生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱示范項目模式與成果①

郝莉娟

（山西省晉中市榆次區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心 山西 晉中 030600）

生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱技術將林果區(qū)廢棄的樹枝、秸稈等廢棄物作為燃料進行高效清潔利用，變廢為寶，并集成利用太陽能，多能互補，最大程度使用零排放或低排放能源，為用戶提供清潔能源，具有“低碳、節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約、可再生”等特點［1-2］。

1 生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱項目建設目標

確定有代表性的示范區(qū)、示范戶，推廣示范使用生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱技術。就地取材、就地用能，實現(xiàn)示范戶取暖、炊事和洗浴等清潔供熱，減少燃煤排放污染和農(nóng)戶用能支出，完善我區(qū)農(nóng)村清潔取暖模式，拓展我區(qū)農(nóng)作物秸稈、樹枝等農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用的途徑，為全區(qū)農(nóng)村推行綠色生產(chǎn)生活方式拓展途徑、樹立樣板，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，改善農(nóng)村人居環(huán)境，有效助力全區(qū)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推進。

2 項目選址及規(guī)模

項目選址在榆次區(qū)莊子鄉(xiāng)榆城坪、楊壁、橋頭、東赤土4 個村實施，共設示范戶40 戶，各村示范戶數(shù)分別為25、7、2、6戶。

2.1 項目建設地生物質(zhì)資源量情況

莊子鄉(xiāng)位于榆次東南部的山區(qū)，全鄉(xiāng)1.6萬余人，4 500 余戶，是榆次區(qū)蘋果主產(chǎn)地之一，果產(chǎn)業(yè)是該鄉(xiāng)的支柱產(chǎn)業(yè)，全鄉(xiāng)果樹種植面積達到0.23 萬hm2。榆城坪、楊壁、橋頭、東赤土4 個示范村80%的農(nóng)戶都種植果樹，戶均果園為0.67 hm2以上，戶年均廢棄果枝3～4 t，再加以其它農(nóng)作物秸稈等，豐富的生物質(zhì)資源，為項目實施建設提供了充足的燃料保障。

2.2 項目建設地農(nóng)戶生活習慣情況

莊子鄉(xiāng)平均海拔1 000 m，冬季極端最低氣溫達到零下20 ℃。榆城坪、楊壁、橋頭、東赤土等村農(nóng)戶，戶均采暖面積68 m2，房屋結構65%為磚木平頂房，77%為24 墻，幾乎全部無外墻保溫設施。農(nóng)戶取暖做飯以直接燃煤為主，其中，66%農(nóng)戶使用散煤，34%農(nóng)戶使用蜂窩煤，戶年均燃料開支約2 500 元左右，39%農(nóng)戶取暖的煤爐設于臥室，煤氣中毒致死或者致殘的事件偶有發(fā)生，安全及燃煤污染問題嚴重影響了當?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)生活質(zhì)量，也不符合低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的時代要求。

2.3 項目建設地實施條件

示范村地處丘陵山區(qū)，離城較遠，短期內(nèi)無法實現(xiàn)集中供熱，也無法實施燃氣和電取暖，用生物質(zhì)和太陽能替代燃煤，是最可行的新能源出路，也是推行綠色生活方式最好的選擇［3］。本項目建設與煤改氣、煤改電工程相比，省去了管道鋪設和電力設施改造費用，建設費用低，工期短，不受氣源、電力負荷等限制，而且可與農(nóng)戶原有供熱設備對接，在當?shù)亟ㄔO具有可行性。好用，用得起，愿意用，在當?shù)乩习傩罩虚g形成共識。

3 項目建設內(nèi)容及技術標準

3.1 項目建設內(nèi)容

生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱系統(tǒng)，包括供熱（生物質(zhì)爐和太陽能集熱器）、儲熱（儲熱水箱）、自動控制和散熱（室內(nèi)散熱器及配套管道和管件）4 部分。其中每戶設施主要包括：供熱部分需要配置生物質(zhì)爐具1 臺、太陽能集熱器1 套；儲熱部分需要配置儲熱水箱1 臺；2 套自動循環(huán)控制系統(tǒng)運行設施；散熱部分是示范戶室內(nèi)配置的散熱器和配套的管道、管件。

3.2 主要設施技術標準

生物質(zhì)爐具技術標準：符合國家能源局《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術條件》（NB/T34007-2012）。技術指標：熱效率≥65%、炊事火力強度≥1.5 kw、額定供熱量≥9 kw；排放指標：二氧化硫濃度30 mg/m3、顆粒物排放濃度50 mg/m3、氮氧化合物濃度150 mg/m3，林格曼黑度≤1。

太陽能集熱器技術標準：符合國家《真空管型太陽能集熱器》GB/T17581-2007。技術指標：吸熱面積≥5m2。

儲熱水箱技術標準：本項目采用非承壓儲熱水箱，內(nèi)外雙層碳鋼焊接，中間加保溫層。技術指標：內(nèi)膽厚度≥2 mm，外膽厚度≥0.6 mm，聚氨酯保溫層≥30 mm。

自動循環(huán)控制系統(tǒng)技術標準：使用電壓AC 220 V， 功率＜5 W ，測溫精度±2 ℃， 測溫范圍0～99 ℃，可控循環(huán)泵功率≤500 W，可控電加熱功率≤1 500 W，漏電動作電流≤10 MA／0.1 s。

