生物质能在集中供热项目中的有效利用

摘 要：随着经济的发展，环境污染尤其是大气的质量，已经成为迫在眉睫的问题。本文首先对生物质能、开发利用生物质能的意义和价值；并论述了秸秆焚烧产生的灾害以及近年来各级政府在有效利用生物质能方面的政策支持等优势；最后，着重介绍了浙江临安板桥镇的集中供热项目，以期为生物质能的合理利用提供一个可借鉴的案例。

关键词：生物质能；合理；有效利用；集中供热

一、生物质能源简介

生物质能源是由植物光合作用而产生的有机体，是太阳能以碳氢化合物形式储存在生物中的一种能量。可转化为常规的固态、液态和气态燃料，它是固体的太阳能，是一种可再生的碳源。保守估计，全世界每年植物光合作用固定的能量达3×1021焦耳，相当于全球10年消耗的能量。

生物质能形式多样，数量巨大，全球遍布，是世界能量消费总量第四位的能源，仅次于煤炭、石油和天然气，也是农村及欠发达地区的主要能源形式。

生物质能源的利用形式有以下两种，一是化学利用法，如通过中温干馏、高温热解等热化学方法，获得木炭、焦油和可燃气体等产品；或是通过生物化学发酵法，在微生物的作用下，生成沼气、酒精等能源产品；二是物理利用法，如油料植物生产生物油，或把农作物秸秆压制状块状、棒状成型燃料，以便储存、运输和提高燃烧效率。

中国理论测算生物质能源资源量50亿吨左右，主要有农业剩余物和林业剩余物，及禽畜粪便、城镇生活垃圾、生活污水和水生植物等可再生资源。

二、生物质能开发利用的意义

生物质能源具有显著的社会效益和经济效益，对促进可再生能源开发和利用，改善生态环境，实现经济、社会、生态环境效益的协调发展具有重要意义。

一方面节能效益显著：地球上化石能源日益紧缺、价格不断攀升，生物质能源是可再生清洁能源，价格稳定、供应持续可靠。利用生物质能源替代石油和天然气，可以规避化石能源的价格波动風险，实现能源多样性的节能效益；

另一方面降耗效益明显：以农林废弃物为原料生产的生物质成型颗粒燃料属于可再生能源，中国国家“十二五”规划中明确将生物质成型颗粒燃料利用量计入各地的节能减排量，并且不受对各地设定的能源消费总量限额限制，鼓励各地加大生物质成型颗粒燃料利用。例如，用户锅炉蒸汽量50蒸吨/h，利用生物质成型颗粒燃料，每年可节约标准煤2.5万吨，同时，按照国家能源局现行政策，每减少使用一吨标准煤，可申请200元国家财政补助；

三是减排效益方面：生物质能源燃烧排放的温室气体CO2相当于其在生长过程中吸收的CO2，温室气体为生态“零”排放。根据《京都议定书》CDM碳交易机制，使用生物质成型颗粒燃料清洁能源，可向国际市场销售减排CO2指标；

四是环保效益方面：使用动力煤和燃料油为燃料，燃烧烟气处理不仅需要投资高额的脱硫脱硝设备，设施运行还需要支付较高的脱硫脱硝成本，生物质燃料含硫、灰分是煤的十分之一，含氮很低，符合清洁燃料标准，燃烧时不经过脱硫脱硝即可达到国家环保二类要求；生物质成型燃料生产和使用过程废水、废气、废渣等“三废”产生量极少，储运无散落扬尘等污染。无论是生产制造还是生产使用，均符合清洁生产要求；

五是政策效益：当前全球气候变暖，经济变冷、中国鼓励使用清洁能源、实施清洁生产，在节能减排、发展循环经济、建设生态工业园区方面出台了一系列的补贴、奖励和税收减免等优惠政策，积极推广生物质清洁能源，利国利民、造福后代。

生物质能是一种可再生的绿色能源，不仅使农林固体剩余物废弃资源得到综合利用，还可以代替煤炭、燃料油和天然气；既能减排SO2、NOX和粉尘，还能减排CO2，又能为改善能源结构做出贡献，因而发展生物质能产业一举多得，利国利民。

三、合理、有效地利用生物质能

近年来，在加快建设资源节约型社会进程中，生物质能利用成为万众瞩目的重大议题，国家于2005年颁布了《可再生能源法》，2007年颁布了《節约能源法》，2008年颁布了《循环经济促进法》，针对同一个产业，三部法律密集出台，在共和国立法史上尚属首次。

