張 財， 王 文， 劉昱英男， 朱 偉， 呂紅雨， 孫 勇， 張鴻瓊， 萬顯君

（1. 黑龍江省農(nóng)村能源總站， 黑龍江 哈爾濱 150008； 2. 東北農(nóng)業(yè)大學 工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150030；3.海倫利民節(jié)能鍋爐制造有限公司， 黑龍江 綏化 152300）

0 引言

黑龍江省是我國的產(chǎn)糧大省，是國家糧食安全的“壓艙石”。 黑龍江省的農(nóng)作物種植面積大，秸稈產(chǎn)量多，其中，2019 年的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高達1.3 億t，可收集量達1 億t[1]。基于政府引導管理和農(nóng)民認識的提高，秸稈焚燒問題基本得到解決，但大量剩余秸稈的離田費用給農(nóng)民帶來了很大的經(jīng)濟負擔，秸稈的出路問題已經(jīng)成為困擾農(nóng)民和政府的難題[2]。 黑龍江省地處寒冷地區(qū)，全年平均取暖期為180 d， 是供熱取暖燃料消耗大省[3]。 針對當前傳統(tǒng)能源日益緊缺的壓力和秸稈離田利用的需求，開展秸稈燃料化利用，對于減少露天焚燒，充分利用秸稈資源，優(yōu)化能源結構，改善環(huán)境質量， 建設美麗鄉(xiāng)村具有重大意義[4]。因此， 掌握黑龍江省的秸稈燃料化利用現(xiàn)狀，探討秸稈燃料化利用過程中的問題和發(fā)展趨勢十分必要。

1 黑龍江省秸稈燃料化利用現(xiàn)狀分析

1.1 秸稈特性分析

黑龍江省位于我國北方寒冷地區(qū)， 無霜期短， 其氣候特點導致農(nóng)作物采收時間較為集中，秸稈處理壓力也較大。 當以秸稈直接還田的方式處理秸稈時， 由于寒冷地區(qū)的秸稈腐熟速度慢，若還田的秸稈量過大， 將嚴重影響春季播種，因此，秸稈離田利用已成為黑龍江省秸稈處理的主要方式[5]。

黑龍江省的秸稈收集具有如下特點： 收集時間短， 收集時間主要在10 月中下旬-11 月上旬，有效收集時間約為20 d； 采收的秸稈蓬松、 體積大、重量輕、運輸難；采收秸稈對應的零散地塊多，運輸距離長；采收的秸稈熱值低，熱效率達不到普通鍋爐的工況要求；采收的秸稈含水率高（30%～40%）， 不論是直燃還是固化成型都有一定的困難。

1.2 秸稈燃料化利用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)鏈分析

和秸稈的其他利用方式相比， 秸稈燃料化利用具有鏈條短、效率高、效益低的特點，已成為最適宜北方寒冷地區(qū)使用的方式之一。 秸稈燃料化利用的產(chǎn)業(yè)鏈條并不長，但是缺一不可。燃料化利用首先從秸稈離田抓起， 這一環(huán)節(jié)要進行拾撿打包。打捆、打包的秸稈在次年春種前、地沒化凍時，在田地做臨時過渡倉儲， 利用一個冬季的時間賣給成型燃料加工廠或者直燃、熱電等企業(yè)，買方可以按秸稈的含水率以梯次價格收購秸稈。

1.2.1 秸稈打包現(xiàn)狀及效益分析

秸稈打包是秸稈出地的關鍵環(huán)節(jié)， 是秸稈離田綜合利用的首要措施。 2019 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018 年黑龍江省的秸稈打包離田面積為413 hm2，配套建設秸稈收儲站點2 700 多個。 在政府政策引導和財政支持下， 依托秸稈打包收儲企業(yè)和各市縣農(nóng)技推廣中心， 黑龍江省已經(jīng)基本上能夠實現(xiàn)秸稈全部打包離田。通過多年的跟蹤分析，筆者發(fā)現(xiàn)：黑龍江省近5 年的年均秸稈打包、打捆加運輸成本為110～130 元/t， 送到用戶現(xiàn)場的平均價格為180 元/t，經(jīng)營者獲利50 元/t，在秋冬兩季打包2 000 t 秸稈，利潤在10 萬元左右；將運輸半徑控制在10～20 km，可有效保證秸稈打包經(jīng)營者的效益[6]。

