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河北工业大学刘联胜:基于秸秆压块燃料的农村分户供热技术与推广模式

2018-12-19 19:50来源:北极星储能网关键词:氢能京津冀氢能大会清洁供暖收藏点赞

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能源服务站既是成型燃料加工商,又是供暖服务商。后期发展目标是多个能源服务站互联互通,形成基于互联网+的区域供暖网络,将有助于在农村地区形成一种一二三产业融合紧密的供暖服务行业。

2018年12月19日,京津冀氢能产业发展暨环境治理大会于河北威县召开,本次会议由河北省威县人民政府、华北电力大学国家大学科技园、中关村华电能源电力产业联盟联合主办,中国电力云平台、北极星电力网承办,北极星储能网将对此次会议进行现场直播。河北工业大学能源与环境工程学院副院长刘联胜作题为《基于秸秆压块燃料的农村分户供热技术与推广模式》的演讲。目前我国氢能的技术标准情况国家标准有80多项,行业标准有40多项,还有地方标准有5项。从标准的构成情况来看,跟刚才的一样,我们目前都是在氢能产业化方面,氢能的其他运用方面标准设立得比较少。

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河北工业大学能源与环境工程学院副院长刘联胜

感谢会务组给这个机会过来和大伙聊聊农村的问题,我今天主要介绍一下农村的问题。这几年我们都知道燃烧散烧把所有的毛病归到农村来,这几年京津冀针对农村散煤燃烧做了一系列的工作,收效甚微。我是来自河北工业大学的,是我们省唯一的“211工程”重点建设高效,是河北省人民政府、天津市人民政府和教育部共建高校。

第一部分介绍一下农村地区清洁供暖技术推广的应用现状,刚才也说到了我们的雾霾贫发,一下火车发现这比天津、北京、石家庄严重,这里有很多的问题,雾霾的成因没搞懂,协同治理是一个区域的问题。在工业领导,河北省做了很多的工作,关停并转、淘汰落后产能、转变能源利用方式,实施超低排放技术改造等方式,燃烧污染物排放得到有效的控制。那么在这个技术上,控制得这么好了,还是没有解决雾霾的问题,这就开始甩到河北省、京津冀地区每年有四五千万吨的散煤燃烧,会产生大量的污染气体,原因是燃烧技术落后,缺少必要的脱硫脱硝脱尘设施,北京、天津都搞得差不多了,到了12月份很多地区供不上暖,打算明年接着干,370多万肯定是要搞定的,没有回头路。

我们做了一些基本的考虑,从燃煤来说,农村用的燃煤炉很多,燃煤炉热效率是低于75%,夜间封火,低温缺氧燃烧时,热效率降低。不完全燃烧产生大量的CO,易于导致煤气中毒。人工佳美、人工除灰渣,生火、起火、除尘环节,焚烧污染物排放提高、室内空气品质恶化。我们不是不让烧煤,而是要烧好,我们现在是搞科研的,国家也在提倡搞科研,我们科研跑得太快了,把农村给丢了,没人做农村的科研,农村没有可用的技术。120天供暖期60平方米采暖面积(3间房)耗煤2.3吨左右,单位面积采暖成本24元/平方米,(燃煤630元/吨),室内平均温度16摄氏度,有一些老百姓觉得还是贵,多封火,这样室内温度也就下来了,也有13摄氏度的,所以农民在屋里面也会穿着棉衣。

在这个基础上我们提了基本的原则,李克强、习总书记都在提清洁供暖,这是国家必须要做的。但是后面要提的是“宜气则气、宜电则电,宜煤则煤”等,我们去年主推的就是燃气壁挂炉(气代煤),热效率是95到105%,氮氧化物排放60mg/平方米左右;根据室温自动或手动控制,安全性不好保障。可同时满足供暖和供热水要求,室内空气品质高,但室内声环境差(全预混燃烧诱发仍声耦合振荡,噪声60dB左右),额定功率过大。另外我们农村一般的供暖面积都不会很大,40到60平方米,频繁的启动,这是它的问题。我们也算了,现场调研,同样是那个房子,60平米,大概120天需要1200方天然气。如果按照市场价,现在河北省和别的地方不太一样,有的地方是2.68元,有的是2.4元,如果没有补贴的话,一平方是50多块钱。我们河北省的补贴一方气补贴一块钱,去掉了补贴是33.4%,室内温度是18度左右,老百姓觉得太贵,每天只供七八个小时来维持室内的温度,所以是分时段的供暖。

还有推广的是空气源热泵,我们这个地方不会有极寒的天气,能效比在3到3.5,潜在排放可按照电煤折算。根据室温自动启停,室内空气品质相对好,但由于声环境较差,室内噪声大于40dB,折算下来的成本是34.6元/平方米,补贴后为27元/平方米。如果室外温度比较低就麻烦了,寒冬的时间长,能耗就明显提高,额定功率过大。我在农村租过房子,也拿过相关的数据。

