杭州市生物質(zhì)顆粒燃料發(fā)展制約因素和對(duì)策建議

宋云蔚，華永新，徐鋼

(杭州市農(nóng)村能源辦公室，浙江 杭州 310020)

生物質(zhì)能作為清潔可再生能源，資源分布廣，開發(fā)潛力大，環(huán)境影響小，開發(fā)生物質(zhì)能源是緩解能源危機(jī)、減少溫室氣體排放、解決生態(tài)環(huán)境問題和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇[1]。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)廢棄物資源豐富，每年約產(chǎn)生7億t農(nóng)作物秸稈，還有大量林業(yè)采伐和林木制品加工廠產(chǎn)生的廢棄物，如枝丫、小徑木、板片和木屑等，總量近1億t[2]。據(jù)杭州市2017年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全市當(dāng)年可收集秸稈為127萬t，林業(yè)廢棄物88萬t。

生物質(zhì)致密成型技術(shù)生產(chǎn)固體燃料是把農(nóng)林廢棄物加工再利用、解決生物質(zhì)資源浪費(fèi)和污染問題的一種重要技術(shù)手段[3]。生物質(zhì)顆粒燃料具有易運(yùn)輸、燃燒效率高、灰分少、污染低等優(yōu)點(diǎn)[4]。隨著能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)應(yīng)用受到了各級(jí)政府部門及生產(chǎn)應(yīng)用企業(yè)的重視，近年來在杭州地區(qū)發(fā)展迅速。

1 生產(chǎn)使用現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

杭州地區(qū)現(xiàn)有生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)企業(yè)27家，年生產(chǎn)能力在20萬t以上，生產(chǎn)工藝以“冷壓縮”顆粒成型技術(shù)為主，即原材料收集后經(jīng)削片、粉碎、烘干后常溫?cái)D壓成型制粒，經(jīng)冷卻后包裝、銷售。同時(shí)，各環(huán)節(jié)都配有嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品形狀為棒狀，顆粒規(guī)格為直徑5～10 mm，長(zhǎng)度50～100 mm。產(chǎn)品生產(chǎn)過程能源消耗主要為電耗，輔以顆粒燃料加熱烘干原料。

生產(chǎn)顆粒燃料的原料為木屑、竹屑、秸稈、枝柴、拆遷廢料、家具廠廢料、山核桃蒲等，個(gè)別企業(yè)用湖面漂浮的枝柴等作為原料。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，27家顆粒燃料生產(chǎn)企業(yè)中，70%的企業(yè)以木屑、竹屑和枝柴為原料，50%的企業(yè)采用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的增加，原料的消耗量逐年遞增，2017年達(dá)到29.3萬t，其中秸稈消耗量為19 587 t，所占比例由2015年的2.1%提高到2017年的6.7%。

顆粒燃料生產(chǎn)企業(yè)成本主要由原料、人工、能源動(dòng)力消耗、運(yùn)輸、耗材等組成。經(jīng)調(diào)查，杭州地區(qū)顆粒燃料的生產(chǎn)成本為800～1 000元·t-1，根據(jù)產(chǎn)品的售價(jià)不同，企業(yè)的利潤(rùn)率為15%左右。成本中，原料占比超過60%，降低原料成本是提高企業(yè)積極性、促進(jìn)行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的主要手段。富陽區(qū)新登鎮(zhèn)和臨安區(qū)板橋鎮(zhèn)兩地顆粒燃料企業(yè)比較集中，主要由于當(dāng)?shù)刂裰破芳庸て髽I(yè)眾多，原材料來源充足，原料價(jià)格和運(yùn)輸成本較低。

根據(jù)抽樣檢測(cè)結(jié)果，杭州市生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)品熱值為15 907～18 837 kJ·kg-1，含水率為1.7%～6.2%，灰分1%～3.25%，硫含量0.02%～0.16%，各項(xiàng)指標(biāo)均符合NY/T 1878—2010《生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)條件》要求。

