Dự án Thí điểm Năng lượng Sinh khối Yanqing của Bắc Kinh

Vấn đề Chất thải Xanh Đô thị của Bắc Kinh và Trường hợp Chuyển đổi Biomass

Khoản đầu tư liên tục của Bắc Kinh vào cơ sở hạ tầng sinh thái đã tạo ra một dòng chất thải ngày càng gia tăng và chủ yếu chưa được giải quyết. Khi các chương trình trồng cây ở đô thị mở rộng hàng năm, các đô thị tích lũy một lượng lớn cành cây, cành tỉa và mảnh gỗ lớn. Nếu không có cơ sở hạ tầng xử lý được chỉ định, vật liệu này thường được tích trữ ở những khu vực mở—tạo ra nguy cơ cháy, chiếm đất đai, và sinh ra metan khi vật chất hữu cơ phân hủy.

Đây không phải là một vấn đề nhỏ hẹp. Các thành phố có chương trình xanh hóa tích cực thường xuyên tạo ra hàng trăm nghìn tấn chất thải lignocellulosic mỗi năm. Chỉ riêng Quận Yanqing đã yêu cầu một cơ sở có quy mô gần 120,000 tấn mỗi năm để giải quyết lượng chất thải cảnh quan mà họ đang gặp phải. Con số đó nhấn mạnh cả quy mô của thách thức và khả năng thương mại của chuyển đổi biomass công nghiệp như là một chiến lược quản lý chất thải đô thị.

Nhà máy viên nén Biomass 100,000 Tấn của Longji Energy tại Yanqing

Tập đoàn Longji Energy đã phản ứng với hướng dẫn của Bộ Xây dựng và Phát triển Đô thị-Nông thôn về việc sử dụng tài nguyên biomass bằng cách xây dựng một nhà máy sản xuất nhiên liệu viên nén biomass chuyên dụng tại Thị trấn Kangzhuang, Quận Yanqing. Cơ sở này chiếm 135 mẫu và được thiết kế để sản xuất 100,000 tấn nhiên liệu viên nén biomass mỗi năm. Khi hoạt động hết công suất, nó xử lý gần 120,000 tấn chất thải cảnh quan và chất thải gỗ lớn mỗi năm—biến đổi vật liệu mà trước đây không có lộ trình xử lý cấu trúc thành một loại nhiên liệu không carbon có thể thương mại hóa.

Sản phẩm chính của nhà máy là nhiên liệu viên nén biomass được sử dụng cho các ứng dụng sưởi ấm công cộng trong mùa đông của Bắc Kinh. Bằng cách thay thế than đá trong các hệ thống sưởi ấm dân cư và khu vực, cơ sở này mang lại sự giảm thiểu đáng kể khí thải CO₂ cùng với các chất ô nhiễm hạt và lưu huỳnh liên quan đến việc đốt than. Năng lượng biomass được phân loại là năng lượng tái tạo không carbon vì carbon được giải phóng trong quá trình đốt brû kết hợp với carbon hấp thụ trong quá trình tăng trưởng của nguyên liệu đầu vào. Khác với nhiên liệu hóa thạch, việc đốt biomass không đưa carbon mới vào bầu khí quyển.

Viên nén biomass mang lại lợi thế về logistics so với biomass thô: mật độ năng lượng cao, hình dạng tiêu chuẩn hóa, độ ẩm thấp và phù hợp cho vận chuyển đường dài và lưu trữ số lượng lớn. Những thuộc tính này khiến viên nén trở thành một sự thay thế vận hành trực tiếp cho than trong cơ sở hạ tầng nồi hơi hiện có, giảm chi phí vốn của quá trình chuyển đổi năng lượng cho người tiêu dùng cuối.

Yêu cầu Thiết bị Công nghiệp cho Sản xuất Viên nén Biomass Quy mô Lớn

Một cơ sở xử lý 120,000 tấn nguyên liệu thô mỗi năm yêu cầu một dây chuyền sản xuất tự động hoàn toàn tích hợp có khả năng xử lý nguyên liệu biomass đầu vào có độ ẩm cao và kích thước hạt đa dạng. Quy trình sản xuất viên nén biomass đầu vào ướt tiêu chuẩn di chuyển qua các giai đoạn sau: giảm kích thước chính qua máy chẻ trống, xay thô qua máy nghiền búa, giảm độ ẩm qua máy sấy trống, xay mịn, viên nén qua máy nghiền viên ring die, làm mát qua máy làm mát hiệu ứng phản lưu, và đóng gói tự động với hệ thống loại bỏ bụi tích hợp xuyên suốt.

