遼寧省生物質(zhì)燃料鍋爐主要類型及供暖成本分析

賴曉璐，周腰華，王興偉，李宗澤，潘榮光，安景文

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽 110161）

遼寧省生物質(zhì)燃料鍋爐主要類型及供暖成本分析

賴曉璐，周腰華，王興偉，李宗澤，潘榮光，安景文

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽 110161）

通過對(duì)遼寧省生物質(zhì)燃料鍋爐應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行專題調(diào)研，明確了遼寧省生物質(zhì)鍋爐主要類型：農(nóng)用炊事采暖燒炕爐、生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)爐、生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐、農(nóng)作物秸稈打捆直燃鍋爐。不同燃料鍋爐供暖成本分析表明：生物質(zhì)燃料鍋爐具有低成本、安全性和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

生物質(zhì)燃料；供暖；成本分析

遼寧省具有豐富的農(nóng)作物秸稈資源，2016年，全省農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量3340萬t，綜合利用率83%。由于北方氣候特點(diǎn)，冬季供暖燃料消耗量大，煤炭作為主要能源嚴(yán)重污染環(huán)境，農(nóng)作物秸稈作為清潔能源成為重要的補(bǔ)充甚至替代供暖燃料。目前，遼寧省生物質(zhì)鍋爐供暖多以試點(diǎn)推廣示范項(xiàng)目形式，由政府投入補(bǔ)貼資金運(yùn)行。即在試點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)安裝新型秸稈供暖鍋爐，燃料選取試點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近田里壓縮打包成捆的玉米秸稈或農(nóng)作物秸稈加工成型顆粒。近日，課題組成員會(huì)同有關(guān)專家，赴遼寧省沈陽、鐵嶺、朝陽等地進(jìn)行了生物質(zhì)燃料鍋爐應(yīng)用情況專題調(diào)研。

1 生物質(zhì)鍋爐主要類型

遼寧省生物質(zhì)能源綜合利用相關(guān)設(shè)備研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)比較多，如遼寧鑫能機(jī)械設(shè)備制造有限公司、遼寧合百意生物質(zhì)技術(shù)開發(fā)有限公司、遼寧現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備有限公司、沈陽圣火生物科技鍋爐有限公司等，產(chǎn)品涵蓋生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)、加工、應(yīng)用、燃燒等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的全部設(shè)備，推進(jìn)了遼寧省生物質(zhì)新能源的開發(fā)與利用。

1.1 農(nóng)用炊事采暖燒炕爐

集炊事、采暖、燒炕與一體，尤其適合北方農(nóng)村，燃料廣泛，生物質(zhì)成型燃料、煤炭均可作為燃料，采用氣化燃燒方式，燃燒充分，節(jié)能環(huán)保，熱效率高，采暖速度快，炊事火力強(qiáng)度達(dá)，比傳統(tǒng)爐具節(jié)約能源40%，燃料用量為1.2 kg／h，產(chǎn)品重量58 kg。如遼寧合百意生物質(zhì)技術(shù)開發(fā)有限公司（錦州）生產(chǎn)的采暖炊事生物質(zhì)爐具。

1.2 生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)爐

由燃燒室、二次燃燒室及渦旋換熱器組成，以生物質(zhì)顆粒為燃料，高溫燃燒，低溫?fù)Q熱，煙氣與空氣你想換熱，熱風(fēng)輸出溫度高，煙氣排出溫度低，能耗低，熱效率高，同比燃煤熱水爐節(jié)能40%，高自動(dòng)化，節(jié)省人工80%，每加熱1 t洗浴熱水12.5元，遠(yuǎn)低于外購溫泉水。可廣泛的應(yīng)用于農(nóng)村蔬菜大棚、車間冬季供暖、糧食烘干等領(lǐng)域。如遼寧鑫能機(jī)械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的渦旋換熱生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐。