1.2 使用情況

生物質(zhì)顆粒燃料作為常規(guī)能源的補(bǔ)充能源，主要應(yīng)用于熱力管網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域和分散用戶。2017年，杭州地區(qū)生物質(zhì)顆粒燃料年生產(chǎn)量20.23萬t，64%在杭州市內(nèi)銷售使用。由于運(yùn)輸成本的限制和各地對(duì)顆粒燃料的準(zhǔn)入條件等政策不同，部分生物質(zhì)顆粒燃料主要銷往湖州、嘉興、寧波、無錫、蘇州等長(zhǎng)三角區(qū)域。

生物質(zhì)顆粒燃料主要應(yīng)用于加工制造業(yè)和服務(wù)業(yè)。其中，加工制造業(yè)主要包括紡織印染業(yè)、五金件加工業(yè)、化工、造紙、電鍍、食品加工、制藥、膠水等，服務(wù)業(yè)主要用于賓館酒店、浴室、洗滌等。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，顆粒燃料主要的應(yīng)用行業(yè)為針織企業(yè)，占比27.6%，其次是印染、電鍍、制藥行業(yè)，占比在10%以上。政策的波動(dòng)、行業(yè)生產(chǎn)情況的改變導(dǎo)致顆粒燃料應(yīng)用市場(chǎng)的波動(dòng)較大。

生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)品在主要應(yīng)用設(shè)備方面，主要有蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。其中，蒸汽鍋爐以額定蒸發(fā)量在10 t·h-1以下的小鍋爐為主，熱水鍋爐主要用在賓館酒店、浴室等的洗滌用水。

1.3 政策法規(guī)

清潔能源的利用、新能源的推廣，前期都離不開政策法規(guī)的引導(dǎo)。為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)一步改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，從國(guó)家到地方，出臺(tái)了一系列政策法規(guī)為生物質(zhì)能的開發(fā)利用保駕護(hù)航，推動(dòng)了生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2015年，國(guó)家財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局印發(fā)了《資源綜合利用產(chǎn)品和勞務(wù)增值稅優(yōu)惠目錄》的通知，第四類別中，農(nóng)林剩余物及其他項(xiàng)目中，利用農(nóng)林牧廢棄物通過生物質(zhì)壓塊利用的可退稅100%。2016年，國(guó)家能源局印發(fā)了《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的通知，為推進(jìn)生物質(zhì)能分布式開發(fā)利用，擴(kuò)大市場(chǎng)規(guī)模，完善產(chǎn)業(yè)體系，加快產(chǎn)業(yè)專業(yè)化、多元化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐奠定了基礎(chǔ)。

浙江省也出臺(tái)了一系列的政策，促進(jìn)可再生能源和農(nóng)作物秸稈等綜合利用。2012年，浙江省發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)浙江省“十二五”及中長(zhǎng)期可再生能源發(fā)展規(guī)劃的通知》(浙發(fā)改規(guī)劃〔2012〕891號(hào))，同年又出臺(tái)了《浙江省人民政府辦公廳關(guān)于積極推進(jìn)農(nóng)村能源生態(tài)建設(shè)的意見》(浙政辦發(fā)〔2012〕115號(hào))，2014年分別出臺(tái)了《浙江省人民政府辦公廳關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的意見》(浙政辦發(fā)〔2014〕54號(hào))和《浙江省人民政府辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》(浙政辦發(fā)〔2014〕140號(hào))等文件，促進(jìn)農(nóng)林牧廢棄物的綜合利用。

