生物質(zhì)能在集中供熱項(xiàng)目中的有效利用

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染尤其是大氣的質(zhì)量，已經(jīng)成為迫在眉睫的問(wèn)題。本文首先對(duì)生物質(zhì)能、開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能的意義和價(jià)值；并論述了秸稈焚燒產(chǎn)生的災(zāi)害以及近年來(lái)各級(jí)政府在有效利用生物質(zhì)能方面的政策支持等優(yōu)勢(shì)；最后，著重介紹了浙江臨安板橋鎮(zhèn)的集中供熱項(xiàng)目，以期為生物質(zhì)能的合理利用提供一個(gè)可借鑒的案例。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；合理；有效利用；集中供熱

一、生物質(zhì)能源簡(jiǎn)介

生物質(zhì)能源是由植物光合作用而產(chǎn)生的有機(jī)體，是太陽(yáng)能以碳?xì)浠衔镄问絻?chǔ)存在生物中的一種能量?？赊D(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，它是固體的太陽(yáng)能，是一種可再生的碳源。保守估計(jì)，全世界每年植物光合作用固定的能量達(dá)3×1021焦耳，相當(dāng)于全球10年消耗的能量。

生物質(zhì)能形式多樣，數(shù)量巨大，全球遍布，是世界能量消費(fèi)總量第四位的能源，僅次于煤炭、石油和天然氣，也是農(nóng)村及欠發(fā)達(dá)地區(qū)的主要能源形式。

生物質(zhì)能源的利用形式有以下兩種，一是化學(xué)利用法，如通過(guò)中溫干餾、高溫?zé)峤獾葻峄瘜W(xué)方法，獲得木炭、焦油和可燃?xì)怏w等產(chǎn)品；或是通過(guò)生物化學(xué)發(fā)酵法，在微生物的作用下，生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品；二是物理利用法，如油料植物生產(chǎn)生物油，或把農(nóng)作物秸稈壓制狀塊狀、棒狀成型燃料，以便儲(chǔ)存、運(yùn)輸和提高燃燒效率。

中國(guó)理論測(cè)算生物質(zhì)能源資源量50億噸左右，主要有農(nóng)業(yè)剩余物和林業(yè)剩余物，及禽畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾、生活污水和水生植物等可再生資源。

二、生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用的意義

生物質(zhì)能源具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)促進(jìn)可再生能源開(kāi)發(fā)和利用，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

一方面節(jié)能效益顯著：地球上化石能源日益緊缺、價(jià)格不斷攀升，生物質(zhì)能源是可再生清潔能源，價(jià)格穩(wěn)定、供應(yīng)持續(xù)可靠。利用生物質(zhì)能源替代石油和天然氣，可以規(guī)避化石能源的價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)能源多樣性的節(jié)能效益；

另一方面降耗效益明顯：以農(nóng)林廢棄物為原料生產(chǎn)的生物質(zhì)成型顆粒燃料屬于可再生能源，中國(guó)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中明確將生物質(zhì)成型顆粒燃料利用量計(jì)入各地的節(jié)能減排量，并且不受對(duì)各地設(shè)定的能源消費(fèi)總量限額限制，鼓勵(lì)各地加大生物質(zhì)成型顆粒燃料利用。例如，用戶(hù)鍋爐蒸汽量50蒸噸/h，利用生物質(zhì)成型顆粒燃料，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.5萬(wàn)噸，同時(shí)，按照國(guó)家能源局現(xiàn)行政策，每減少使用一噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可申請(qǐng)200元國(guó)家財(cái)政補(bǔ)助；

三是減排效益方面：生物質(zhì)能源燃燒排放的溫室氣體CO2相當(dāng)于其在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收的CO2，溫室氣體為生態(tài)“零”排放。根據(jù)《京都議定書(shū)》CDM碳交易機(jī)制，使用生物質(zhì)成型顆粒燃料清潔能源，可向國(guó)際市場(chǎng)銷(xiāo)售減排CO2指標(biāo)；