1.3 生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐

采用生物質(zhì)顆粒成型燃料，電腦全自動(dòng)控制，點(diǎn)火、送料、引風(fēng)、鼓風(fēng)、?；稹⒈?、排渣全自動(dòng)化，適用于企業(yè)廠房、辦公樓集中供熱、洗浴、溫室大棚種植、別墅、養(yǎng)殖和民用供暖。如由能源管理公司（遼寧物源生物燃料有限公司）負(fù)責(zé)投資全套（除鍋爐房土建）生物質(zhì)能源鍋爐設(shè)備及改造、生物質(zhì)能源、運(yùn)營管理，按約定的價(jià)格向客戶提供能源服務(wù)并收取費(fèi)用。

1.4 農(nóng)作物秸稈打捆直燃鍋爐

采用玉米等農(nóng)作物打捆秸稈作為燃料，與生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐相比，其最大優(yōu)勢(shì)在于秸稈、菌棒等生物質(zhì)直接使用，無需再耗能將秸稈加工為成型燃料。可廣泛用于農(nóng)村農(nóng)戶采暖、大棚生產(chǎn)和企事業(yè)單位集中供暖。采用此種燃料鍋爐包括采用玉米秸稈貧氧倒置層燃技術(shù)的撫順生產(chǎn)的“三省”生物質(zhì)鍋爐；承德市本特生態(tài)能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的秸稈打捆直燃鍋爐；遼寧眾緣鍋爐制造有限公司研發(fā)的節(jié)能環(huán)保秸稈燃料專用鍋爐。目前在遼寧省內(nèi)適用范圍較廣泛，包括朝陽縣賈家店農(nóng)場(chǎng)政府和種子公司、鐵嶺縣熊官屯鎮(zhèn)政府、蔡牛鎮(zhèn)政府、昌圖縣兩家子農(nóng)場(chǎng)等。

2 生物質(zhì)與其它燃料鍋爐供暖成本對(duì)比分析

2.1 基本情況

目前傳統(tǒng)的燃煤鍋爐因污染環(huán)境將逐步被新的采暖方式所取代，單一以燃煤為熱源的格局已經(jīng)改變。天然氣和打捆秸稈、秸稈成型顆粒等生物質(zhì)均可作為鍋爐燃料提供熱源。根據(jù)鍋爐類型不同，采用的燃料不同，供暖成本相差較大。為了便于比較使用不同燃料的供暖成本，這里根據(jù)不同的供暖需求主體進(jìn)行簡(jiǎn)單劃分：農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、企事業(yè)單位集體供暖兩個(gè)類別分別進(jìn)行分析。

2.2 供暖成本分析

2.2.1 農(nóng)戶供暖成本對(duì)比分析

調(diào)查中農(nóng)戶供暖采用普通爐具、三省CSS-100型供暖鍋爐、合百意爐灶三種類型。分別使用煙煤、農(nóng)作物打捆秸稈作為燃料。為了更便于體現(xiàn)不同燃料的使用成本，計(jì)算農(nóng)戶供暖總成本均包含燃料成本、電力成本（這里暫不列入鍋爐或爐具成本）。供暖周期計(jì)算為150 d。調(diào)查中顯示，農(nóng)戶采用生物質(zhì)鍋爐取暖，使用農(nóng)作物打捆秸稈作為燃料，單位成本最低只有10.8元／m2，最高不超過12元／m2。而使用煙煤作為燃料的農(nóng)戶供暖成本最高達(dá)到22.2元／m2，是使用生物質(zhì)燃料成本的2倍。

2.2.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、企事業(yè)單位集體供暖成本對(duì)比分析

