熱風式生物質(zhì)采暖爐在小門面房的經(jīng)濟性探討

●徐傳良 趙玉磊

一、引言

我國北方霧霾冬季比其它季節(jié)嚴重的最重要原因是散煤燃燒。我國的農(nóng)村居民約1.6 億戶，其中70%的用戶采取分散采暖，燃煤采暖用戶有將近6600 萬戶，每年使用散煤約2 億噸。如下表1 所示，散煤燃燒的污染物量遠高于電廠鍋爐。

表1 散燒煤和電站鍋爐排放情況對比表

2017年8月，《京津冀2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》發(fā)布，對北京、天津、河北、山西、山東、河南6省市“煤改氣”、“煤改電”提出詳細要求，要求6 省市完成相關改造合計355 萬戶，試點示范期為三年，目前，“2+26”城市均已經(jīng)出臺了地方補貼政策，部分地區(qū)的補貼政策如下表2 所示。

表2 部分地區(qū)政府煤改氣&煤改電補貼政策

考慮到我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，秸稈資源豐富，但目前我國秸稈資源利用率偏低，還存在一定量秸稈露天焚燒和丟棄的現(xiàn)象，造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。為此國家及地方主管部門出臺一系列關于生物質(zhì)能源的支持政策，明確表示將大力推進清潔能源利用，加快推進北方采暖地區(qū)城鎮(zhèn)清潔供暖工作。生物質(zhì)成型燃料不用經(jīng)過復雜的能源轉(zhuǎn)化，能以較低的能耗和較小投入，實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用的技術。根據(jù)原料特點、儲運要求和應用方式，主要有生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)壓塊燃料兩大類產(chǎn)品，目前市場和技術趨勢以生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品為主。本文將探討熱風式生物質(zhì)采暖爐在北方小門市房的經(jīng)濟性，尋求新的采暖替代產(chǎn)品。

二、生物質(zhì)取暖

（一）生物質(zhì)顆粒

生物質(zhì)顆粒燃料是利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)作物廢棄物以及林業(yè)撫育、木材加工過程樹枝、板皮、木屑和截頭等剩余物為原料，通過壓輥和壓模等設備擠壓成型。一般直徑為6mm～12mm，長度為4cm～8cm，如圖1 所示。生物質(zhì)顆粒是一種新型環(huán)保燃料。生物質(zhì)顆粒燃料熱值高、燃盡率可達95%以上，生物質(zhì)顆粒綠色再生、清潔環(huán)保。產(chǎn)品壓縮后，形狀規(guī)則，密度大，包裝簡單，運輸方便，如圖2 所示。生物質(zhì)顆粒可廣泛應用于工、商、農(nóng)、民領域的發(fā)電、供熱、取暖、餐飲，對應用設備技術要求低。

圖1 生物質(zhì)顆粒

圖2 包裝好的生物質(zhì)顆粒

（二）生物質(zhì)取暖爐

生物質(zhì)顆粒要在專用的爐具中燃燒，家用小型生物質(zhì)顆粒取暖爐分為熱風式和水暖式兩種，取暖爐包含給料、燃燒、送風、自動控制、熱水循環(huán)（熱風式不含）等幾部分組成，熱風式是指通過鼓風機將生物質(zhì)顆粒燃燒的熱量帶到取暖環(huán)境中，水暖式是指生物質(zhì)顆粒燃燒加熱換熱器中的水，通過循環(huán)管路將熱量帶到地暖或散熱器進行散熱。相比于水暖式，熱風式生物質(zhì)采暖爐產(chǎn)品具有啟動速度快、熱惰性低的優(yōu)點，比較適合小門市、農(nóng)業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場所。如圖3、圖4 所示。

圖3 熱水式生物質(zhì)取暖爐結(jié)構(gòu)

圖4 運行中的熱風式生物質(zhì)取暖爐

（三）生物質(zhì)取暖的優(yōu)點

啟動方便：一鍵啟動，系統(tǒng)自動進行燃料點火，啟動只需幾分鐘。

制熱快：熱風爐，啟動后60 秒開始吹熱風，一小時室內(nèi)溫升可以達到10℃～15℃。

節(jié)能環(huán)保：多次配風裝置，成型燃料燃燒更充分，熱能高效轉(zhuǎn)換，燃料節(jié)省30%～50%，技術指標均可達到國家一類地區(qū)排放標準。

潔凈安全：采用導火攔塵負壓燃燒技術，爐口氣體內(nèi)吸，煙塵煤氣不外泄；采暖爐內(nèi)周圍有隔熱裝置，不會引起燙傷；生物質(zhì)顆粒采用包裝袋包裝，無塵無渣，干凈衛(wèi)生。

操作簡便：一次加料可運行10～20 小時，省力、省時、更省心，可根據(jù)室內(nèi)溫度自動調(diào)整運料速度，一天僅需除灰一次。

安裝快捷：產(chǎn)品可以直接放置到地面上，不需增加額外的保護設施，下進氣式煙管，維修更換更加方便快捷。

壽命長：爐具使用中不產(chǎn)生煙油，爐膽不產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，使用壽命10年以上。

