生物質能在集中供熱項目中的有效利用

摘 要：隨著經濟的發展，環境污染尤其是大氣的質量，已經成為迫在眉睫的問題。本文首先對生物質能、開發利用生物質能的意義和價值；并論述了秸稈焚燒產生的災害以及近年來各級政府在有效利用生物質能方面的政策支持等優勢；最后，著重介紹了浙江臨安板橋鎮的集中供熱項目，以期為生物質能的合理利用提供一個可借鑒的案例。

關鍵詞：生物質能；合理；有效利用；集中供熱

一、生物質能源簡介

生物質能源是由植物光合作用而產生的有機體，是太陽能以碳氫化合物形式儲存在生物中的一種能量。可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，它是固體的太陽能，是一種可再生的碳源。保守估計，全世界每年植物光合作用固定的能量達3×1021焦耳，相當于全球10年消耗的能量。

生物質能形式多樣，數量巨大，全球遍布，是世界能量消費總量第四位的能源，僅次于煤炭、石油和天然氣，也是農村及欠發達地區的主要能源形式。

生物質能源的利用形式有以下兩種，一是化學利用法，如通過中溫干餾、高溫熱解等熱化學方法，獲得木炭、焦油和可燃氣體等產品；或是通過生物化學發酵法，在微生物的作用下，生成沼氣、酒精等能源產品；二是物理利用法，如油料植物生產生物油，或把農作物秸稈壓制狀塊狀、棒狀成型燃料，以便儲存、運輸和提高燃燒效率。

中國理論測算生物質能源資源量50億噸左右，主要有農業剩余物和林業剩余物，及禽畜糞便、城鎮生活垃圾、生活污水和水生植物等可再生資源。

二、生物質能開發利用的意義

生物質能源具有顯著的社會效益和經濟效益，對促進可再生能源開發和利用，改善生態環境，實現經濟、社會、生態環境效益的協調發展具有重要意義。

一方面節能效益顯著：地球上化石能源日益緊缺、價格不斷攀升，生物質能源是可再生清潔能源，價格穩定、供應持續可靠。利用生物質能源替代石油和天然氣，可以規避化石能源的價格波動風險，實現能源多樣性的節能效益；

另一方面降耗效益明顯：以農林廢棄物為原料生產的生物質成型顆粒燃料屬于可再生能源，中國國家“十二五”規劃中明確將生物質成型顆粒燃料利用量計入各地的節能減排量，并且不受對各地設定的能源消費總量限額限制，鼓勵各地加大生物質成型顆粒燃料利用。例如，用戶鍋爐蒸汽量50蒸噸/h，利用生物質成型顆粒燃料，每年可節約標準煤2.5萬噸，同時，按照國家能源局現行政策，每減少使用一噸標準煤，可申請200元國家財政補助；

三是減排效益方面：生物質能源燃燒排放的溫室氣體CO2相當于其在生長過程中吸收的CO2，溫室氣體為生態“零”排放。根據《京都議定書》CDM碳交易機制，使用生物質成型顆粒燃料清潔能源，可向國際市場銷售減排CO2指標；

四是環保效益方面：使用動力煤和燃料油為燃料，燃燒煙氣處理不僅需要投資高額的脫硫脫硝設備，設施運行還需要支付較高的脫硫脫硝成本，生物質燃料含硫、灰分是煤的十分之一，含氮很低，符合清潔燃料標準，燃燒時不經過脫硫脫硝即可達到國家環保二類要求；生物質成型燃料生產和使用過程廢水、廢氣、廢渣等“三廢”產生量極少，儲運無散落揚塵等污染。無論是生產制造還是生產使用，均符合清潔生產要求；

五是政策效益：當前全球氣候變暖，經濟變冷、中國鼓勵使用清潔能源、實施清潔生產，在節能減排、發展循環經濟、建設生態工業園區方面出臺了一系列的補貼、獎勵和稅收減免等優惠政策，積極推廣生物質清潔能源，利國利民、造福后代。

