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西門子開發(fā)了一項可以把生物質(zhì)廢棄物高效轉(zhuǎn)化為能源的技術(shù)。

在德國的 Böblingen 地區(qū)，有一座利用廢物焚燒發(fā)電的熱電廠。工程師們把一座 20 米高的焚燒塔稱為“小玩具”，這座塔擠在一個位于一個垃圾和礦渣箱附近的房子里。每年，有超過 150,000 噸的廢料在這個焚燒塔內(nèi)燃燒并產(chǎn)生電能和熱能。電廠的經(jīng)理 Guido Bauernfeind 說：“我們把焚燒塔叫做小玩具并沒有任何貶義，相反，對我們來說，這個 SIPAPER 焚燒發(fā)電設(shè)備堪稱*。”之所以稱之*，是因為從 2008 年 9 月起，除垃圾和礦渣之外，另一種原材料，即經(jīng)過過濾之后的枯枝廢葉也可以在這座焚燒爐里轉(zhuǎn)化成能源，而這種原材料在花園和森林里隨處可見。

西門子開發(fā)了一個新工藝流程，使得木片紙漿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的潮濕的、不同種類的的廢料都可以轉(zhuǎn)化為電能或者熱能。

這座焚燒塔的表面覆有銀色的金屬片，它本身就是一個小型的發(fā)電廠。它的爐膛看上去就像一個巨型比薩烤箱，爐膛內(nèi)部呈拱形，由耐火磚制成，表面還包裹著半米厚的混凝土絕緣層。因此，就算焚燒塔的內(nèi)部燃燒溫度高達(dá) 950 攝氏度，其外圍溫度也只是剛剛燙手而已。

RBB Böblingen 地區(qū)每年通過木片制漿生產(chǎn)和森林間伐這兩項作業(yè)就可以收集到 16,000 噸枯枝廢葉。先將這些枯枝廢葉切成碎片，再通過濾網(wǎng)處理之后就可以作為熱電廠以及依靠木柴燃燒加熱的供暖系統(tǒng)的燃料。不過，有些經(jīng)過篩網(wǎng)篩孔的碎片由于體積太小，基本對燃燒過程沒有幫助。如果這種體積過小的碎片參與大型焚燒發(fā)電廠的燃燒，那么還很容易沉淀為爐渣，阻塞爐篦。另外，體積過小的碎片，其熱值也很低，因此需要為其添加特別的燃燒程序。Bauernfeind 補(bǔ)充說：“我們熱電廠就具備將這種體積過小的碎片清除出焚燒過程的能力。”

其中一個解決方案就是 SIPAPER 焚燒發(fā)電設(shè)備。這項技術(shù)由西門子工業(yè)研發(fā)，最初應(yīng)用于造紙工業(yè)。數(shù)年以前，造紙工業(yè)還在采用垃圾掩埋法來處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料。但自從有了SIPAPER 焚燒發(fā)電設(shè)備，造紙業(yè)不僅*不用擔(dān)心廢料處理的問題，還可以自己動手將廢料轉(zhuǎn)換成能源。但是，因為造紙所產(chǎn)生的廢料不僅體積過小、種類差別過大，還很潮濕，因此不能有效燃燒。

如何解決這個問題？答案就是采用高速旋轉(zhuǎn)的方式將廢料顆粒投入爐膛當(dāng)中。這種方法不僅可以更好地分配廢料顆粒在爐膛中的位置，還能提高燃燒效率，更能減少爐渣沉淀的危險 SIPAPER 焚燒發(fā)電廠約在4 年前奧地利的一家造紙廠投入使用。該發(fā)電廠可以為該造紙廠提供所需的電能和熱能。Hermann Schwarz 博士是位于愛爾蘭根的西門子工業(yè)解決方案集團(tuán)的技術(shù)生產(chǎn)經(jīng)理，他表示：“奧地利造紙廠的這種廢物再利用模式可以將該廠的一次性能源消耗量降低三分之一。”

這種技術(shù)特別適合焚燒潮濕的、由不同種類生物質(zhì)構(gòu)成的廢料。奧地利林茨廢物發(fā)電廠的經(jīng)理 Haselgrübler 表示：“這種技術(shù)是發(fā)電量在 5 至 25 兆瓦之間的中型生物發(fā)電廠的選擇。”

