王鳳琳　夏博夢雪　楊郁鑫　張亻全　白秉鋒　渠月桐　王謙

(武漢科技大學(xué)城市學(xué)院　武漢 430083)

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基于離散模型的落葉資源利用方案評價

王鳳琳夏博夢雪楊郁鑫張亻全白秉鋒渠月桐王謙

(武漢科技大學(xué)城市學(xué)院武漢 430083)

摘要結(jié)合社會調(diào)查，對落葉資源利用的幾種方案進(jìn)行評估分析，運用離散模型分析得到影響資源利用方案的各因素的比重，找到最優(yōu)的落葉資源利用方案。以武漢市為例，分析表明將落葉進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電能有效利用落葉資源且資源利用率高，能為我國環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞落葉資源離散模型生物質(zhì)發(fā)電

0引言

落葉，常常被人們當(dāng)做垃圾焚燒、填埋或簡單堆肥，卻不知道白白浪費了每年幾十億t的巨大自然資源。注重環(huán)保一方面要節(jié)能減排，一方面更要學(xué)會資源合理利用，尤其是這種自然資源。本文對落葉資源利用的幾種落葉處理方案進(jìn)行評估分析，并結(jié)合社會調(diào)查，找到最優(yōu)的落葉資源處理方案，激發(fā)更多人的環(huán)保意識，也為后期落葉資源利用方案的深入改進(jìn)做好鋪墊。

1落葉資源利用方案

目前未能全面普及但更為科學(xué)環(huán)保的落葉利用方式：研磨作飼料、生物降解作菌種、提取落葉中纖維素做環(huán)保制品、制沼氣以及生物質(zhì)發(fā)電。

1.1研磨作飼料

將樹葉洗凈、晾曬、研磨成粉末狀，將其與米糠、魚粉混合攪拌成稀糊狀，待發(fā)酵完成后，混入飼料中喂給動物。

1.2生物降解作菌種

將樹葉粉碎成粗粉狀，按一定的配比與稻谷混合加入石灰水浸拌后，再添加石膏粉攪拌均勻，攪拌均勻后裝瓶常壓滅菌后接入菌種，儲存在消毒后的室內(nèi)培養(yǎng)，菌絲滿瓶后即可使用。

1.3提取落葉中纖維素做環(huán)保制品

通過將落葉粉碎、烘干，用堿法制漿，原料置入一定濃度的氫氧化鈉溶液中煮沸，然后撈取紙漿灌入模具中壓制成型，最后經(jīng)一定溫度烘干制成環(huán)保成品。

1.4制沼氣

將落葉與廢渣、廢料、糞便、桔桿、雜草等集中投入沼氣池，在厭氧的環(huán)境下，通過微生物分解有機(jī)物得到沼氣。

1.5生物質(zhì)發(fā)電

將落葉簡單的粉碎、磁選后，將其焚燒，通過干燥、燃燒、燃燼的三個過程后，產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱，經(jīng)過熱水蒸氣進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

2基于離散模型的落葉資源利用方案分析

根據(jù)上文所述資料，落葉處理方案的最優(yōu)選擇是一個復(fù)雜的、多目標(biāo)決策問題，各種方法的優(yōu)劣難以直觀的對照比較，故運用離散模型中的層次分析法進(jìn)行分析。

2.1影響城市落葉處理方案選擇的因素

影響方案選擇的最首要的6個因素：減量化程度、資源利用率、經(jīng)濟(jì)投入度、市場認(rèn)可度、技術(shù)與設(shè)備要求和環(huán)保程度。

2.2建立模型

該模型的目標(biāo)層是選擇出最優(yōu)落葉處理方案，準(zhǔn)則層即影響落葉處理方案選擇6個因素分別用B1、B2、B3、B4、B5、B6來表示，方案層即落葉處理的5個方案分別用C1、C2、C3、C4、C5來表示(見表1)。模型如圖1。

圖1　落葉優(yōu)化處理方案模型

比較項目研磨做飼料(C1)生物降解做菌種(C2)回收做成環(huán)保紙袋(C3)制沼氣(C4)生物能源發(fā)電(C5)減量化程度(B1)40%30%35%70%80%資源利用率(B2)30%60%50%60%70%經(jīng)濟(jì)投入(B3)最低較低高低最高市場認(rèn)可度(B4)較為滿意滿意較為滿意最滿意最不滿意技術(shù)與設(shè)備要求(B5)最低較高高一般較低環(huán)保程度(B6)最高高較高低最低

2.3構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行層次單排序及其一致性檢驗

用強(qiáng)制確定法將各個方案層定量，對各方案進(jìn)行兩兩對比之后，按9分位比率排定各評價指標(biāo)的相對優(yōu)劣順序，依次構(gòu)造出評價指標(biāo)的判斷矩陣。若兩元素同等重要，則在矩陣中填1；稍微重要則填3；較強(qiáng)重要則為5……以此類推，判斷出各方案在某一準(zhǔn)則層下的重要程度。