生物質能是一種可再生的綠色能源，不僅使農林固體剩余物廢棄資源得到綜合利用，還可以代替煤炭、燃料油和天然氣；既能減排SO2、NOX和粉塵，還能減排CO2，又能為改善能源結構做出貢獻，因而發展生物質能產業一舉多得，利國利民。

三、合理、有效地利用生物質能

近年來，在加快建設資源節約型社會進程中，生物質能利用成為萬眾矚目的重大議題，國家于2005年頒布了《可再生能源法》，2007年頒布了《節約能源法》，2008年頒布了《循環經濟促進法》，針對同一個產業，三部法律密集出臺，在共和國立法史上尚屬首次。

2012年，國務院和能源局分別印發《“十二五”節能環保產業發展規劃》、《“十二五”國家戰略性興新產業發展規劃》、《生物質能發展“十二五”規劃》，明確生物產業是國家確定的一項戰略性興新產業，要求到2015年，生物質固體成型燃料年利用量達到1000萬噸，生物液體燃料年利用量達到500萬噸，生物燃氣年利用量達到300億立方米，生物質年利用總量超過5000萬噸標準煤，減排二氧化碳9500萬噸，生物能源產業年產值達到1500億元，到2020年，生物產業發展為國民經濟的支柱產業。

2013年10月18日，國家能源局綜合司印發《生物質能供熱項目建設技術導則》中指出，在開展社會效益評價時，應充分考慮生物質能供熱對促進新型城鎮化、改善大氣環境、保障民生、提高農民收入、發展可再生能源等多方面的貢獻。

但是，由于經濟效益、技術等一系列難題，我國的生物質能一直不能得到合理、有效的應用。例如，農作物秸稈是生物質能資源的主要來源之一，但是，由于秸稈的收儲運等技術難題以及其它問題，這種可再生能源一直不能得到有效的利用，大部分被農民就地焚燒。

在大氣污染防治中，秸稈焚燒引起的大氣污染問題備受關注。2013年夏收季節，多地因農民焚燒秸稈，引發了一場席卷大半個中國的“煙災霧霾”，從南到北許多地方籠罩在大霧之中，很多城鎮和鄉村一時間成為霧都、煙火之鄉，呼吸道疾病大增；多處國道、高速公路事故頻發，致人傷殘事件此起彼伏、機場等現代化交通工具一度陷入癱瘓，造成的損失至今無法估量。

四、利用生物質能的集中供熱模式

我國的生物質能來源廣泛，總量也很大，應用前景廣闊。本論文擬以浙江省臨安市板橋鎮的集中供熱項目為例，介紹并推廣區域集中供熱的生物質能應用模式。

（一）項目建設的背景

以前，由于盲目建設且缺乏統一規劃，絕大部分區域的居民用戶和工業企業都保持分散無序的采暖供熱模式，造成了能源利用率低、環境污染嚴重、經濟效益少的局面。

浙江省近幾年的大氣污染問題也十分嚴重。例如，2013年的“6月黃色大霧事件”，在全國70多個城市中，江蘇、浙江北部位列其中，達到重度霾。

為此，《浙江省大氣污染防治行動計劃（2013—2017年）》提出，要以“能源和產業結構調整、工業廢氣污染整治、城鄉廢氣治理等為突破口，堅持源頭治理、綜合防治，倡導綠色低碳生產生活方式”。提出了禁止秸稈焚燒，實施秸稈及農作物廢棄物綜合利用方案，鼓勵秸稈資源化、商品化。到2017年，基本實現秸稈還田和多元化利用，秸稈綜合利用率達到90%以上。建立健全禁止露天焚燒秸稈的長效監管機制，充分利用衛星遙感加強秸稈焚燒監控，嚴防隨意露天焚燒秸稈。全省細顆粒物（PM2.5）濃度在2012年基礎上下降20%以上。

伴隨著中國工業化、城鎮化的深入推進，能源資源消耗、大氣污染防治壓力持續加大。為切實改善空氣質量，國家及省市各級政府相繼出臺了《大氣污染防治行動計劃》、《浙江省大氣污染防治行動計劃（2013—2017年）》、《杭州市“無燃煤區”建設實施方案》等方案，有的地方還出臺了具體性的政策和規定，以改善以前供熱、供氣、供水的“散、亂、差”狀況，浙江省臨安市板橋鎮的集中供熱項目就是在這樣的背景之下產生的。

