秸秆打捆直燃锅炉清洁供热 为中国零碳村镇建设提供“龙江经验”

“生物质燃料是未来最宝贵的零碳燃料,要大幅度提高生物质燃料化利用比例,使秸秆和粮食一样得到珍惜”。近日,在黑龙江海伦市举办的全国低零碳乡村培育现场交流活动暨零碳村镇促进项目技术培训班上,中国工程院院士江亿说。多位与会专家也表示,农村地区生物质资源丰富,是可就地开发利用的清洁可再生能源,是推动农村能源革命、建设零碳村镇的重要实施路径。

全国低零碳乡村培育现场交流活动暨零碳村镇促进项目技术培训班

“秸”尽所能

变废为宝让屋更暖天更蓝

走进海伦市海北镇君佳新能源供热有限公司院内,成捆的秸秆大包整齐码放,工人有条不紊地驾驶叉车将秸秆大包投放在上料机上,一捆捆秸秆通过机械上料有序进入炉膛,锅炉内火焰腾腾,“吃”掉废弃秸秆,释放清洁热源。

海北镇20吨秸秆打捆直燃锅炉上料系统

“这就是为海北村供热的秸秆打捆直燃锅炉,燃料是农田里常见的废弃秸秆,相比传统燃煤锅炉可以节省燃料费用50%以上。不仅为我们供热公司带来了效益,也让蓝天更蓝,老百姓屋里更暖。”海伦市君佳新能源供热有限公司总经理金明福介绍到。

各省农村能源部门观摩海伦利民20吨秸秆直燃锅炉供热现场

据了解,海北村地处高寒高地区,冬季寒冷漫长,供暖期长达六个月,冬季燃煤供暖能耗高污染大。2020年,海北村采用一台14MW秸秆打捆直燃锅炉替代了老式燃煤锅炉。项目实施后,每年消耗废弃秸秆约1.48万吨,为村镇23.5万平方米的面积进行清洁供暖,惠及全村83%人口。

近年来,在散煤污染治理、煤炭价格上涨以及秸秆综合利用趋势下,秸秆打捆直燃作为新技术在我国东北地区逐步进入快速发展阶段。据黑龙江省农村能源总站站长张思涛介绍,目前,黑龙江省已安装秸秆直燃集中供暖锅炉130台,辐射农户约11.16万户,2023年度秸秆打捆直燃供暖项目的秸秆利用量达到123.42万吨。

最大的优势就是省钱

比燃煤节约成本50%以上

金明福给记者算了一笔账:“以前我们用热值为4000~5000大卡的煤炭供暖,每个供暖季消耗8200多吨,按照煤炭价格700元/吨计算,一个供暖季燃煤费用约574万元,过高的煤价让我们差点撑不下去。再三考虑后,我们改用秸秆打捆直燃锅炉供暖,一个供暖季消耗秸秆约1.48万吨,秸秆价格200元/吨,一个供暖季秸秆费用约296万元,相比燃煤节省燃料成本约50%。”

不仅在居民供暖领域,在粮食烘干等领域,秸秆打捆直燃有着更为明显的经济优势。

“我们用的是一台日产400吨的粮食烘干塔,以前烧煤每天大约是18吨,按照今年煤价1150元/吨计算(6200大卡优质煤),仅1天的燃料成本就高达2万元。如果煤炭价格不下降,烧煤烘粮只能亏损,只有降低烘干成本才是唯一的出路。秸秆打捆直燃热风炉最大的好处就是可以大幅降低烘干成本,现在我们每天烧秸秆220包左右,每包价格30元(自己打包),每天的燃料费仅6600元,相比燃煤节省燃料成本67%。”海伦市龙粮中信粮食有限公司总经理宋泉介绍到。

秸秆直燃热风炉烘干粮食

“秸秆打捆直燃锅炉的最大优势就是省钱,与同容量燃煤锅炉相比,可节省燃料费用50%—60%。”哈尔滨工业大学教授别如山表示。秸秆是一种很好的清洁可再生能源,在满足用能需求的前提下,不但有效地解决了因煤炭价格上涨导致用能成本增高的问题,也缓解了田间秸秆处理难、燃煤废气排放不达标造成的环境污染问题,而且秸秆锅炉运行成本最低,可以帮助企业实现扭亏为盈。

