黑龙江省秸秆资源燃料化利用现状分析与思考

2020-01-04刘昱英男吕红雨张鸿琼万显君

可再生能源 2020年10期

张财，王文，刘昱英男，朱伟，吕红雨，孙勇，张鸿琼，万显君

（1. 黑龙江省农村能源总站，黑龙江哈尔滨 150008； 2. 东北农业大学工程学院，黑龙江哈尔滨 150030；3.海伦利民节能锅炉制造有限公司，黑龙江绥化 152300）

0 引言

黑龙江省是我国的产粮大省，是国家粮食安全的“压舱石”。黑龙江省的农作物种植面积大，秸秆产量多，其中，2019 年的农作物秸秆产量高达1.3 亿t，可收集量达1 亿t[1]。基于政府引导管理和农民认识的提高，秸秆焚烧问题基本得到解决，但大量剩余秸秆的离田费用给农民带来了很大的经济负担，秸秆的出路问题已经成为困扰农民和政府的难题[2]。黑龙江省地处寒冷地区，全年平均取暖期为180 d，是供热取暖燃料消耗大省[3]。针对当前传统能源日益紧缺的压力和秸秆离田利用的需求，开展秸秆燃料化利用，对于减少露天焚烧，充分利用秸秆资源，优化能源结构，改善环境质量，建设美丽乡村具有重大意义[4]。因此，掌握黑龙江省的秸秆燃料化利用现状，探讨秸秆燃料化利用过程中的问题和发展趋势十分必要。

1 黑龙江省秸秆燃料化利用现状分析

1.1 秸秆特性分析

黑龙江省位于我国北方寒冷地区，无霜期短，其气候特点导致农作物采收时间较为集中，秸秆处理压力也较大。当以秸秆直接还田的方式处理秸秆时，由于寒冷地区的秸秆腐熟速度慢，若还田的秸秆量过大，将严重影响春季播种，因此，秸秆离田利用已成为黑龙江省秸秆处理的主要方式[5]。

黑龙江省的秸秆收集具有如下特点：收集时间短，收集时间主要在10 月中下旬-11 月上旬，有效收集时间约为20 d；采收的秸秆蓬松、体积大、重量轻、运输难；采收秸秆对应的零散地块多，运输距离长；采收的秸秆热值低，热效率达不到普通锅炉的工况要求；采收的秸秆含水率高（30%～40%），不论是直燃还是固化成型都有一定的困难。

1.2 秸秆燃料化利用现状及产业链分析

和秸秆的其他利用方式相比，秸秆燃料化利用具有链条短、效率高、效益低的特点，已成为最适宜北方寒冷地区使用的方式之一。秸秆燃料化利用的产业链条并不长，但是缺一不可。燃料化利用首先从秸秆离田抓起，这一环节要进行拾捡打包。打捆、打包的秸秆在次年春种前、地没化冻时，在田地做临时过渡仓储，利用一个冬季的时间卖给成型燃料加工厂或者直燃、热电等企业，买方可以按秸秆的含水率以梯次价格收购秸秆。

1.2.1 秸秆打包现状及效益分析

秸秆打包是秸秆出地的关键环节，是秸秆离田综合利用的首要措施。 2019 年的统计数据显示，2018 年黑龙江省的秸秆打包离田面积为413 hm2，配套建设秸秆收储站点2 700 多个。在政府政策引导和财政支持下，依托秸秆打包收储企业和各市县农技推广中心，黑龙江省已经基本上能够实现秸秆全部打包离田。通过多年的跟踪分析，笔者发现：黑龙江省近5 年的年均秸秆打包、打捆加运输成本为110～130 元/t，送到用户现场的平均价格为180 元/t，经营者获利50 元/t，在秋冬两季打包2 000 t 秸秆，利润在10 万元左右；将运输半径控制在10～20 km，可有效保证秸秆打包经营者的效益[6]。

1.2.2 秸秆成型燃料现状及效益分析

秸秆成型燃料具有体积小、密度高、热值高和便于运输的优势，是扩大秸秆销售半径的有效途径[7]。秸秆成型燃料还具有节能环保的特点，秸秆成型燃料通过生物质专用炉进行气化、半气化燃烧，对空气的污染程度会大幅度下降[8]。以供暖面积2 000 m2为例，一个取暖季需燃煤100 t，改烧生物质燃料后，可减少二氧化硫排放249.2 kg，减少氮氧化物排放174.3 kg，减少烟尘排放23.4 kg。仅2018 年，黑龙江省就新建秸秆固化压块站800多个，加工秸秆成型燃料200 多万t。

目前，黑龙江省普遍使用的秸秆成型燃料有8 mm 的颗粒、30 mm 的方块、35 mm 的圆棒，粒状秸秆成型燃料的制造成本为471 元/t，销售价为520 元/t，年产3 000 t 粒状秸秆成型燃料的中小型压块站的年获利为15 万元。在农村就近收原料，将使粒状秸秆成型燃料的制造成本更低，可降至400 元/t 左右。制造块状、棒状成型燃料时，对秸秆的含水率要求较低，且不用将其粉碎为较小粒径的颗粒，成型燃料的制造成本大约可降低至321 元/t，市场销售价为371 元/t，获利50 元/t，年产3 000 t 成型燃料，可获利15 万元。秸秆成型燃料的生产成本、市场售价和环保优势等符合市场规律，有较大的发展前景[9]。

