摘要：隨著國(guó)家提出按照企業(yè)為主、政府推動(dòng)、居民可承受的方針，堅(jiān)持因地制宜、多措并舉，宜電則電、宜氣則氣，堅(jiān)定不移推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖的要求。全國(guó)各地掀起了冬季清潔供暖的高潮。遼寧省一開始就立足農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展不快，農(nóng)民承受取暖成本有限的實(shí)際出發(fā)，選擇隨處可以收集且成本偏低的生物質(zhì)作為落腳點(diǎn)。本文以朝陽市朝陽縣瓦房子鎮(zhèn)10萬平方米“碳熱聯(lián)產(chǎn)”供暖案例為對(duì)象，通過碳熱聯(lián)產(chǎn)替代散煤，探索“碳熱聯(lián)產(chǎn)”供暖模式在我省農(nóng)村區(qū)域替代化石能源的可行性。

關(guān)鍵詞：碳熱聯(lián)產(chǎn)；替代；應(yīng)用分析；碳核算

中圖分類號(hào)：TQ177.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.059

碳熱聯(lián)產(chǎn)其實(shí)也是“碳?xì)饴?lián)產(chǎn)”，是一種將生物質(zhì)通過熱解和氣化處理轉(zhuǎn)化為生物碳和生物質(zhì)燃?xì)獾纳a(chǎn)技術(shù)。這一技術(shù)將木炭生產(chǎn)與熱能利用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過熱能回收的方式實(shí)現(xiàn)能效的最大化，同時(shí)減少對(duì)傳統(tǒng)燃料的依賴，實(shí)現(xiàn)能源與環(huán)境的雙重效益。通過人為控制各種基礎(chǔ)要件在設(shè)備中模仿煤炭在地下自然形成的原理，材料采取自然狀態(tài)，沒有嚴(yán)格的含水量要求，利用秸稈生物質(zhì)自然進(jìn)行分解，在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過6～8小時(shí)即可形成生物質(zhì)碳。碳化過程中，不添加任何化工原料，不使用電，不使用碳化池以外的其他設(shè)備，碳化池?zé)o需密封或加蓋，整個(gè)碳化過程零成本，不會(huì)造成污染，加入黏合劑配方機(jī)制成型。這一化學(xué)過程不僅生產(chǎn)了主產(chǎn)品——“碳”，同時(shí)還產(chǎn)生了一種清潔的燃?xì)饽茉?。燃?xì)馊紵┡幔紕t回收進(jìn)入市場(chǎng)銷售，一舉兩得，增產(chǎn)增效。可燃?xì)怏w組分為氫氣、甲烷、一氧化碳和揮發(fā)油類等，燃值較低，一般在寒冷的北方，供暖僅能滿足白天陽光充足的條件，夜晚還必須有輔助供熱設(shè)施才能達(dá)到居民供暖的溫度要求。本文以朝陽市朝陽縣瓦房子鎮(zhèn)10萬平方米“碳熱聯(lián)產(chǎn)”供暖案例為研究對(duì)象，通過碳熱聯(lián)產(chǎn)替代散煤，探索碳熱聯(lián)產(chǎn)供暖模式在我省農(nóng)村地區(qū)替代化石能源供暖的可行性。

1朝陽縣創(chuàng)聯(lián)能源環(huán)保有限公司

瓦房子鎮(zhèn)地處朝陽縣西南部，區(qū)域面積107.77平方公里，下轄8個(gè)村1個(gè)社區(qū)，共有68個(gè)村民組5100戶2.2萬人。瓦房子鎮(zhèn)集中供暖面積約10萬平方米，為集中的住宅小區(qū)和學(xué)校。2022年以前，采用燃煤承壓鍋爐供暖，由于該鍋爐早已超過服役期且供暖管路老化，導(dǎo)致取暖效果不佳，樓房居民和學(xué)校師生對(duì)供暖溫度達(dá)不到要求意見很大。

