南京出入境檢驗(yàn)檢疫局 宋杰 許忠祥 吳晶

上海市林業(yè)總站 李玉秀

一 背景

我國(guó)是太陽(yáng)能資源非常豐富的國(guó)家，2/3的國(guó)土面積年日照時(shí)間在2200h以上，年輻射總量為3340～8360MJ/m2，相當(dāng)于110～250kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m2。根據(jù)我國(guó)氣象部門(mén)測(cè)量年輻射總量的大小，一般將我國(guó)大陸部分劃分為4個(gè)太陽(yáng)輻射資源帶[1]，即一類地區(qū)(≥6300MJ/m2)、二類地區(qū)(5040～6300MJ/m2)、三類地區(qū)(3780～5040MJ/m2)和四類地區(qū)(＜3780MJ/m2)，即使我國(guó)太陽(yáng)能較差地區(qū)的年輻射總量也接近東京(4220MJ/m2)，高于倫敦(3640MJ/m2)、漢堡(3430MJ/m2)這些世界上太陽(yáng)能利用較好的城市。

木質(zhì)包裝熱處理是國(guó)際貿(mào)易中針對(duì)木質(zhì)包裝處理的主要技術(shù)手段，目的是為了防止有害生物隨木質(zhì)包裝傳播。目前國(guó)際上主要使用鍋爐加熱熱處理窯進(jìn)行檢驗(yàn)檢疫熱處理，即通過(guò)鍋爐加熱獲得高溫蒸汽將熱量傳輸至堆放木質(zhì)包裝的保溫窯體內(nèi)，當(dāng)窯體升溫至指定溫度并維持一定的時(shí)間，處理的木質(zhì)包裝符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)后對(duì)其進(jìn)行干燥處理，達(dá)到檢驗(yàn)檢疫監(jiān)管要求。目前國(guó)際上基本采用蒸汽鍋爐作為木質(zhì)包裝熱處理的主要熱源。隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)保日益重視以及各國(guó)、各級(jí)地方政府相關(guān)環(huán)保政策的出臺(tái)，高污染、高能耗的蒸汽鍋爐已開(kāi)始逐步被替代，國(guó)內(nèi)已有企業(yè)開(kāi)始使用電鍋爐作為熱處理窯的主要熱源，新型清潔能源作為熱源代替原始蒸汽鍋爐已成為熱處理行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)內(nèi)木質(zhì)包裝處理企業(yè)的基本分布情況，企業(yè)數(shù)量較多的山東、河北、山西、吉林、遼寧、黑龍江等地區(qū)大部分位于太陽(yáng)能資源分布的第三類資源帶內(nèi)，太陽(yáng)能資源應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域大有潛力可挖。

在我國(guó)檢驗(yàn)檢疫系統(tǒng)內(nèi)，高能耗領(lǐng)域主要集中在木質(zhì)包裝的熱處理上，而在熱處理過(guò)程中供熱成本占比非常大，如果能將太陽(yáng)能集熱應(yīng)用到木質(zhì)包裝熱處理過(guò)程中去，不僅可大幅降低企業(yè)在熱處理過(guò)程中的成本，而且也對(duì)節(jié)能環(huán)保起到非常大的促進(jìn)作用。為此，對(duì)全國(guó)熱理企業(yè)進(jìn)行調(diào)查，截至2011年底，全國(guó)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)考核通過(guò)的包裝處理企業(yè)近1000家(936家)超過(guò)99%的熱處理窯使用的是壓力蒸汽鍋爐，截至目前有報(bào)道稱使用電加熱的處理窯僅在深圳有試點(diǎn)。唯一報(bào)道的一家采用電加熱作為處理窯的主要供熱方式是當(dāng)?shù)鼗诃h(huán)保部門(mén)要求，同樣的相關(guān)環(huán)保要求內(nèi)地各省(市)大中型城市都有禁用燃料鍋爐的文件下達(dá)。部分大城市禁用高污染燃料鍋爐的時(shí)間表見(jiàn)表1。

