为全面贯彻落实上海科学院科技成果转化基地与卢湾区科委(协)、青浦区科委(协)在促进“新农村”建设的合作,并实现科技成果转化,服务城乡经济和社会建设,上海科学院有针对性地在能源、环保领域有所作为,结合农村能源利用进行开源、节流,建设生物质能利用示范项目,实现农村秸秆、粪便的能源化利用;同时,将上科院的新型高科技节能空调推广应用,将半导体照明应用技术推广,生物燃料技术深化,污泥燃料技术用在促进污水厂污泥及农业污泥能源化利用等方面,结合科技创新与农业、农村建设实际,为实现科技服务农业、农村建设,促进城乡经济、社会协调发展作出贡献。
1.节能空调
思路:以上海科学院能源环保研究中心为依托,将中心产品新型空调实现一定的示范与推广,为降低能源消耗水平,促进十一五节能目标规划奉献力量。
随着经济的快速增长,人民生活水平日益提高,空调使用已迅速普及至人们的居家生活和工作环境中。空调的广泛普及使用一方面改善了人们的生活、工作条件,同时也造成了我国夏季电力供应日趋紧张。目前我国正在承受着电力供应的巨大压力,空调节能,正在成为政府、消费者和业界广泛关注的焦点。
专家分析,未来15年,中国经济能否保持快速增长,一个重要的先决条件就是能源供应的充足,因此节能非常重要,而作为电能消耗大户,空调业的节能与否无疑十分重要。据统计,目前我国用空调的年耗电量为1000亿千瓦时以上,随着空调的进一步普及,这个数字还将进一步增强,空调已日渐成为能耗大户,空调的节能问题迫在眉睫。建立节约型社会,空调节能无疑是一个重要的方面,提高空调节能技术有利于节约型社会目标的实现,有利于环境保护、有利于资源的合理使用、有利于社会的持续稳定发展。
国家质检总局于2005年3月1日正式颁布并实施《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》国家标准,该标准将空调能效分为5个等级,1级为最高能效,5级能效最低,《标准》要求达不到5级标准的空调2005年3月1日后不准生产,2005年9月1日后不准销售,到2009年全国执行空调2级市场准入标准,达不到2级能效的家用空调届时不准生产和销售。此前,国内市场上销售的家用空调普遍未达到5级能效,国家标准将门槛设定在5级无疑是个进步。
上海科学院所属能源与环境研究发展中心历经4年、经过喷水冷却、滴水冷却等二代产品的研制,终于研制出第三代具有使用价值、节能效果明显,世界首创的雾化冷却式高效节能空调。
该技术已受理或授权发明专利三项,实用新型专利六项,国际PCT一项,香港专利登记一项。
经上海市产品质量监督检验所检测,对在用空调采用本技术加装本雾化冷却装置,能效比提高8%--26%。经广东TCL、四川长虹、青岛海信、广东美的、江苏新科等单位采用本技术对样机进行测试能效比均提高8%--26%。
中科院上海科技查新咨询中心查新检索认为,该技术具有世界先进水平。
该技术不但适用于空调生产企业采用本技术生产出新型雾化冷却式高效节能空调,还可以对在用空调采用本技术实施改装,如果全面得到推广应用具有巨大的社会效益和经济效益。
江苏新科公司经上海科学院授权采用本技术已生产出世界首批采用本技术的雾化冷却式高效节能空调,该批空调已对相关的控制系统实施了集成设计制造。“e时代酒店公寓”全部采用的就是这种新型高效节能空调,每天按十小时使用计可节电300—750度,全年累计可节电30000—75000度。以每度电0.6元计,全年电费节省18000元---54000元。
在用空调可以方便的采用本技术实施改装,改装不需拆机、移机等复杂过程,只需对在用空调的室外机加装雾化冷却装置及控制器即可,其装置成本不超过100元。特别适合于娱乐场所、医院等夏季空调使用时间较长的企业,节能效果体现突出。如果对现有上海在用1600万台实施改装,按同时有1000万台空调使用,上海夏季用电高峰的峰值功率可下降100—300万千瓦,全年可节电10—30亿度。全年节省电费6—18亿元。如果对全国在用空调实施改装,全国按1亿台空调同时使用,其夏季用电高峰的峰值功率可下降1000—3000万千瓦,全年可节电100—300亿度。全年节省电费60—180亿元。峰值功率下降100—300万千瓦,基本满足上海市夏季高峰用电缺口。峰值功率下降1000—3000万千瓦,基本满足全国夏季高峰用电缺口。