●徐傳良 趙玉磊

一、引言

我國(guó)北方霧霾冬季比其它季節(jié)嚴(yán)重的最重要原因是散煤燃燒。我國(guó)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(wàn)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(yuǎn)高于電廠鍋爐。

表1 散燒煤和電站鍋爐排放情況對(duì)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(jiān)行動(dòng)方案》發(fā)布，對(duì)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(xì)要求，要求6 省市完成相關(guān)改造合計(jì)355 萬(wàn)戶，試點(diǎn)示范期為三年，目前，“2+26”城市均已經(jīng)出臺(tái)了地方補(bǔ)貼政策，部分地區(qū)的補(bǔ)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(bǔ)貼政策

考慮到我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，秸稈資源豐富，但目前我國(guó)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(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。為此國(guó)家及地方主管部門(mén)出臺(tái)一系列關(guān)于生物質(zhì)能源的支持政策，明確表示將大力推進(jìn)清潔能源利用，加快推進(jìn)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(guò)復(fù)雜的能源轉(zhuǎn)化，能以較低的能耗和較小投入，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)。根據(jù)原料特點(diǎn)、儲(chǔ)運(yùn)要求和應(yīng)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(lèi)產(chǎn)品，目前市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)以生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品為主。本文將探討熱風(fēng)式生物質(zhì)采暖爐在北方小門(mén)市房的經(jīng)濟(jì)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(guò)程中農(nóng)作物廢棄物以及林業(yè)撫育、木材加工過(guò)程樹(shù)枝、板皮、木屑和截頭等剩余物為原料，通過(guò)壓輥和壓模等設(shè)備擠壓成型。一般直徑為6mm～12mm，長(zhǎng)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(dá)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(jiǎn)單，運(yùn)輸方便，如圖2 所示。生物質(zhì)顆?？蓮V泛應(yīng)用于工、商、農(nóng)、民領(lǐng)域的發(fā)電、供熱、取暖、餐飲，對(duì)應(yīng)用設(shè)備技術(shù)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(zhuān)用的爐具中燃燒，家用小型生物質(zhì)顆粒取暖爐分為熱風(fēng)式和水暖式兩種，取暖爐包含給料、燃燒、送風(fēng)、自動(dòng)控制、熱水循環(huán)（熱風(fēng)式不含）等幾部分組成，熱風(fēng)式是指通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)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(guò)循環(huán)管路將熱量帶到地暖或散熱器進(jìn)行散熱。相比于水暖式，熱風(fēng)式生物質(zhì)采暖爐產(chǎn)品具有啟動(dòng)速度快、熱惰性低的優(yōu)點(diǎn)，比較適合小門(mén)市、農(nóng)業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場(chǎng)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(yùn)行中的熱風(fēng)式生物質(zhì)取暖爐

（三）生物質(zhì)取暖的優(yōu)點(diǎn)

啟動(dòng)方便：一鍵啟動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行燃料點(diǎn)火，啟動(dòng)只需幾分鐘。

制熱快：熱風(fēng)爐，啟動(dòng)后60 秒開(kāi)始吹熱風(fēng)，一小時(shí)室內(nèi)溫升可以達(dá)到10℃～15℃。

節(jié)能環(huán)保：多次配風(fēng)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(shù)指標(biāo)均可達(dá)到國(guó)家一類(lèi)地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)。

潔凈安全：采用導(dǎo)火攔塵負(fù)壓燃燒技術(shù)，爐口氣體內(nèi)吸，煙塵煤氣不外泄；采暖爐內(nèi)周?chē)懈魺嵫b置，不會(huì)引起燙傷；生物質(zhì)顆粒采用包裝袋包裝，無(wú)塵無(wú)渣，干凈衛(wèi)生。

操作簡(jiǎn)便：一次加料可運(yùn)行10～20 小時(shí)，省力、省時(shí)、更省心，可根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)整運(yùn)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(hù)設(shè)施，下進(jìn)氣式煙管，維修更換更加方便快捷。

壽命長(zhǎng)：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(diǎn)