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（大棚）、企事業(yè)單位集體鍋爐供暖總成本構(gòu)成包括燃料成本、人工成本、電力成本（這里暫不列入鍋爐或爐具成本）。使用不同燃料鍋爐供暖成本如表2。調(diào)查涉及鍋爐及型號(hào)分別為三省 CSS-500型、三省 CSS-1000型、三省CSS-1500型、鐵嶺眾緣2T、鐵嶺眾緣6T、承德本特RM03-2、承德本特 RM40、沈陽清華鍋爐20T（物源企業(yè)改造）、燃煤改造鍋爐。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、企事業(yè)單位集中供暖使用生物質(zhì)燃料供暖單位成本分別為：使用打捆秸稈為21.1～31.7元／m2，使用玉米秸稈成型燃料為30.9元／m2，使用花生殼成型燃料（壓塊）為25.2元／m2。其中，使用三省生物質(zhì)鍋爐供暖單位成本最低為25.9元／m2，供暖面積可達(dá)500～1 200 m2。打捆秸稈燃料單價(jià)明顯低于玉米秸稈成型燃料（顆粒）和花生殼成型燃料，但是玉米秸稈成型燃料（顆粒）和花生殼成型燃料鍋爐供暖面積較大。

按照近年來煤炭采購平均價(jià)格，使用煤作為燃料供暖單位成本為32元／m2。雖然煤熱值高于生物質(zhì)燃料，但其作為燃料供暖單位成本明顯高于生物質(zhì)燃料鍋爐，燃燒排放物對(duì)環(huán)境的污染也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生物質(zhì)燃料，且煤炭為不可再生能源，未來價(jià)格趨勢(shì)也不會(huì)降低。

使用天然氣作為供暖燃料，計(jì)算單位成本為：天然氣燃?xì)赓M(fèi)為2.5元／m3（調(diào)研地燃?xì)馐召M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)），采用燃?xì)獠膳癄t供暖平均消耗0.7 m3／h的氣，以燒15 h／d、采暖期150 d計(jì)算，燃?xì)獠膳癄t供暖的單位成本為39.4元／m2。天然氣在3種能源中熱值最高，且對(duì)環(huán)境無污染，但目前供暖單位成本最高，也屬于不可再生資源。

表1 生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐參數(shù)和其它燃料成本經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（農(nóng)戶）

表2 生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐參數(shù)和其它燃料成本經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（集中供暖）

3 小結(jié)

3.1 生物質(zhì)燃料具有低成本、安全和環(huán)保優(yōu)勢(shì)

通過生物質(zhì)與其它燃料鍋爐供暖成本進(jìn)行比較分析，生物質(zhì)燃料無論從經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保方面都明顯優(yōu)于其它燃料鍋爐。煤作為鍋爐供暖燃料具有熱值高、易于運(yùn)輸和存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)。但是與生物質(zhì)燃料相比，煤炭屬于不可再生資源，而玉米等農(nóng)作物秸稈、生物質(zhì)顆粒作為鍋爐能源屬于可再生資源，如果加上資源成本，煤炭在成本上就不具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。天然氣與生物質(zhì)同樣作為清潔能源，熱值高，無污染，但是由于其不可再生，使用成本較高。另外，由于煤燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物等會(huì)造成局部空氣污染，而生物質(zhì)沒有運(yùn)輸過程中的燃料損失和煤塵等污染物排放，可增加安全性和減少相應(yīng)的環(huán)保費(fèi)用。生物質(zhì)成型燃料清潔衛(wèi)生，投料方便，將減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和用于勞動(dòng)力方面的成本。