表1 各地禁用高污染鍋爐政策時(shí)間表

二 必要性

1 常規(guī)能源的國(guó)際形勢(shì)越發(fā)嚴(yán)峻，木質(zhì)包裝熱處理企業(yè)使用新能源勢(shì)在必行

目前熱處理企業(yè)所使用的供熱方式絕大部分為壓力蒸汽鍋爐，蒸汽溫度約為150℃，燃料主要以煤炭、木材、油料為主。煤炭等價(jià)格近20年來(lái)大幅提高，常規(guī)能源的價(jià)格上漲被認(rèn)為已成定勢(shì)，隨著新能源利用技術(shù)水平的不斷提升和利用成本的大幅下降，新能源替代常規(guī)能源更符合國(guó)際能源利用的發(fā)展趨勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，熱能占國(guó)家能源總消耗的50%～55%，利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能即太陽(yáng)能熱利用是實(shí)現(xiàn)能源替代、保障能源安全和減少排放的重大保障?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)快速、健康、持續(xù)發(fā)展，“十二五”期間，我國(guó)將繼續(xù)保持太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用大國(guó)地位，并向科技強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。

在檢驗(yàn)檢疫領(lǐng)域，木質(zhì)包裝熱處理屬于高能耗行業(yè)，在檢驗(yàn)檢疫領(lǐng)域總能耗中占有主要地位，通過(guò)使用新能源降低檢驗(yàn)檢疫熱處理高能耗行業(yè)的能源消耗，更加符合該領(lǐng)域長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃。

2 太陽(yáng)能投入產(chǎn)出規(guī)模與檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域相適應(yīng)

新能源中太陽(yáng)能的投入與產(chǎn)出符合目前國(guó)內(nèi)熱處理企業(yè)的相應(yīng)規(guī)模，而核能目前只適合于大規(guī)模發(fā)電領(lǐng)域，并且立項(xiàng)實(shí)施嚴(yán)格的審批制度。自日本福島核電站事件以來(lái)，國(guó)際上對(duì)核電的發(fā)展產(chǎn)生了不同的聲音，同時(shí)，核電作為能源也不符合小型熱處理企業(yè)的實(shí)際需求。根據(jù)《太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)手冊(cè)》中的數(shù)據(jù)以及借助F-CHART軟件對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的分析，對(duì)21萬(wàn)kJ的燃油(或燃?xì)?鍋爐與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，在太陽(yáng)能集熱的設(shè)計(jì)使用期15年內(nèi)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)運(yùn)行總費(fèi)用為21.43萬(wàn)元，而燃油(燃?xì)饣螂婂仩t)則高達(dá)49.63萬(wàn)元(54.98萬(wàn)元或71.62萬(wàn)元)[2]。太陽(yáng)能集熱的工程投入和產(chǎn)出值均以萬(wàn)元為單位計(jì)算，而核能的投入和產(chǎn)出值則需要以億元來(lái)計(jì)算，所以就投入和產(chǎn)出過(guò)程而言，新能源中太陽(yáng)能更適合應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域。

3 國(guó)內(nèi)外政策加快了太陽(yáng)能等清潔能源應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理的步伐

在環(huán)保要求的大趨勢(shì)下，在檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域中勢(shì)必淘汰高污染、高能耗的傳統(tǒng)供熱方式，采用節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)利用的新能源——太陽(yáng)能。2000年修訂通過(guò)的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》中第二十七條和二十八條中都對(duì)鍋爐的排放和使用進(jìn)行了環(huán)保方面的約束和限制，各地各級(jí)政府也隨之相應(yīng)出臺(tái)了地方政策。地方政策中主要意見(jiàn)均為在受限區(qū)域內(nèi)禁止使用高污染燃料鍋爐，改為使用燃油或其他清潔能源。在防治大氣污染，保護(hù)和改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)下，新能源應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理的高能耗領(lǐng)域，從而代替常規(guī)能源，減少環(huán)境污染，改善民生是非常必要的。