第三种是秸秆成型燃料炉(生物质代煤),炉具热效率是80%左右,实际供暖热效率大于85%,但是它的缺陷就是夜间需要封火,由于秸秆燃料和煤是不一样的,一旦低温缺氧下,化合物就会转化为焦油,同时水蒸气冷凝产生污水,以颗粒为燃料的炉具可连续运行。120天供暖期、60平方米采暖面积,需消耗成型燃料3吨,单位面积采暖成本,如果用颗粒料现在市场价1000元左右,压块成本是550元左右,只有煤的一半左右,成本基本上是27元到50元,成本也不低。如果和前面用的电和煤气享受同样的补贴,农民还是不能接受。农民们一边承认这个东西改善了我们的生活,一边存在很大的对这个燃煤散烧的代替有很大的抵触。

为什么农民抵触,政府很起劲,卖炉子的很起劲,觉得很有市场,就底层的农民不起劲,农村的问题不是简单的问题,不是政府一说我们做这个事就做得动的,除非所有的补贴政府都给,农民只享受。首先是政府在推,说这是国家要求,第二是中间涉及到政府采购,供应商就来了,施工单位也很愿意做施工,如果我们大量的燃气壁挂炉到了农村,大家肯定很高兴,农民要体会给我补贴多少,我花多少钱,这里面有一个实施目标、实施主体、实施对象,我们不同的群体对这个事认识是不同的,利益是有冲突的,这就是反反复复的原因。我们燃气壁挂炉和燃气热泵还有反复的可能,这一两年还没有见到反复,秸秆压块已经反复了好几回了,那就是替代燃煤散烧。这里面有很好的前面做失败的例子,我们应该吸取教训。我们明确的实施目标就是低成本的清洁供暖,低成本针对的是实施对象,另外一个是不当家,农民负担得起的情况下,清洁是面向社会,面向未来的,农民都能认识得到,但不让老百姓负担太多是大家认识不到的。大家针对的对象是低收入的农民群体,农村里面富的人无所谓,但是有一部分农户能不能改就不改,甚至改了还要烧煤,所以实施对象的感受最终会决定我们的成败。

实施对象有两种,政府玩命加大补贴,老百姓肯定愿意,但是政府的钱从纳税人来的,这里面会有很大的问题。后面又做了一个分析,我们叫做A,供暖费用和家庭总收入的比例,因为我们城市也在采暖,每天24小时,不管用什么方式都是24,就拿河北省的收入来讲,城市的人均收入,2016年是28000元,到了2017年比2016年低,是由于2017年大规模的停产,造成好多人口的收入降低,农民的收入更低。对城市居民来说,你的供暖还是按照60平米,一平多少钱去算,对城市,你供暖的费用只占你总收入的1.7%,但是对于农民来说,农民的收入是9000多块钱,大概一万块钱,但是我们还有人均支出,城市大概剩下三万块钱,农民没有剩下钱。所以你的成本上去了,发现家里没有钱了,这里面就导致了问题。燃煤、燃气、燃电在家庭里面占的4%、11%、16%,多数农村人是到平均收入下面,所以供暖比例会在收入里面更高,这就很有问题了,谁都心疼。我一直在想我要买车,特斯拉降价十万,和我也没有关系,也就是十万块钱的车降到五万我赶紧买一辆,农村就是这样的。

我们做的一些调研情况,在农村做问卷调研,做实际的考察,农民是认可的,室内温度提高了,温度和费用的测试,实际上室内温度比燃煤高两度,他觉得确实暖和了,排放也降低了,我们室内的PM2.5都比原来低了,但就是费用高了。也就两个方案,第一个是提高补贴额度,按照当地的实际情况,现在的省份补贴是一样的,各个地区都一样,但是各个地方的农民收入是不一样的,这可以适当的改变。第二是期限,有的省份是三年,农民就会想三年以后怎么办?三年以后收入上不去还是会烧煤。第三是创新发展模式,只有去想别的招儿。我本身这个科技组做农村秸秆压块十多年了,从做炉子到做模式,也一直在思考,我们正好遇到了农村这个供暖工作来来回回,一开始不支持,再支持再不支持,所以我就介绍一下我们的工作。其实国家是支持秸秆压块技术的,2017.12号文里面都有,如果成型燃料价格降下来,市场价600元,农民还是用不起。