1.2.2 秸稈成型燃料現(xiàn)狀及效益分析

秸稈成型燃料具有體積小、密度高、熱值高和便于運輸?shù)膬?yōu)勢，是擴大秸稈銷售半徑的有效途徑[7]。 秸稈成型燃料還具有節(jié)能環(huán)保的特點，秸稈成型燃料通過生物質專用爐進行氣化、半氣化燃燒，對空氣的污染程度會大幅度下降[8]。 以供暖面積2 000 m2為例，一個取暖季需燃煤100 t，改燒生物質燃料后，可減少二氧化硫排放249.2 kg，減少氮氧化物排放174.3 kg，減少煙塵排放23.4 kg。僅2018 年，黑龍江省就新建秸稈固化壓塊站800多個，加工秸稈成型燃料200 多萬t。

目前，黑龍江省普遍使用的秸稈成型燃料有8 mm 的顆粒、30 mm 的方塊、35 mm 的圓棒，粒狀秸稈成型燃料的制造成本為471 元/t， 銷售價為520 元/t， 年產(chǎn)3 000 t 粒狀秸稈成型燃料的中小型壓塊站的年獲利為15 萬元。 在農(nóng)村就近收原料，將使粒狀秸稈成型燃料的制造成本更低，可降至400 元/t 左右。制造塊狀、棒狀成型燃料時，對秸稈的含水率要求較低， 且不用將其粉碎為較小粒徑的顆粒， 成型燃料的制造成本大約可降低至321 元/t，市場銷售價為371 元/t，獲利50 元/t，年產(chǎn)3 000 t 成型燃料，可獲利15 萬元。 秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本、市場售價和環(huán)保優(yōu)勢等符合市場規(guī)律，有較大的發(fā)展前景[9]。

1.2.3 生物質鍋爐應用現(xiàn)狀及效益分析

生物質鍋爐的推廣應用是解決我國農(nóng)村地區(qū)普通爐灶分戶直燃時能源利用效率低問題的有效途徑[10]。 生物質鍋爐已成為寒冷地區(qū)秸稈燃料化利用過程中一個不可或缺的產(chǎn)業(yè)鏈條。 黑龍江省在生物鍋爐推廣應用上發(fā)展很快，所用鍋爐既有外省出品，也有本地生產(chǎn)制造的，品種繁多，質量不一，有些企業(yè)的鍋爐產(chǎn)品性能、質量居全國節(jié)能爐具的領先地位，起到了促進秸稈燃料化推廣應用的作用。 1.8 t 的秸稈能夠產(chǎn)生1 t 煤的效能，在哈爾濱、綏化等地，1.8 t 秸稈的價格為360 元，而1 t 煤送至用戶現(xiàn)場的價格約為650 元/t 左右。黑龍江省海倫市推廣的生物質差速循環(huán)流化床鍋爐適用于熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域大型供熱企業(yè)， 鍋爐的熱效率在85%以上，與層燃鍋爐相比，運行成本下降30%以上，環(huán)保效果突出，環(huán)保投入可減少15%。 據(jù)測算， 一個取暖期的燃煤供熱費用為40.78 元/m2， 燃秸稈成型燃料供熱費用為17.68元/m2。 通過上述分析可知，生物質秸稈燃料、秸稈成型燃料在供暖、供氣、生產(chǎn)和生活中是最低廉的燃料，而且是可再生的。 因此，“生物質鍋爐+秸稈燃料”的應用前景廣闊，大有可為。

1.3 黑龍江省秸稈燃料化利用過程中存在的問題

近年來， 黑龍江省的秸稈燃料化利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，基本形成了收儲運、成型燃料加工、生物質鍋爐生產(chǎn)制造等相關產(chǎn)業(yè)化鏈條。 但在秸稈燃料化利用發(fā)展過程中仍存在著如下不容忽視的問題。

（1）秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本較高

生產(chǎn)成本高造成銷售價格高， 影響了市場銷售。 秸稈顆粒燃料的加工成本為471 元/t，塊狀、棒狀成型燃料的加工成本為321 元/t， 每噸成型燃料的運費為31 元左右。造成加工成本過高的主要原因是東北高寒地區(qū)采收的秸稈水分和土含量過高，須經(jīng)晾、曬、烘干、篩土等過程，增加了制造成本。

