秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)研究及應(yīng)用

楊嘎 劉君杰 王彩云

【摘 要】秸稈是一種清潔可再生能源，具有儲量豐富、分布廣、低污染、種類多等特點。秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)的研發(fā)可使農(nóng)業(yè)秸稈得到充分的利用，實現(xiàn)資源化、減量化、無害化，減少農(nóng)業(yè)秸稈堆放或燃燒對大氣環(huán)境的危害，充分利用可再生能源的優(yōu)勢，本文以建成項目為例，闡述秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)的應(yīng)用及推廣過程中發(fā)現(xiàn)的問題。

【關(guān)鍵詞】秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)；秸稈直燃鍋爐；運營模式

農(nóng)業(yè)秸稈是生物質(zhì)能的重要組成部分，具有儲量豐富、分布廣、低污染、種類多等特點，同時也是一種清潔可再生能源。隨著國家經(jīng)濟水平的提升、能源消費結(jié)構(gòu)的改善和農(nóng)民收入的穩(wěn)步增長，農(nóng)民不再把農(nóng)業(yè)秸稈作為生活的主要燃料，相當一部分的農(nóng)業(yè)秸稈被隨意丟棄或就地燃燒，這樣不僅會造成資源浪費、大氣污染、耕地質(zhì)量下降還會導致火災(zāi)事故及道路交通事故。

一、秸稈捆燒直燃供熱的必要性

我國北方廣大農(nóng)村冬季以燃煤為主的自主取暖方式，是造成目前大氣環(huán)境污染的重要因素之一，燃煤產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫、氮氧化合物等造成大氣中煤煙型煙霧污染。另外，這種間歇式散燒煤炭的方式，取暖效果很不理想，室內(nèi)空氣質(zhì)量較差，同時煤氣中毒及火災(zāi)事件時有發(fā)生。利用農(nóng)業(yè)秸稈供熱可大量減少二氧化硫的排放，秸稈中的含硫量為0.12～0.38%左右，相當于燃煤含量的1/10～1/4左右。近年來，國家出臺了《關(guān)于開展中央財政支持北方地區(qū)冬季供暖清潔取暖試點工作的通知》、《關(guān)于促進可再生能源供熱的意見》等一系列惠民政策，明確要求各級政府加快推進農(nóng)村地區(qū)清潔方式取暖替代散煤取暖，清潔能源鍋爐集中供暖替代燃煤鍋爐供暖，確實改善農(nóng)村群眾居住環(huán)境，最終實現(xiàn)農(nóng)村無煤化。

二、秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)方案

秸稈直燃鍋爐燃料以玉米秸稈為主，秸稈由供熱站在農(nóng)收時期派人幫助農(nóng)戶收割、轉(zhuǎn)運玉米，并及時對秸稈進行打捆就地堆放，用時運輸至廠區(qū)，節(jié)省供熱站內(nèi)儲存區(qū)面積。玉米秸稈入廠后由自動給料裝置均勻輸送至秸稈直燃鍋爐的爐排，隨著爐排的轉(zhuǎn)動將玉米秸稈送入爐膛內(nèi)燃燒。玉米秸稈在鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣在尾部煙道中依次經(jīng)過濾袋除塵器和高效煙氣凈化器進行除塵、脫硫、脫氮和除去重金屬等物質(zhì)，煙氣凈化達標后經(jīng)煙囪排入大氣。玉米秸稈燃燒后產(chǎn)生的熱量將一次網(wǎng)循環(huán)水由60℃加熱至80℃，一次網(wǎng)循環(huán)水通過板式換熱器將二次網(wǎng)循環(huán)水由50℃加熱至70℃，二次網(wǎng)循環(huán)水給村中用戶供暖。二次網(wǎng)循環(huán)水泵采用變頻控制模式，可根據(jù)室外氣溫變化調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的供回水溫度和流量，以此來調(diào)節(jié)一次網(wǎng)開啟鍋爐數(shù)量，做到節(jié)能運行。供熱站內(nèi)工藝流程圖如下：

三、秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)的應(yīng)用推廣

2016年山西易通環(huán)能科技集團有限公司與天津大學進行合作，結(jié)合我國農(nóng)業(yè)秸稈利用和農(nóng)村冬季供暖的狀況，開發(fā)出環(huán)保、高效、安全、穩(wěn)定的生物質(zhì)能供熱系統(tǒng)。

2017年山西易通環(huán)能科技科技集團有限公司投資110萬元承建了長治縣東和鄉(xiāng)崔家山生物質(zhì)鍋爐供暖項目，該項目設(shè)計運行能力可保證2.4～4萬平方米（農(nóng)村供暖2.4萬平方米，城鎮(zhèn)供暖4萬平方米）供暖需求，年消耗秸稈約1080噸（約2000余畝耕地），充分解決了農(nóng)業(yè)秸稈直接燃燒、廢棄物再利用等問題，同時驗證了“秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)”的可行性、穩(wěn)定性和安全性。

