秸秆捆烧直燃供热技术研究及应用

杨嘎 刘君杰 王彩云

【摘 要】秸秆是一种清洁可再生能源，具有储量丰富、分布广、低污染、种类多等特点。秸秆捆烧直燃供热技术的研发可使农业秸秆得到充分的利用，实现资源化、减量化、无害化，减少农业秸秆堆放或燃烧对大气环境的危害，充分利用可再生能源的优势，本文以建成项目为例，阐述秸秆捆烧直燃供热技术的应用及推广过程中发现的问题。

【关键词】秸秆捆烧直燃供热技术；秸秆直燃锅炉；运营模式

农业秸秆是生物质能的重要组成部分，具有储量丰富、分布广、低污染、种类多等特点，同时也是一种清洁可再生能源。随着国家经济水平的提升、能源消费结构的改善和农民收入的稳步增长，农民不再把农业秸秆作为生活的主要燃料，相当一部分的农业秸秆被随意丢弃或就地燃烧，这样不仅会造成资源浪费、大气污染、耕地质量下降还会导致火灾事故及道路交通事故。

一、秸秆捆烧直燃供热的必要性

我国北方广大农村冬季以燃煤为主的自主取暖方式，是造成目前大气环境污染的重要因素之一，燃煤产生的烟尘、二氧化硫、氮氧化合物等造成大气中煤烟型烟雾污染。另外，这种间歇式散烧煤炭的方式，取暖效果很不理想，室内空气质量较差，同时煤气中毒及火灾事件时有发生。利用农业秸秆供热可大量减少二氧化硫的排放，秸秆中的含硫量为0.12～0.38%左右，相当于燃煤含量的1/10～1/4左右。近年来，国家出台了《关于开展中央财政支持北方地区冬季供暖清洁取暖试点工作的通知》、《关于促进可再生能源供热的意见》等一系列惠民政策，明确要求各级政府加快推进农村地区清洁方式取暖替代散煤取暖，清洁能源锅炉集中供暖替代燃煤锅炉供暖，确实改善农村群众居住环境，最终实现农村无煤化。

二、秸秆捆烧直燃供热技术方案

秸秆直燃锅炉燃料以玉米秸秆为主，秸秆由供热站在农收时期派人帮助农户收割、转运玉米，并及时对秸秆进行打捆就地堆放，用时运输至厂区，节省供热站内储存区面积。玉米秸秆入厂后由自动给料装置均匀输送至秸秆直燃锅炉的炉排，随着炉排的转动将玉米秸秆送入炉膛内燃烧。玉米秸秆在锅炉燃烧后产生的烟气在尾部烟道中依次经过滤袋除尘器和高效烟气净化器进行除尘、脱硫、脱氮和除去重金属等物质，烟气净化达标后经烟囱排入大气。玉米秸秆燃烧后产生的热量将一次网循环水由60℃加热至80℃，一次网循环水通过板式换热器将二次网循环水由50℃加热至70℃，二次网循环水给村中用户供暖。二次网循环水泵采用变频控制模式，可根据室外气温变化调节二次网的供回水温度和流量，以此来调节一次网开启锅炉数量，做到节能运行。供热站内工艺流程图如下：

三、秸秆捆烧直燃供热技术的应用推广

2016年山西易通环能科技集团有限公司与天津大学进行合作，结合我国农业秸秆利用和农村冬季供暖的状况，开发出环保、高效、安全、稳定的生物质能供热系统。

2017年山西易通环能科技科技集团有限公司投资110万元承建了长治县东和乡崔家山生物质锅炉供暖项目，该项目设计运行能力可保证2.4～4万平方米（农村供暖2.4万平方米，城镇供暖4万平方米）供暖需求，年消耗秸秆约1080吨（约2000余亩耕地），充分解决了农业秸秆直接燃烧、废弃物再利用等问题，同时验证了“秸秆捆烧直燃供热技术”的可行性、稳定性和安全性。