2012年，国务院和能源局分别印发《“十二五”节能环保产业发展规划》、《“十二五”国家战略性兴新产业发展规划》、《生物质能发展“十二五”规划》，明确生物产业是国家确定的一项战略性兴新产业，要求到2015年，生物质固体成型燃料年利用量达到1000万吨，生物液体燃料年利用量达到500万吨，生物燃气年利用量达到300亿立方米，生物质年利用总量超过5000万吨标准煤，减排二氧化碳9500万吨，生物能源产业年产值达到1500亿元，到2020年，生物产业发展为国民经济的支柱产业。

2013年10月18日，国家能源局综合司印发《生物质能供热项目建设技术导则》中指出，在开展社会效益评价时，应充分考虑生物质能供热对促进新型城镇化、改善大气环境、保障民生、提高农民收入、发展可再生能源等多方面的贡献。

但是，由于经济效益、技术等一系列难题，我国的生物质能一直不能得到合理、有效的应用。例如，农作物秸秆是生物质能资源的主要来源之一，但是，由于秸秆的收储运等技术难题以及其它问题，这种可再生能源一直不能得到有效的利用，大部分被农民就地焚烧。

在大气污染防治中，秸秆焚烧引起的大气污染问题备受关注。2013年夏收季节，多地因农民焚烧秸秆，引发了一场席卷大半个中国的“烟灾雾霾”，从南到北许多地方笼罩在大雾之中，很多城镇和乡村一时间成为雾都、烟火之乡，呼吸道疾病大增；多处国道、高速公路事故频发，致人伤残事件此起彼伏、机场等现代化交通工具一度陷入瘫痪，造成的损失至今无法估量。

四、利用生物质能的集中供热模式

我国的生物质能来源广泛，总量也很大，应用前景广阔。本论文拟以浙江省临安市板桥镇的集中供热项目为例，介绍并推广区域集中供热的生物质能应用模式。

（一）项目建设的背景

以前，由于盲目建设且缺乏统一规划，绝大部分区域的居民用户和工业企业都保持分散无序的采暖供热模式，造成了能源利用率低、环境污染严重、经济效益少的局面。

浙江省近几年的大气污染问题也十分严重。例如，2013年的“6月黄色大雾事件”，在全国70多个城市中，江苏、浙江北部位列其中，达到重度霾。

为此，《浙江省大气污染防治行动计划（2013—2017年）》提出，要以“能源和产业结构调整、工业废气污染整治、城乡废气治理等为突破口，坚持源头治理、综合防治，倡导绿色低碳生产生活方式”。提出了禁止秸秆焚烧，实施秸秆及农作物废弃物综合利用方案，鼓励秸秆资源化、商品化。到2017年，基本实现秸秆还田和多元化利用，秸秆综合利用率达到90%以上。建立健全禁止露天焚烧秸秆的长效监管机制，充分利用卫星遥感加强秸秆焚烧监控，严防随意露天焚烧秸秆。全省细颗粒物（PM2.5）浓度在2012年基础上下降20%以上。

伴随着中国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗、大气污染防治压力持续加大。为切实改善空气质量，国家及省市各级政府相继出台了《大气污染防治行动计划》、《浙江省大气污染防治行动计划（2013—2017年）》、《杭州市“无燃煤区”建设实施方案》等方案，有的地方还出台了具体性的政策和规定，以改善以前供热、供气、供水的“散、乱、差”状况，浙江省临安市板桥镇的集中供热项目就是在这样的背景之下产生的。

（二）板桥镇现状供热情况介绍

板桥镇地处临安市域东南部，位于青山湖国家级森林公园南畔，镇域面积约139.3平方公里；距杭州主城区约45公里，距临安主城区约8公里；镇域内共有220个村民小组，2个居委会，居民总户数为8802户。

板桥镇热用户以造纸、制鞋企业为主。从区域分布看，分布较为分散，主要集中板桥村、牌联村、桃源村、界联村。板桥镇现状热用户供热方式均为燃煤的分散锅炉供热。全镇目前在册的自备锅炉热用户31家，锅炉34台，总额定蒸发量为91.7t/h。热用户锅炉以小锅炉为主，蒸发量小于1吨（含1t/h）的锅炉6台，约占总数的18%；2t/h锅炉18台，占53%；4t/h锅炉5台，占15%。5t/h锅炉1台，占3%；6t/h锅炉3台，占9%；8t/h锅炉1台，占3%。单台锅炉容量最大的为8t/h，仅1台，最小的为0.4t/h。热负荷平均总量为57.0t/h，热负荷最小时为47.8t/h，最大时为73.1t/h。

板桥镇造纸企业的现状供热方式存在以下主要问题：一方面目前各企业锅炉单台容量小，热效率低，供热效果差，燃煤锅炉房内的除尘设备落后、陈旧，效率低，烟囱数量多且高度低，大气环境污染严重，影响人民群众身体健康，造成煤、电等能源的极大浪费，安全间距不足，存在安全隐患；另一方面是供热系统无统一规划，大量的小锅炉房分散于镇区各个位置，煤、灰渣在镇区道路上交叉运输，既影响市区交通，加重了道路运输负担，影响市容卫生，污染环境。