杭州市也積極行動(dòng)。2015年，杭州市發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)林牧廢棄物資源化綜合利用實(shí)施意見》(杭政辦函〔2015〕37號(hào))和《杭州市高污染燃料小鍋爐淘汰改造實(shí)施方案》，為生物質(zhì)顆粒燃料的發(fā)展提供了很好的機(jī)遇，當(dāng)年杭州市生物質(zhì)顆粒燃料企業(yè)產(chǎn)量首次突破5萬t。2016年，杭州市出臺(tái)《杭州市農(nóng)林牧廢棄物資源化利用示范項(xiàng)目》，為農(nóng)林牧廢棄物的利用找到了新的途徑。從2016年開始，農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)顆粒燃料的原料比例逐年提高。富陽區(qū)和桐廬縣也出臺(tái)了相應(yīng)的補(bǔ)助政策，其中富陽區(qū)出臺(tái)了《農(nóng)林牧廢棄物回收處置綜合利用實(shí)施方案》，桐廬縣農(nóng)業(yè)林業(yè)局出臺(tái)了農(nóng)作物秸稈綜合利用項(xiàng)目、原材料收購(gòu)補(bǔ)助等相關(guān)政策，進(jìn)一步促進(jìn)了農(nóng)林牧廢棄物的綜合利用，為生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)提供了原料保障。

2 主要制約因素

在能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和各種政策的引導(dǎo)支持下，到2017年，杭州市生物質(zhì)顆粒燃料年產(chǎn)量已超過20萬t，折算標(biāo)準(zhǔn)煤11.4萬t，但是占能源總消耗的比重很小。目前，生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在以下制約因素。

2.1 原料

不同原料的生物質(zhì)含有不同含量的木質(zhì)素及纖維素，可壓縮性及壓縮成型后的密度、強(qiáng)度、熱值等均不相同，對(duì)成型機(jī)的產(chǎn)量及動(dòng)力消耗都不一樣。原料的含水率、儲(chǔ)存時(shí)間、顆粒度也都對(duì)生產(chǎn)工藝和成本有很大影響[5]。

木屑、竹屑和農(nóng)作物秸稈是杭州地區(qū)主要利用的生物質(zhì)原料。其中，木屑、竹屑的主要來源為周邊的木制品和竹制品加工企業(yè)。近年來，由于居民環(huán)保意識(shí)和環(huán)保執(zhí)法力度的增強(qiáng)，部分木制品和竹制品加工企業(yè)停產(chǎn)整頓，導(dǎo)致生物質(zhì)原料來源減少，制約了生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)顆粒燃料加工原料存在以下難點(diǎn)。一是收集困難。秸稈比較分散，收獲秸稈的季節(jié)性強(qiáng)，時(shí)間短，生產(chǎn)企業(yè)很難在短時(shí)間內(nèi)把各家各戶的秸稈收集起來用于正常生產(chǎn)。二是倉儲(chǔ)困難。秸稈體積蓬松，生產(chǎn)企業(yè)由于條件的限制沒有足夠的倉儲(chǔ)空間。三是熱值偏低。用秸稈生產(chǎn)的顆粒燃料熱值相對(duì)較低，只能按照一定的比例和木屑、竹屑混合后生產(chǎn)，如果生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，則面臨其他原料短缺或采購(gòu)、物流成本不斷攀升的局面。根據(jù)杭州市農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年杭州市可收集的農(nóng)業(yè)廢棄物資源量為127萬t，作為燃料利用的為6.36萬t，燃料化利用率只有5%左右。同時(shí)，由于原料成本居高不下，壓縮了企業(yè)的利潤(rùn)空間，導(dǎo)致企業(yè)缺乏動(dòng)力繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。