Kingwood thiết kế và chế tạo các dây chuyền sản xuất viên nén biomass hoàn chỉnh với công suất đầu ra lên tới 200,000 tấn mỗi năm. Khung Ba Tiêu chuẩn của công ty—bao gồm các dây chuyền sản xuất tích hợp, không bụi và tự động—giải quyết các yêu cầu vận hành và quy định của các dự án biomass đô thị và công nghiệp lớn. Các cấu hình dây chuyền không bụi đặc biệt có liên quan đến các cơ sở lân cận đô thị như cơ sở Yanqing, nơi gần kề với các khu vực dân cư khiến việc kiểm soát hạt bụi trong không khí trở thành ưu tiên cả về tuân thủ và quan hệ cộng đồng.

Đối với các dự án có quy mô như nhà máy Yanqing, việc lựa chọn máy nghiền viên tập trung vào độ tin cậy thông lượng và tuổi thọ khuôn trong quá trình vận hành liên tục với nguyên liệu đa dạng. Máy nghiền viên đứng JWZL-928 của Kingwood cung cấp 4–5 tấn mỗi giờ cho mỗi đơn vị, trong khi JWZL-688D cung cấp 3–3.5 tấn mỗi giờ trong một cấu hình nhỏ gọn thích hợp cho kiến trúc dây chuyền mô-đun. Các cấu hình nhiều đơn vị cho phép các dây chuyền sản xuất đạt được tổng thông lượng nhất quán với mục tiêu đầu ra hàng năm là 100,000 tấn.

Các nhà điều hành đang xem xét các dự án biomass đô thị tương tự có thể tham khảo nghiên cứu trường hợp dự án trình diễn viên nén biomass Bắc Kinh của Kingwood để có dữ liệu hiệu suất đã được ghi lại và thông tin chi tiết về cấu hình dây chuyền liên quan đến ngữ cảnh chất thải thành năng lượng đô thị của Trung Quốc.

Viên nén Biomass như một Sự Thay Thế Than có Quy Mô cho Sưởi Ấm Dân Dụng

Dự án Yanqing minh họa một mô hình có thể lặp lại cho cơ sở hạ tầng năng lượng biomass đô thị. Các nguyên liệu đầu vào—cành cây và chất thải gỗ đô thị—có sẵn với số lượng lớn ở bất kỳ thành phố nào có chương trình xanh hóa tích cực. Sản phẩm đầu ra—nhiên liệu viên nén biomass tiêu chuẩn hóa—tích hợp vào các hệ thống sưởi ấm hiện có mà không yêu cầu thay thế nồi hơi trong nhiều trường hợp. Và kinh tế thì rất thuận lợi: nhiên liệu viên nén biomass giảm chi phí năng lượng từ 40–50% so với các lựa chọn nhiên liệu hóa thạch trên cơ sở đầu ra nhiệt mỗi đơn vị.

Từ quan điểm chính sách, dự án phù hợp với các mục tiêu carbon đôi của Trung Quốc và nghĩa vụ rộng hơn là phát triển năng lượng tái tạo không hóa thạch trong các hệ thống năng lượng đô thị. Nó chứng minh rằng năng lượng biomass không chỉ giới hạn trong các bối cảnh nông thôn hoặc nông nghiệp—các dòng chất thải lignocellulosic đô thị là cơ sở nguyên liệu khả thi và chưa được khai thác cho sản xuất nhiên liệu viên công nghiệp quy mô lớn.

Đối với các nhà sản xuất thiết bị và nhà phát triển dự án, cơ sở Yanqing cung cấp một điểm tham chiếu đã được ghi lại: 135 mẫu, 120,000 tấn công suất đầu vào hàng năm, 100,000 tấn đầu ra viên nén hàng năm và một ứng dụng sưởi ấm dân dụng mang lại cả giảm lượng carbon và tiết kiệm chi phí năng lượng cho các bên liên quan đô thị.