（二）板橋鎮現狀供熱情況介紹

板橋鎮地處臨安市域東南部，位于青山湖國家級森林公園南畔，鎮域面積約139.3平方公里；距杭州主城區約45公里，距臨安主城區約8公里；鎮域內共有220個村民小組，2個居委會，居民總戶數為8802戶。

板橋鎮熱用戶以造紙、制鞋企業為主。從區域分布看，分布較為分散，主要集中板橋村、牌聯村、桃源村、界聯村。板橋鎮現狀熱用戶供熱方式均為燃煤的分散鍋爐供熱。全鎮目前在冊的自備鍋爐熱用戶31家，鍋爐34臺，總額定蒸發量為91.7t/h。熱用戶鍋爐以小鍋爐為主，蒸發量小于1噸（含1t/h）的鍋爐6臺，約占總數的18%；2t/h鍋爐18臺，占53%；4t/h鍋爐5臺，占15%。5t/h鍋爐1臺，占3%；6t/h鍋爐3臺，占9%；8t/h鍋爐1臺，占3%。單臺鍋爐容量最大的為8t/h，僅1臺，最小的為0.4t/h。熱負荷平均總量為57.0t/h，熱負荷最小時為47.8t/h，最大時為73.1t/h。

板橋鎮造紙企業的現狀供熱方式存在以下主要問題：一方面目前各企業鍋爐單臺容量小，熱效率低，供熱效果差，燃煤鍋爐房內的除塵設備落后、陳舊，效率低，煙囪數量多且高度低，大氣環境污染嚴重，影響人民群眾身體健康，造成煤、電等能源的極大浪費，安全間距不足，存在安全隱患；另一方面是供熱系統無統一規劃，大量的小鍋爐房分散于鎮區各個位置，煤、灰渣在鎮區道路上交叉運輸，既影響市區交通，加重了道路運輸負擔，影響市容衛生，污染環境。

隨著城鎮建設的發展，分散無序的供熱模式，大氣污染和能源浪費的狀況，與板橋鎮“將生態產業作為今后發展的亮點和重點，形成城鎮特色和品牌，發揮生態工業、生態休閑業、生態農業于一體的綜合性生態產業優勢”的建設發展方向更是格格不入，這將是一種不能容忍的局面。

而且，為響應國家及浙江省大氣污染防治行動計劃要求，臨安市決定關停所有10噸以下鍋爐，板橋鎮11家造紙企業的鍋爐均在關停計劃內。

因此，發展集中供熱，改變板橋鎮供熱設施的落后狀態，成為板橋鎮建設的重要任務之一。

板橋鎮的造紙業為鎮區支柱產業，為了解決造紙企業用熱，板橋鎮政府決定對造紙企業實施集中供熱。在這次改造中，鎮里11家造紙企業均在改造范圍內。

（三）項目建設的內容及規模

項目擬建設供熱站一座，使用循環流化床鍋爐；并鋪設蒸汽管道及冷凝水回收管道各13.8公里。

燃燒使用混合燃料，按竹粉∶煤=3∶7配比使用。

浙江省是貧煤地區，杭州地區的燃料主要來自長江以北地區；板橋的竹資源豐富，竹粉可由附近竹制品加工廠就近運入；竹粉熱值約為標煤的一半，輔助摻燒竹粉的焚燒過程中也產生大量高溫煙氣，可節約一部分燃煤的使用。以達到竹粉處置資源化的目的。