2.2 設(shè)備

顆粒燃料市場(chǎng)尚在培育階段，缺乏專用的成套化生產(chǎn)設(shè)備，目前在使用的設(shè)備以破碎機(jī)、烘干機(jī)、成型機(jī)等單件設(shè)備的組合為主，存在以下問題。一是設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、定量化程度低。由于設(shè)備本身成套性不夠，匹配度不同，在實(shí)際生產(chǎn)中缺乏定量化的參數(shù)，對(duì)技術(shù)工人的經(jīng)驗(yàn)依存度高。例如環(huán)模壓縮成型機(jī)，由于環(huán)模與物料始終處于高速摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致磨損非常嚴(yán)重，維修費(fèi)用高。在實(shí)際調(diào)研中，一般企業(yè)1～2個(gè)月需要更換1個(gè)環(huán)模，個(gè)別企業(yè)甚至1個(gè)月?lián)Q2個(gè)環(huán)模。二是生產(chǎn)設(shè)備能耗較高。由于設(shè)備的成套性不夠，設(shè)備工作穩(wěn)定性較差，能耗較高。生產(chǎn)生物質(zhì)燃料時(shí)，不僅成型設(shè)備消耗能量，而且工藝流程中其他環(huán)節(jié)均消耗大量的電能。個(gè)別生產(chǎn)企業(yè)變壓器的配置容量和實(shí)際生產(chǎn)能耗不匹配，導(dǎo)致能耗大幅提高，變壓器需要擴(kuò)容。由于設(shè)備的成套性低、生產(chǎn)原料不同、產(chǎn)品的一致性差異等因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，操作工人要根據(jù)原料及時(shí)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，影響連續(xù)生產(chǎn)，也導(dǎo)致了能源消耗較大。最好有相應(yīng)的成套設(shè)備，并通過技術(shù)手段，根據(jù)原料、含水率等指標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)相應(yīng)的成型參數(shù)，減少能耗，提高生產(chǎn)過程的連續(xù)性，保證產(chǎn)品穩(wěn)定的品質(zhì)。

2.3 政策

生物質(zhì)顆粒燃料作為補(bǔ)充能源不可或缺，但配套政策尚不完善，缺乏長(zhǎng)效能落地的政策支持。杭州市顆粒燃料行業(yè)發(fā)展至今，除了杭州市農(nóng)林牧廢棄物資源化利用示范項(xiàng)目、桐廬縣農(nóng)作物秸稈收購(gòu)補(bǔ)貼政策外，沒有更多的政策推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，影響了企業(yè)收集利用農(nóng)作物秸稈的積極性，也不能帶動(dòng)周邊農(nóng)戶增收。政策的波動(dòng)直接影響生物質(zhì)顆粒行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

2.4 使用

顆粒燃料的主要使用者是燃?xì)?、熱力管網(wǎng)未覆蓋區(qū)域內(nèi)的熱力用戶。由于各地政府在不同時(shí)期對(duì)顆粒燃料的政策不同，導(dǎo)致顆粒燃料的應(yīng)用情況存在差異。調(diào)研中甚至存在使用廠家把天然氣鍋爐改為顆粒燃料鍋爐后，又改回天然氣鍋爐的情況。以該廠生產(chǎn)1 t化纖產(chǎn)品的能源消耗為例，比較顆粒燃料、煤和天然氣之間的能源成本，其中燒煤?jiǎn)挝划a(chǎn)品能耗為140元·t-1，顆粒燃料200元·t-1，天然氣400元·t-1。使用天然氣作為能源供給，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)

各個(gè)廠家生產(chǎn)的顆粒燃料的燃燒效率、排渣數(shù)量、對(duì)環(huán)境的污染指標(biāo)等存在顯著差異，但價(jià)格差異不大，行業(yè)缺乏切實(shí)有效的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。已有標(biāo)準(zhǔn)包括NY/T 1878—2010《生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)條件》、DB11/T 541—2008《生物質(zhì)成型燃料》、DB33/T 2097—2018《生物質(zhì)成型燃料鍋爐安全節(jié)能管理要求》等，但生產(chǎn)和使用標(biāo)準(zhǔn)無法覆蓋實(shí)際生產(chǎn)的全部流程。

3 對(duì)策建議

生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)是生物質(zhì)開發(fā)利用的主要方向之一，已形成了良好的政策法規(guī)環(huán)境，生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)已趨于成熟，但整個(gè)行業(yè)發(fā)展還存在一定的問題，為進(jìn)一步推動(dòng)杭州市生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，還需從以下幾方面發(fā)力。

