小型生物质采暖炉供暖的经济性分析

山东华宇工学院 赵玉磊 刘春花

　　摘要：发展小型生物质清洁采暖，代替小煤炉，是推进北方清洁采暖工作的重要措施。本文通过跟踪小型热水式生物质采暖炉的实际应用案例，对产品的舒适性和经济性进行分析，并与电、燃气采暖进行了费用对比，生物质采暖具有系统成本低，运行费用低的优势。现在生物质颗粒的成本虚高是由于多流通环节造成的成本积累，应采用代加工方式来减少中间环节，可以将采暖成本降到燃煤采暖的成本以下。相关主管部门加强监管，建立相关标准，以便提高产品质量。通过政府支持引导，有助于生物质采暖推广，为实现北方村镇分散式清洁采暖替代提供重要支撑。

　　0引言

　　生物质成型燃料是目前生物质能源商业化应用的四类技术路线“发电、燃气、液体燃料、成型燃料”中唯一不经过二次能源转化，能以小投入和低消耗实现大规模应用的产品。美国自二十世纪三十年代开始研究生物质燃料成型技术及燃烧技术至今已有将近90年的历史[1]。我国自1980年开展相关研究。2016年国家《可再生能源发展“十三五”规划》中提出，到2020年，生物质成型燃料年利用量达到3000万吨。随后山东省、河北省、黑龙江省等多个省的主管部门下发了支持生物质采暖的政策文件。截至2016年底，天然气、电、地热能、生物质能、太阳能等清洁能源采暖面积合计约35亿m²，如图1所示。在所有分散式清洁采暖中，生物质采暖具有设备投入低，运行成本低的优势，更适合农村清洁采暖的改造工程[2]，根据国家发展改革委等十部委发布的《北方地区冬季清洁采暖规划（2017要2021年）》，到2021年我国清洁能源采暖面积将新增54.3亿m²，各类清洁能源采暖方式占比如下图2所示，生物质采暖的预期推广面积达19亿m²。未来生物质采暖具有非常大的市场容量，可实际上在京津冀鲁地区进行清洁能源改造的项目中，绝大部分采用燃气与电。燃气需要铺设燃气管路，投资大，建设周期长。电采暖功率大，需要电力增容，会限制产品的推广。本文通过跟踪实际案例，介绍分散式生物质采暖使用状况，分析市场发展缓慢的原因，寻求产业发展的思路。

　　1案例介绍

　　1.1系统组成

　　应用于分散式采暖的小型生物质采暖炉是近几年市场上新推出的产品，包含给料系统、燃烧系统、送风系统和自动控制系统等几大部分。采暖炉大都可以一键启动，自动点火，根据回水温度，控制系统控制给料的多少，送风量的大小，保证燃烧的效果和室内温度稳定[3]。按照结构的不同，分为热风式和热水式[4]。热水式类似于现有的燃煤供暖系统，颗粒燃烧加热盘管里的水，热水循环到室内，放热冷却后返回炉内进行加热，如图3所示。

　　分散式生物质采暖的燃料是生物质颗粒，这是一种环保燃料，热值3500kcal/kg~4500kcal/kg，由秸秆、稻草、稻壳、棉杆、木屑等生物质经过烘干、粉碎、除尘、压缩加工形成的小颗粒，直径6mm~10mm，长3cm~8cm，如图4所示。产品成型后，形状规则，密度大，包装简单，运输方便。

　　河北省新能源产品工程设备设施质量检验测试中心对由小麦秸秆、棉花秸秆和玉米秸秆三种生物质混合制成的成型燃料的污染物排放进行检测，烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放分别达到31mg/m³、20mg/m³、122mg/m³，符合国家、地方相关标准的要求[5]。

　　1.2建筑情况

　　笔者跟踪了山东省德州市平原县小型热水式生物质采暖炉用户的实际使用情况。本项目建筑外围护结构长16m，宽6m，面积96m²，外墙有25mm聚氨酯保温。包含卧室两间，客厅一间，餐厅一间，如图5所示。房间内净高度3.5m。安装推拉式铝合金门窗，采用双层中空玻璃，选用国产XX牌XX型号热水式生物质采暖炉，采暖炉价格5000元，如图6所示。采用4组钢制板式散热器，此散热器具有储水量少，热惰性低，启动速度快的优点，总价1600元。管路阀门等辅料共计600元，系统合计7200元。与用户沟通后，结合用户的实际情况，考虑运行成本，项目要求：