（2）生物質鍋爐的推廣仍不普遍

生物質鍋爐是秸稈成型燃料捆燒、 散燒和直燃的有效選擇，鍋爐不推廣，成型燃料的利用效果就不明顯。

（3）秸稈燃料沒有形成市場

目前， 用戶多數(shù)采取直接到燃料生產(chǎn)廠家購買的方式，燃料廠家有時不能保證供應。運輸距離較長也增加了用戶的負擔。

（4）傳統(tǒng)習慣影響了新能源的推廣應用

多少年來人們一直習慣用煤作為能源， 轉變這個習慣一要靠政府引導、管控；二要借助媒體宣傳；三要靠典型引帶。

（5）產(chǎn)業(yè)化鏈條不完整，打包完的秸稈賣不出去或者秸稈成型燃料沒有市場

一個區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈條不均衡發(fā)展， 缺少市場指導性。 大型熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)以及大、中、小型企業(yè)還擁有燃煤鍋爐，導致秸稈燃料銷量小，甚至出現(xiàn)打包的秸稈賣不出去而丟棄在地里的情況。

2 黑龍江省秸稈燃料化利用發(fā)展趨勢

2.1 秸稈燃料化利用是解決農(nóng)村民生問題的需求

黑龍江省地處北疆，氣候寒冷，擁有半年取暖期，生活取暖和工業(yè)生產(chǎn)會耗用大量煤炭。由于環(huán)保要求，城市禁燃煤鍋爐，需要大量的清潔能源，因此， 秸稈燃料化利用不僅是環(huán)保問題、 能源問題，也是民生大事。 玉米秸稈離田費用約為1 000元/hm2，如果玉米秸稈由專業(yè)人員進行打包離田，種地農(nóng)戶每公頃土地就少支出約1 000 元費用。按每打包1 t 秸稈獲利30 元計算，一名打包工人一個月打包2 000 t，可獲利約6 萬元。 所以，秸稈變廢為寶，可以有效解決民生問題，為農(nóng)民開辟一條增收創(chuàng)收的途徑。

2.2 秸稈成型燃料使用范圍廣

秸稈成型燃料的熱值高，可以有效替代煤炭、液化氣等化石燃料。秸稈成型燃料作為高效、低排放的新型環(huán)保可再生能源，在使用上具有廣泛性，可用于生活爐灶、取暖爐、熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐等。秸稈成型燃料的密度大，便于運輸，可作為企業(yè)和農(nóng)戶的廉價燃料，也可進入大、中、小城市進行直燃、氣化、耦合發(fā)電和供熱。

2.3 秸稈成型燃料適于中小企業(yè)投產(chǎn)

秸稈成型燃料的生產(chǎn)工藝相對簡捷、成熟，適合小型分散生產(chǎn)加工。 成型燃料生產(chǎn)要本著原料來源近和產(chǎn)品銷售近兩個就近原則，建立家庭式、農(nóng)村合作社式中小型規(guī)模加工企業(yè)， 原料收購半徑為20～40 km，4～5 個村可建一個加工廠， 產(chǎn)量控制在2 000～4 000 t， 生產(chǎn)設備和產(chǎn)品類型要做到燃料跟著生物質鍋爐走。目前，這樣的小型加工廠在黑龍江省比較普遍，發(fā)展也較好，具有很好的可復制性和操作性。

2.4 秸稈燃料化利用扶持力度加大

國家的環(huán)保要求和各級政府的扶持政策，給秸稈燃料化利用創(chuàng)造了很好的發(fā)展空間。 黑龍江省出臺了《哈爾濱市、綏化市、肇州縣、肇源縣秸稈綜合利用三年行動計劃實施方案》，就秸稈“五化利用”在不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)上給予相應的扶持政策，同時制定了嚴格的考核獎懲辦法。 燃煤鍋爐更換為生物質鍋爐的工作進行得比較順利， 使得燃煤鍋爐超排放和放荒焚燒秸稈的問題得到了有效遏制。

2.5 秸稈燃料化利用認可度提升

經(jīng)過多年的政府引導和典型示范， 人們對秸稈燃料利用有了新的認識， 社會和用戶對秸稈燃料推廣應用的認可程度得到了很大提升， 由被動應用變成了主動應用， 秸稈燃料的銷售市場也逐年加大。只要秸稈燃料的價格低于煤炭，性能不低于煤炭，秸稈燃料化利用就會穩(wěn)步發(fā)展。

3 結束語

農(nóng)作物秸稈燃料化利用過程中會面臨更多新問題和新挑戰(zhàn)，雖然秸稈燃料化利用的問題很多，但是，市場有需求，政府有政策扶持，秸稈燃料化利用的前景廣闊，可有效推進黑龍江秸稈全量化、高值化利用， 打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)， 助力美麗鄉(xiāng)村建設。