遼寧省秸稈打捆直燃集中供熱工程綜合效益分析

楊 宇

(遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,遼寧 沈陽(yáng) 110034)

秸稈打捆直燃集中供熱技術(shù)是解決秸稈焚燒問(wèn)題的主要抓手,將田間廢棄的農(nóng)作物秸稈,利用專用打捆機(jī)就地打捆,就近運(yùn)輸至秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐燃燒,隨收隨用于村鎮(zhèn)居民冬季集中供暖或工業(yè)用蒸汽,產(chǎn)生的灰分可用作肥料還田。具有消耗秸稈量大、建設(shè)運(yùn)行成本低、容易推廣、與秸稈收獲期時(shí)間完全相符等特點(diǎn),并是農(nóng)村地區(qū)采暖唯一與煤成本相近的清潔能源技術(shù),是就地就近消滅剩余秸稈的最佳選擇。既能節(jié)省供暖成本,又能節(jié)省秸稈收儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)輸成本,增加農(nóng)民收入,改善人居環(huán)境,又能優(yōu)化用能結(jié)構(gòu),提高秸稈利用率,促進(jìn)節(jié)能減排,一舉多得,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益。

通過(guò)對(duì)秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐與常規(guī)燃煤鍋爐經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會(huì)效益等方面進(jìn)行分析比較,提出遼寧省秸稈打捆直燃集中供熱工程的發(fā)展前景。

1 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益主要從運(yùn)行成本、減排收益及農(nóng)民秸稈收益等方面進(jìn)行分析。

1.1 運(yùn)行成本

目前,遼寧省村鎮(zhèn)冬季供暖主要以燃煤為主,以1 t 水鍋爐為例,將燃煤鍋爐與秸稈打捆直燃集中供暖鍋爐使用燃料成本、設(shè)備投入成本等有關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比如表1 所示:

可以看出,1 t 水鍋爐一次性設(shè)備投資秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐要比燃煤鍋爐價(jià)格稍高一些,安裝費(fèi)、折舊費(fèi)、管網(wǎng)費(fèi)、水電消耗成本等基本持平,但是燃料成本明顯低于燃煤[1]。

以2 t 水鍋爐為例,同樣供暖1 萬(wàn)m2,供暖周期150 d,兩種鍋爐一次投資相近,燃煤鍋爐比秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用高出近5 萬(wàn)元。

圖1 秸稈打捆直燃鍋爐與燃煤鍋爐經(jīng)濟(jì)性比較(萬(wàn)元)

由上可知,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用方面經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于燃煤鍋爐。

1.2 減排收益

在生物質(zhì)的再生利用過(guò)程中,排放的二氧化碳與生物質(zhì)再生時(shí)吸收的二氧化碳可達(dá)到碳平衡,具有二氧化碳零排放的作用[2]。每2 t 秸稈的熱值就相當(dāng)于1 t 標(biāo)準(zhǔn)煤,每燃燒1 t 標(biāo)準(zhǔn)煤,二氧化碳釋放量為2.62 t。因此,每燃燒2 t 秸稈相當(dāng)于少燃燒1 t 標(biāo)準(zhǔn)煤,減排二氧化碳2.62 t。根據(jù)碳排放交易網(wǎng)可知,2019 年試點(diǎn)省市碳市場(chǎng)成交均價(jià)約為27.76 元/t。每t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐為例,可帶供熱面積7 500 m2,按照每1 m2供暖消耗秸稈65～100 kg 計(jì)算(取決于秸稈含水量、鍋爐熱效率和供熱方式),1 個(gè)供暖周期最少消耗秸稈487.5 t 秸稈[3],相當(dāng)于減少燃煤243.75 t,減排二氧化碳638.63 t,碳交易可獲利約17 728.23 元。2020 年底,遼寧省將啟動(dòng)運(yùn)行沈陽(yáng)市碳排放權(quán)交易市場(chǎng),并計(jì)劃將其建設(shè)成為東北區(qū)域交易中心。碳排放權(quán)交易是我國(guó)完成溫室氣體減排目標(biāo)的手段之一。引入碳排放權(quán)交易,不僅可以通過(guò)國(guó)際認(rèn)可的方式節(jié)能減排,提高中國(guó)在國(guó)際氣候變化談判的主動(dòng)權(quán)和話語(yǔ)權(quán),也可以促進(jìn)以有效的方式實(shí)現(xiàn)承諾的溫室氣體減排目標(biāo)。碳排放權(quán)交易是基于市場(chǎng)機(jī)制的減排手段,碳排放權(quán)交易政策和制度體系的進(jìn)一步規(guī)范,能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo),得到顯著的減排收益。

分別對(duì)2 t 燃煤鍋爐和2 t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的瞬時(shí)排放(表2)及每萬(wàn)t 燃煤達(dá)標(biāo)排放與秸稈達(dá)標(biāo)排放(表3)的煙塵、二氧化硫、氮氧化物及林格曼黑度等進(jìn)行比較。

由表2 可知,秸稈燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫及氮氧化物的量較少(約為燃煤的1/3)。

