太阳能应用于检验检疫热处理领域的可行性分析

2012-09-11南京出入境检验检疫局宋杰许忠祥吴晶

太阳能 2012年15期

南京出入境检验检疫局宋杰许忠祥吴晶

上海市林业总站李玉秀

一背景

我国是太阳能资源非常丰富的国家，2/3的国土面积年日照时间在2200h以上，年辐射总量为3340～8360MJ/m2，相当于110～250kg标准煤/m2。根据我国气象部门测量年辐射总量的大小，一般将我国大陆部分划分为4个太阳辐射资源带[1]，即一类地区(≥6300MJ/m2)、二类地区(5040～6300MJ/m2)、三类地区(3780～5040MJ/m2)和四类地区(＜3780MJ/m2)，即使我国太阳能较差地区的年辐射总量也接近东京(4220MJ/m2)，高于伦敦(3640MJ/m2)、汉堡(3430MJ/m2)这些世界上太阳能利用较好的城市。

木质包装热处理是国际贸易中针对木质包装处理的主要技术手段，目的是为了防止有害生物随木质包装传播。目前国际上主要使用锅炉加热热处理窑进行检验检疫热处理，即通过锅炉加热获得高温蒸汽将热量传输至堆放木质包装的保温窑体内，当窑体升温至指定温度并维持一定的时间，处理的木质包装符合国际标准后对其进行干燥处理，达到检验检疫监管要求。目前国际上基本采用蒸汽锅炉作为木质包装热处理的主要热源。随着国际社会对环保日益重视以及各国、各级地方政府相关环保政策的出台，高污染、高能耗的蒸汽锅炉已开始逐步被替代，国内已有企业开始使用电锅炉作为热处理窑的主要热源，新型清洁能源作为热源代替原始蒸汽锅炉已成为热处理行业发展的趋势。根据国内木质包装处理企业的基本分布情况，企业数量较多的山东、河北、山西、吉林、辽宁、黑龙江等地区大部分位于太阳能资源分布的第三类资源带内，太阳能资源应用于检验检疫热处理领域大有潜力可挖。

在我国检验检疫系统内，高能耗领域主要集中在木质包装的热处理上，而在热处理过程中供热成本占比非常大，如果能将太阳能集热应用到木质包装热处理过程中去，不仅可大幅降低企业在热处理过程中的成本，而且也对节能环保起到非常大的促进作用。为此，对全国热理企业进行调查，截至2011年底，全国经过检验检疫机构考核通过的包装处理企业近1000家(936家)超过99%的热处理窑使用的是压力蒸汽锅炉，截至目前有报道称使用电加热的处理窑仅在深圳有试点。唯一报道的一家采用电加热作为处理窑的主要供热方式是当地基于环保部门要求，同样的相关环保要求内地各省(市)大中型城市都有禁用燃料锅炉的文件下达。部分大城市禁用高污染燃料锅炉的时间表见表1。

表1 各地禁用高污染锅炉政策时间表

二必要性

1 常规能源的国际形势越发严峻，木质包装热处理企业使用新能源势在必行

目前热处理企业所使用的供热方式绝大部分为压力蒸汽锅炉，蒸汽温度约为150℃，燃料主要以煤炭、木材、油料为主。煤炭等价格近20年来大幅提高，常规能源的价格上涨被认为已成定势，随着新能源利用技术水平的不断提升和利用成本的大幅下降，新能源替代常规能源更符合国际能源利用的发展趋势。一般来说，热能占国家能源总消耗的50%～55%，利用太阳能转化为热能即太阳能热利用是实现能源替代、保障能源安全和减少排放的重大保障。“十一五”期间，我国太阳能热利用产业快速、健康、持续发展，“十二五”期间，我国将继续保持太阳能热利用产业和应用大国地位，并向科技强国迈进。

在检验检疫领域，木质包装热处理属于高能耗行业，在检验检疫领域总能耗中占有主要地位，通过使用新能源降低检验检疫热处理高能耗行业的能源消耗，更加符合该领域长期的发展规划。