體積偏大：生物質(zhì)顆粒取暖爐一般外部尺寸為:長(zhǎng)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(fēng)式采暖爐在運(yùn)行時(shí)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(guān)機(jī)、開(kāi)艙門(mén)進(jìn)行爐灰清理。

燃料存儲(chǔ)占空間：生物質(zhì)顆粒作為燃料需有一定的儲(chǔ)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(chǎng)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(yīng)用情況

筆者跟蹤了熱風(fēng)式生物質(zhì)采暖爐的典型用戶，對(duì)用戶的使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

熱風(fēng)式生物質(zhì)采暖爐是指在爐內(nèi)燃燒生物質(zhì)顆粒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)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(lèi)似于空調(diào)的送風(fēng)系統(tǒng)。產(chǎn)品具有熱惰性低的優(yōu)點(diǎn)，比較適合小門(mén)市、農(nóng)業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場(chǎng)所。

（一）具體情況

本實(shí)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(mén)朝北。預(yù)計(jì)采暖周期120 天（11月15日至3月15日），每天運(yùn)行時(shí)間7:30 至17:30，10 個(gè)小時(shí)，室內(nèi)溫度18℃～20℃，選用國(guó)產(chǎn)熱風(fēng)式采暖爐一臺(tái)，產(chǎn)品價(jià)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(cè)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(biāo)，W/m2，本建筑取130W/m2；

T—建筑物的取暖時(shí)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(jià)格約1 元，每天的費(fèi)用預(yù)計(jì)約12.5 元。

（三）實(shí)際運(yùn)行情況

2018年11月15日至2019年3月15日，實(shí)際運(yùn)行98 天，春節(jié)及部分時(shí)間沒(méi)有運(yùn)行。2019年1月15日室外溫度及室內(nèi)實(shí)測(cè)溫度曲線，如圖5 所示，當(dāng)天戶外最低氣溫-9℃，是當(dāng)月最冷的一天，早上7:30 室內(nèi)溫度-4℃，采暖爐運(yùn)行2.5 小時(shí)，室內(nèi)溫度18℃，當(dāng)天最高溫度24℃，消耗生物質(zhì)顆粒13.2 公斤。在整個(gè)采暖期內(nèi)消耗生物質(zhì)顆粒約950 公斤，燃料價(jià)格約950 元，因鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，每天需耗電1kW.h，電價(jià)1 元/kW.h，運(yùn)行期電費(fèi)約100 元，運(yùn)行總費(fèi)用1050 元，每天運(yùn)行費(fèi)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(duì)比

按照生物質(zhì)顆粒的實(shí)際用量，計(jì)算所產(chǎn)生熱量，求出燃?xì)獗趻鞝t和空氣源熱泵的實(shí)際運(yùn)行成本（不考慮各產(chǎn)品的系統(tǒng)效率差異）進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比，具體比較情況如下表。

表3 各種采暖設(shè)備對(duì)比表

在具有間歇供暖需求的情況下，生物質(zhì)熱風(fēng)爐具有投資少、啟動(dòng)快、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)空氣被加熱后直接吹入室內(nèi)，空氣質(zhì)量如何，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行是否會(huì)造成室內(nèi)缺氧，尚沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)給出檢測(cè)報(bào)告，建議相關(guān)主管部門(mén)對(duì)此類(lèi)設(shè)備的推廣應(yīng)用進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。

四、總結(jié)與展望

生物質(zhì)具有原料多、成本低、加工方便、無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)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(lái)了很多的便利，彌補(bǔ)了很多在供暖問(wèn)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(duì)清潔能源取暖的方式認(rèn)可度并不是很高，市場(chǎng)和政府應(yīng)多加推廣，提高人們對(duì)清潔能源采暖方式的認(rèn)識(shí)度。在實(shí)際應(yīng)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?xì)獗趻鞝t具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)。并且政府現(xiàn)已正在加大對(duì)生物質(zhì)燃料的扶持力度，并已結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行推廣，更好地通過(guò)土地流轉(zhuǎn)、解放勞動(dòng)力來(lái)提高農(nóng)民的生活品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)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。