随着城镇建设的发展，分散无序的供热模式，大气污染和能源浪费的状况，与板桥镇“将生态产业作为今后发展的亮点和重点，形成城镇特色和品牌，发挥生态工业、生态休闲业、生态农业于一体的综合性生态产业优势”的建设发展方向更是格格不入，这将是一种不能容忍的局面。

而且，为响应国家及浙江省大气污染防治行动计划要求，临安市决定关停所有10吨以下锅炉，板桥镇11家造纸企业的锅炉均在关停计划内。

因此，发展集中供热，改变板桥镇供热设施的落后状态，成为板桥镇建设的重要任务之一。

板桥镇的造纸业为镇区支柱产业，为了解决造纸企业用热，板桥镇政府决定对造纸企业实施集中供热。在这次改造中，镇里11家造纸企业均在改造范围内。

（三）项目建设的内容及规模

项目拟建设供热站一座，使用循环流化床锅炉；并铺设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。

浙江省是貧煤地区，杭州地区的燃料主要来自长江以北地区；板桥的竹资源丰富，竹粉可由附近竹制品加工厂就近运入；竹粉热值约为标煤的一半，辅助掺烧竹粉的焚烧过程中也产生大量高温烟气，可节约一部分燃煤的使用。以达到竹粉处置资源化的目的。

临安位于杭州市境内，对尾气排放的要求较高。为了保证竹粉焚烧的彻底性，锅炉采用循环流化床燃烧方式，保证了空气与煤和竹粉的充分燃烧。

另外，为保护环境，在炉后增加石灰石-石膏湿法脱硫装置作为净化设施，脱硫效率98%。

集中供热工程的实施，在供热范围内替代热用户自建小型热效率低的锅炉，本身就是一项节能环保工程。集中供热项目的总热效率为82.47%。

此外，还进一步采取了以下节能措施：

1）大功率电动机采用10kV电压，减少线网损失；

2）所有选用的机电产品均为国家推荐的高效、节能型产品；

3）一、二次风机、引风机电机采用变频调节；

4）用除盐水冷却锅炉底渣，回收热量；

5）回收除氧器乏汽、锅炉排污水，降低能耗；

6）对所有热力设备、管道及其附件，比如锅炉、除氧器、除氧水箱、连续排污扩容器、定期排污扩容器、各级汽、水管道及其阀门附件、烟风道等采用高效率的保温材料进行保温，减少散热损失；

7）采用先进的控制系统，控制调节燃烧工况，提高锅炉效率，减少燃料耗量；

8）对各种能耗实行分级计量，做到进厂、进车间和进设备计量，以便核算考核；

9）采用冷凝水回收装置，回收热量及软化水，节约了燃料及水资源。

（四）项目的社会影响效果分析

在项目实施后，项目的主要利益相关者为用汽企业业主及受汽企业周边居民。

1.经济效益分析

通过财务盈利能力、清偿能力和盈亏平衡分析、敏感性分析可知，本项目经济效益较好，具有较好的盈利性，投资回收快，并具有较强的抗风险能力，企业可得到较好的经济效益。

2.社会效益分析

临安市板桥镇集中供热工程实施后，既能满足省、市相关大气污染防治政策要求，又保证了板桥镇造纸企业发展的热力需求。同时本工程的实施在有效节约能源，减少大气污染，对改善村镇环境，合理有效利用镇区空间，美化镇区等方面都具有积极的意义。此外项目的实施对于板桥镇招商引资也具有积极意义，也为板桥镇居民提供了一部分就业保障，为政府增加税收收入，项目建设过程中也对板桥镇经济起到了一定促进作用，具有较好的社会效益。

3.环境效益分析

项目实施后，综合热效率可达82.47%，高于国家相关要求。全厂年节约标煤量为8603.88t，节能效果显著。

项目的实施减少了受汽企业周边环境污染，缓解了受汽企业周边交通拥堵，同时本项目的实施减少了大气污染物排放总量，提高了大气环境质量，对改善当地的生活生产环境都有十分重要的作用。

可见，该项目不仅能给企业提供稳定、可靠、高品位的热源，同时集中供热项目的实施对于板桥镇招商引资也具有积极意义。因此本项目经济效益、环境效益和社会效益均十分显著。

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作者简介：

张国英（1967-），女，汉族，山西太原人，天津大学博士（后），浙江商业职业技术学院副教授，主要从事3E系统工程以及环境保护等方面的教学与研究工作。