炉内动态破包+解耦气化燃烧技术

打破秸秆直燃锅炉做不大“魔咒”

秸秆打捆直燃何以具有如此明显的经济优势?据海伦市利民节能锅炉制造有限公司董事长万显君介绍,“秸秆直燃锅炉供热是将秸秆在田间打包后直接送至锅炉燃烧,由于不需要二次加工和转运,燃料成本低廉,每吨成本仅需200元左右,而每2吨秸秆的热值就相当于1吨标准煤,因此燃料成本极低”。

此外,不同于传统的秸秆成捆静态燃烧锅炉,海伦利民公司与哈尔滨工业大学联合研发了行业领先的生物质解耦气化燃烧技术,秸秆通过封闭式成捆上料、炉内动态破包、烘干、解耦气化再燃,保证了秸秆充分燃烬,锅炉热效率高达85%~88%,解决了传统秸秆直燃锅炉热效率低、污染物排放高、燃料结焦和烟气焦油等行业共性难题,且能有效抑制氮氧化物生成。目前,该项技术已获得多项国内国际发明专利。

秸秆直燃锅炉清洁供热系统模型

别如山教授指出,海伦利民秸秆直燃锅炉的炉内动态破包和解耦气化再燃技术成熟,特别是炉内动态破包技术是一项重大的技术突破,可以保证秸秆在含水率较高的情况下也能充分燃烧。新设计锅炉容量可达到10~130t/h,打破了此类锅炉不能做大的“魔咒”,开创了秸秆直燃锅炉的新时代。锅炉不仅更大而且更环保,秸秆燃烧产生的烟气在锅炉尾部烟道中经专业装置净化,颗粒物排放可降至30mg/m3以下、SO2可降至50mg/m3以下、NOX可低于200mg/m3,完全符合《锅炉大气污染物排放标准》。”

助力“中国零碳村镇”建设

秸秆打捆直燃锅炉清洁供热正当时

“黑龙江是黑土粮仓,秸秆资源丰富,海伦市在推动秸秆打捆直燃锅炉集中供暖方面具备很好的基础,培育了很好的产业,为有效促进国家自主减排目标、推动乡村生态振兴和“双碳”战略目标的实现提供了‘龙江样板’。”农业农村部农业生态与资源保护总站首席专家王全辉表示。

在碳达峰碳中和目标背景下,生物质作为零碳能源成为推动零碳村镇建设、农村能源革命的重要内容之一,也迎来了“最好的时代”。

事实上,近年来,随着散煤治理的推进以及“双碳”目标的提出,生物质清洁供热持续获得政策支持。例如,《2030年前碳达峰行动方案》《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》《“十四五”推进农业农村现代化规划》《“十四五”现代能源体系规划》《乡村建设行动实施方案》《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》《“十四五”可再生能源发展规划》《农业农村减排固碳实施方案 》《空气质量持续改善行动计划》等等,均提出推动生物质利用相关内容。

秸秆捆包储料场

但即使是农业大省黑龙江,秸秆燃料化利用仍有极大的提升空间。“黑龙江省是农业大省,也是秸秆资源大省,全省秸秆可收集资源量约为7700多万吨,目前利用率为95%,其中燃料化利用仅占约12%,秸秆能源化利用潜能巨大。”张思涛表示。下一步,黑龙江将以低零碳乡村建设为引领,以生物质清洁采暖技术模式为重点,采用秸秆打捆直燃集中供暖技术、生物质炉具分户式采暖技术,实现区域冬季清洁供暖,打造农村能源革命典型样板,推进农村能源转型,助力乡村振兴。”

“当前,秸秆打捆直燃供热行业尚处于发展的初级阶段。未来3—5年,随着更大型秸秆打捆直燃锅炉的研发成功,将为我国清洁供热市场注入更多新的活力。而且生物质是零碳能源,未来的碳汇交易也将是一项重要的经济收入。”别如山预测说。