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徐傳良，趙玉磊
（山東華宇工學院山東德州253034）
摘要：文章闡述了生物質熱風爐的技術優(yōu)勢和產品缺點；利用實際案例分析了生物質熱風爐在北方小門面房應用的經濟性；對比了燃氣壁掛爐、空氣源熱泵系統(tǒng)、空調采暖、集中供暖幾種方式的設備及運行成本。最后對生物質采暖的前景進行了預測。
一、引言
我國北方霧霾冬季比其它季節(jié)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。
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(fā)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(qū)的補貼政策如下表2所示。
考慮到我國是農業(yè)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(xiàn)象，造成了嚴重的資源浪費和環(huán)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(qū)城鎮(zhèn)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(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用的技術。根據(jù)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(yè)生產過程中農作物廢棄物以及林業(yè)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(huán)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(huán)保。產品壓縮后，形狀規(guī)則，密度大，包裝簡單，運輸方便，如圖2所示。生物質顆?？蓮V泛應用于工、商、農、民領域的發(fā)電、供熱、取暖、餐飲，對應用設備技術要求低。
?。ǘ┥镔|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(huán)（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(huán)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(huán)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(yōu)點，比較適合小門市、農業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場所。如圖3、圖4所示。
（三）生物質取暖的優(yōu)點
啟動方便：一鍵啟動，系統(tǒng)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(jié)能環(huán)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(jié)省30%~50%，技術指標均可達到國家一類地區(qū)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(wèi)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(jù)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)。產品具有熱惰性低的優(yōu)點，比較適合小門市、農業(yè)大棚、體育館等間歇采暖的場所。
?。ㄒ唬┚唧w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
（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(jié)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。
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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(tǒng)效率差異）進行系統(tǒng)對比，具體比較情況如下表。
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(yōu)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(yè)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(yōu)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(xiàn)的不足之處。根據(jù)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(zhèn)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(yōu)勢。并且政府現(xiàn)已正在加大對生物質燃料的扶持力度，并已結合當?shù)厍闆r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(fā)展。這既能減少田間焚燒，還能有效地改善大氣質量。
[項目來源：2019年山東省省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，2019年度德州市市級研發(fā)計劃項目。]
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