臨安位于杭州市境內，對尾氣排放的要求較高。為了保證竹粉焚燒的徹底性，鍋爐采用循環流化床燃燒方式，保證了空氣與煤和竹粉的充分燃燒。

另外，為保護環境，在爐后增加石灰石-石膏濕法脫硫裝置作為凈化設施，脫硫效率98%。

集中供熱工程的實施，在供熱范圍內替代熱用戶自建小型熱效率低的鍋爐，本身就是一項節能環保工程。集中供熱項目的總熱效率為82.47%。

此外，還進一步采取了以下節能措施：

1）大功率電動機采用10kV電壓，減少線網損失；

2）所有選用的機電產品均為國家推薦的高效、節能型產品；

3）一、二次風機、引風機電機采用變頻調節；

4）用除鹽水冷卻鍋爐底渣，回收熱量；

5）回收除氧器乏汽、鍋爐排污水，降低能耗；

6）對所有熱力設備、管道及其附件，比如鍋爐、除氧器、除氧水箱、連續排污擴容器、定期排污擴容器、各級汽、水管道及其閥門附件、煙風道等采用高效率的保溫材料進行保溫，減少散熱損失；

7）采用先進的控制系統，控制調節燃燒工況，提高鍋爐效率，減少燃料耗量；

8）對各種能耗實行分級計量，做到進廠、進車間和進設備計量，以便核算考核；

9）采用冷凝水回收裝置，回收熱量及軟化水，節約了燃料及水資源。

（四）項目的社會影響效果分析

在項目實施后，項目的主要利益相關者為用汽企業業主及受汽企業周邊居民。

1.經濟效益分析

通過財務盈利能力、清償能力和盈虧平衡分析、敏感性分析可知，本項目經濟效益較好，具有較好的盈利性，投資回收快，并具有較強的抗風險能力，企業可得到較好的經濟效益。

2.社會效益分析

臨安市板橋鎮集中供熱工程實施后，既能滿足省、市相關大氣污染防治政策要求，又保證了板橋鎮造紙企業發展的熱力需求。同時本工程的實施在有效節約能源，減少大氣污染，對改善村鎮環境，合理有效利用鎮區空間，美化鎮區等方面都具有積極的意義。此外項目的實施對于板橋鎮招商引資也具有積極意義，也為板橋鎮居民提供了一部分就業保障，為政府增加稅收收入，項目建設過程中也對板橋鎮經濟起到了一定促進作用，具有較好的社會效益。

3.環境效益分析

項目實施后，綜合熱效率可達82.47%，高于國家相關要求。全廠年節約標煤量為8603.88t，節能效果顯著。

項目的實施減少了受汽企業周邊環境污染，緩解了受汽企業周邊交通擁堵，同時本項目的實施減少了大氣污染物排放總量，提高了大氣環境質量，對改善當地的生活生產環境都有十分重要的作用。

可見，該項目不僅能給企業提供穩定、可靠、高品位的熱源，同時集中供熱項目的實施對于板橋鎮招商引資也具有積極意義。因此本項目經濟效益、環境效益和社會效益均十分顯著。

參考文獻：

[1] 馬洪娟，武雪梅.對農作物秸稈回收物流工程的政策研究.新農村建設，2012（10）：51-52.

[2] 成漢高.給秸稈找出路.生態農業，2013（2）：3-5.

[3] 中國投資協會，中國低碳經濟發展促進會，中國生物質成型燃料產業化發展研究課題組.首屆生物質能供熱高峰論壇會議材料三——中國生物質成型燃料產業化發展研究，2013年2月再版.

[4] 張世國.福建省經濟一能源一環境（3E）系統協調發展研究[D]：華僑大學碩士學位論文，2014.

[5] 冶偉峰.甘肅省經濟一能源一環境（3E）系統協調發展研究[D]： 蘭州大學碩士學位論文，2014.

[6] Li Fei，Suocheng Dong，Li Xueet al.Energy consumption-economic growth relationship and carbon dioxide emissions in China[J].Energy Policy， 2014，39 （2）：568-574.

[7] 中國低碳經濟發展促進會，中國循環經濟可再生能源專委會，廣州迪森熱能技術股份有限公司.生物質供熱政策文件匯編——新型城鎮化建設和防治大氣污染形勢下，生物質能供熱產業發展戰略，首屆生物質能供熱高峰論壇會議材料.

作者簡介：

張國英（1967-），女，漢族，山西太原人，天津大學博士（后），浙江商業職業技術學院副教授，主要從事3E系統工程以及環境保護等方面的教學與研究工作。