熱風式生物質采暖爐在小門面房的經濟性探討

●徐傳良 趙玉磊

一、引言

我國北方霧霾冬季比其它季節嚴重的最重要原因是散煤燃燒。我國的農村居民約1.6 億戶，其中70%的用戶采取分散采暖，燃煤采暖用戶有將近6600 萬戶，每年使用散煤約2 億噸。如下表1 所示，散煤燃燒的污染物量遠高于電廠鍋爐。

表1 散燒煤和電站鍋爐排放情況對比表

2017年8月，《京津冀2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》發布，對北京、天津、河北、山西、山東、河南6省市“煤改氣”、“煤改電”提出詳細要求，要求6 省市完成相關改造合計355 萬戶，試點示范期為三年，目前，“2+26”城市均已經出臺了地方補貼政策，部分地區的補貼政策如下表2 所示。

表2 部分地區政府煤改氣&煤改電補貼政策

考慮到我國是農業生產大國，秸稈資源豐富，但目前我國秸稈資源利用率偏低，還存在一定量秸稈露天焚燒和丟棄的現象，造成了嚴重的資源浪費和環境污染。為此國家及地方主管部門出臺一系列關于生物質能源的支持政策，明確表示將大力推進清潔能源利用，加快推進北方采暖地區城鎮清潔供暖工作。生物質成型燃料不用經過復雜的能源轉化，能以較低的能耗和較小投入，實現大規模商業化應用的技術。根據原料特點、儲運要求和應用方式，主要有生物質顆粒燃料，生物質壓塊燃料兩大類產品，目前市場和技術趨勢以生物質顆粒產品為主。本文將探討熱風式生物質采暖爐在北方小門市房的經濟性，尋求新的采暖替代產品。

二、生物質取暖

（一）生物質顆粒

生物質顆粒燃料是利用農業生產過程中農作物廢棄物以及林業撫育、木材加工過程樹枝、板皮、木屑和截頭等剩余物為原料，通過壓輥和壓模等設備擠壓成型。一般直徑為6mm～12mm，長度為4cm～8cm，如圖1 所示。生物質顆粒是一種新型環保燃料。生物質顆粒燃料熱值高、燃盡率可達95%以上，生物質顆粒綠色再生、清潔環保。產品壓縮后，形狀規則，密度大，包裝簡單，運輸方便，如圖2 所示。生物質顆粒可廣泛應用于工、商、農、民領域的發電、供熱、取暖、餐飲，對應用設備技術要求低。

圖1 生物質顆粒

圖2 包裝好的生物質顆粒

（二）生物質取暖爐

生物質顆粒要在專用的爐具中燃燒，家用小型生物質顆粒取暖爐分為熱風式和水暖式兩種，取暖爐包含給料、燃燒、送風、自動控制、熱水循環（熱風式不含）等幾部分組成，熱風式是指通過鼓風機將生物質顆粒燃燒的熱量帶到取暖環境中，水暖式是指生物質顆粒燃燒加熱換熱器中的水，通過循環管路將熱量帶到地暖或散熱器進行散熱。相比于水暖式，熱風式生物質采暖爐產品具有啟動速度快、熱惰性低的優點，比較適合小門市、農業大棚、體育館等間歇采暖的場所。如圖3、圖4 所示。