实际上又回到农作物秸秆上了,农作物秸秆利用现状是大家关心的,青储经粉碎发酵后作为饲料是最好的,本身比例就不大。第二是机械还田,大概有50%的机械还田,机械还田的问题是因为土壤里面过量的碳必须用氮去平衡,病虫厉害,一刮风就躺下了。河南现在还田得越来越少。第三是做炊事燃料,实际上在我小时候,有一个词特别好炊烟袅袅,实际上就是污染物排放多了,颗粒多了。第四是电场的集中燃烧,危险就有一个秸秆电塔,做了这么多年都说赔钱,一度电补贴四毛多钱还赔钱,也就是运输成本太高,运输是有问题的,消耗了高质量的油,把低质量能源运到这里烧是有问题的,如果只靠补贴去维持,资本是最好的选择,如果一个行业只是靠补贴去维持,你做不长,这有点打击做青储的。这里面涉及到成型燃料,国家补贴了几年,现在不补贴了,它的目的是把燃料密度提高,降低运输成本,但实际上毕竟密度提高,最高也就是1方1.2吨,烧起来也不好烧,所以都是有问题的。我们提出的来就是就地生产,秸秆就是就地的,就地去用,老百姓自己用自己家的最便宜。下面我们做了一个成型燃料的分析,实际上就是灰分除外,灰分是很少的,大概在10%左右,多数的就是固定碳、少量的水分。但是它有一个特点,和煤不一样,燃烧周期特别短,20分钟,不管是块还是叶,20分钟烧完。这里面必须考虑,这个东西扔进去了一会儿就烧完了,劳动强度太大。这种燃烧熔点比较低,如果温度比较低就会结渣。还有晚上尽量不封火,持续的燃烧,只要比450度高就没有焦油,也不会有冷凝下来的水。

户用成型燃料供暖装备,额定功率10KW,适用于50到150平方米供暖面积,双塔结构,占地1平方米。第二是自动输料装置,12小时自动运行,可输送压块、玉米芯、树枝和秸秆切断等。热效率大概是90%,我们做了各种排放的测试,目前来说粉尘没有除尘装置的是65毫克,后面我们计划再加一个除尘装置。氮化物排放是80毫克,一氧化碳排放是现在能做到1.02%。实际上有了炉子不是关键,技术特点不再过多的去说了,实际上就是低温燃烧组合到一起。既使我们把燃烧装置做好了,燃料的成本又成了这个技术往下走的一个因素,原料价格过高,成型燃料现在走的模式一般就是固定的成型点,一个秸秆从农民手里面收成型,再销售,这里又是一系列的难点,涉及到农民、运输人员、经营商等等。为了弄好这个事情,反正秸秆在地里扔着,索性我帮你收走,农民一分钱没到手,转了一圈收到,压块成本是550元,农民会觉得我自己的东西,转了一圈,我还买回来,所以这是逻辑的问题。农民群体因为在这个清洁供暖里面是双重身份,是原料的生产者,同时又是成型燃料的消费者,你们这些人应该是围绕着我转,是为我服务的,所以农民是主体还是对象?这农民不认可,农民把价格提起来,反正我不用,现在就是这种情况。中间群体,原料收购压低价格、成品出售抬高价格,趋利是基本的原则。地方政府是只要不就地反少就好,散置的秸秆几乎变成了过街老鼠。我们能不能把中间商去掉,只有一个东西对农民,甚至对着农民这些东西也是农民自己承担的,这个组织对着农民做服务。这里提出来互联网+,这里模仿城市供暖来的,集中的热源通过管道输送到家里,城市集中供热属于公共基础服务业,集中热源产生热量,通过管网分配至相对急骤的热用户。热用户根据用热量或供暖面积缴纳采暖费,供热公司基于燃料使用量结算燃料费用。这到了组织关系,能源服务站和农民群体之间农户构成了一种双向C2S关系,相互依存、相互激励。农民既是秸秆原料的生产供应者,又是压块燃料的消费者,同时还是供暖服务对象。能源服务站既是成型燃料加工商,又是供暖服务商。对拥有不同类型、不等量秸秆的农户,可通过购买、补差价、代加工、置换、敌寇等多种形式获得秸秆压快燃料。组织有两个部分组成,一个是服务站,可以由农民自己组织,如果钱不够可以找投资商,实际上是能营利的。投资商主要负责初期投入、营销管理、与政府部门协调等工作。村民合作组负责服务站场地、秸秆储存场地、原料和成型燃料运输。服务半径不能超过4公里,一般我们规划就是年产大概5000吨,是一个饥饿市场,并且一般的在河北省这5000吨不够这个辖区内所有的人用,谁家有秸秆,谁家就可以用。这一个站大概六七十万就够了。

对于农民来说,原料是自己的,不考虑原料价格,一平10块钱,如果考虑供暖服务,一天收五块七块,如果政府补贴,所有的收费就不要了,光靠补贴就能活着,是这样一种情况。我们算了一下回收期一到两年,对于农民来说,我们这个服务站每年给他分红,这里面涉及到农民的问题,让农民年年得到利,但有一样,分红不许拿走,抵扣明年的。后期发展目标是多个能源服务站互联互通,形成基于互联网+的区域供暖网络,将有助于在农村地区形成一种一二三产业融合紧密的供暖服务行业。当农作物秸秆不再是农业废弃物,规模化种植。

(以上内容根据速记整理,未经嘉宾审核)

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