1.2.3 生物质锅炉应用现状及效益分析

生物质锅炉的推广应用是解决我国农村地区普通炉灶分户直燃时能源利用效率低问题的有效途径[10]。生物质锅炉已成为寒冷地区秸秆燃料化利用过程中一个不可或缺的产业链条。黑龙江省在生物锅炉推广应用上发展很快，所用锅炉既有外省出品，也有本地生产制造的，品种繁多，质量不一，有些企业的锅炉产品性能、质量居全国节能炉具的领先地位，起到了促进秸秆燃料化推广应用的作用。 1.8 t 的秸秆能够产生1 t 煤的效能，在哈尔滨、绥化等地，1.8 t 秸秆的价格为360 元，而1 t 煤送至用户现场的价格约为650 元/t 左右。黑龙江省海伦市推广的生物质差速循环流化床锅炉适用于热电联产和区域大型供热企业，锅炉的热效率在85%以上，与层燃锅炉相比，运行成本下降30%以上，环保效果突出，环保投入可减少15%。据测算，一个取暖期的燃煤供热费用为40.78 元/m2，燃秸秆成型燃料供热费用为17.68元/m2。通过上述分析可知，生物质秸秆燃料、秸秆成型燃料在供暖、供气、生产和生活中是最低廉的燃料，而且是可再生的。因此，“生物质锅炉+秸秆燃料”的应用前景广阔，大有可为。

1.3 黑龙江省秸秆燃料化利用过程中存在的问题

近年来，黑龙江省的秸秆燃料化利用产业发展很快，基本形成了收储运、成型燃料加工、生物质锅炉生产制造等相关产业化链条。但在秸秆燃料化利用发展过程中仍存在着如下不容忽视的问题。

（1）秸秆成型燃料的生产成本较高

生产成本高造成销售价格高，影响了市场销售。秸秆颗粒燃料的加工成本为471 元/t，块状、棒状成型燃料的加工成本为321 元/t，每吨成型燃料的运费为31 元左右。造成加工成本过高的主要原因是东北高寒地区采收的秸秆水分和土含量过高，须经晾、晒、烘干、筛土等过程，增加了制造成本。

（2）生物质锅炉的推广仍不普遍

生物质锅炉是秸秆成型燃料捆烧、散烧和直燃的有效选择，锅炉不推广，成型燃料的利用效果就不明显。

（3）秸秆燃料没有形成市场

目前，用户多数采取直接到燃料生产厂家购买的方式，燃料厂家有时不能保证供应。运输距离较长也增加了用户的负担。

（4）传统习惯影响了新能源的推广应用

多少年来人们一直习惯用煤作为能源，转变这个习惯一要靠政府引导、管控；二要借助媒体宣传；三要靠典型引带。

（5）产业化链条不完整，打包完的秸秆卖不出去或者秸秆成型燃料没有市场

一个区域内产业链条不均衡发展，缺少市场指导性。大型热电联产企业以及大、中、小型企业还拥有燃煤锅炉，导致秸秆燃料销量小，甚至出现打包的秸秆卖不出去而丢弃在地里的情况。

2 黑龙江省秸秆燃料化利用发展趋势

2.1 秸秆燃料化利用是解决农村民生问题的需求

黑龙江省地处北疆，气候寒冷，拥有半年取暖期，生活取暖和工业生产会耗用大量煤炭。由于环保要求，城市禁燃煤锅炉，需要大量的清洁能源，因此，秸秆燃料化利用不仅是环保问题、能源问题，也是民生大事。玉米秸秆离田费用约为1 000元/hm2，如果玉米秸秆由专业人员进行打包离田，种地农户每公顷土地就少支出约1 000 元费用。按每打包1 t 秸秆获利30 元计算，一名打包工人一个月打包2 000 t，可获利约6 万元。所以，秸秆变废为宝，可以有效解决民生问题，为农民开辟一条增收创收的途径。

2.2 秸秆成型燃料使用范围广

秸秆成型燃料的热值高，可以有效替代煤炭、液化气等化石燃料。秸秆成型燃料作为高效、低排放的新型环保可再生能源，在使用上具有广泛性，可用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。秸秆成型燃料的密度大，便于运输，可作为企业和农户的廉价燃料，也可进入大、中、小城市进行直燃、气化、耦合发电和供热。

2.3 秸秆成型燃料适于中小企业投产

秸秆成型燃料的生产工艺相对简捷、成熟，适合小型分散生产加工。成型燃料生产要本着原料来源近和产品销售近两个就近原则，建立家庭式、农村合作社式中小型规模加工企业，原料收购半径为20～40 km，4～5 个村可建一个加工厂，产量控制在2 000～4 000 t，生产设备和产品类型要做到燃料跟着生物质锅炉走。目前，这样的小型加工厂在黑龙江省比较普遍，发展也较好，具有很好的可复制性和操作性。

2.4 秸秆燃料化利用扶持力度加大

国家的环保要求和各级政府的扶持政策，给秸秆燃料化利用创造了很好的发展空间。黑龙江省出台了《哈尔滨市、绥化市、肇州县、肇源县秸秆综合利用三年行动计划实施方案》，就秸秆“五化利用”在不同产业环节上给予相应的扶持政策，同时制定了严格的考核奖惩办法。燃煤锅炉更换为生物质锅炉的工作进行得比较顺利，使得燃煤锅炉超排放和放荒焚烧秸秆的问题得到了有效遏制。