3.1 完善政策措施，合力推進(jìn)發(fā)展

生物質(zhì)顆粒燃料是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，目前還是一個(gè)微利行業(yè)，發(fā)展離不開政府的支持。政府部門應(yīng)結(jié)合鄉(xiāng)村振興和生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，依據(jù)不同地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平，按照統(tǒng)籌兼顧、突出重點(diǎn)的原則，制定合理穩(wěn)定的生物質(zhì)顆粒燃料發(fā)展政策。由各級(jí)政府牽頭，農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)、電力、環(huán)保、國(guó)土、公安、交通、稅務(wù)、金融等相關(guān)部門緊密配合，協(xié)作推進(jìn)，將生物質(zhì)顆粒燃料設(shè)備列入農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼范圍，落實(shí)對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料企業(yè)在用地、電價(jià)、稅收、環(huán)保、交通、信貸等方面的優(yōu)惠扶持政策，加大對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料項(xiàng)目的政策支持和資金扶持力度，特別是需要研究秸稈收集利用的長(zhǎng)效機(jī)制，加大對(duì)秸稈收集的專項(xiàng)補(bǔ)助。對(duì)購(gòu)置生物質(zhì)顆粒燃料專用爐具和使用生物質(zhì)顆粒燃料的企業(yè)、農(nóng)戶給予財(cái)政補(bǔ)貼，引導(dǎo)和鼓勵(lì)企業(yè)、農(nóng)民使用生物質(zhì)顆粒燃料。

3.2 加大技術(shù)研發(fā)，增強(qiáng)科技支撐

鼓勵(lì)科研部門和有關(guān)單位進(jìn)一步加強(qiáng)科技創(chuàng)新，通過技術(shù)手段、信息化技術(shù)開展關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)的成套化設(shè)備的研發(fā)和推廣。解決設(shè)備自動(dòng)調(diào)整控制、設(shè)備運(yùn)行可靠性、易損件使用壽命、維修方便性、降低能耗等問題，同時(shí)，在生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向上，科研部門應(yīng)著重研發(fā)能深入鄉(xiāng)村農(nóng)戶和田間地頭的移動(dòng)式秸稈固化設(shè)備，既可節(jié)省建廠投資，又能節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用。

3.3 開展試點(diǎn)示范，完善技術(shù)模式

不斷提升生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)技術(shù)，在不同地區(qū)開展不同生產(chǎn)模式的技術(shù)適用性測(cè)試。對(duì)不同原料、用途、生產(chǎn)模式的生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)，驗(yàn)證工藝和設(shè)備的可靠性、可行性及適用性，加大對(duì)農(nóng)作物秸稈在生物質(zhì)顆粒燃料行業(yè)的利用研究，為下一步大面積推廣提供技術(shù)支持和管理經(jīng)驗(yàn)。

3.4 多方合作共贏，推進(jìn)秸稈利用

在政府政策的支持引導(dǎo)下，堅(jiān)持企業(yè)主導(dǎo)，不斷完善企業(yè)、合作社(經(jīng)紀(jì)人)和農(nóng)戶的對(duì)接服務(wù)與組織模式。以可持續(xù)利用秸稈的利益激勵(lì)機(jī)制在企業(yè)、農(nóng)戶、經(jīng)紀(jì)人和村委會(huì)之間建立連接機(jī)制和有效紐帶，用效益連接，讓市場(chǎng)說話，建立秸稈利用社會(huì)化服務(wù)體系。同時(shí)要發(fā)揮縣、鄉(xiāng)、村基層組織的作用，把分散的秸稈通過機(jī)械或人工收集起來，保證原料供應(yīng)，推進(jìn)秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3.5 創(chuàng)新用能模式，擴(kuò)大利用范圍

大膽創(chuàng)新顆粒燃料使用模式。由政府牽頭出臺(tái)政策，引進(jìn)專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)，通過設(shè)立綜合能源集中供熱項(xiàng)目、生物質(zhì)燃料鍋爐供熱項(xiàng)目等合同能源管理模式，擴(kuò)大顆粒燃料的使用范圍，提高農(nóng)林牧廢棄物的利用效率，提升顆粒燃料的供給量，促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)步向前發(fā)展。