四是環(huán)保效益方面：使用動(dòng)力煤和燃料油為燃料，燃燒煙氣處理不僅需要投資高額的脫硫脫硝設(shè)備，設(shè)施運(yùn)行還需要支付較高的脫硫脫硝成本，生物質(zhì)燃料含硫、灰分是煤的十分之一，含氮很低，符合清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)，燃燒時(shí)不經(jīng)過(guò)脫硫脫硝即可達(dá)到國(guó)家環(huán)保二類(lèi)要求；生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)和使用過(guò)程廢水、廢氣、廢渣等“三廢”產(chǎn)生量極少，儲(chǔ)運(yùn)無(wú)散落揚(yáng)塵等污染。無(wú)論是生產(chǎn)制造還是生產(chǎn)使用，均符合清潔生產(chǎn)要求；

五是政策效益：當(dāng)前全球氣候變暖，經(jīng)濟(jì)變冷、中國(guó)鼓勵(lì)使用清潔能源、實(shí)施清潔生產(chǎn)，在節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)生態(tài)工業(yè)園區(qū)方面出臺(tái)了一系列的補(bǔ)貼、獎(jiǎng)勵(lì)和稅收減免等優(yōu)惠政策，積極推廣生物質(zhì)清潔能源，利國(guó)利民、造福后代。

生物質(zhì)能是一種可再生的綠色能源，不僅使農(nóng)林固體剩余物廢棄資源得到綜合利用，還可以代替煤炭、燃料油和天然氣；既能減排SO2、NOX和粉塵，還能減排CO2，又能為改善能源結(jié)構(gòu)做出貢獻(xiàn)，因而發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)一舉多得，利國(guó)利民。

三、合理、有效地利用生物質(zhì)能

近年來(lái)，在加快建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)進(jìn)程中，生物質(zhì)能利用成為萬(wàn)眾矚目的重大議題，國(guó)家于2005年頒布了《可再生能源法》，2007年頒布了《節(jié)約能源法》，2008年頒布了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》，針對(duì)同一個(gè)產(chǎn)業(yè)，三部法律密集出臺(tái)，在共和國(guó)立法史上尚屬首次。

2012年，國(guó)務(wù)院和能源局分別印發(fā)《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性興新產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《生物質(zhì)能發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，明確生物產(chǎn)業(yè)是國(guó)家確定的一項(xiàng)戰(zhàn)略性興新產(chǎn)業(yè)，要求到2015年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到1000萬(wàn)噸，生物液體燃料年利用量達(dá)到500萬(wàn)噸，生物燃?xì)饽昀昧窟_(dá)到300億立方米，生物質(zhì)年利用總量超過(guò)5000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳9500萬(wàn)噸，生物能源產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到1500億元，到2020年，生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。

2013年10月18日，國(guó)家能源局綜合司印發(fā)《生物質(zhì)能供熱項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》中指出，在開(kāi)展社會(huì)效益評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮生物質(zhì)能供熱對(duì)促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、改善大氣環(huán)境、保障民生、提高農(nóng)民收入、發(fā)展可再生能源等多方面的貢獻(xiàn)。

但是，由于經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)等一系列難題，我國(guó)的生物質(zhì)能一直不能得到合理、有效的應(yīng)用。例如，農(nóng)作物秸稈是生物質(zhì)能資源的主要來(lái)源之一，但是，由于秸稈的收儲(chǔ)運(yùn)等技術(shù)難題以及其它問(wèn)題，這種可再生能源一直不能得到有效的利用，大部分被農(nóng)民就地焚燒。