2 太阳能投入产出规模与检验检疫热处理领域相适应

新能源中太阳能的投入与产出符合目前国内热处理企业的相应规模，而核能目前只适合于大规模发电领域，并且立项实施严格的审批制度。自日本福岛核电站事件以来，国际上对核电的发展产生了不同的声音，同时，核电作为能源也不符合小型热处理企业的实际需求。根据《太阳能热水系统手册》中的数据以及借助F-CHART软件对太阳能集热系统的分析，对21万kJ的燃油(或燃气)锅炉与太阳能热水系统进行经济性对比，在太阳能集热的设计使用期15年内，太阳能热水系统运行总费用为21.43万元，而燃油(燃气或电锅炉)则高达49.63万元(54.98万元或71.62万元)[2]。太阳能集热的工程投入和产出值均以万元为单位计算，而核能的投入和产出值则需要以亿元来计算，所以就投入和产出过程而言，新能源中太阳能更适合应用于检验检疫热处理领域。

3 国内外政策加快了太阳能等清洁能源应用于检验检疫热处理的步伐

在环保要求的大趋势下，在检验检疫热处理领域中势必淘汰高污染、高能耗的传统供热方式，采用节能环保、可持续利用的新能源——太阳能。2000年修订通过的《中华人民共和国大气污染防治法》中第二十七条和二十八条中都对锅炉的排放和使用进行了环保方面的约束和限制，各地各级政府也随之相应出台了地方政策。地方政策中主要意见均为在受限区域内禁止使用高污染燃料锅炉，改为使用燃油或其他清洁能源。在防治大气污染，保护和改善生活环境和生态环境，保障人体健康，促进经济和社会的可持续发展的趋势下，新能源应用于检验检疫热处理的高能耗领域，从而代替常规能源，减少环境污染，改善民生是非常必要的。

三可行性

1 太阳能集热技术的发展与普及使其应用于检验检疫热处理领域在技术上完全可行

太阳能低温热利用技术已非常成熟和普及，大多数低温领域都有太阳能光热技术的应用。随着光热技术的发展与光热设备成本的降低，光热技术应用于低温领域的普及率越来越高，在我国部分城市太阳能热水器的普及率可达30%。虽然目前在检验检疫热处理领域尚无相关报道，但该领域的设计温度为80～90℃，属于太阳能低温利用，技术已非常成熟。据国内有关报道，已有太阳能锅炉项目投产，使太阳能中高温利用成为现实。随着近年来太阳能中高温锅炉的研发与太阳能集热设备投入成本的迅速降低，太阳能的利用范围越来越广。太阳能作为辅助加热的研究和实验在浴室、企业供热、家庭供暖等领域已非常成熟，据有关报道，太阳能集热的利用率已高达60%，而太阳能热水供水系统与电热水器运行费用相比，投资经济回收期≤5年。由此可见，太阳能应用于检验检疫木质包装热处理领域在技术上完全可行。

2 政策法规有利于太阳能利用的应用与推广

国际上对碳排放的关注由来已久，我国的政策法规对环境保护以及能源利用也十分重视，《中华人民共和国大气污染防治法(修订)》第九条就明确指出:国家鼓励和支持大气污染防治的科学技术研究，推广先进适用的大气污染防治技术；鼓励和支持开发、利用太阳能、风能、水能等清洁能源。同时各地对热处理的主要热量供应设备锅炉的要求都有明确要求，在“十二五”期间，主要大城市都将对高污染的锅炉实施禁用，也就意味着主要位于发达城市的木质包装生产企业的燃料锅炉将无法使用。替代高污染锅炉的选择目前主要有燃油锅炉和电锅炉，但这两种锅炉虽然符合政策法规的要求，但使用的高成本对企业会造成严重的负担，如果将太阳能与燃料锅炉或电锅炉结合使用，既能符合政策法规要求，又能有效降低企业成本，真正做到利国利民。国家“十五”科技攻关课题成果得出结论:使用太阳能在减排温室气体方面，每m2热水器集热器每年可减少燃煤125kg，从而每年可减排粉尘25kg、二氧化硫气体 2.5kg、二氧化碳气体90kg[3]。

3 我国热处理企业所处地理位置优越

截至2011年底，国内包装处理企业近1000家，其中热处理企业600余家，较多的省份主要有广东、山东、江苏、浙江、福建、吉林、河北、黑龙江，占总数的80%以上。按我国太阳能资源分布图的分布情况来看，500余家企业地处太阳能资源可利用区范围，其中超过100家企业地处太阳能资源较丰富区，近20家企业地处太阳能资源丰富区，如图1所示。