为十分重要的可再生能源，必将因其独特的可再生性，低污染性和广泛分布等特点，对国家的低碳减排，减少温室效应，和改善大气酸雨问题具有十分重要的意义。

公司科研技术人员，通过与科研院所合作，开发研制出的以玉米秸秆等为燃料，并可以实现远程控制的新型扰动式智能远程生物质能供热终端，把“科技、环保、节能、智能化、网络化与人性化”的创新设计理念引入到全新的采暖供热系统中，该系统是应用可再生生物质能的典型实例。

2 新型扰动式智能远程生物质能供热终端简要介绍

2.1 系统特点

新型智能远程生物质能供热终端的设计把“科技、环保、节能、智能化、网络化与人性化”的设计理念引入到全新的采暖供热系统当中。以往的供热方式是将供热站的热能通过供热管网输送到千家万户，这样的供热方式适合距离相对较近密度较大的供热终端，而距离比较远，终端用户分布分散的系统就不太适合这种供热方式。我公司研制的智能供热终端，以生物质能为燃料，通过无线网络将供热终端组成虚拟的供热管网，远端的供热管理中心通过无线网络对智能供热终端的燃料使用情况、供热需求、燃烧状态进行远端管理。以达到提高燃料的使用能效，减少污染物排放，节约使用成本的目的。

2.2 系统组成

智能供热终端；远端数据管理中心；生物燃料生产网络；生物燃料供应网络。

2.2.1 智能供热终端。该智能供热终端通过燃烧生物颗粒燃料获得热能，向用户提供热源，通过无线网络实时把燃烧状态、热能输出、燃料使用情况等信息发送到远端数据中心。远端数据中心通过数据计算、能耗对比等数据处理，再把控制信息发送回智能供热终端进行燃料供给、供氧等控制，以达到最佳节省能源的目的。

2.2.2 远端数据管理中心。通过无线网络把所有智能终端的信息进行处理，包括燃料的使用情况，燃料的生产库存，燃料的最短运输时间等信息发送到各个供应节点。

2.2.3 生物燃料生产网络。按照统一标准向智能供热终端提供燃料的最短距离生产厂。

2.2.4 生物燃料供应网络。当智能供热终端燃料使用殆尽的时候，供应系统将及时提供所需的燃料。

2.3 智能供热终端特点及技术优势

根据生物质燃料特性研发的高科技产品，具有适应多种生物质颗粒燃料的特性。在生物质燃料中，我国主要以玉米秸秆颗粒燃料为主，玉米秸秆颗粒燃料主要特性是发热值偏低，容易结渣。当燃烧产生结渣块时，影响氧气与燃料的充分化学反应，燃料燃烧不完全，并且影响后续的燃烧，燃料的使用率不能达到最佳的状态。新型扰动式智能远程生物质能供热终端通过多年研究解决了这一困扰了生物质颗粒直燃利用的难题，使生物质秸秆颗粒燃料利用有了质的飞跃。

3 新型扰动式智能远程生物质能供热终端的特点

3.1 节能环保，该产品以农作物玉米秸秆、棉杆等为燃料，减少了农作物秸秆的处理处置成本，同时节约了石油、煤炭、天然气、木材等国家能源，运行成本低。

3.2 燃烧室高温燃烧，热效率高达88%以上，且排烟温度低（120℃左右），热损失小。

3.3 自动排渣，设备在运行过程中，能够实现自动排渣，设备维护方便。

3.4 环境友好，经环保资质部门检测，该设备的排烟含尘量≤20mg/Nm3，SO2、NOX、CO很少，达到了燃油的国家排放标准，符合越来越严格的国家环保要求。

3.5 提供管家式服务，可以实现全自动运行，远端智能监控，不需要用户进行维护。它通过一系列计算机数据处理技术和计算机管理中心，实现无限网络传输，完成对设备燃料燃烧状况、供热温度需求的远程管理与控制，解决了传统的供热设备通过供热管网实现近距离集中供热和复杂的维护管理的弊端。

