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上海西齐机电设备有限公司

污泥焚烧厂实现用电自给自足

**较大的泥污焚烧厂现已基本实现用电自给自足。凭借新近安装的两台蒸汽锅炉和一台蒸汽轮机，它可以利用焚烧过程产生的废热来发电，满足至少95%的用电需求，而运行成本也削减近10%。

在此之前，该厂仅将废热用于生产低压蒸汽。低压蒸汽可用于多个不同加工过程，发电能力有限。西门子旗下独立品牌锅炉*NEM公司，现已将4台低压蒸汽锅炉中的两台更换为高压锅炉，并安装了一台蒸汽轮机。这样一来，该厂可以大大提高废热利用效率，并将发电量提高至原来的9倍。

磷回收

仅在德国，每年就要产生约800万吨脱水城市泥污。其中约三分之一的泥污为农业部门所利用，但由于农业应用对泥污的质量要求越来越高，污泥农用比例多年来一直未能提升。因此，不论是在专业焚烧厂进行焚烧，还是在水泥厂、燃煤电厂和垃圾焚烧厂用作辅助燃料，焚烧污泥的吸引力与日俱增。专业焚烧厂其优点是可以分离出泥污中所含的宝贵原料，特别是磷肥料的回收利用。

在荷兰，N.V. Slibverwerking Noord-Brabant（SNB）运营着这样一家污泥焚烧厂，每年处理约45万吨脱水**泥污——在大约900摄氏度高温下焚烧干燥的泥污。

定制锅炉

对SNB焚烧厂进行改造，为其配备两台高压蒸汽锅炉用于发电，这对NEM公司（2011年并入西门子）的工程师而言，面临着两个挑战。他们设计的锅炉必须能适用于这个建于1997年的焚烧厂。此外，必须尽快安装好锅炉，同时保持焚烧厂部分运行，以免中断**泥污的处理。

*们随后打造出一台既满足蒸汽轮机技术规格（450摄氏度蒸汽温度和60巴压力），又符合尺寸和重量规定的锅炉。实现这一点，一定程度上得益于减小锅炉省煤器炉管的直径，从而得以减小管壁厚度，减轻重量。此外，有必要根据高度限制来调节管道间距，同时还应考虑燃料的污垢特性。工程师对蒸汽温度尤其重视。泥污中含有多种不同化学元素，其中一些化学元素在较高温度下会腐蚀金属。正因为如此，哪怕锅炉和蒸汽轮机能够在更高温度下工作，蒸汽温度被限制在450摄氏度。

然后，由蒸汽来驱动西门子SST 110工业蒸汽轮机。蒸汽轮机采用两个并行模块。高压模块在60巴蒸汽压力下工作。低压模块在2.5巴压力下供应剩余的蒸汽。这种低压蒸汽主要用于烘干泥污——送到焚烧厂时，**泥污含有约75%的水分。改装高压锅炉时淘汰了原来用低压蒸汽运行的蒸汽电机，过去该电机利用450千瓦发电机来发电。现在，焚烧厂使用一台3,500千瓦发电机，满足其几乎全部用电需求。

要成功实现向新能源结构的转型和**脱碳，储能技术至关重要。由于输电线路越来越多地承载了来自波动的可再生能源的电力，为了避免断电，电网的灵活性亟待提高。针对这一点，西门子*研究院的研究人员正在研发解决方案。

当来自可再生能源的电力日益增多，我们需要多大的能源储量才能够确保电网的稳定？从低至3吉瓦到多达30吉瓦，各方对德国在未来4到6年内电力需求的预测大相径庭。欧洲较大的应用型研究机构弗劳恩霍夫研究所开展的一项调查则预测，到2030年，德国的能源储量需求将在13吉瓦到50吉瓦之间。各方预测的数字悬殊巨大，这主要是因为研究所基于的复杂假设千差万别。

基于电池的储能系统在技术上取得长足进步 

西门子*研究院储能解决方案创新项目负责人Karl-Josef Kuhn表示：“储能技术不仅是德国实现向新能源结构转型的关键，也是**脱碳的关键。”储能解决方案多种多样，从常规的抽水蓄能电站到先进的电池蓄电系统，不一而足。前者可储存大量水用于发电。目前，德国拥有9座抽水蓄能电站，总发电量约为7吉瓦，但这远不能满足未来的需求。

Kuhn解释道：“抽水蓄能电站的扩张潜力有限。这意味着我们必须找到能够储存大量电力的替代储能技术。”正因如此，西门子与AES Corporation联合成立了一家公司，主要开展储能技术和服务相关业务。这家名为Fluence的公司除了提供AES的Advancion和西门子的Siestorage储能平台之外，也在研发新技术。Siestorage是一个模块化系统，它可将高性能锂离子电池和接入电网所需的电力电子系统结合起来。这个系统可以储存并在日后释放较多500千瓦时的电力，储电容量可达1兆瓦。其他传统的短期储能解决方案则包括电容器、飞轮储能系统和压缩空气储能系统等。

转向长期解决方案

上述所有解决方案的共同缺点是，它们的储能周期仅能以分钟或小时计。为此，西门子研究人员正专注于研发可以将电能转换为能够长期储存的能源形式的解决方案，如氢气，以及氨和甲醇等化学制品。

这些电转气技术可以利用电解技术，将水和电能转化为化学原料。例如，一个初步试点项目是西门子的制氢装置Mainz Energy Farm。它的功率高达6兆瓦，是**同类装置中规模较大的。它的氢气产量可以满足约2000辆燃料电池汽车的需求。除电解制氢之外，西门子也将目光投向了甲烷。氢气和甲烷都能储存在天然气管网中并可在日后再次转化为电力。西门子*也在研究利用如甲醇等二氧化碳零排放的燃料来进行转化的技术。

其他研究领域包括热储能和机械储能，以及以压缩空气的形式储存电能的系统。Kuhn表示：“成功实现向新能源结构转型的关键是我们必须综合利用多种储能技术。”