　　系统运行时间院2018年11月15日-2019年3月15日，合计120天。

　　室内温度要求院室内温度不低于14℃。

　　为对比生物质采暖的运行效果，特在周边找一与此建筑结构相近的燃煤采暖热水炉进行对比测试。

　　1.3建筑热负荷测算

　　1.3.1维护结构耗热量

　　1.5运行状况

　　运行时间院2017年11月15日-2018年3月15日，合计120天。

　　测量时间院2018年1月15日

　　测量仪器院精创RC-4温度记录仪，测温范围-40℃~85℃，精度依0.5℃。

　　测量位置院在客厅中央距地面1.2米处天气状况院当天天气晴朗，室外最高气温5.2℃，最低气温-9℃，是一月气温最低的一天。

　　运行情况院相比于小型燃煤采暖锅炉，生物质采暖室内温度波动更小，当天温差5.1℃，小于燃煤锅炉的9.7℃，如图7所示。当天消耗生物质颗粒约28.4kg，是估算值的89.3%。通过一周的实际测量，也验证了生物质采暖室内温度波动更小，如图8所示。

　　运行费用院整个采暖期消耗生物质颗粒3300kg，是估算值的86.5%。燃料费用3300元。不包含因水泵、风机、控制系统运行消耗的电费。

　　2对比与建议

　　2.1几种清洁采暖成本对比

　　按照生物质颗粒的实际用量计算所产生热量，计算燃气壁挂炉和空气源热泵的实际运行成本，根据山东省冬季电采暖政策，燃气成本2.5元/m³； 电采暖每天8院00-20:00电价为0.5769元/kWh，20:00-次日8:00电价0.3769元/kWh，夜间和白天的能耗按5院3计算。具体比较情况如表4。

　　通过对比可以看出，在解决供暖问题上，生物质采暖比空气源热泵和燃气壁挂炉采暖具有投资少，运行费用相对较低的优势，但是相比于农民的心里预期，总成本及运行成本仍然偏高，最好能控制到2500元左右。

　　2.2建议

　　生物质供暖具有节能、环保、安全、稳定、操作简便、舒适度高等优点。现在的分散式采暖市场，用户对生物质采暖的接受度偏低，笔者通过分析原因，提出三条建议。

　　1）改变颗粒加工模式，降低成本

　　通过笔者调研走访发现，山东、河北等地农村的秸秆要加工成生物质颗粒，多通过秸秆经纪人收取农民的秸秆，进行简单的粉碎后，运输到加工厂。秸秆加工成颗粒后，再运输到颗粒经销商处进行销售（如图9所示）。

　　由图9可以看出农民以100元/吨出售秸秆，却要以800元/吨~1000元/吨的价格购买颗粒[6]。

　　由于环节众多，造成生物质颗粒成本增加，农民的采暖成本大大增加。如果可以采用来料加工的方式，保证加工厂利润情况下，农民的颗粒成本只有300元/吨~400元/吨，农民的采暖成本将会大幅下降。就本实例而言，采暖成本可以从3300元/年下降到1000元/吨~1300元/年。这在农村市场就会有很强的竞争力。

　　2）制定标准，加强监管

　　当前，锅炉及颗粒生产企业的规模都比较小，研发能力弱，没有大的龙头企业带动，造成技术发展比较慢曰国家没有针对小型生物质采暖炉的质量标准，造成产品品质良莠不齐。加之生物质颗粒由多种的材料加工而成，不同材料在燃烧时会有结渣、结焦的情况，影响产品使用感受[7]。建议相关主管部门加强监管，建立相关标准，以便提高产品质量。

　　3）政府加大支持力度，促进行业快速发展

　　国家及地方政府更倾向于产品发展历史长的燃气、电采暖，尚没有针对生物质采暖的扶持政策。建议各级政府主管部门结合当地的状况进行推广，并给予一定的政策支持[8]。

　　参考文献

　　[1]蒋剑春.生物质成型燃料生产发展历史与趋势[A].CIBEEXPO第二届中国生物智能技术研讨会论文集[C].2010.

　　[2]庄会永.清洁采暖选择:被忽视的生物质供热[J].能源，2019（1）：25-26.

　　[3]南秀杰.突破节能减排生物质锅炉核心技术[J].辽宁化工，2016，45（1）：45-47.

　　[4]苗琪.探究生物质锅炉技术发展现状以及未来发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（13）：74-75.

　　[5]刘婷洁，胡乃涛，李俊韬，张学敏.生物质颗粒燃料燃烧污染物排放特性[J].可再生能源，辽宁:2016.34（12）:1879-1883.

　　[6]单明，张双其，邓梦思，杨旭东.生物质成型燃料用于北方村镇清洁采暖的技术与模式[J].区域供热，2018.（1）:6-10.

　　[7]侯书林，赵立欣，孟海波，田宜水.典型生物质颗粒燃料燃烧特性试验[J].农业工程学报，北京:2010.26（5）:220-226.

　　[8]徐伟，袁闪闪，孙峙峰，程昌林，等.清洁采暖技术应用适宜性研究[J].建筑科学，北京:2018.34（12）:1-5.