當(dāng)然，在規(guī)模較大的傳統(tǒng)發(fā)電廠內(nèi)會采用其他方法，比如使用往復(fù)爐篦，或者利用空氣恒流的方式。即使對于規(guī)模較小的發(fā)電廠來說，采用上述技術(shù)仍是選擇。以由西門子提供設(shè)備、位于Böblingen 的熱電廠為例，該廠的熱能產(chǎn)量為 5 兆瓦，但其生產(chǎn)效率很高——達(dá)到了 85%。一個 800 千瓦的發(fā)電機(jī)不斷將電廠產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)當(dāng)中，而其余的熱能則會通過管道輸送到工廠現(xiàn)有的小區(qū)供熱網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

Böblingen 生物質(zhì)發(fā)電廠的誕生，標(biāo)志著一系列新物質(zhì)可以用來作為焚燒發(fā)電的燃料。例如，目前正在考慮將油菜粗粉作為燃料。Schwarz 說：“啤酒生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的有機(jī)廢物也可能作為燃料。”他認(rèn)為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的技術(shù)更新并非遙不可及，而是*有可能實(shí)現(xiàn)的。“其實(shí)，我們一直需要的就是這樣一種具有特殊微粒分布的燃料。但如今我們可以在燃料加工的過程中自己創(chuàng)造。燃燒過程中水分含量可以高達(dá) 40%。” 他說。

實(shí)現(xiàn)有效燃燒的關(guān)鍵是通過自動控制確定燃料與空氣的比例。Schwarz 說：“SIPAPER 焚燒發(fā)電技術(shù)為最大限度地開發(fā)生物質(zhì)能提供了可能。”目前對生物質(zhì)廢料發(fā)電技術(shù)較有興趣的是歐盟各國，特別是德國、東歐的歐盟成員國、巴西以及印尼。

生物質(zhì)的春天。任職于德國萊比錫的生物質(zhì)研究中心 (DBFZ)的Martin Kaltschmitt 博士說：“生物質(zhì)擁有巨大潛力，且絕大部分仍未開被發(fā)利用。”根據(jù)該中心的統(tǒng)計，2007 年，德國境內(nèi)利用廢棄木料或者廢棄林木發(fā)電的生物質(zhì)發(fā)電廠超過 30 家；而截止目前，德國境內(nèi)仍在運(yùn)營的此類發(fā)電廠已經(jīng)超過了 210 家。與之相比，沼氣工廠的發(fā)展勢頭更為迅猛。沼氣工廠 2007 年度的能源產(chǎn)量為 828 拍焦耳（43% 用于供暖，38% 用于發(fā)電，19% 用于交通運(yùn)輸），相當(dāng)于德國全年一次性能源消耗量的 6%。Kaltschmitt 解釋說：“如果能夠挖掘出現(xiàn)有技術(shù)的全部潛力，這個數(shù)字還可以翻一番。”他還表示，無論如何，人們都可以翹首期盼：在未來數(shù)年之內(nèi)，生物質(zhì)的春風(fēng)不僅可以吹遍整個歐洲，還能吹向世界的每個角落。

根據(jù)位于荷蘭烏得勒支市的哥白尼協(xié)會的說法，到 2050 年，生物質(zhì)能的生產(chǎn)也許足夠應(yīng)付全球三分之一的能源需求，但這也需要對全球約五分之一的耕地進(jìn)行開發(fā)。但一位名為 Thomas Nussbaumer 的生物質(zhì)能教授聲稱這種發(fā)展將會加劇第三世界的貧困狀況。Nussbaumer 教授目前任職于瑞士盧塞恩大學(xué)應(yīng)用藝術(shù)與科學(xué)系。為了證明自己的觀點(diǎn)，他列舉了一些與*代生質(zhì)燃料相關(guān)的負(fù)面效果。例如*代生物燃料由玉米、油菜籽、大豆、甘蔗等農(nóng)作物制成。但他同時也承認(rèn)，發(fā)展中國家在開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品方面還有很大的潛力。Nussbaumer 說：“較理想的狀況就是：可食用農(nóng)作物依然作為人類和動物的食物，不可食用的農(nóng)作物用來進(jìn)行能源生產(chǎn)。”