2018年根据原长治县人民政府《关于印发“长治县2018年冬季清洁取暖实施方案的通知”》（长县政发【2018】31号）安排，山西易通环能科技集团有限公司承担实施了二镇三乡七个村的“生物质能供暖”农村清洁能源替代工程建设及运行工作。利用原设计和东和崔家山供暖的4台，新增7台，共计11台秸秆捆烧直燃锅炉，分布式建设5个生物质供热站，覆盖3673户农村住宅、学校、敬老院、超市、村委办公等公用设施40余万平方米的供暖面积。经过一个供暖季运行（2018年11月10日～2019年3月15日），二镇三乡七个村五个生物质供热站在四个月供暖季运行中家户室内温度保持在16～21℃（平房）、20～25℃（楼房），各项运行参数均达到了设计要求。

四、秸秆捆烧直燃供热技术应用过程中的创新點

秸秆捆烧直燃供热技术从根本上解决秸秆漏天焚烧导致的环境污染问题和综合利用问题，使区域供热由传统能源供热转变为可再生资源供热，支持和推动了保护环境和节约资源等方面的工作。生物质能供热技术的主要设备研发、辅助设备配套、供热工程建设运行管理将会促进本地经济发展、改善投资环境，共同推动生物质能产业链的形成，在推广应用过程中创新点如下：

（1）采用“乡镇统筹管理、村为运行主体、企业技术服务、政府定额补贴”运营模式，即乡镇统一规划乡镇域内的秸秆统一收割，确保秸秆禁烧监督管理，供热站所在地村委负责组织秸秆的收、储、运工作、安全工作及锅炉运行调度、取暖费收取工作；企业负责技术培训、设备维修服务、管网系统调整及各种管理规章制度制订工作；政府对秸秆收储运环节过程中产生的费用进行补贴，包括给农户免费耕地费用，形成“服务换秸秆”的模式。

（2）秸秆收贮方法，采取“田间成型、就地存放、分期拉运、当季全消、不误农时”的方法。

（3）自主研发的自动给料装置可将秸秆均匀推送至秸秆直燃锅炉炉排，保证锅炉连续稳定高效运行。

（4）与天津大学合作开发的秸秆直燃锅炉应用“逆流燃烧理论和二次燃烧技术”，采用高效传热元件螺纹烟管，配以合理的烟气流速，使锅炉热效率高达80%以上。

（5）锅炉烟气采用最新节能环保技术，合理布置炉膛使燃料充分燃烧和尾部烟道设置先进的滤袋除尘器、高效烟气净化器综合除尘、脱硫和脱氮，节能环保效益明显。

（6）锅炉燃烧后的灰渣可直接做为生物有机肥用于有机农产品的生产，不产生固废，无二次固废污染。

五、总结

秸秆捆烧直燃供热技术的研发可使农业秸秆得到充分的利用，实现资源化、减量化、无害化，减少农业秸秆堆放或燃烧对大气环境的危害，充分利用可再生能源的优势，逐步将生物质能供热变成现有能源结构的重要补充，但在运营过程中发现了秸秆禁烧工作监管不到位、农村建筑布局不规则导致管网敷设难度大、农户末端施工不合理、房屋建筑保温条件差等问题，在推广过程中要教育引导农民认识秸秆焚烧的危害，提高农民参与秸秆禁烧的积极性和自觉性，推动农村房屋节能改造降低房屋热能消耗，将秸秆综合利用工作与环保治理、农民增收、乡村治理“三位一体”统筹管理。

【参考文献】

【1】黄英超， 李文哲， 张波. 生物质能发电技术现状与展望[J]. 东北农业大学学报， 2007， 38（2）：270-274.

【2】陈玉华， 田富洋， 闫银发， et al. 农作物秸秆综合利用的现状、存在问题及发展建议[J]. 中国农机化学报， 2018.