淺析黑龍江秸稈資源與生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

郝玉波

摘 要：黑龍江農(nóng)作物秸稈資源豐富，總量1.19億噸。生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)具有生物質(zhì)能利用和熱電聯(lián)產(chǎn)雙重屬性，既可解決秸稈焚燒的環(huán)境污染問題，又能帶動縣域秸稈產(chǎn)業(yè)創(chuàng)收，具有較好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：黑龍江；秸稈；生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

黑龍江是產(chǎn)糧大省，也是秸稈產(chǎn)出大省。但冬春季土壤適耕周期短，秸稈資源量大，造成作物秸稈直接還田能力不足。這不僅占用寶貴的土地資源，同時存在火災(zāi)隱患等問題。生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在黑龍江蓬勃發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計，2018～2019年已經(jīng)核準(zhǔn)建設(shè)17個生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)項目。如將打捆后的秸稈用生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)化成電能和供熱，既可資源再利用延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，又可促進(jìn)農(nóng)村剩余勞動力再就業(yè)，拉動鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。

根據(jù)國家統(tǒng)計局2018年黑龍江作物產(chǎn)量和各作物谷草比，我們計算出2018年全省秸稈總量約為1.19億噸，其中水稻、玉米和大豆的秸稈量分別為6073萬噸、4779萬噸和1052萬噸，分別占總秸稈量的51%、40%和9%。由于大豆秸稈量少且主要用于畜牧業(yè)養(yǎng)殖，因此黑龍江可用于生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的秸稈量約為1.1億噸。如將玉米芯和稻殼統(tǒng)計在內(nèi)，水稻、玉米生物質(zhì)總量可達(dá)1.37億噸，由此可見黑龍江每年生物質(zhì)資源極其豐富。

生物質(zhì)原料包括農(nóng)業(yè)廢棄物、動物廢棄物、林業(yè)木材廢棄物、專用能源種植物、城市固體垃圾和掩埋氣、污水處理生物質(zhì)氣、城市木材廢棄物以及食品殘渣。生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是指將秸稈等高溫分解，利用氧氣或含氧物質(zhì)作為氣化劑獲得理論熱值為5724千焦/立方米的燃?xì)?，其主要成分為一氧化碳?0%，氫氣占15%，甲烷占2%，二氧化碳占12%，氧氣占1.5%，氮氣占49.5%。經(jīng)降溫、多級除塵和除焦油等凈化和濃縮工藝后，由羅茨風(fēng)機(jī)加壓送至儲氣裝置中，然后將合成氣燃燒發(fā)電，同時余熱供暖的技術(shù)。

2.1 技術(shù)優(yōu)勢

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目具有生物質(zhì)能利用和熱電聯(lián)產(chǎn)雙重屬性，具有使用靈活方便、啟?？斓膬?yōu)點，尤其適合于遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地帶的發(fā)電供熱。與太陽能、風(fēng)能等可再生能源相比，生物質(zhì)能源供給穩(wěn)定、溫室氣體排放量接近零、可規(guī)?；l(fā)電供熱、可加強(qiáng)本土秸稈等生物質(zhì)資源的利用、降低對煤炭等能源的依賴性。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)在解決能源問題的同時，環(huán)境影響很小，符合目前減排的局勢，具有很好的發(fā)展前景。

2.2 技術(shù)不足

不同的生物質(zhì)原料需要不同的收集、儲存、運輸以及轉(zhuǎn)化技術(shù)；受到地域區(qū)別、氣候差別、土壤條件和生物質(zhì)原料分布不均的限制，還不能保證完全穩(wěn)定、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)存在結(jié)垢、結(jié)渣、腐蝕等問題，而且不同生物質(zhì)原料也會存在不同技術(shù)問題；目前，生物質(zhì)燃料比傳統(tǒng)煤炭類化石燃料成本高，且氣化系統(tǒng)投資偏高、燃?xì)鉄嶂灯停髽I(yè)需要政府財政補(bǔ)貼才能維持發(fā)展。