3.2 生物質(zhì)燃料鍋爐能夠滿足不同供暖需求

生物質(zhì)燃料鍋爐采用燃料類型能夠適用于不同供暖用戶需求。首先，生物質(zhì)燃料鍋爐能夠滿足環(huán)保需求。將玉米秸稈、稻草、稻殼等農(nóng)林廢棄物作為原料，粉碎后經(jīng)過專用生物質(zhì)加工機(jī)械高溫高壓壓縮成優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)清潔燃料，成型后為顆粒燃料、燃料塊或燃料棒，其燃燒值可達(dá)3 700～4 500 kCal／kg，燃料在燃燒過程中，不使用任何添加劑，燃燒后排放物完全符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，秸稈灰渣可以做有機(jī)肥輔料或直接還田，無二次污染。其次，生物質(zhì)燃料鍋爐經(jīng)濟(jì)性較高，同時(shí)能滿足不同供暖用戶需求。鍋爐應(yīng)用人工成本較低，使用打捆秸稈作為鍋爐燃料綜合成本較低。打捆秸稈作為鍋爐燃料普遍適用于農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、小型企事業(yè)單位供暖，特別是三省CSS-100型生物質(zhì)鍋爐對(duì)農(nóng)戶供暖面積100 m2以下綜合成本低，經(jīng)濟(jì)性較高。使用秸稈顆粒燃燒模式的爐具（鍋爐、炊事采暖爐具等），與秸稈直燃相比，由于采用的是氣化燃燒方式，燃燒效率相對(duì)較高，但由于需要二次耗能將秸稈加工為成型顆粒燃料，單位成本高于打捆秸稈，因而使用此種燃料鍋爐供暖綜合成本高于打捆秸稈燃料鍋爐。但秸稈成型燃料運(yùn)輸便利、易儲(chǔ)存、熱值高，可供暖面積遠(yuǎn)大于其它燃料鍋爐，因此能夠滿足大型企事業(yè)單位生產(chǎn)和生活供暖需求。

3.3 秸稈能源化相關(guān)技術(shù)仍需不斷完善

隨著生物質(zhì)燃料日漸成為秸稈能源化利用的重要方式，相關(guān)技術(shù)仍需不斷完善。農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)鍋爐燃料，由于熱值低于其它燃料，產(chǎn)生同樣的熱能需要更多的原料，因此需要提高生物質(zhì)鍋爐的熱效率，降低燃料成本和人工成本，增強(qiáng)其使用的經(jīng)濟(jì)性。生物質(zhì)燃料燃燒可做到SO2零排放，僅有氮氧化物顆粒排放，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)配備相關(guān)除塵設(shè)備并不斷提高煙塵除塵率。對(duì)于農(nóng)戶儲(chǔ)存打捆秸稈的不便利問題，可以將秸稈加工成秸稈煤進(jìn)行置換，由于成型后的燃料顆粒體積小、比重大、密度大，更便于加工轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、運(yùn)輸與連續(xù)使用。在農(nóng)村進(jìn)行生物質(zhì)節(jié)能爐灶示范，引導(dǎo)農(nóng)民轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的秸稈直燃方式，促進(jìn)秸稈能源清潔利用。

［1］ 王永明，蔣振山，朱小寧.我國秸稈能源化利用的瓶頸及解決思路［J］.節(jié)能與環(huán)保，2009（12）：13～15.

［2］ 王力力.燃煤鍋爐替代方案及各種燃料供暖成本分析［J］.能源與節(jié)能，2017（1）：70～72.

［3］ 楊麟，王楊.工業(yè)鍋爐清潔能源替代（煤改氣）現(xiàn)狀分析與建議［J］.工業(yè)鍋爐，2017（4）：29～32.

［4］ 耿春梅，陳建華，王歆華，等.生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（6）：666～671.

［5］ 王建偉，徐琳，趙明海，等.生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用實(shí)踐［J］.工業(yè)鍋爐，2013（4）：46～48.

S216.2

B

1002-1728（2017）06-0060-03

10.3969／j.issn.1002-1728.2017.06.013

2017-11-28

國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目；國家玉米產(chǎn)業(yè)體系項(xiàng)目（CARS-02-46）；遼寧省社科聯(lián)項(xiàng)目（2018lslktwt-003）

賴曉璐（1980-），女，碩士，助理研究員，從事農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究工作。E-mail：xiaolulai＠sina.com通訊作者：周腰華（1979-），男，湖北紅安人，博士，副研究員，從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)理論政策研究。E-mail：cnzhyh＠163.com潘榮光（1977-），男，黑龍江綏濱人，碩士，副研究員，從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究。E-mail：prguang＠126.com安景文（1964-），男，遼寧法庫人，研究員，從事植物營養(yǎng)與肥料研究。E-mail：Jingwenan＠126.com