為改善群眾采暖需求，鎮(zhèn)政府積極爭(zhēng)取縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局農(nóng)村能源辦公室支持，利用秸稈綜合利用重點(diǎn)縣項(xiàng)目資金，引進(jìn)生物質(zhì)顆粒鍋爐一臺(tái)8噸、一臺(tái)6噸來保證冬季供暖需求。為了降低農(nóng)村集中供暖成本過高的難題，該公司引進(jìn)了一臺(tái)生物炭生產(chǎn)線，以杏核、桃核皮為原料，生產(chǎn)活性炭初級(jí)產(chǎn)品，同時(shí)將活性炭鍋爐與生物質(zhì)鍋爐連接，共用一個(gè)熱水循環(huán)系統(tǒng)和除塵排煙系統(tǒng)，利用生產(chǎn)生物炭過程中產(chǎn)生的燃?xì)庥酂徇M(jìn)行輔助供暖。從2023年第一個(gè)供暖季來分析，基本上制碳過程中的余熱可以滿足白天農(nóng)戶和學(xué)校的供暖需求，晚上再啟動(dòng)生物質(zhì)顆粒鍋爐供暖就可以滿足供熱需要，既節(jié)約了生物質(zhì)顆粒的用量，也合理利用了制碳余熱，供熱質(zhì)量、生態(tài)環(huán)保效益、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)收益都達(dá)到了不錯(cuò)的效果。生物質(zhì)碳生產(chǎn)車間、生物質(zhì)顆粒供暖鍋爐分別見圖1、圖2。

為進(jìn)一步降低成本，該公司以牛糞、菌棒、硬雜木為原料（當(dāng)?shù)剞r(nóng)林廢棄物），生產(chǎn)生物質(zhì)塊和生物質(zhì)顆粒。除供自身鍋爐采暖提供燃料以外，余量進(jìn)入當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)銷售，進(jìn)一步降低了公司供暖成本。

2經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)2023年一個(gè)取暖季（152天）的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從燃料使用、供暖溫度、運(yùn)行費(fèi)用，與原來的燃煤取暖對(duì)比，活性炭余熱供暖方式年節(jié)約燃煤2000噸，按照集中采購(gòu)1100元/噸計(jì)算，原料年支出220萬元左右，而活性炭余熱供暖在取暖期使用原料為3600噸支出360萬元，可產(chǎn)生活性炭1200噸收入420萬元。在不考慮人工成本和取暖費(fèi)收取的情況下，可實(shí)現(xiàn)凈收入280萬元，并且可減少二氧化碳、二氧化硫等有害氣體排放約84.2噸。生物質(zhì)顆粒在滿負(fù)荷運(yùn)營(yíng)條件下，實(shí)現(xiàn)年利潤(rùn)600萬元左右。

3碳熱聯(lián)產(chǎn)模式優(yōu)勢(shì)分析

3.1資源利用

將秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭和生物質(zhì)燃?xì)?，不僅有效利用了農(nóng)作物副產(chǎn)品，而且還避免了秸稈的焚燒和廢棄，既減輕了秸稈等廢棄物露天焚燒污染空氣的壓力，又減少了資源浪費(fèi)，凈化了農(nóng)村人居環(huán)境。

3.2清潔能源

生物質(zhì)燃?xì)庵饕煞质荂O、H2等，燃燒過程中產(chǎn)生的污染物較少，不增加排放，是經(jīng)濟(jì)性最貼近燃煤的替代能源，農(nóng)村地區(qū)便于取得，價(jià)格又容易被農(nóng)民接受，而且對(duì)環(huán)境影響較小。通過秸稈炭氣聯(lián)產(chǎn)，可以減少溫室氣體排放，有利于環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對(duì)氣候變化。

3.3應(yīng)用廣泛

生物炭可用作固體燃料、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，還可以改良土壤透氣性，而生物質(zhì)燃?xì)饪勺鳛槿剂嫌糜诎l(fā)電、取暖等，使得秸稈的高值化利用價(jià)值更加豐富。

3.4農(nóng)民增收

除了農(nóng)作物果實(shí)收入外，生物質(zhì)炭熱聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)不僅提供了秸稈產(chǎn)品的出口，還能夠帶動(dòng)秸稈收集、打捆、運(yùn)輸?shù)日麄€(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條，除秸稈本身出售獲得收益，秸稈炭氣聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要大量的人力和技術(shù)支持，可以提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，增加農(nóng)村居民的收入來源。