上海用电峰值下降100—300万千瓦,可减少100万千瓦电站投资50—150亿元。峰值功率下降1000—3000万千瓦,可减少1000万千瓦电站投资500—1500亿元。一度电以煤耗0.4kg计,上海节电100—300亿度相当于节煤40—120万吨,全国节电1000亿度相当于节煤400—1200万吨。减少发电用煤,意味着减少煤燃烧时产生的粉尘、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫和其他有害物质。采用该技术还可消除空调外滴水,减少噪音,变废为宝,有利于人们身体健康。空调无外滴水,还可以减少邻里纠纷,有利于社会和谐。
降低空调器制造成本,相对于同样空调能效比空调,其制造材料成本可减少100元,以2005年全国生产6000万台空调机计,可节省空调制造成本费60亿元,节约铜材6万吨,铝材6万吨。以目前生产厂生产空调全部达到能效5级标准计,采用外接水,能效比提高3级,制造成本增加30元,空调能效可达到2级,满足了国家2009年空调能效准入标准。中国空调产品能效低成本的一跃达到世界先进水平。
目前,该技术已经收到空调制造业、销售商、用户的广泛关注,广东TCL、广东美的、四川长虹、江苏新科、青岛海信等空调制造企业都已采用本技术制作样机进行了测试,711研究所等几十家单位在世博动迁、新厂区建设中都表示出了采用新型空调的明确意向,广瑞置业等房地产公司表示出了在以后房地产开发过程中装修房采用新型空调的意向,上海新中动力机厂、区政府为百姓做实事,都表示要采用本技术改装现用空调实现节能目标。
本技术优势:
提高能效比1—3级
消除空调外滴水
同样能效比空调生产成本降低100元
安装使用方便,实施性强
2.生物质能利用
主要技术:农业生物质气化发电技术
根据上海中长期科学和技术发展规划有关生态上海、生态农业、建设的要求,因地制宜利用好农村秸秆、谷壳、稻草、森林残留物、树枝及锯木边角料、动物家禽粪便等,日益成为开发农村生物质能、实现生态农业的重要模式。欧美发达国家大力推广秸秆废弃物发电厂、家禽粪便发电厂,取得了显著的生态和经济效益,我国也因此颁布了《可再生能源法》,以大力促进可再生能源的开发利用。大力发展农村生物质能开发利用,成为国家能源规划的重要方向。上海市政府在关于农村生态建设的规划中也将生物质能开发列在了重要位置,解决日益严重的农业秸秆燃烧对环境的污染问题,有效利用废弃的农村生物质原料,成为农村能源系统中的重要组成部分。目前国际上大型的生物质发电系统一般都采用欧美国家成熟的技术,初期投资巨大,成本高;很多进口机组在国内应用水土不服,为此,在青浦区因地制宜地开展小型秸秆发电符合新农村建设要求尤其必要,其优势在于:
1、秸秆收集问题较易解决。
2、初期投资及发电成本相对较低,农业开发可以承受。
3、小型秸秆发电机组是分布式能源供应系统,有利于提高电网安全性水平。
4、实现可再生能源与化石能源的有效替代。
5、促进生态农业的发展。
青浦区小型生物质发电一旦上马,即可成为典型的示范项目。供给农业用电,解决农村就业,提高农民收入的效果显现,将有利于下一步建立更大的收集系统和发电系统,并可籍此逐步向长三角推广乃至全国。这同时促进对农业产业进行生态模式设计,最终废弃物进行有效利用,减少资源浪费,寻找农村新能源保障,最终实现农业面源污染的有效控制。预计推广小秸秆发电将具有环保和资源综合利用效果。
基于未来新农村农业产业链设计的思路,这将有效解决农业作物废弃或面源污染,成立有效的收集系统,从整体上考虑农业湿地维护和治理面源污水用作物的保养与利用、农业作物立体结构的宏观规划,从源头、出路上综合保障碧水、蓝天、绿地计划的实施,提供现成的就地服务。与燃煤相比较,生物质气化发电不会或很少产生诸如NOX和SO2等大气污染物,环保效果明显。
经济和产业前景:通过示范性小型秸秆气化发电站的建设,改进、完善现有关键设备和系统成套技术,提高系统效率和降低电力成本,为今后的大规模产业化发展奠定基础,带动一条产业化服务链条,对解决“三农”问题很有裨益,符合国家及市政府对崇明岛的规划精神,为和谐社会的建设增砖添瓦。
主要内容
秸秆气化、燃气净化和焦油废水处理、低热值燃气内燃机、系统集成关键技术、系统设计模型、秸秆供应模式、秸秆灰综合利用和产业链延伸等。