在大氣污染防治中，秸稈焚燒引起的大氣污染問(wèn)題備受關(guān)注。2013年夏收季節(jié)，多地因農(nóng)民焚燒秸稈，引發(fā)了一場(chǎng)席卷大半個(gè)中國(guó)的“煙災(zāi)霧霾”，從南到北許多地方籠罩在大霧之中，很多城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村一時(shí)間成為霧都、煙火之鄉(xiāng)，呼吸道疾病大增；多處國(guó)道、高速公路事故頻發(fā)，致人傷殘事件此起彼伏、機(jī)場(chǎng)等現(xiàn)代化交通工具一度陷入癱瘓，造成的損失至今無(wú)法估量。

四、利用生物質(zhì)能的集中供熱模式

我國(guó)的生物質(zhì)能來(lái)源廣泛，總量也很大，應(yīng)用前景廣闊。本論文擬以浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)的集中供熱項(xiàng)目為例，介紹并推廣區(qū)域集中供熱的生物質(zhì)能應(yīng)用模式。

（一）項(xiàng)目建設(shè)的背景

以前，由于盲目建設(shè)且缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，絕大部分區(qū)域的居民用戶(hù)和工業(yè)企業(yè)都保持分散無(wú)序的采暖供熱模式，造成了能源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)效益少的局面。

浙江省近幾年的大氣污染問(wèn)題也十分嚴(yán)重。例如，2013年的“6月黃色大霧事件”，在全國(guó)70多個(gè)城市中，江蘇、浙江北部位列其中，達(dá)到重度霾。

為此，《浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（2013—2017年）》提出，要以“能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)廢氣污染整治、城鄉(xiāng)廢氣治理等為突破口，堅(jiān)持源頭治理、綜合防治，倡導(dǎo)綠色低碳生產(chǎn)生活方式”。提出了禁止秸稈焚燒，實(shí)施秸稈及農(nóng)作物廢棄物綜合利用方案，鼓勵(lì)秸稈資源化、商品化。到2017年，基本實(shí)現(xiàn)秸稈還田和多元化利用，秸稈綜合利用率達(dá)到90%以上。建立健全禁止露天焚燒秸稈的長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制，充分利用衛(wèi)星遙感加強(qiáng)秸稈焚燒監(jiān)控，嚴(yán)防隨意露天焚燒秸稈。全省細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度在2012年基礎(chǔ)上下降20%以上。

伴隨著中國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗、大氣污染防治壓力持續(xù)加大。為切實(shí)改善空氣質(zhì)量，國(guó)家及省市各級(jí)政府相繼出臺(tái)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（2013—2017年）》、《杭州市“無(wú)燃煤區(qū)”建設(shè)實(shí)施方案》等方案，有的地方還出臺(tái)了具體性的政策和規(guī)定，以改善以前供熱、供氣、供水的“散、亂、差”狀況，浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)的集中供熱項(xiàng)目就是在這樣的背景之下產(chǎn)生的。

（二）板橋鎮(zhèn)現(xiàn)狀供熱情況介紹

板橋鎮(zhèn)地處臨安市域東南部，位于青山湖國(guó)家級(jí)森林公園南畔，鎮(zhèn)域面積約139.3平方公里；距杭州主城區(qū)約45公里，距臨安主城區(qū)約8公里；鎮(zhèn)域內(nèi)共有220個(gè)村民小組，2個(gè)居委會(huì)，居民總戶(hù)數(shù)為8802戶(hù)。

板橋鎮(zhèn)熱用戶(hù)以造紙、制鞋企業(yè)為主。從區(qū)域分布看，分布較為分散，主要集中板橋村、牌聯(lián)村、桃源村、界聯(lián)村。板橋鎮(zhèn)現(xiàn)狀熱用戶(hù)供熱方式均為燃煤的分散鍋爐供熱。全鎮(zhèn)目前在冊(cè)的自備鍋爐熱用戶(hù)31家，鍋爐34臺(tái)，總額定蒸發(fā)量為91.7t/h。熱用戶(hù)鍋爐以小鍋爐為主，蒸發(fā)量小于1噸（含1t/h）的鍋爐6臺(tái)，約占總數(shù)的18%；2t/h鍋爐18臺(tái)，占53%；4t/h鍋爐5臺(tái)，占15%。5t/h鍋爐1臺(tái)，占3%；6t/h鍋爐3臺(tái)，占9%；8t/h鍋爐1臺(tái)，占3%。單臺(tái)鍋爐容量最大的為8t/h，僅1臺(tái)，最小的為0.4t/h。熱負(fù)荷平均總量為57.0t/h，熱負(fù)荷最小時(shí)為47.8t/h，最大時(shí)為73.1t/h。

