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郝莉娟
（山西省晋中市榆次区现代农业产业发展中心 山西 晋中 030600）
生物质多能互补户用集成供热技术将林果区废弃的树枝、秸秆等废弃物作为燃料进行高效清洁利用，变废为宝，并集成利用太阳能，多能互补，最大程度使用零排放或低排放能源，为用户提供清洁能源，具有“低碳、节能、环保、节约、可再生”等特点［1-2］。
确定有代表性的示范区、示范户，推广示范使用生物质多能互补户用集成供热技术。就地取材、就地用能，实现示范户取暖、炊事和洗浴等清洁供热，减少燃煤排放污染和农户用能支出，完善我区农村清洁取暖模式，拓展我区农作物秸秆、树枝等农业废弃物能源化利用的途径，为全区农村推行绿色生产生活方式拓展途径、树立样板，提高农民生活质量，改善农村人居环境，有效助力全区乡村振兴战略的推进。
项目选址在榆次区庄子乡榆城坪、杨壁、桥头、东赤土4 个村实施，共设示范户40 户，各村示范户数分别为25、7、2、6户。
2.1 项目建设地生物质资源量情况
庄子乡位于榆次东南部的山区，全乡1.6万余人，4 500 余户，是榆次区苹果主产地之一，果产业是该乡的支柱产业，全乡果树种植面积达到0.23 万hm2。榆城坪、杨壁、桥头、东赤土4 个示范村80%的农户都种植果树，户均果园为0.67 hm2以上，户年均废弃果枝3～4 t，再加以其它农作物秸秆等，丰富的生物质资源，为项目实施建设提供了充足的燃料保障。
2.2 项目建设地农户生活习惯情况
庄子乡平均海拔1 000 m，冬季极端最低气温达到零下20 ℃。榆城坪、杨壁、桥头、东赤土等村农户，户均采暖面积68 m2，房屋结构65%为砖木平顶房，77%为24 墙，几乎全部无外墙保温设施。农户取暖做饭以直接燃煤为主，其中，66%农户使用散煤，34%农户使用蜂窝煤，户年均燃料开支约2 500 元左右，39%农户取暖的煤炉设于卧室，煤气中毒致死或者致残的事件偶有发生，安全及燃煤污染问题严重影响了当地农民生产生活质量，也不符合低碳节能、绿色环保的时代要求。
2.3 项目建设地实施条件
示范村地处丘陵山区，离城较远，短期内无法实现集中供热，也无法实施燃气和电取暖，用生物质和太阳能替代燃煤，是最可行的新能源出路，也是推行绿色生活方式最好的选择［3］。本项目建设与煤改气、煤改电工程相比，省去了管道铺设和电力设施改造费用，建设费用低，工期短，不受气源、电力负荷等限制，而且可与农户原有供热设备对接，在当地建设具有可行性。好用，用得起，愿意用，在当地老百姓中间形成共识。
3.1 项目建设内容
生物质多能互补户用集成供热系统，包括供热（生物质炉和太阳能集热器）、储热（储热水箱）、自动控制和散热（室内散热器及配套管道和管件）4 部分。其中每户设施主要包括：供热部分需要配置生物质炉具1 台、太阳能集热器1 套；
储热部分需要配置储热水箱1 台；
2 套自动循环控制系统运行设施；
散热部分是示范户室内配置的散热器和配套的管道、管件。
3.2 主要设施技术标准
生物质炉具技术标准：符合国家能源局《生物质炊事采暖炉具通用技术条件》（NB/T34007-2012）。技术指标：热效率≥65%、炊事火力强度≥1.5 kw、额定供热量≥9 kw；
排放指标：二氧化硫浓度30 mg/m³、颗粒物排放浓度50 mg/m³、氮氧化合物浓度150 mg/m³，林格曼黑度≤1。
太阳能集热器技术标准：符合国家《真空管型太阳能集热器》GB/T17581-2007。技术指标：吸热面积≥5m2。
储热水箱技术标准：本项目采用非承压储热水箱，内外双层碳钢焊接，中间加保温层。技术指标：内胆厚度≥2 mm，外胆厚度≥0.6 mm，聚氨酯保温层≥30 mm。
自动循环控制系统技术标准：使用电压AC 220 V， 功率＜5 W ，测温精度±2 ℃， 测温范围0～99 ℃，可控循环泵功率≤500 W，可控电加热功率≤1 500 W，漏电动作电流≤10 MA／0.1 s。