创新点:
(1)性能优越的可燃气控制系统和有效的除焦装置, KW级低热值燃气内燃机;
(2)原料适用性广、效率高的大型生物质气化炉产业化应用。
(3)利用微生物处理污水的技术,解决燃气净化中存在的二次污染问题。
(4)系统集成优化,使系统效率达到20%,推出性价比较高的生物质气化发电系统,为适于商业化运行的KW级秸秆气化发电系统提供设备。
关键技术:
(1)高温空气气化及焦炭的内循环技术;生物质CFB气化炉放大机理及其数理模型;秸秆等不同生物质在CFB中的气化机理与数理分析模型研究。
(2)生物质燃气净化机理及其工艺,包括生物质焦油产生机理及焦油定向裂解工艺;高温燃气除尘工艺;生物质燃气高效除焦工艺。
(3)焦油废水的生化处理技术和物化处理技术,焦油废水循环利用的综合处理技术和工艺。
(4)大型低热值燃气内燃机的增压技术、调节方式对效率的影响及与系统能量分布的相关性;焦油、杂质、碱金属对燃气内燃机运行性能的影响。
(5)系统的匹配和参数的优化:秸秆气化发电系统的能量分配模型和优化设计模型;运行参数对污染物(NOx,SOx)排放的影响及减少污染的办法。
(6)秸秆供应模式:秸秆价格构成体系和秸秆供应的组织体系。
(7)作为扩充内容,对复合肥填充剂的秸秆灰改良土壤结构和提高肥料利用率的机理,适合禾谷类作物的复合肥配比和施肥方法。
指标
本项目的目标是建立1KW级的秸秆气化发电系统:
总装机功率: 1KW
气化炉效率: 80%
燃气内燃机效率: 30%
系统总效率: 20%
总之,上海科学院将可以在农村生物质能开发利用方面结合青浦区实际,作出一定贡献,并可以优化技术,搞科研合作,创新提高。为卢湾、青浦、上科院在合作促进新农村建设方面贡献力量。
3.污泥燃料
背景简介:针对目前各区出现的污水处理厂污泥处理二次污染严重的现况,上科院将污泥做成燃料来燃烧的技术得到市里相关单位的大力支持,将污泥化作能源燃烧,目前正探讨农业污泥的燃烧利用。
技术路线
• 污泥浆状燃料发电供热流程示意图
装备构成
• 脱水污泥储罐,燃料油储罐,机械杂质去除设备,
• 预混设备,耐腐蚀耐磨损污泥泵,超细研磨机,
• 污泥燃料储罐,伴热设施,污泥燃料燃烧器,
• 污泥燃料锅炉,自动控制系统和输运管线。(发电机及相关设备)
与国外同类技术的比较
• 核心设备体积小,工艺简单,生产效率高。
• 配套技术和设备成熟,投资少,成本低,易于实施。
• 生产过程省去了污泥的干燥和造粒的工序,
• 显著节约了成本。
• 污泥燃料是浆状,可以雾化,燃烧更加完全。
环境影响分析(与燃煤和燃重油比较)
• 减少二氧化硫的排放;
• 减少氮氧化合物排放;
• 能基本消除二恶英的产生;
• 减少颗粒物的排放;
• 减少挥发性碳氢化合物和一氧化碳排放;
• 炉渣和粉煤灰综合利用利用。
4. 水处理技术项目
针对青浦区农村水域面源污染相对较大的现况,以及农业畜禽粪便处理的要求,结合本院实际,开展新型水污染治理,并结合现有的专有技术及设备,实现科技成果应用于农业污染治理。同时,发挥与上海相关环保科研单位的紧密合作关系,提供全方位的系统解决方法。
上海科学院系统具有传统的水污染治理经验和工程实践,并有相关科研院所在新型水处理领域的科研成果,我们将推陈出新,紧密结合现实需要,提供不同应用领域的产品。
表现在:反渗透技术的应用于纯水制造,循环水利用(覆盖各行各业),苦咸水的膜处理,市区及农业用水的膜处理技术,畜禽粪便废水治理等。
5. 能源科技及政策研究软支持
上海科学院系统集纳了原上海市能源研究所的力量及现在的能源环保研究中心的整体实力,多次参与市里宏观能源规划及实际研究,并主编了市级能源白皮书,具有一定的人才和技术、知识积累,可以结合各区规划,献力献策。
6. 半导体照明系列科技推广
由上海科学院LED应用技术研究中心为依托的半导体照明应用技术产品可用于城市园林景观绿化照明、室内照明、及其他很多相关领域,半导体照明技术是目前世界上第五代照明革命,具有高度节能的特征,属于冷光源照明,预计技术在结合卢湾及青浦区城市和农村建设过程中可发挥很大的作用,目前已经在崇明前卫村及与市政、园林景观部门得到推广应用,得到各方面的大力支持。













