生物质工厂为英属哥伦比亚大学减少碳排放

来自Nexterra的可编程自动化控制器、人机界面(hmi)和热电联产(CHP)工厂的历史学家为不列颠哥伦比亚大学(UBC)温哥华提供了超过12%的蒸汽。在运营的第一年，经过生物质工厂改造的设施取代了超过11.5万英热单位的天然气，每年减少了6000吨温室气体(GHG)排放，相当于减少了1250辆汽车;预期会有更好的表现。该设施是UBC“校园作为生活实验室”计划的一部分。

UBC温哥华校区本身就是一座城市。社区包括超过5万名学生、教师和居民，他们在1000英亩的校园里工作、学习和生活。在2012年之前，该大学依靠其以天然气为燃料的中央供暖工厂为校园供暖，并从BC Hydro购买电力用于电网。作为可持续发展的领导者，该大学致力于减少温室气体排放。2009年，UBC开始在校园设计和建造一个热电联产工厂，使用可再生燃料。

Better-than-Kyoto目标

2007年，英属哥伦比亚大学实现了《京都议定书》规定的温室气体减排目标。为了制定进一步减少温室气体排放的积极目标，该大学于同年制定了气候行动计划。根据该计划，UBC承诺在2007年至2015年间将目前的排放量减少三分之一。到2050年，该大学希望实现碳中和。

此外，由于招生人数和研究活动的增加，UBC预计其校园规模将大幅增长。为了适应这一增长，该大学计划增加数百万平方英尺的建筑，所有这些都需要热能和电力。

英属哥伦比亚大学不仅希望减少自身的温室气体排放，还希望成为创新可再生能源技术的中心，这些技术可以被社区采用。在不列颠哥伦比亚省，自2007年7月以来，像这所大学这样的公共机构一直在缴纳省级碳税。

“作为一个社区，我们希望成为可持续发展的真正领导者。如果我们自己都不能减少能源消耗和温室气体排放，又怎么能指望别人减少呢?”UBC战略计划主任布伦特·索德说。“我们还希望利用我们积极的温室气体减排承诺，在我们自己的社区内推动创新和新技术。”

减排

作为减排的第一步，该大学确定了排放温室气体的建筑或技术。UBC完成了一项校园范围内所有温室气体排放的研究。最大的排放点是校园的中央供暖设备，它为实验室、教学楼和住宅提供热量。大学领导决定，他们需要增加建筑的燃气燃烧系统，使用可再生生物质燃料的生物质系统，为校园产生热量。

该大学开始寻找能源系统供应商，了解校园的独特能源需求，以及如何在城市校园提供可再生能源系统。Nexterra Systems Corp.是一家总部位于温哥华的开发商和供应商，为加拿大和美国的项目提供先进的气化系统。Nexterra提供了其重要的技术专长，并与UBC合作，从加拿大和不列颠哥伦比亚省政府机构和私人组织获得项目资金。

Nexterra设计、开发并安装了热电联产设备，该设备使用木质生物质清洁木材废料(如托盘和建筑垃圾)和木材制造残留物。

木本生物质每天用卡车运送两到三次。任何超大或非木质材料自动删除与集成的屏幕和磁铁系统。气化炉将生物质转化为清洁、可燃的合成气或“合成气”。

UBC的新生物能源研究和示范设施(BRDF)是北美第一个使用Nexterra专有气化系统与该公司独特的合成气清理技术相结合的CHP系统。BRDF生产发动机级合成气，能够运行内燃机，产生热量和动力。

2种工作模式

该系统有两种主要运行模式:商业热模式和示范热电联产模式。在热模式下，氧化剂燃烧合成气，热烟道气被引导通过锅炉产生蒸汽。通过该大学现有的配电系统，蒸汽被用于为校园建筑供暖。在演示模式中，合成气经过条件处理去除杂质，然后冷却和过滤，从而产生热量和电能。然后，合成气被注入高效的内燃机，驱动发电机，产生的电力通过现有的电网分布在整个UBC校园。

该系统还回收发动机的热量和废气，为校园供暖产生额外的蒸汽。控制过程和过程本身一样重要。

两个可编程自动化控制器(pac)管理系统的控制。设备操作员可以监控操作，并通过人机界面(HMI)软件主动纠正系统和机器层面的任何问题。此外，历史记录软件将设施数据报告给Nexterra服务器，公司可以实时支持设施的运行。

由于控制器的集成平台和单一编程环境，现场设备操作人员需要维护的备件更少。该平台严格的操作控制使系统能够以所需的精度处理生物质，同时仍然满足大学雄心勃勃的减排目标。

Nexterra电气和控制经理Quamar Jutt表示，这些技术的互联性和广泛接受度“使我们能够非常高效地实施解决方案。”“我们能够将资源集中在改进关键产品上，比如CHP系统，而不是将程序从一个平台转换到另一个平台。”

该平台的开放性还有助于通过ODVA的以太网/IP网络轻松与引擎集成。三个电机控制中心(mcs)与交流驱动器连接，提供全厂范围内的电机控制。

蒸汽需求的12%

自2012年9月开始运营以来，BRDF已经提供了校园平均每年12%的蒸汽需求。该系统通过取代用于生产蒸汽的化石燃料，成功地减少了温室气体排放。此外，空气排放量一直远低于和/或在允许的水平。

在运营的第一年，该设施取代了超过115,000 MMBtu的天然气。这样每年减少了6000吨温室气体排放，相当于减少了1250辆汽车。随着运营商对该系统越来越熟悉，用户数量将继续增长。

今天，BRDF是UBC“校园作为生活实验室”倡议的成功组成部分。在该设施的研究实验室里，学生和教师完成他们自己的替代能源项目。这家工厂吸引游客的速度几乎是不间断的——头两年就有1000多人参观，了解清洁和可持续发电的新形式。该大学和Nexterra将继续探索进一步推进该设施的技术。潜在的领域包括将清洁的合成气转化为先进的生物燃料、可再生氢和其他产品。

上述结果是针对UBC与其他产品一起使用所选择的产品和服务所特有的;具体的结果可能有所不同。

- Darcy Quinn来自Nexterra Systems;由内容经理马克·霍斯克编辑，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键概念

• 英属哥伦比亚大学将生物质工厂技术改造为热电联产(CHP)工厂，以减少碳排放。
• 控制和自动化，包括plc、hmi和历史记录器，每年减少6000吨温室气体排放。
• 作为“校园作为生活实验室”倡议的一部分，UBC提供设施参观。

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