三 可行性

1 太陽(yáng)能集熱技術(shù)的發(fā)展與普及使其應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域在技術(shù)上完全可行

太陽(yáng)能低溫?zé)崂眉夹g(shù)已非常成熟和普及，大多數(shù)低溫領(lǐng)域都有太陽(yáng)能光熱技術(shù)的應(yīng)用。隨著光熱技術(shù)的發(fā)展與光熱設(shè)備成本的降低，光熱技術(shù)應(yīng)用于低溫領(lǐng)域的普及率越來(lái)越高，在我國(guó)部分城市太陽(yáng)能熱水器的普及率可達(dá)30%。雖然目前在檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域尚無(wú)相關(guān)報(bào)道，但該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)溫度為80～90℃，屬于太陽(yáng)能低溫利用，技術(shù)已非常成熟。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)報(bào)道，已有太陽(yáng)能鍋爐項(xiàng)目投產(chǎn)，使太陽(yáng)能中高溫利用成為現(xiàn)實(shí)。隨著近年來(lái)太陽(yáng)能中高溫鍋爐的研發(fā)與太陽(yáng)能集熱設(shè)備投入成本的迅速降低，太陽(yáng)能的利用范圍越來(lái)越廣。太陽(yáng)能作為輔助加熱的研究和實(shí)驗(yàn)在浴室、企業(yè)供熱、家庭供暖等領(lǐng)域已非常成熟，據(jù)有關(guān)報(bào)道，太陽(yáng)能集熱的利用率已高達(dá)60%，而太陽(yáng)能熱水供水系統(tǒng)與電熱水器運(yùn)行費(fèi)用相比，投資經(jīng)濟(jì)回收期≤5年。由此可見(jiàn)，太陽(yáng)能應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫木質(zhì)包裝熱處理領(lǐng)域在技術(shù)上完全可行。

2 政策法規(guī)有利于太陽(yáng)能利用的應(yīng)用與推廣

國(guó)際上對(duì)碳排放的關(guān)注由來(lái)已久，我國(guó)的政策法規(guī)對(duì)環(huán)境保護(hù)以及能源利用也十分重視，《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法(修訂)》第九條就明確指出:國(guó)家鼓勵(lì)和支持大氣污染防治的科學(xué)技術(shù)研究，推廣先進(jìn)適用的大氣污染防治技術(shù)；鼓勵(lì)和支持開(kāi)發(fā)、利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等清潔能源。同時(shí)各地對(duì)熱處理的主要熱量供應(yīng)設(shè)備鍋爐的要求都有明確要求，在“十二五”期間，主要大城市都將對(duì)高污染的鍋爐實(shí)施禁用，也就意味著主要位于發(fā)達(dá)城市的木質(zhì)包裝生產(chǎn)企業(yè)的燃料鍋爐將無(wú)法使用。替代高污染鍋爐的選擇目前主要有燃油鍋爐和電鍋爐，但這兩種鍋爐雖然符合政策法規(guī)的要求，但使用的高成本對(duì)企業(yè)會(huì)造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，如果將太陽(yáng)能與燃料鍋爐或電鍋爐結(jié)合使用，既能符合政策法規(guī)要求，又能有效降低企業(yè)成本，真正做到利國(guó)利民。國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題成果得出結(jié)論:使用太陽(yáng)能在減排溫室氣體方面，每m2熱水器集熱器每年可減少燃煤125kg，從而每年可減排粉塵25kg、二氧化硫氣體 2.5kg、二氧化碳?xì)怏w90kg[3]。

3 我國(guó)熱處理企業(yè)所處地理位置優(yōu)越

截至2011年底，國(guó)內(nèi)包裝處理企業(yè)近1000家，其中熱處理企業(yè)600余家，較多的省份主要有廣東、山東、江蘇、浙江、福建、吉林、河北、黑龍江，占總數(shù)的80%以上。按我國(guó)太陽(yáng)能資源分布圖的分布情況來(lái)看，500余家企業(yè)地處太陽(yáng)能資源可利用區(qū)范圍，其中超過(guò)100家企業(yè)地處太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)，近20家企業(yè)地處太陽(yáng)能資源豐富區(qū)，如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)能資源分布與熱處理企業(yè)分布情況(截至2011年底)