圖3 熱水式生物質取暖爐結構

圖4 運行中的熱風式生物質取暖爐

（三）生物質取暖的優點

啟動方便：一鍵啟動，系統自動進行燃料點火，啟動只需幾分鐘。

制熱快：熱風爐，啟動后60 秒開始吹熱風，一小時室內溫升可以達到10℃～15℃。

節能環保：多次配風裝置，成型燃料燃燒更充分，熱能高效轉換，燃料節省30%～50%，技術指標均可達到國家一類地區排放標準。

潔凈安全：采用導火攔塵負壓燃燒技術，爐口氣體內吸，煙塵煤氣不外泄；采暖爐內周圍有隔熱裝置，不會引起燙傷；生物質顆粒采用包裝袋包裝，無塵無渣，干凈衛生。

操作簡便：一次加料可運行10～20 小時，省力、省時、更省心，可根據室內溫度自動調整運料速度，一天僅需除灰一次。

安裝快捷：產品可以直接放置到地面上，不需增加額外的保護設施，下進氣式煙管，維修更換更加方便快捷。

壽命長：爐具使用中不產生煙油，爐膽不產生腐蝕現象，使用壽命10年以上。

（四）生物質取暖的缺點

體積偏大：生物質顆粒取暖爐一般外部尺寸為:長500mm，寬500mm，高800mm，需占用一定的室內空間。

噪音較大：生物質顆粒熱風式采暖爐在運行時有一定噪音，大約20～30 分貝。

使用及清理麻煩：每天需填加生物質顆粒燃料，而且要關機、開艙門進行爐灰清理。

燃料存儲占空間：生物質顆粒作為燃料需有一定的儲備量，要占用一定的空間。

燃料品質不一，影響使用效果：市場上生物質顆粒的品質良莠不齊，造成取暖爐使用效果差異較大。

三、應用情況

筆者跟蹤了熱風式生物質采暖爐的典型用戶，對用戶的使用情況進行了統計分析。

熱風式生物質采暖爐是指在爐內燃燒生物質顆粒時，鼓風機抽取室內的空氣送到爐內，空氣被加熱后將熱量帶到室內，類似于空調的送風系統。產品具有熱惰性低的優點，比較適合小門市、農業大棚、體育館等間歇采暖的場所。

（一）具體情況

本實例在山東省德州市，房間面積45m2，房間高度4 米，雙層中空玻璃，外墻有保溫，門朝北。預計采暖周期120 天（11月15日至3月15日），每天運行時間7:30 至17:30，10 個小時，室內溫度18℃～20℃，選用國產熱風式采暖爐一臺，產品價格3500元，包含煙管及產品的安裝調試，產品安裝如圖4 所示。

（二）理論測算

式中：Q—該建筑物一天的耗熱量，J；

F—建筑物的建筑面積，m2，本建筑取45m2；

qf—建筑物的供暖面積熱指標，W/m2，本建筑取130W/m2；

T—建筑物的取暖時間，S（秒），本建筑取36000S；

式中：m—該建筑物一天燃料消耗質量，kg；

Q—該建筑物一天的耗熱量，J，本建筑取2.106×1089J；

q—生物質雜木顆粒的熱值，單位：J/kg，取1.68×107J；代入公式，m=12.53Kg

每公斤生物質雜木顆粒的價格約1 元，每天的費用預計約12.5 元。

（三）實際運行情況

2018年11月15日至2019年3月15日，實際運行98 天，春節及部分時間沒有運行。2019年1月15日室外溫度及室內實測溫度曲線，如圖5 所示，當天戶外最低氣溫-9℃，是當月最冷的一天，早上7:30 室內溫度-4℃，采暖爐運行2.5 小時，室內溫度18℃，當天最高溫度24℃，消耗生物質顆粒13.2 公斤。在整個采暖期內消耗生物質顆粒約950 公斤，燃料價格約950 元，因鼓風機運行，每天需耗電1kW.h，電價1 元/kW.h，運行期電費約100 元，運行總費用1050 元，每天運行費用10.5 元。

圖5 2018年1月15日室內外溫度變化曲線

（四）成本對比

按照生物質顆粒的實際用量，計算所產生熱量，求出燃氣壁掛爐和空氣源熱泵的實際運行成本（不考慮各產品的系統效率差異）進行系統對比，具體比較情況如下表。

表3 各種采暖設備對比表

在具有間歇供暖需求的情況下，生物質熱風爐具有投資少、啟動快、運行成本低的優勢，不過空氣被加熱后直接吹入室內，空氣質量如何，長時間運行是否會造成室內缺氧，尚沒有專業的檢測機構給出檢測報告，建議相關主管部門對此類設備的推廣應用進行跟蹤檢測。

四、總結與展望

生物質具有原料多、成本低、加工方便、無污染的優勢。通過用戶調查分析得出，使用生物質采暖爐在冬天給人們帶來了很多的便利，彌補了很多在供暖問題上出現的不足之處。根據農村分散采暖情況可知，農村居民對清潔能源取暖的方式認可度并不是很高，市場和政府應多加推廣，提高人們對清潔能源采暖方式的認識度。在實際應用上可以看出，生物質取暖爐在解決城鎮供暖上相比于空氣源熱泵和燃氣壁掛爐具有投資少、運行費用相對較低的優勢。并且政府現已正在加大對生物質燃料的扶持力度，并已結合當地情況進行推廣，更好地通過土地流轉、解放勞動力來提高農民的生活品質和經濟的高速發展。這既能減少田間焚燒，還能有效地改善大氣質量。