3.3 技术原理
以生物质炊暖炉为基础热源，炉具采用复合炉芯、二次配风、半气化燃烧技术，炉膛温度控制在750～850 ℃低温燃烧，达到降低氮氧化合物排放。以太阳能集热器为辅助热源，将集热器吸收的热能通过管道输送到储热水箱。集成技术设计自动控制系统，用户可根据需要设定时间、温度等参数，将保温储热水箱中的热水输送到室内的散热器，自动供热，实现高效清洁取暖和昼夜恒温供暖。
项目投入运行后，经农业农村部沼气科学研究所检测评价，结果如下：外观：造型美观、表面光洁，无毛边、无毛刺；
结构：炉具结构设计合理、密封性好、操作方便，安全可靠；
烟气污染物排放指标如下。二氧化硫（SO2）：6 mg/m³；
氮氧化物（NOX）：143 mg/m³；
一氧化碳（CO）：0.18%；
林格曼烟气黑度级：1 级。项目符合国家能源局《生物质炊事采暖炉具通用技术条件》（NB/T34007-2012）、《生物质炊事采暖炉具试验方法》（NB/T 34008-2012）行业标准。
5.1 经济效益
每户可节省生活用能开支约2 400元/年。当地农户每年燃煤开支约2 500 元左右，本项目的生物质原料基本不需要费用，太阳能也基本为零成本，自动循环系统采用温度控制，间歇性启动，用电量很少，预计每户用电量为100 元/年。与燃煤相比，每户可节省开支约2 400 元/年，40 户可节约9.6万元/年。
5.2 社会效益
项目的实施可以提高当地农民的生活质量。本项目在减轻农民开支的前提下，让农民实现了自动循环持续供热，使用户告别了烟熏火烤，住上了舒适恒温的暖气家，生活质量大大提高。
项目的实施改善了农村环境卫生，美化了村容村貌。炉渣煤灰院里街头乱堆，秸秆树枝村口地头乱放，严重影响着新农村的环境卫生和村容村貌。本项目的实施使农民用上了清洁的生物质能和太阳能，既有效清理了秸秆树枝等农业废弃物，变废为宝，又告别了倒煤渣倒炉灰的烦恼，是治理农村环境脏乱差，美化村容村貌的有效途径。
5.3 生态效益
二氧化硫排放超标是环境治理的重点和难点，散煤燃烧和秸秆露天焚烧的排放，加重了治理难度。本项目的实施，最大程度的利用了生物质和太阳能这两种能源，基本达到了零排放或低排放。每户可节约燃煤3.5 t/a，折合标煤2.5 t，可减少二氧化碳温室气体排放5.95 t，40户可减少二氧化碳温室气体排放238 t/a，5 年可减少二氧化碳温室气体排放1 190 t，10 a可减少二氧化碳温室气体排放2 380 t。
6.1 改进生物质炉技术，提高燃烧效率
生物质多能互补户用集成供热系统包括生物质炉和太阳能集热器。在雨雪天气太阳能集热不足时，生物质炉要维持恒温，需要人工不断的投放秸秆燃料，造成人力成本增加。在秸秆资源不足时，取暖的效果就无法实现。生物质炉在保证污染物排放效果的同时，如果能够改进技术，提高燃烧效率，既可以减少人工成本，又可以实现在雨雪天气时候的取暖保温效果。
6.2 建立集中供热系统，提高秸秆资源利用率
目前的生物质多能互补户用集成供热系统主要用于单个农户取暖供热，有的农户利用不足，造成浪费，而有的农户，利用量大，得不到满足。如果建立整村的集中供热系统，可以实现资源的合理配置［4-5］。
6.3 引进秸秆加工技术，扩大燃料来源
现有的生物质多能互补户用集成供热系统主要以果树枝为燃料来源，而农户大量的玉米秸秆等资源无法得到充分的利用。引进秸秆压块技术，可以将玉米等秸秆进行压块处理后，供生物质炉做燃料使用，既解决了秸秆资源的浪费问题，又解决了燃料不足的问题。
综上所述，传统的生物质炉使用已经不能够有效解决农户冬季取暖的问题，而通过采用广生物质多能互补户用集成供热模式，能够实满足丘陵农村“低碳、节能、环保、节约、可再生”的冬季取暖要求。同时还能够取得良好的经济效益、社会效益以及生态效益，值得推广。
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