（四）生物質(zhì)取暖的缺點

體積偏大：生物質(zhì)顆粒取暖爐一般外部尺寸為:長500mm，寬500mm，高800mm，需占用一定的室內(nèi)空間。

噪音較大：生物質(zhì)顆粒熱風式采暖爐在運行時有一定噪音，大約20～30 分貝。

使用及清理麻煩：每天需填加生物質(zhì)顆粒燃料，而且要關機、開艙門進行爐灰清理。

燃料存儲占空間：生物質(zhì)顆粒作為燃料需有一定的儲備量，要占用一定的空間。

燃料品質(zhì)不一，影響使用效果：市場上生物質(zhì)顆粒的品質(zhì)良莠不齊，造成取暖爐使用效果差異較大。

三、應用情況

筆者跟蹤了熱風式生物質(zhì)采暖爐的典型用戶，對用戶的使用情況進行了統(tǒng)計分析。

熱風式生物質(zhì)采暖爐是指在爐內(nèi)燃燒生物質(zhì)顆粒時，鼓風機抽取室內(nèi)的空氣送到爐內(nèi)，空氣被加熱后將熱量帶到室內(nèi)，類似于空調(diào)的送風系統(tǒng)。產(chǎn)品具有熱惰性低的優(yōu)點，比較適合小門市、農(nóng)業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場所。

（一）具體情況

本實例在山東省德州市，房間面積45m2，房間高度4 米，雙層中空玻璃，外墻有保溫，門朝北。預計采暖周期120 天（11月15日至3月15日），每天運行時間7:30 至17:30，10 個小時，室內(nèi)溫度18℃～20℃，選用國產(chǎn)熱風式采暖爐一臺，產(chǎn)品價格3500元，包含煙管及產(chǎn)品的安裝調(diào)試，產(chǎn)品安裝如圖4 所示。

（二）理論測算

式中：Q—該建筑物一天的耗熱量，J；

F—建筑物的建筑面積，m2，本建筑取45m2；

qf—建筑物的供暖面積熱指標，W/m2，本建筑取130W/m2；

T—建筑物的取暖時間，S（秒），本建筑取36000S；

式中：m—該建筑物一天燃料消耗質(zhì)量，kg；

Q—該建筑物一天的耗熱量，J，本建筑取2.106×1089J；

q—生物質(zhì)雜木顆粒的熱值，單位：J/kg，取1.68×107J；代入公式，m=12.53Kg

每公斤生物質(zhì)雜木顆粒的價格約1 元，每天的費用預計約12.5 元。

（三）實際運行情況

2018年11月15日至2019年3月15日，實際運行98 天，春節(jié)及部分時間沒有運行。2019年1月15日室外溫度及室內(nèi)實測溫度曲線，如圖5 所示，當天戶外最低氣溫-9℃，是當月最冷的一天，早上7:30 室內(nèi)溫度-4℃，采暖爐運行2.5 小時，室內(nèi)溫度18℃，當天最高溫度24℃，消耗生物質(zhì)顆粒13.2 公斤。在整個采暖期內(nèi)消耗生物質(zhì)顆粒約950 公斤，燃料價格約950 元，因鼓風機運行，每天需耗電1kW.h，電價1 元/kW.h，運行期電費約100 元，運行總費用1050 元，每天運行費用10.5 元。

圖5 2018年1月15日室內(nèi)外溫度變化曲線

（四）成本對比

按照生物質(zhì)顆粒的實際用量，計算所產(chǎn)生熱量，求出燃氣壁掛爐和空氣源熱泵的實際運行成本（不考慮各產(chǎn)品的系統(tǒng)效率差異）進行系統(tǒng)對比，具體比較情況如下表。

表3 各種采暖設備對比表

在具有間歇供暖需求的情況下，生物質(zhì)熱風爐具有投資少、啟動快、運行成本低的優(yōu)勢，不過空氣被加熱后直接吹入室內(nèi)，空氣質(zhì)量如何，長時間運行是否會造成室內(nèi)缺氧，尚沒有專業(yè)的檢測機構(gòu)給出檢測報告，建議相關主管部門對此類設備的推廣應用進行跟蹤檢測。

四、總結(jié)與展望

生物質(zhì)具有原料多、成本低、加工方便、無污染的優(yōu)勢。通過用戶調(diào)查分析得出，使用生物質(zhì)采暖爐在冬天給人們帶來了很多的便利，彌補了很多在供暖問題上出現(xiàn)的不足之處。根據(jù)農(nóng)村分散采暖情況可知，農(nóng)村居民對清潔能源取暖的方式認可度并不是很高，市場和政府應多加推廣，提高人們對清潔能源采暖方式的認識度。在實際應用上可以看出，生物質(zhì)取暖爐在解決城鎮(zhèn)供暖上相比于空氣源熱泵和燃氣壁掛爐具有投資少、運行費用相對較低的優(yōu)勢。并且政府現(xiàn)已正在加大對生物質(zhì)燃料的扶持力度，并已結(jié)合當?shù)厍闆r進行推廣，更好地通過土地流轉(zhuǎn)、解放勞動力來提高農(nóng)民的生活品質(zhì)和經(jīng)濟的高速發(fā)展。這既能減少田間焚燒，還能有效地改善大氣質(zhì)量。