遼寧省秸稈打捆直燃集中供熱工程綜合效益分析

楊 宇

(遼寧省農業發展服務中心,遼寧 沈陽 110034)

秸稈打捆直燃集中供熱技術是解決秸稈焚燒問題的主要抓手,將田間廢棄的農作物秸稈,利用專用打捆機就地打捆,就近運輸至秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐燃燒,隨收隨用于村鎮居民冬季集中供暖或工業用蒸汽,產生的灰分可用作肥料還田。具有消耗秸稈量大、建設運行成本低、容易推廣、與秸稈收獲期時間完全相符等特點,并是農村地區采暖唯一與煤成本相近的清潔能源技術,是就地就近消滅剩余秸稈的最佳選擇。既能節省供暖成本,又能節省秸稈收儲運和運輸成本,增加農民收入,改善人居環境,又能優化用能結構,提高秸稈利用率,促進節能減排,一舉多得,并取得顯著的經濟、社會及生態效益。

通過對秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐與常規燃煤鍋爐經濟效益、生態效益及社會效益等方面進行分析比較,提出遼寧省秸稈打捆直燃集中供熱工程的發展前景。

1 經濟效益分析

經濟效益主要從運行成本、減排收益及農民秸稈收益等方面進行分析。

1.1 運行成本

目前,遼寧省村鎮冬季供暖主要以燃煤為主,以1 t 水鍋爐為例,將燃煤鍋爐與秸稈打捆直燃集中供暖鍋爐使用燃料成本、設備投入成本等有關參數進行對比如表1 所示:

可以看出,1 t 水鍋爐一次性設備投資秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐要比燃煤鍋爐價格稍高一些,安裝費、折舊費、管網費、水電消耗成本等基本持平,但是燃料成本明顯低于燃煤[1]。

以2 t 水鍋爐為例,同樣供暖1 萬m2,供暖周期150 d,兩種鍋爐一次投資相近,燃煤鍋爐比秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的運行費用高出近5 萬元。

圖1 秸稈打捆直燃鍋爐與燃煤鍋爐經濟性比較(萬元)

由上可知,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐在運行費用方面經濟性優于燃煤鍋爐。

1.2 減排收益

在生物質的再生利用過程中,排放的二氧化碳與生物質再生時吸收的二氧化碳可達到碳平衡,具有二氧化碳零排放的作用[2]。每2 t 秸稈的熱值就相當于1 t 標準煤,每燃燒1 t 標準煤,二氧化碳釋放量為2.62 t。因此,每燃燒2 t 秸稈相當于少燃燒1 t 標準煤,減排二氧化碳2.62 t。根據碳排放交易網可知,2019 年試點省市碳市場成交均價約為27.76 元/t。每t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐為例,可帶供熱面積7 500 m2,按照每1 m2供暖消耗秸稈65～100 kg 計算(取決于秸稈含水量、鍋爐熱效率和供熱方式),1 個供暖周期最少消耗秸稈487.5 t 秸稈[3],相當于減少燃煤243.75 t,減排二氧化碳638.63 t,碳交易可獲利約17 728.23 元。2020 年底,遼寧省將啟動運行沈陽市碳排放權交易市場,并計劃將其建設成為東北區域交易中心。碳排放權交易是我國完成溫室氣體減排目標的手段之一。引入碳排放權交易,不僅可以通過國際認可的方式節能減排,提高中國在國際氣候變化談判的主動權和話語權,也可以促進以有效的方式實現承諾的溫室氣體減排目標。碳排放權交易是基于市場機制的減排手段,碳排放權交易政策和制度體系的進一步規范,能夠以較低的成本實現減排目標,得到顯著的減排收益。

分別對2 t 燃煤鍋爐和2 t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的瞬時排放(表2)及每萬t 燃煤達標排放與秸稈達標排放(表3)的煙塵、二氧化硫、氮氧化物及林格曼黑度等進行比較。