3.3 技術原理

以生物質(zhì)炊暖爐為基礎熱源，爐具采用復合爐芯、二次配風、半氣化燃燒技術，爐膛溫度控制在750～850 ℃低溫燃燒，達到降低氮氧化合物排放。以太陽能集熱器為輔助熱源，將集熱器吸收的熱能通過管道輸送到儲熱水箱。集成技術設計自動控制系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要設定時間、溫度等參數(shù)，將保溫儲熱水箱中的熱水輸送到室內(nèi)的散熱器，自動供熱，實現(xiàn)高效清潔取暖和晝夜恒溫供暖。

4 項目運行檢測評價

項目投入運行后，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學研究所檢測評價，結果如下：外觀：造型美觀、表面光潔，無毛邊、無毛刺；結構：爐具結構設計合理、密封性好、操作方便，安全可靠；煙氣污染物排放指標如下。二氧化硫（SO2）：6 mg/m3；氮氧化物（NOX）：143 mg/m3；一氧化碳（CO）：0.18%；林格曼煙氣黑度級：1 級。項目符合國家能源局《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術條件》（NB/T34007-2012）、《生物質(zhì)炊事采暖爐具試驗方法》（NB/T 34008-2012）行業(yè)標準。

5 生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱項目效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

每戶可節(jié)省生活用能開支約2 400元/年。當?shù)剞r(nóng)戶每年燃煤開支約2 500 元左右，本項目的生物質(zhì)原料基本不需要費用，太陽能也基本為零成本，自動循環(huán)系統(tǒng)采用溫度控制，間歇性啟動，用電量很少，預計每戶用電量為100 元/年。與燃煤相比，每戶可節(jié)省開支約2 400 元/年，40 戶可節(jié)約9.6萬元/年。

5.2 社會效益

項目的實施可以提高當?shù)剞r(nóng)民的生活質(zhì)量。本項目在減輕農(nóng)民開支的前提下，讓農(nóng)民實現(xiàn)了自動循環(huán)持續(xù)供熱，使用戶告別了煙熏火烤，住上了舒適恒溫的暖氣家，生活質(zhì)量大大提高。

項目的實施改善了農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生，美化了村容村貌。爐渣煤灰院里街頭亂堆，秸稈樹枝村口地頭亂放，嚴重影響著新農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生和村容村貌。本項目的實施使農(nóng)民用上了清潔的生物質(zhì)能和太陽能，既有效清理了秸稈樹枝等農(nóng)業(yè)廢棄物，變廢為寶，又告別了倒煤渣倒爐灰的煩惱，是治理農(nóng)村環(huán)境臟亂差，美化村容村貌的有效途徑。

5.3 生態(tài)效益

二氧化硫排放超標是環(huán)境治理的重點和難點，散煤燃燒和秸稈露天焚燒的排放，加重了治理難度。本項目的實施，最大程度的利用了生物質(zhì)和太陽能這兩種能源，基本達到了零排放或低排放。每戶可節(jié)約燃煤3.5 t/a，折合標煤2.5 t，可減少二氧化碳溫室氣體排放5.95 t，40戶可減少二氧化碳溫室氣體排放238 t/a，5 年可減少二氧化碳溫室氣體排放1 190 t，10 a可減少二氧化碳溫室氣體排放2 380 t。

6 戶用集成供熱項目技術改進建議

6.1 改進生物質(zhì)爐技術，提高燃燒效率

生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱系統(tǒng)包括生物質(zhì)爐和太陽能集熱器。在雨雪天氣太陽能集熱不足時，生物質(zhì)爐要維持恒溫，需要人工不斷的投放秸稈燃料，造成人力成本增加。在秸稈資源不足時，取暖的效果就無法實現(xiàn)。生物質(zhì)爐在保證污染物排放效果的同時，如果能夠改進技術，提高燃燒效率，既可以減少人工成本，又可以實現(xiàn)在雨雪天氣時候的取暖保溫效果。

6.2 建立集中供熱系統(tǒng)，提高秸稈資源利用率

目前的生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱系統(tǒng)主要用于單個農(nóng)戶取暖供熱，有的農(nóng)戶利用不足，造成浪費，而有的農(nóng)戶，利用量大，得不到滿足。如果建立整村的集中供熱系統(tǒng)，可以實現(xiàn)資源的合理配置［4-5］。

6.3 引進秸稈加工技術，擴大燃料來源

現(xiàn)有的生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱系統(tǒng)主要以果樹枝為燃料來源，而農(nóng)戶大量的玉米秸稈等資源無法得到充分的利用。引進秸稈壓塊技術，可以將玉米等秸稈進行壓塊處理后，供生物質(zhì)爐做燃料使用，既解決了秸稈資源的浪費問題，又解決了燃料不足的問題。

綜上所述，傳統(tǒng)的生物質(zhì)爐使用已經(jīng)不能夠有效解決農(nóng)戶冬季取暖的問題，而通過采用廣生物質(zhì)多能互補戶用集成供熱模式，能夠?qū)崫M足丘陵農(nóng)村“低碳、節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約、可再生”的冬季取暖要求。同時還能夠取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益，值得推廣。