4發(fā)展建議

我國(guó)正在加快構(gòu)建安全高效、清潔低碳的能源體系，因地制宜大力發(fā)展生物質(zhì)、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生活垃圾等可再生能源是農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民替代化石能源最經(jīng)濟(jì)、最易獲取的一種替代能源。通過“碳熱聯(lián)產(chǎn)+”方式對(duì)生活垃圾、污泥等固廢協(xié)同處置，有利于減少環(huán)境污染，產(chǎn)生良好的環(huán)境和社會(huì)效益，符合國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、綠色發(fā)展的戰(zhàn)略方向。

4.1拓展燃料渠道，保證燃料供應(yīng)

對(duì)于周邊生物質(zhì)資源富集地區(qū)，運(yùn)營(yíng)主體要做好生物質(zhì)燃料簽約供應(yīng)或者采取自行收集燃料的方式。對(duì)于周邊生物質(zhì)資源不是很豐富的地區(qū)，運(yùn)營(yíng)主體除了找到穩(wěn)定的供應(yīng)來源外，還應(yīng)積極利用周邊非農(nóng)耕地種植生物質(zhì)能源，把燃料供應(yīng)鏈條牢牢掌握在自己手里。保證設(shè)備一次投資、多年經(jīng)濟(jì)利用、用戶常年受益。

4.2開發(fā)高值碳產(chǎn)品，增加企業(yè)收益

不同生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的生物碳產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不同，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益差別很大。運(yùn)行主體要對(duì)輻射的生物碳市場(chǎng)充分調(diào)研，合理開發(fā)生物碳產(chǎn)品，使碳產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化，保證企業(yè)效益。反過來作用在供暖方面的效益就可以降低收益要求，從而形成經(jīng)濟(jì)效益以生物炭為主，社會(huì)和生態(tài)效益以供暖為主的一舉兩得的獲利模式。這種模式既保證了企業(yè)的效益，又能夠保證采暖用戶的熱量需求。

4.3出臺(tái)政策保障，強(qiáng)化資金支持

從國(guó)家層面出臺(tái)和完善相關(guān)鼓勵(lì)政策，鼓勵(lì)社會(huì)資本投資生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，提供資金支持和稅收優(yōu)惠等政策措施，推動(dòng)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。有條件的地區(qū)可以先行試點(diǎn)，積極探索，歸納提煉適合本地區(qū)的投資和技術(shù)模式，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，條件適合，適時(shí)推廣。

4.4加強(qiáng)監(jiān)測(cè)體系，推進(jìn)碳匯交易

現(xiàn)在推廣應(yīng)用的各種可再生能源利用模式，都有一個(gè)減排的問題，到底我們推廣應(yīng)用的模式能夠減排多少，如何換算，對(duì)于推廣部門來說，都是個(gè)難題，沒有一個(gè)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。我們?nèi)鄙傧嚓P(guān)的監(jiān)測(cè)設(shè)備、手段、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，這都需要對(duì)碳排放監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行加強(qiáng)和規(guī)范，需要與相關(guān)的科研院所合作，對(duì)這些技術(shù)模式減排制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，最終有權(quán)威或資質(zhì)部門給出一個(gè)精準(zhǔn)的減排數(shù)據(jù)，才能方便我們進(jìn)行碳減排核算，才能夠便于推進(jìn)后續(xù)碳交易工作的進(jìn)行。

5結(jié)束語

我國(guó)北方農(nóng)村集中供熱低碳技術(shù)應(yīng)用不能一蹴而就，應(yīng)視技術(shù)本身特征和技術(shù)成熟度，綜合用能需求和當(dāng)?shù)刭Y源稟賦確定。碳熱聯(lián)產(chǎn)模式在我省乃至全國(guó)供暖地區(qū)還處在少量試點(diǎn)階段，還有很多深入的工作需要探索和總結(jié)，但從生物質(zhì)和生活垃圾等廢棄物資源化利用、經(jīng)濟(jì)價(jià)值提升等角度來看，不失為一種前景十分光明的供暖模式。

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作者簡(jiǎn)介

趙曼麗，女，1972年出生，高級(jí)農(nóng)經(jīng)師，學(xué)士，研究方向?yàn)檗r(nóng)村能源環(huán)保、薪酬管理、社會(huì)保險(xiǎn)等。

（編輯：于淼，收稿日期：2024-04-23）