由表2 可知,秸稈燃燒時產生二氧化硫及氮氧化物的量較少(約為燃煤的1/3)。

表2 燃煤與秸稈燃料煙氣排放對比

由表3 可知,每萬t 燃煤達標排放與秸稈達標排放量相比較,秸稈燃燒所產生污染物排放量比燃煤少得多。

表3 1 萬t 燃煤達標排放與1 萬t 秸稈達標排放量對比

根據《中華人民共和國環境保護稅法》(2018年修訂)第二章第九條可知,每一排放口或者沒有排放口的應稅大氣污染物,按照污染當量數從大到小排序,對前3 項污染物征收環境保護稅。因此,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的排放量遠低于燃煤鍋爐,需要繳納的環境保護稅也低。

綜上所述,秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐在減排收益方面經濟性優于燃煤鍋爐。

1.3 農民秸稈收益

近年來,遼寧省秸稈綜合利用工作成效顯著,秸稈收集價格一直保持在穩定水平。參考2019年遼東、遼南、遼北、遼西及遼中的秸稈收購價格,每t 秸稈農民獲利約為92 元。根據上文分析,每t 秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐每個供暖周期最少消耗秸稈487.5 t 秸稈,農民可獲利44 850 元。

2 生態效益

秸稈燃料通過秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐燃燒產生的排放物主要有煙塵及灰分等。秸稈燃燒時產生二氧化硫及氮氧化物的量較少,煙塵經專用除塵設備除塵后經專業機構檢測,二氧化硫排放濃度4 mg/m3(國標值300 mg/m3),氮氧化物排放濃度118 mg/m3(國標值300 mg/m3),煙塵排放濃度29 mg/m3(國標值50 mg/m3),林格曼黑度小于1(國標值1),排放濃度也遠低于國家標準。秸稈燃料硫、磷等元素含量甚低(0.1%左右),燃燒后對爐體和排煙系統腐蝕性小,鍋爐壽命20 年以上;秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐可即開即停,且無燃煤鍋爐冒黑煙現象,清潔衛生、投料方便;燃燒后灰渣極少,極大地減少堆放煤渣的場地和所產生的二次污染等環境問題,降低了除渣費用;秸稈燃燒產生的灰分富含鉀元素,為土壤提供外源鉀養分,有利于作物生長。

秸稈屬可再生生物質能源,而煤炭是不可再生的化石能源,長遠效益不言而喻。

3 社會效益

近年來,在國家和省級出臺的一系列政策支持下,秸稈的綜合利用工作得到了長足發展,秸稈打捆直燃等能源化利用方式作為秸稈綜合利用的重要途徑之一,與生物轉化和物理轉化方法相比,它具備轉化成本低、轉化效率高、低污染和較好的原料適應性等優點,對于防治秸稈散燒,減少環境污染、節約化石能源等具有重要意義[4]。秸稈收獲期與供暖期正好銜接,平時把秸稈打捆存于地頭,隨用隨取,不占用大量堆場,可切實解決農村秸稈亂堆亂放造成的村屯環境臟亂差和安全隱患等問題。可廣泛用于用熱(居民供暖、糧食烘干、養殖供暖)、用蒸汽(造紙、殺菌)單位。秸稈鍋爐替代燃煤鍋爐,利用原有供暖管道,無需新增基本建設,與燃煤相比,達到同等供暖效果,價格比較便宜,是農村地區采暖唯一與煤成本相近的清潔能源技術,且是就近就地消滅剩余秸稈的最佳選擇。

4 結論

秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐的特點就是:燃料不挑、排放達標、價格不高、試點較好。目前,遼寧省秸稈綜合利用率為85%,“五料化”利用除能源化利用,其他方式均趨于飽和,剩余15%大約428 萬t 如何有效利用也是秸稈綜合利用的難點,秸稈綜合利用“最后一公里”的問題靠秸稈能源化利用解決是較好的現實選擇。粗略測算,遼寧省共有854 個鄉鎮,假設每個鄉鎮公共供暖面積10 萬m2,總供暖面積達到8 540 萬m2,如所有鄉鎮鍋爐均采用秸稈打捆直燃集中供熱鍋爐,大概需要8 540 臺鍋爐,年可利用秸稈512 萬t,完全消耗掉剩余秸稈,具有廣闊的發展前景。