板橋鎮(zhèn)造紙企業(yè)的現(xiàn)狀供熱方式存在以下主要問(wèn)題：一方面目前各企業(yè)鍋爐單臺(tái)容量小，熱效率低，供熱效果差，燃煤鍋爐房?jī)?nèi)的除塵設(shè)備落后、陳舊，效率低，煙囪數(shù)量多且高度低，大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，影響人民群眾身體健康，造成煤、電等能源的極大浪費(fèi)，安全間距不足，存在安全隱患；另一方面是供熱系統(tǒng)無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃，大量的小鍋爐房分散于鎮(zhèn)區(qū)各個(gè)位置，煤、灰渣在鎮(zhèn)區(qū)道路上交叉運(yùn)輸，既影響市區(qū)交通，加重了道路運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，影響市容衛(wèi)生，污染環(huán)境。

隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展，分散無(wú)序的供熱模式，大氣污染和能源浪費(fèi)的狀況，與板橋鎮(zhèn)“將生態(tài)產(chǎn)業(yè)作為今后發(fā)展的亮點(diǎn)和重點(diǎn)，形成城鎮(zhèn)特色和品牌，發(fā)揮生態(tài)工業(yè)、生態(tài)休閑業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)于一體的綜合性生態(tài)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)”的建設(shè)發(fā)展方向更是格格不入，這將是一種不能容忍的局面。

而且，為響應(yīng)國(guó)家及浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃要求，臨安市決定關(guān)停所有10噸以下鍋爐，板橋鎮(zhèn)11家造紙企業(yè)的鍋爐均在關(guān)停計(jì)劃內(nèi)。

因此，發(fā)展集中供熱，改變板橋鎮(zhèn)供熱設(shè)施的落后狀態(tài)，成為板橋鎮(zhèn)建設(shè)的重要任務(wù)之一。

板橋鎮(zhèn)的造紙業(yè)為鎮(zhèn)區(qū)支柱產(chǎn)業(yè)，為了解決造紙企業(yè)用熱，板橋鎮(zhèn)政府決定對(duì)造紙企業(yè)實(shí)施集中供熱。在這次改造中，鎮(zhèn)里11家造紙企業(yè)均在改造范圍內(nèi)。

（三）項(xiàng)目建設(shè)的內(nèi)容及規(guī)模

項(xiàng)目擬建設(shè)供熱站一座，使用循環(huán)流化床鍋爐；并鋪設(shè)蒸汽管道及冷凝水回收管道各13.8公里。

燃燒使用混合燃料，按竹粉∶煤=3∶7配比使用。

浙江省是貧煤地區(qū)，杭州地區(qū)的燃料主要來(lái)自長(zhǎng)江以北地區(qū)；板橋的竹資源豐富，竹粉可由附近竹制品加工廠就近運(yùn)入；竹粉熱值約為標(biāo)煤的一半，輔助摻燒竹粉的焚燒過(guò)程中也產(chǎn)生大量高溫?zé)煔?，可?jié)約一部分燃煤的使用。以達(dá)到竹粉處置資源化的目的。

臨安位于杭州市境內(nèi)，對(duì)尾氣排放的要求較高。為了保證竹粉焚燒的徹底性，鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒方式，保證了空氣與煤和竹粉的充分燃燒。