3.6 供热温度可以根据用户需求自行调整，体现了人性化的设计理念。

3.7 根据用户需求，进行非标设计，设备输出功率从18kW~45kW不等，使用户以最小的成本投入达到理想的经济效益。

3.8 该设备不仅适合集中供热的场所，更加适合别墅、公寓，小型办公场所等不具备集中供热条件的场所及民宅。

4 新型扰动式智能远程生物质能供热终端设计过程的三大创新点

4.1 克服了传统生物质能锅炉在燃烧方式和燃料种类方面的诸多局限，采用旋转扰动盘装置输料装置，解决了螺旋送料器燃烧过程中燃料利用率低，容易结渣的问题

传统生物质能锅炉等供热产品的燃烧方式，多以螺旋送料方式推入炉膛内，由于秸秆颗粒燃料的特殊性，现有产品在燃烧秸秆燃料时容易结渣，结渣使燃料中的碳分子不能与空气中的氧分子继续进行充分的化学反应，阻碍了持续平稳的燃烧工况，造成燃烧不充分，热效率低。客户在生产使用过程中，必须采用人工干预的方式消除结渣，才能使燃烧得以持续的进行。在燃料方面，传统的供热设备多以燃烧木质颗粒燃料为主，其燃料种类受到了诸多限制，农田里的玉米秸秆、棉花秸秆等没有得到有效利用。

新型扰动式智能远程生物质能供热终端，解决了传统秸秆颗粒燃料用螺旋送料器送入燃烧盘燃烧过程中的结渣问题，采取的是在燃烧盘中增加旋转扰动盘装置，扰动在燃料中的燃料，使燃料中的碳与空气中的氧气充分进行化学反应，扰动破坏其结渣成因，使燃烧能够持续稳定的进行燃烧下去。(该技术已经获得了国家知识产权局颁发的实用新型专利证书，专利号ZL201120274208.4)。

项目技术原理：依据螺旋送料器中送料轴的旋转，把旋转动力通过一组特殊设计的啮合齿轮传递给旋转盘，旋转盘与送料轴同步转动，旋转盘上有六个扰动圆盘，圆管一端与风室连接，一端通入燃烧中心，为燃烧中心提供二次供风，旋转扰动盘与齿轮啮合传动部分，设置在风室内部，燃烧所需要的大量空气通过风道送入风室，风室上方的燃烧盘有许多孔，空气在这里与燃料混合释放热能形成燃烧，由于齿轮啮合部分与旋转扰动盘置入了风室中，解决了传动部分在高温下工作容易损坏的问题，旋转扰动盘的转动使燃烧中心的燃料充分与空气中的氧气混合释放出热能，使燃烧持续平稳的进行。

4.2 采用远程数据管理系统，智能供热

智能供热终端采用的远程数据管理系统，智能供热、更方便、更快捷，智能供热终端通过无限网路实时把燃烧状态、热能输出、燃料使用情况等信息发送到远端数据中心。远端数据中心通过数据计算、能耗对比等数据处理，再把控制信息发送回智能供热终端进行燃料供给、供氧等控制，以达到最大程度的节省能源的目的。

4.3 环境友好，节能环保，热效率高，供热成本低

该智能供热终端，与传统的电能、石油、煤炭、天然气等相比，燃料更节能环保，经环保资质部门检测，该设备的排烟达到了燃油的国家排放标准，符合越来越严格的国家环保要求。且燃烧效率高达88%以上，供热效率高，供热成本低。对比传统以煤为主的供热方式，综合成本约为传统方式的70%。由此可见，对于城市中逐步禁止使用煤作为供热原料的日益严格的环保发展趋势，其节能环保优势将会越发明显。

5 项目产品优势、应用范围及市场潜力

该项目产品的优势在于小规模、便捷化、高效能、远程控制，能够填补传统供热网络中不易到达的地区。

项目产品主要应用在传统供热网络中所不能达到的如输送距离较远、终端用户分散，供热效率低下的盲区，特别适合蔬菜大棚，别墅、公寓，小型办公场所及远离供热管网社区的采暖需求。我国北方拥有许多大规模的蔬菜大棚，据统计，天津市就有大棚10万多，如果2%的用户使用本产品采暖，则年需求量2000台。由此可见，该产品的农村市场需求强烈，且燃料获取非常容易，市场潜力较大。

6 结语

生物质能作为可再生的能源之一，是国家鼓励优先使用的能源，具有巨大的市场需求和广阔的发展空间。它不仅来源广泛，获取容易，而且大规模使用生物质能，不仅符合我国国情，顺应民意，更加符合可再生资源的战略发展趋势，符合国家可持续发展战略和国家的产业政策。鉴于生物质能的诸多优势，使得应用生物质能的设备和技术，也必将会得到国家的鼓励和大力支持，新型扰动式智能远程生物质能供热终端系统的开发和应用，必将因其独特的优势，符合国家可持续发展战略，在日益严格的环保要求下，发挥巨大作用，具有很大推广价值。

[1]屈申申.新型扰动式智能远程生物质能供热终端专利技术.专利ZL201120274208.4.

[2]李宁宁.（冶能院）.发展生物质能对现代工业发展的意义及技术现状.