對于每一個成對比較陣計算最大特征根及對應(yīng)向量，利用一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率做一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量(歸一化后)即為權(quán)向量；若不通過，則需要重新構(gòu)造對比矩陣，直到滿足條件為止，見表2～表8。

表2　判斷矩陣A-B

6階矩陣，RI=1.24

表3　判斷矩陣B1-C

5階矩陣，RI=1.12

表4　判斷矩陣B2-C

5階矩陣，RI=1.12

表5　判斷矩陣B3-C

5階矩陣，RI=1.12

表6　判斷矩陣B4-C

5階矩陣，RI=1.12

表7　判斷矩陣B5-C

5階矩陣，RI=1.12

表8　判斷矩陣B6-C

5階矩陣，RI=1.12

2.4層次總排序表(表9)

表9　層次總排序表

層次總排序一致性檢驗如下：

從離散模型研究成果來看，5種方案的優(yōu)劣排序是：

C5>C3>C2>C4>C1

即:生物能發(fā)電>回收做成環(huán)保紙袋>生物降解做菌種>制沼氣>研磨做飼料

這個排序結(jié)果符合問卷調(diào)查的結(jié)果，也符合現(xiàn)實情況。

3落葉資源進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電的效果預(yù)測

落葉用于發(fā)電是通過合理改變落葉焚燒法，讓落葉中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換為電能。目前廣泛運用的三種方法：直燃發(fā)電、氣化發(fā)電和混合發(fā)電，這些方式對落葉的預(yù)處理要求較低，落葉經(jīng)過簡單處理甚至無須處理就可投入爐內(nèi)燃燒，大大提高了處理的效率，減量化程度高且資源利用率高。

以武漢市為例，武漢市區(qū)面積約為8 494km2，綠化覆蓋率約為39.2%，綠化面積約為：8 494×39.2%=3 329.648 (km2)。

保守估計，一年中可回收的落葉平均為3 964kg/km2

則一年可回收的落葉約為：332 964.8×3 964=131 987 246 7 (kg)

一般生活垃圾每噸產(chǎn)生的熱量是800大卡,而落葉可產(chǎn)生2 000大卡。

目前國家標(biāo)準(zhǔn)煤按6 000大卡/kg折算：

Q=0.24×3 600=864[大卡/(kW·h)]

一噸標(biāo)煤得而發(fā)電量是：6 000÷864×1 000=6 944.4 (kW·h)

一噸樹葉的發(fā)電量：2 000÷864×1 000=2 314.81 (kW·h)，即一年的樹葉發(fā)電量為：2 314.81×131.99×10 000=305 531 771 9 (kW·h)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤44萬t。

數(shù)據(jù)顯示，武漢市一年落葉回收的發(fā)電量是驚人的。如果我國在全國范圍內(nèi)實行生物質(zhì)發(fā)電來處理落葉，產(chǎn)生的能源是不可估量的，這也將會是我國在新能源的探索上的又一次飛越性的突破。

4結(jié)語

將落葉資源進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電，不僅資源利用率高，且不同于煤在燃燒過程中會產(chǎn)生大量大氣污染顆粒，生物質(zhì)發(fā)電不會殘留有害物質(zhì)，是一種清潔的能源。落葉資源的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用將極大的改善我國目前不可再生能源短缺的現(xiàn)狀，改善能源結(jié)構(gòu)，緩解能源危機(jī)，減少落葉焚燒、填理等帶來的環(huán)境影響。

夏博夢雪，女，研究方向：工程管理、節(jié)能環(huán)保。

作者簡介王鳳琳，女，1974年生，高級經(jīng)濟(jì)師，主要從事工程管理、節(jié)能環(huán)保等應(yīng)用研究。

(收稿日期：2016-03-10)

LeavesResourceUtilizationSchemeEvaluationBasedonDiscreteModel

WANGFenglinXIABOMengxueYANGYuxinZHANGQuanBAIBinfengQUYuetongWANGQian

(City College, Wuhan University Of Science And TechnologyWuhan 430083)

AbstractBased on the social survey，this paper assesses and analyzes several kinds of schemes of leaves resource utilization. The discrete model analysis is applied to find out the weights of every factor affecting resource utilization scheme, as well as the optimal leaves resource utilization scheme. Taking Wuhan for example, biomass power generation can make effective use of leaves resource with high utilization rate, which contributes to the environmental protection in China.

Key Wordsdeciduous resourcesdiscrete modelbiomass power generation

節(jié)能減排與綜合利用