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(bǔ)戶用集成供熱技術(shù)將林果區(qū)廢棄的樹枝、秸稈等廢棄物作為燃料進(jìn)行高效清潔利用，變廢為寶，并集成利用太陽能，多能互補(bǔ)，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(diǎn)［1-2］。

1 生物質(zhì)多能互補(bǔ)戶用集成供熱項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

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(bǔ)戶用集成供熱技術(shù)。就地取材、就地用能，實(shí)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(jìn)。

2 項(xiàng)目選址及規(guī)模

項(xiàng)目選址在榆次區(qū)莊子鄉(xiāng)榆城坪、楊壁、橋頭、東赤土4 個(gè)村實(shí)施，共設(shè)示范戶40 戶，各村示范戶數(shù)分別為25、7、2、6戶。

2.1 項(xiàng)目建設(shè)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(dá)到0.23 萬hm2。榆城坪、楊壁、橋頭、東赤土4 個(gè)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(xiàng)目實(shí)施建設(shè)提供了充足的燃料保障。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)地農(nóng)戶生活習(xí)慣情況

莊子鄉(xiāng)平均海拔1 000 m，冬季極端最低氣溫達(dá)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(jié)構(gòu)65%為磚木平頂房，77%為24 墻，幾乎全部無外墻保溫設(shè)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(shè)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(yán)重影響了當(dāng)?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(shí)代要求。

2.3 項(xiàng)目建設(shè)地實(shí)施條件

示范村地處丘陵山區(qū)，離城較遠(yuǎn)，短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)集中供熱，也無法實(shí)施燃?xì)夂碗娙∨蒙镔|(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(xiàng)目建設(shè)與煤改氣、煤改電工程相比，省去了管道鋪設(shè)和電力設(shè)施改造費(fèi)用，建設(shè)費(fèi)用低，工期短，不受氣源、電力負(fù)荷等限制，而且可與農(nóng)戶原有供熱設(shè)備對(duì)接，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)具有可行性。好用，用得起，愿意用，在當(dāng)?shù)乩习傩罩虚g形成共識(shí)。

3 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

生物質(zhì)多能互補(bǔ)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(chǔ)熱（儲(chǔ)熱水箱）、自動(dòng)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(shè)施主要包括：供熱部分需要配置生物質(zhì)爐具1 臺(tái)、太陽能集熱器1 套；儲(chǔ)熱部分需要配置儲(chǔ)熱水箱1 臺(tái)；2 套自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)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(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

生物質(zhì)爐具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：符合國(guó)家能源局《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術(shù)條件》（NB/T34007-2012）。技術(shù)指標(biāo)：熱效率≥65%、炊事火力強(qiáng)度≥1.5 kw、額定供熱量≥9 kw；排放指標(biāo)：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(shù)標(biāo)準(zhǔn)：符合國(guó)家《真空管型太陽能集熱器》GB/T17581-2007。技術(shù)指標(biāo)：吸熱面積≥5m2。

儲(chǔ)熱水箱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：本項(xiàng)目采用非承壓儲(chǔ)熱水箱，內(nèi)外雙層碳鋼焊接，中間加保溫層。技術(shù)指標(biāo)：內(nèi)膽厚度≥2 mm，外膽厚度≥0.6 mm，聚氨酯保溫層≥30 mm。

自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：使用電壓AC 220 V， 功率＜5 W ，測(cè)溫精度±2 ℃， 測(cè)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(dòng)作電流≤10 MA／0.1 s。

3.3 技術(shù)原理

以生物質(zhì)炊暖爐為基礎(chǔ)熱源，爐具采用復(fù)合爐芯、二次配風(fēng)、半氣化燃燒技術(shù)，爐膛溫度控制在750～850 ℃低溫燃燒，達(dá)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(chǔ)熱水箱。集成技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要設(shè)定時(shí)間、溫度等參數(shù)，將保溫儲(chǔ)熱水箱中的熱水輸送到室內(nèi)的散熱器，自動(dòng)供熱，實(shí)現(xiàn)高效清潔取暖和晝夜恒溫供暖。

4 項(xiàng)目運(yùn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)

項(xiàng)目投入運(yùn)行后，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所檢測(cè)評(píng)價(jià)，結(jié)果如下：外觀：造型美觀、表面光潔，無毛邊、無毛刺；結(jié)構(gòu)：爐具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、密封性好、操作方便，安全可靠；煙氣污染物排放指標(biāo)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(jí)：1 級(jí)。項(xiàng)目符合國(guó)家能源局《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術(shù)條件》（NB/T34007-2012）、《生物質(zhì)炊事采暖爐具試驗(yàn)方法》（NB/T 34008-2012）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5 生物質(zhì)多能互補(bǔ)戶用集成供熱項(xiàng)目效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

每戶可節(jié)省生活用能開支約2 400元/年。當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶每年燃煤開支約2 500 元左右，本項(xiàng)目的生物質(zhì)原料基本不需要費(fèi)用，太陽能也基本為零成本，自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)采用溫度控制，間歇性啟動(dòng)，用電量很少，預(yù)計(jì)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(huì)效益

項(xiàng)目的實(shí)施可以提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活質(zhì)量。本項(xiàng)目在減輕農(nóng)民開支的前提下，讓農(nóng)民實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(xiàng)目的實(shí)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(yán)重影響著新農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生和村容村貌。本項(xiàng)目的實(shí)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?fàn)t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(biāo)是環(huán)境治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，散煤燃燒和秸稈露天焚燒的排放，加重了治理難度。本項(xiàng)目的實(shí)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(dá)到了零排放或低排放。每戶可節(jié)約燃煤3.5 t/a，折合標(biāo)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(xiàng)目技術(shù)改進(jìn)建議

6.1 改進(jìn)生物質(zhì)爐技術(shù)，提高燃燒效率

生物質(zhì)多能互補(bǔ)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(shí)，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(shí)，取暖的效果就無法實(shí)現(xiàn)。生物質(zhì)爐在保證污染物排放效果的同時(shí)，如果能夠改進(jìn)技術(shù)，提高燃燒效率，既可以減少人工成本，又可以實(shí)現(xiàn)在雨雪天氣時(shí)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(bǔ)戶用集成供熱系統(tǒng)主要用于單個(gè)農(nóng)戶取暖供熱，有的農(nóng)戶利用不足，造成浪費(fèi)，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(shí)現(xiàn)資源的合理配置［4-5］。

6.3 引進(jìn)秸稈加工技術(shù)，擴(kuò)大燃料來源

現(xiàn)有的生物質(zhì)多能互補(bǔ)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(jìn)秸稈壓塊技術(shù)，可以將玉米等秸稈進(jìn)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(fèi)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(bǔ)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(shí)還能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及生態(tài)效益，值得推廣。