2018年根據(jù)原長治縣人民政府《關(guān)于印發(fā)“長治縣2018年冬季清潔取暖實施方案的通知”》（長縣政發(fā)【2018】31號）安排，山西易通環(huán)能科技集團有限公司承擔實施了二鎮(zhèn)三鄉(xiāng)七個村的“生物質(zhì)能供暖”農(nóng)村清潔能源替代工程建設(shè)及運行工作。利用原設(shè)計和東和崔家山供暖的4臺，新增7臺，共計11臺秸稈捆燒直燃鍋爐，分布式建設(shè)5個生物質(zhì)供熱站，覆蓋3673戶農(nóng)村住宅、學校、敬老院、超市、村委辦公等公用設(shè)施40余萬平方米的供暖面積。經(jīng)過一個供暖季運行（2018年11月10日～2019年3月15日），二鎮(zhèn)三鄉(xiāng)七個村五個生物質(zhì)供熱站在四個月供暖季運行中家戶室內(nèi)溫度保持在16～21℃（平房）、20～25℃（樓房），各項運行參數(shù)均達到了設(shè)計要求。

四、秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)應(yīng)用過程中的創(chuàng)新點

秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)從根本上解決秸稈漏天焚燒導致的環(huán)境污染問題和綜合利用問題，使區(qū)域供熱由傳統(tǒng)能源供熱轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕Y源供熱，支持和推動了保護環(huán)境和節(jié)約資源等方面的工作。生物質(zhì)能供熱技術(shù)的主要設(shè)備研發(fā)、輔助設(shè)備配套、供熱工程建設(shè)運行管理將會促進本地經(jīng)濟發(fā)展、改善投資環(huán)境，共同推動生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的形成，在推廣應(yīng)用過程中創(chuàng)新點如下：

（1）采用“鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)籌管理、村為運行主體、企業(yè)技術(shù)服務(wù)、政府定額補貼”運營模式，即鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)一規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)域內(nèi)的秸稈統(tǒng)一收割，確保秸稈禁燒監(jiān)督管理，供熱站所在地村委負責組織秸稈的收、儲、運工作、安全工作及鍋爐運行調(diào)度、取暖費收取工作；企業(yè)負責技術(shù)培訓、設(shè)備維修服務(wù)、管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)整及各種管理規(guī)章制度制訂工作；政府對秸稈收儲運環(huán)節(jié)過程中產(chǎn)生的費用進行補貼，包括給農(nóng)戶免費耕地費用，形成“服務(wù)換秸稈”的模式。

（2）秸稈收貯方法，采取“田間成型、就地存放、分期拉運、當季全消、不誤農(nóng)時”的方法。

（3）自主研發(fā)的自動給料裝置可將秸稈均勻推送至秸稈直燃鍋爐爐排，保證鍋爐連續(xù)穩(wěn)定高效運行。

（4）與天津大學合作開發(fā)的秸稈直燃鍋爐應(yīng)用“逆流燃燒理論和二次燃燒技術(shù)”，采用高效傳熱元件螺紋煙管，配以合理的煙氣流速，使鍋爐熱效率高達80%以上。

（5）鍋爐煙氣采用最新節(jié)能環(huán)保技術(shù)，合理布置爐膛使燃料充分燃燒和尾部煙道設(shè)置先進的濾袋除塵器、高效煙氣凈化器綜合除塵、脫硫和脫氮，節(jié)能環(huán)保效益明顯。

（6）鍋爐燃燒后的灰渣可直接做為生物有機肥用于有機農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)，不產(chǎn)生固廢，無二次固廢污染。

五、總結(jié)

秸稈捆燒直燃供熱技術(shù)的研發(fā)可使農(nóng)業(yè)秸稈得到充分的利用，實現(xiàn)資源化、減量化、無害化，減少農(nóng)業(yè)秸稈堆放或燃燒對大氣環(huán)境的危害，充分利用可再生能源的優(yōu)勢，逐步將生物質(zhì)能供熱變成現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)的重要補充，但在運營過程中發(fā)現(xiàn)了秸稈禁燒工作監(jiān)管不到位、農(nóng)村建筑布局不規(guī)則導致管網(wǎng)敷設(shè)難度大、農(nóng)戶末端施工不合理、房屋建筑保溫條件差等問題，在推廣過程中要教育引導農(nóng)民認識秸稈焚燒的危害，提高農(nóng)民參與秸稈禁燒的積極性和自覺性，推動農(nóng)村房屋節(jié)能改造降低房屋熱能消耗，將秸稈綜合利用工作與環(huán)保治理、農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村治理“三位一體”統(tǒng)籌管理。

【參考文獻】

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