另外，為保護(hù)環(huán)境，在爐后增加石灰石-石膏濕法脫硫裝置作為凈化設(shè)施，脫硫效率98%。

集中供熱工程的實(shí)施，在供熱范圍內(nèi)替代熱用戶(hù)自建小型熱效率低的鍋爐，本身就是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保工程。集中供熱項(xiàng)目的總熱效率為82.47%。

此外，還進(jìn)一步采取了以下節(jié)能措施：

1）大功率電動(dòng)機(jī)采用10kV電壓，減少線網(wǎng)損失；

2）所有選用的機(jī)電產(chǎn)品均為國(guó)家推薦的高效、節(jié)能型產(chǎn)品；

3）一、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)；

4）用除鹽水冷卻鍋爐底渣，回收熱量；

5）回收除氧器乏汽、鍋爐排污水，降低能耗；

6）對(duì)所有熱力設(shè)備、管道及其附件，比如鍋爐、除氧器、除氧水箱、連續(xù)排污擴(kuò)容器、定期排污擴(kuò)容器、各級(jí)汽、水管道及其閥門(mén)附件、煙風(fēng)道等采用高效率的保溫材料進(jìn)行保溫，減少散熱損失；

7）采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，控制調(diào)節(jié)燃燒工況，提高鍋爐效率，減少燃料耗量；

8）對(duì)各種能耗實(shí)行分級(jí)計(jì)量，做到進(jìn)廠、進(jìn)車(chē)間和進(jìn)設(shè)備計(jì)量，以便核算考核；

9）采用冷凝水回收裝置，回收熱量及軟化水，節(jié)約了燃料及水資源。

（四）項(xiàng)目的社會(huì)影響效果分析

在項(xiàng)目實(shí)施后，項(xiàng)目的主要利益相關(guān)者為用汽企業(yè)業(yè)主及受汽企業(yè)周邊居民。

1.經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)財(cái)務(wù)盈利能力、清償能力和盈虧平衡分析、敏感性分析可知，本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較好，具有較好的盈利性，投資回收快，并具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，企業(yè)可得到較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.社會(huì)效益分析

臨安市板橋鎮(zhèn)集中供熱工程實(shí)施后，既能滿(mǎn)足省、市相關(guān)大氣污染防治政策要求，又保證了板橋鎮(zhèn)造紙企業(yè)發(fā)展的熱力需求。同時(shí)本工程的實(shí)施在有效節(jié)約能源，減少大氣污染，對(duì)改善村鎮(zhèn)環(huán)境，合理有效利用鎮(zhèn)區(qū)空間，美化鎮(zhèn)區(qū)等方面都具有積極的意義。此外項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于板橋鎮(zhèn)招商引資也具有積極意義，也為板橋鎮(zhèn)居民提供了一部分就業(yè)保障，為政府增加稅收收入，項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中也對(duì)板橋鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)起到了一定促進(jìn)作用，具有較好的社會(huì)效益。

3.環(huán)境效益分析

項(xiàng)目實(shí)施后，綜合熱效率可達(dá)82.47%，高于國(guó)家相關(guān)要求。全廠年節(jié)約標(biāo)煤量為8603.88t，節(jié)能效果顯著。

項(xiàng)目的實(shí)施減少了受汽企業(yè)周邊環(huán)境污染，緩解了受汽企業(yè)周邊交通擁堵，同時(shí)本項(xiàng)目的實(shí)施減少了大氣污染物排放總量，提高了大氣環(huán)境質(zhì)量，對(duì)改善當(dāng)?shù)氐纳钌a(chǎn)環(huán)境都有十分重要的作用。

可見(jiàn)，該項(xiàng)目不僅能給企業(yè)提供穩(wěn)定、可靠、高品位的熱源，同時(shí)集中供熱項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于板橋鎮(zhèn)招商引資也具有積極意義。因此本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益均十分顯著。

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作者簡(jiǎn)介：

張國(guó)英（1967-），女，漢族，山西太原人，天津大學(xué)博士（后），浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事3E系統(tǒng)工程以及環(huán)境保護(hù)等方面的教學(xué)與研究工作。