四 存在問(wèn)題及建議

(1)前期投入成本略高，國(guó)家在熱處理企業(yè)中使用太陽(yáng)能的政府引導(dǎo)與補(bǔ)貼不足。

(2)各地執(zhí)行環(huán)保制度的力度不夠，大多數(shù)城市對(duì)禁用燃料鍋爐區(qū)域的燃料鍋爐的審批與查處力度不大，導(dǎo)致部分小的木質(zhì)包裝處理企業(yè)仍使用高污染鍋爐，不對(duì)高污染鍋爐進(jìn)行淘汰升級(jí)更換。

五 應(yīng)用于木質(zhì)包裝熱處理方面需解決的問(wèn)題

1 木質(zhì)包裝熱處理過(guò)程中供給熱量不足時(shí)補(bǔ)充熱源裝置的方式、設(shè)計(jì)與改進(jìn)

2009年力諾瑞特研制的太陽(yáng)能雙動(dòng)力燃?xì)忮仩t已初步解決了熱量供給不足的問(wèn)題，但如何結(jié)合木質(zhì)包裝企業(yè)進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，仍需進(jìn)一步開(kāi)展針對(duì)性的研究。

2 在熱處理作業(yè)空余期熱量存貯與再利用

熱處理企業(yè)與一般的家庭采暖和游泳池以及浴室、企業(yè)供熱不同，木質(zhì)包裝熱處理企業(yè)熱能使用期在整個(gè)生產(chǎn)所占時(shí)間比例不高，在熱能的非使用期間如何將太陽(yáng)能設(shè)備收集的熱量存儲(chǔ)起來(lái)再利用也是需進(jìn)一步解決的問(wèn)題。該問(wèn)題的解決可縮短企業(yè)設(shè)備投入的回報(bào)周期和提高設(shè)備使用效率，有利于太陽(yáng)能集熱在木質(zhì)包裝熱處理領(lǐng)域推廣。

3 木質(zhì)包裝熱處理過(guò)程中太陽(yáng)能供高溫蒸汽的最適宜溫度研究

使用不同溫度的蒸汽對(duì)木質(zhì)包裝進(jìn)行熱處理，不僅處理效果不同，而且不同溫度蒸汽加熱能量的利用率也有很大差別。選擇最適宜的高溫蒸汽對(duì)木質(zhì)包裝進(jìn)行熱處理，最大限度地發(fā)揮能量的利用效率，合理充分利用通過(guò)太陽(yáng)能集熱裝置收集的能量，增加太陽(yáng)能在使用過(guò)程中的利用效率，也是有待于進(jìn)一步研究的技術(shù)問(wèn)題。

六 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將太陽(yáng)能應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫木質(zhì)包裝熱處理領(lǐng)域雖然還有需要解決的問(wèn)題，但應(yīng)用于該領(lǐng)域是切實(shí)可行的。將太陽(yáng)能應(yīng)用于木質(zhì)包裝熱處理領(lǐng)域符合國(guó)家發(fā)展規(guī)劃以及相關(guān)政策，建議加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫熱處理領(lǐng)域利用改造的研究，使太陽(yáng)能在檢驗(yàn)檢疫的高能耗領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

[1] 殷志強(qiáng), 李鵬, 周小雯, 我國(guó)太陽(yáng)能熱利用的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].太陽(yáng)能, 2012, (4): 17－19.

[2]袁家普. 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2008: 52.

[3]建設(shè)部科技發(fā)展中心. 國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題成果 建筑一體化太陽(yáng)能集熱技術(shù)工程示范[J]. 建設(shè)科技, 2007, (12): 49－50.