3.1 選址布局

選址布局是關(guān)系生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目成敗的關(guān)鍵問題。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)是一個綜合的能源系統(tǒng)，系統(tǒng)形式和組成取決于生物質(zhì)燃料類型和末端用戶的需求。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)有望在燃料儲量充沛易于獲取、供應(yīng)價格合理、環(huán)保要求較高的地區(qū)進(jìn)行推廣。目前，在黑龍江省生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)項目適合在以種植業(yè)為主的人口規(guī)模小的縣城和城鎮(zhèn)進(jìn)行布局，這些地區(qū)熱網(wǎng)、電網(wǎng)相對完善，農(nóng)林廢棄物較充足，應(yīng)該優(yōu)先支持發(fā)展。規(guī)模較小的縣城，在冬季供暖季以供熱為主，兼顧發(fā)電，可以有效解決地區(qū)冬季燃煤污染問題，在非供暖季以發(fā)電為主。而在農(nóng)業(yè)農(nóng)村結(jié)合區(qū)域的城鎮(zhèn)，原料充足、成本低，而人口相對較少且分散，應(yīng)以發(fā)電為主，輔以供熱。企業(yè)的運營既可以帶動農(nóng)村剩余勞動力就業(yè)，又可以通過秸稈收運、發(fā)電、供熱等項目創(chuàng)收，振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)。

3.2 產(chǎn)品銷售

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目推廣難點在于產(chǎn)品銷售，特別是所發(fā)電量如何實時高效地并入國家電網(wǎng)。此外還存在上網(wǎng)電價的政策問題，如能優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，調(diào)動企業(yè)積極性，那么熱電聯(lián)產(chǎn)項目可取得較快進(jìn)展。同時熱電聯(lián)產(chǎn)項目存在與傳統(tǒng)發(fā)電、供熱企業(yè)競爭問題，需多方協(xié)調(diào)。

3.3 秸稈問題

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目設(shè)計時，區(qū)域秸稈資源量和收儲運輸半徑需重點考慮?，F(xiàn)在政府要求農(nóng)作物秸稈還田量為55%，同時秸稈運輸?shù)慕?jīng)濟(jì)半徑為15公里，這就要求項目建設(shè)前企業(yè)準(zhǔn)確評估當(dāng)?shù)乜衫媒斩捔亢皖A(yù)估不確定的收儲風(fēng)險，特別是氣候因素可能造成秸稈收儲困難，應(yīng)有應(yīng)急預(yù)案，保證企業(yè)正常生產(chǎn)。建議企業(yè)收儲秸稈量以區(qū)域秸稈總量的1/3～1/2為宜，以減少秸稈直接還田壓力和收儲不足風(fēng)險，否則可能存在吃不飽的問題。

3.4 安全生產(chǎn)

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)項目應(yīng)重視安全生產(chǎn)和環(huán)保問題。因秸稈含有大量的揮發(fā)成分，燃點低、易自燃，且秸稈燃料包密度小，且企業(yè)需要儲備半年以上的秸稈量，造成儲存空間規(guī)模較大，火災(zāi)荷載高。而露天或半露天儲存形式更易受刮風(fēng)、雷電天氣影響，火災(zāi)風(fēng)險突出，導(dǎo)致儲存場還費很多精力建立防雷、防雨、防火等設(shè)施。同時企業(yè)運營產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣排放，不能危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。從企業(yè)生產(chǎn)和安全環(huán)保角度，項目建設(shè)最好選擇在臨近水源、遠(yuǎn)離居民區(qū)的縣鎮(zhèn)下風(fēng)口。

3.5 政策支持

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目在前期審批、中期建設(shè)、后期運營和熱電銷售，需要各級政府政策支持及財政補(bǔ)貼。各政府部門要出臺優(yōu)惠政策，如生產(chǎn)企業(yè)可享受農(nóng)電價格、免收新建輸電線路增容費等相關(guān)費用等，保證項目順利投產(chǎn)和企業(yè)運營。

■基金項目：主要農(nóng)作物提質(zhì)增效栽培技術(shù)專項（HNK2019CX12）；黑土耕地資源可持續(xù)利用技術(shù)專項（HNK2019CX13）；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高效、綠色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范項目（TYG-2019-09）；國家自然科學(xué)基金青年資助項目（31501252）；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院級科研項目（2018YYYF034，2014QN017）。