浅析黑龙江秸秆资源与生物质气化热电联产技术

郝玉波

摘 要：黑龙江农作物秸秆资源丰富，总量1.19亿吨。生物质气化热电联产技术具有生物质能利用和热电联产双重属性，既可解決秸秆焚烧的环境污染问题，又能带动县域秸秆产业创收，具有较好的发展前景。

关键词：黑龙江；秸秆；生物质气化热电联产技术

黑龙江是产粮大省，也是秸秆产出大省。但冬春季土壤适耕周期短，秸秆资源量大，造成作物秸秆直接还田能力不足。这不仅占用宝贵的土地资源，同时存在火灾隐患等问题。生物质气化热电联产技术在黑龙江蓬勃发展，据不完全统计，2018～2019年已经核准建设17个生物质气化热电联产项目。如将打捆后的秸秆用生物质气化热电联产技术转化成电能和供热，既可资源再利用延长农业产业链，又可促进农村剩余劳动力再就业，拉动乡村经济，实现乡村振兴。

根据国家统计局2018年黑龙江作物产量和各作物谷草比，我们计算出2018年全省秸秆总量约为1.19亿吨，其中水稻、玉米和大豆的秸秆量分别为6073万吨、4779万吨和1052万吨，分别占总秸秆量的51%、40%和9%。由于大豆秸秆量少且主要用于畜牧业养殖，因此黑龙江可用于生物质气化热电联产技术的秸秆量约为1.1亿吨。如将玉米芯和稻壳统计在内，水稻、玉米生物质总量可达1.37亿吨，由此可见黑龙江每年生物质资源极其丰富。

生物质原料包括农业废弃物、动物废弃物、林业木材废弃物、专用能源种植物、城市固体垃圾和掩埋气、污水处理生物质气、城市木材废弃物以及食品残渣。生物质气化热电联产技术是指将秸秆等高温分解，利用氧气或含氧物质作为气化剂获得理论热值为5724千焦/立方米的燃气，其主要成分为一氧化碳占20%，氢气占15%，甲烷占2%，二氧化碳占12%，氧气占1.5%，氮气占49.5%。经降温、多级除尘和除焦油等净化和浓缩工艺后，由罗茨风机加压送至储气装置中，然后将合成气燃烧发电，同时余热供暖的技术。

2.1 技术优势

生物质热电联产项目具有生物质能利用和热电联产双重属性，具有使用灵活方便、启停快的优点，尤其适合于远离城市的偏远地带的发电供热。与太阳能、风能等可再生能源相比，生物质能源供给稳定、温室气体排放量接近零、可规模化发电供热、可加强本土秸秆等生物质资源的利用、降低对煤炭等能源的依赖性。生物质热电联产在解决能源问题的同时，环境影响很小，符合目前减排的局势，具有很好的发展前景。

2.2 技术不足

不同的生物质原料需要不同的收集、储存、运输以及转化技术；受到地域区别、气候差别、土壤条件和生物质原料分布不均的限制，还不能保证完全稳定、可持续的产业化生产；生物质热电联产系统存在结垢、结渣、腐蚀等问题，而且不同生物质原料也会存在不同技术问题；目前，生物质燃料比传统煤炭类化石燃料成本高，且气化系统投资偏高、燃气热值偏低，企业需要政府财政补贴才能维持发展。

3.1 选址布局

选址布局是关系生物质热电联产项目成败的关键问题。生物质热电联产是一个综合的能源系统，系统形式和组成取决于生物质燃料类型和末端用户的需求。生物质热电联产有望在燃料储量充沛易于获取、供应价格合理、环保要求较高的地区进行推广。目前，在黑龙江省生物质气化热电联产项目适合在以种植业为主的人口规模小的县城和城镇进行布局，这些地区热网、电网相对完善，农林废弃物较充足，应该优先支持发展。规模较小的县城，在冬季供暖季以供热为主，兼顾发电，可以有效解决地区冬季燃煤污染问题，在非供暖季以发电为主。而在农业农村结合区域的城镇，原料充足、成本低，而人口相对较少且分散，应以发电为主，辅以供热。企业的运营既可以带动农村剩余劳动力就业，又可以通过秸秆收运、发电、供热等项目创收，振兴乡村经济。

3.2 产品销售

生物质热电联产项目推广难点在于产品销售，特别是所发电量如何实时高效地并入国家电网。此外还存在上网电价的政策问题，如能优质优价，调动企业积极性，那么热电联产项目可取得较快进展。同时热电联产项目存在与传统发电、供热企业竞争问题，需多方协调。

3.3 秸秆问题

生物质热电联产项目设计时，区域秸秆资源量和收储运输半径需重点考虑。现在政府要求农作物秸秆还田量为55%，同时秸秆运输的经济半径为15公里，这就要求项目建设前企业准确评估当地可利用秸秆量和预估不确定的收储风险，特别是气候因素可能造成秸秆收储困难，应有应急预案，保证企业正常生产。建议企业收储秸秆量以区域秸秆总量的1/3～1/2为宜，以减少秸秆直接还田压力和收储不足风险，否则可能存在吃不饱的问题。

3.4 安全生产

生物质热电联产技术项目应重视安全生产和环保问题。因秸秆含有大量的挥发成分，燃点低、易自燃，且秸秆燃料包密度小，且企业需要储备半年以上的秸秆量，造成储存空间规模较大，火灾荷载高。而露天或半露天储存形式更易受刮风、雷电天气影响，火灾风险突出，导致储存场还费很多精力建立防雷、防雨、防火等设施。同时企业运营产生的废气、废水、废渣排放，不能危害当地生态环境。从企业生产和安全环保角度，项目建设最好选择在临近水源、远离居民区的县镇下风口。

3.5 政策支持

生物质热电联产项目在前期审批、中期建设、后期运营和热电销售，需要各级政府政策支持及财政补贴。各政府部门要出台优惠政策，如生产企业可享受农电价格、免收新建输电线路增容费等相关费用等，保证项目顺利投产和企业运营。

■基金项目：主要农作物提质增效栽培技术专项（HNK2019CX12）；黑土耕地资源可持续利用技术专项（HNK2019CX13）；黑龙江省农业科学院高效、绿色现代农业示范项目（TYG-2019-09）；国家自然科学基金青年资助项目（31501252）；黑龙江省农业科学院院级科研项目（2018YYYF034，2014QN017）。