表2 燃煤與秸稈燃料煙氣排放對(duì)比

由表3 可知,每萬(wàn)t 燃煤達(dá)標(biāo)排放與秸稈達(dá)標(biāo)排放量相比較,秸稈燃燒所產(chǎn)生污染物排放量比燃煤少得多。

表3 1 萬(wàn)t 燃煤達(dá)標(biāo)排放與1 萬(wàn)t 秸稈達(dá)標(biāo)排放量對(duì)比

根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》(2018年修訂)第二章第九條可知,每一排放口或者沒(méi)有排放口的應(yīng)稅大氣污染物,按照污染當(dāng)量數(shù)從大到小排序,對(duì)前3 項(xiàng)污染物征收環(huán)境保護(hù)稅。因此,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的排放量遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐,需要繳納的環(huán)境保護(hù)稅也低。

綜上所述,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐在減排收益方面經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于燃煤鍋爐。

1.3 農(nóng)民秸稈收益

近年來(lái),遼寧省秸稈綜合利用工作成效顯著,秸稈收集價(jià)格一直保持在穩(wěn)定水平。參考2019年遼東、遼南、遼北、遼西及遼中的秸稈收購(gòu)價(jià)格,每t 秸稈農(nóng)民獲利約為92 元。根據(jù)上文分析,每t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐每個(gè)供暖周期最少消耗秸稈487.5 t 秸稈,農(nóng)民可獲利44 850 元。

2 生態(tài)效益

秸稈燃料通過(guò)秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐燃燒產(chǎn)生的排放物主要有煙塵及灰分等。秸稈燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫及氮氧化物的量較少,煙塵經(jīng)專用除塵設(shè)備除塵后經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè),二氧化硫排放濃度4 mg/m3(國(guó)標(biāo)值300 mg/m3),氮氧化物排放濃度118 mg/m3(國(guó)標(biāo)值300 mg/m3),煙塵排放濃度29 mg/m3(國(guó)標(biāo)值50 mg/m3),林格曼黑度小于1(國(guó)標(biāo)值1),排放濃度也遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。秸稈燃料硫、磷等元素含量甚低(0.1%左右),燃燒后對(duì)爐體和排煙系統(tǒng)腐蝕性小,鍋爐壽命20 年以上;秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐可即開(kāi)即停,且無(wú)燃煤鍋爐冒黑煙現(xiàn)象,清潔衛(wèi)生、投料方便;燃燒后灰渣極少,極大地減少堆放煤渣的場(chǎng)地和所產(chǎn)生的二次污染等環(huán)境問(wèn)題,降低了除渣費(fèi)用;秸稈燃燒產(chǎn)生的灰分富含鉀元素,為土壤提供外源鉀養(yǎng)分,有利于作物生長(zhǎng)。

秸稈屬可再生生物質(zhì)能源,而煤炭是不可再生的化石能源,長(zhǎng)遠(yuǎn)效益不言而喻。

3 社會(huì)效益

近年來(lái),在國(guó)家和省級(jí)出臺(tái)的一系列政策支持下,秸稈的綜合利用工作得到了長(zhǎng)足發(fā)展,秸稈打捆直燃等能源化利用方式作為秸稈綜合利用的重要途徑之一,與生物轉(zhuǎn)化和物理轉(zhuǎn)化方法相比,它具備轉(zhuǎn)化成本低、轉(zhuǎn)化效率高、低污染和較好的原料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于防治秸稈散燒,減少環(huán)境污染、節(jié)約化石能源等具有重要意義[4]。秸稈收獲期與供暖期正好銜接,平時(shí)把秸稈打捆存于地頭,隨用隨取,不占用大量堆場(chǎng),可切實(shí)解決農(nóng)村秸稈亂堆亂放造成的村屯環(huán)境臟亂差和安全隱患等問(wèn)題。可廣泛用于用熱(居民供暖、糧食烘干、養(yǎng)殖供暖)、用蒸汽(造紙、殺菌)單位。秸稈鍋爐替代燃煤鍋爐,利用原有供暖管道,無(wú)需新增基本建設(shè),與燃煤相比,達(dá)到同等供暖效果,價(jià)格比較便宜,是農(nóng)村地區(qū)采暖唯一與煤成本相近的清潔能源技術(shù),且是就近就地消滅剩余秸稈的最佳選擇。

4 結(jié)論

秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的特點(diǎn)就是:燃料不挑、排放達(dá)標(biāo)、價(jià)格不高、試點(diǎn)較好。目前,遼寧省秸稈綜合利用率為85%,“五料化”利用除能源化利用,其他方式均趨于飽和,剩余15%大約428 萬(wàn)t 如何有效利用也是秸稈綜合利用的難點(diǎn),秸稈綜合利用“最后一公里”的問(wèn)題靠秸稈能源化利用解決是較好的現(xiàn)實(shí)選擇。粗略測(cè)算,遼寧省共有854 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),假設(shè)每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共供暖面積10 萬(wàn)m2,總供暖面積達(dá)到8 540 萬(wàn)m2,如所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)鍋爐均采用秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐,大概需要8 540 臺(tái)鍋爐,年可利用秸稈512 萬(wàn)t,完全消耗掉剩余秸稈,具有廣闊的發(fā)展前景。