山东省阳信县生物质能清洁利用
一、项目概况
阳信县位于山东省北部，县域面积793平方公里，辖2个街道办事处、7个镇、1个乡、854个行政村，居民达11多万户。
阳信县是闻名的中国鸭梨之乡、全国畜牧百强县、全国农业（肉牛）标准化示范县、中国古典家具文化产业基地。梨树枝条、农作物秸秆、畜禽粪便等生物质原料比较丰富，具备发展生物质清洁利用的资源条件。2017年冬季以来，阳信县立足自身优势，积极探索实施生物质清洁取暖改造试点，探索出适合农村地区清洁取暖的三种模式。同时，中广核生物天然气和光大垃圾焚烧发电等一批生态循环项目相继落地，阳信县初步成为北方地区清洁取暖、畜禽粪污资源化利用的先行者和示范者。
二、资源背景
目前全县农作物秸秆产生量约64.94万吨，可收集量约54.73万吨，秸秆资源化利用率达95.60%（约52.32万吨）。果木、锯末、树根等林业剩余物资源量约25.50万吨，畜禽粪污产生量为 52.13万吨，全县垃圾清运量9.67万吨。综上所述，农林废弃物、畜禽粪污、生活垃圾等生物质资源量约142.03万吨。
三、技术路径
（一）生物质清洁供暖
1、生物质热电联产区域集中供暖
生物质热电联产集中供暖模式主要依托山东阳信县金缘生态科技集团有限公司热电联产清洁供热项目。金缘集团主要以玉米芯等农作物秸秆为原料，通过提取农作物秸秆中的半纤维素生产糠醛、木糖，把生产后的废渣作为锅炉燃料生产高压蒸汽发电，同时利用余热为周边农村供暖，实现生物质资源的综合利用。
该项目现有规模为一炉一机（75t/h次高压锅炉+12MW抽凝机），现年发电量7200万kwh，对外供热蒸汽227500吨，供暖面积51200平方米；秸秆生物质能热电联产项目年产糠醛15000吨，每年产出的废渣可以为山东阳信县金缘生物热电有限公司提供生物质燃料20万吨。同时，禾怡园现代农业项目通过金缘集团集中清洁供热实现蔬菜大棚冬季生产。
2、生物质锅炉区域集中供暖
对于中小学校、卫生所等公共建筑和村庄规划较规范、经济条件较好、村班子及群众基础好的村庄，积极推广生物质成型燃料锅炉供暖。2019年，阳信县从奥地利引进国际先进的KWB生物质锅炉供暖系统，该生物质锅炉供暖系统主要由锅炉、进料系统、远程控制系统、缓冲罐、烟囱、泵、管道和阀门等组成。根据当地冬季取暖热指标60W/m2计算，选用3台120KW的生物质全自动热水锅炉并联运行为学校供暖。
该项目可年用农林业废弃物95吨，相当于节约标煤55吨/年。与燃煤锅炉相比，锅炉热效率高达94%，烟气中颗粒物排放明显低于《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）规定的新建燃煤炉排放限制。
奥地利KWB生物质供热锅炉
3、生物质户专用炉具供暖
在人口居住分散、不宜铺设燃气管网的农村地区，探索推广“生物质成型燃料+户用专用炉具”模式。2017年，阳信县投资700万元建成利民生物质能技术有限公司，承担颗粒燃料生产供应、专用炉具引进等前期工作。截止到2022年底，已推广安装户用生物质成型燃料专用炉具10.34万户。
CWSN-S8-100生物质水暖炉采用锥形炉膛保温气化燃烧原理设计，使生物质颗粒在炉膛内，通过炉膛底部设置的小型鼓风机的一次配风在半缺氧状态下，气化产生大量的CO可燃气体器与预热（二次配风从炉膛底部沿着炉膛外壁预热后进入配风器，更有利于气化燃烧）后的空气充分混合后燃烧，使燃烧更充分和彻底，以达到环保和节能的效果。采用高位绞龙落料方式，以防止回火。同时，从炉口上部落料，还可使落料更精准，更有利于燃烧。
为增加水暖炉的有效换热面积，提高水暖炉的热效率，除炉体、炉口、炉盘通体是换热水套外，特在炉口上部燃烧室高温部位，增加了环形换热水套，以减少炉火的热量的流逝和浪费，显著提高热效。
生物质颗粒采用炉膛旋转配风高温气化，再与配风器热配风混合进一步气化燃烧后，可以达到良好的节能和环保效果。大气污染物排放均优于或达到国家能源局颁布的最新行业标准。
应用场景
目前，1台供暖面积100m2的生物质颗粒水暖炉，一个采暖季约需1.8吨左右的生物质颗粒，按市场价700元/吨计算，购买生物质颗粒费用约1260元。采用生物质水暖炉取暖，相较于煤改气、煤改电一次投资成本较低，可以减轻政府补贴压力和农民投资负担；运行费用比煤改气节省约52%，比煤改电节省约51%，且炉具兼具炊事功能符合老百姓生火做饭的生活习惯。
（二）生物天然气
中广核生物天然气项目属于中广核阳信生物能源科技有限公司，位于山东省滨州市阳信县流坡坞镇西部循环经济产业园。公司占地80亩，建设有预处理工房、厌氧发酵罐3座、双膜储气柜1座、脱硫净化系统1套、沼气提纯系统1套及年产4.95万吨生物有机肥的生产线及相关配套设施。
中广核生物天然气项目
该项目以牛粪和秸秆为原料，采用成熟的“预处理+CSTR高浓度厌氧处理+沼气提纯制生物天然气+沼渣深加工制有机肥”为核心的处理工艺模式，生产生物有机肥和天然气，实现资源的综合利用。每年提供优质有机肥4.95万吨、优质沼液肥20万吨，为当地天然气管网每年输入300万立方米生物天然气。其中，有机肥和沼液肥可直接还田用于周边生态农业特色农产品种植，形成绿色循环的生态产业链。
（三）垃圾焚烧发电
阳信县生活垃圾焚烧发电项目是山东省新旧动能转换优选项目、阳信县重点民生市政基础设施。该项目建设规模为日处理生活垃圾500吨，配置一套10MW汽轮组+一套12MW发电机组。由中国光大环境(集团)有限公司的全资子公司—阳信光大环保能源有限公司负责项目的投资、建设、经营。
阳信光大环保垃圾焚烧发电项目
项目采用BOT特许经营模式，特许经营权30年，占地约79亩，总投资3.57亿元，其中外资1.19亿元。年处理生活垃圾18.25万吨，年发电6473万度。项目烟气排放执行欧盟2010标准。飞灰经稳定化处理送至填埋场安全填埋。炉渣经综合处理制成混凝土砖块，用于道路修建。全厂生产废水进行处理后全部回用，实现污水的“零排放”。
四、商业运营模式
以乡镇为单位，建设区域性生物质原料收集加工中心，配备成型燃料加工设备，增强燃料供给保障能力，构建燃料物流体系。
五、效益分析
1、经济效益
就用户而言，按当前补贴政策，生物质清洁取暖较煤改气、煤改电，改造成本分别低38%、3.2%，分别节省5140元、280元，使用成本分别低52%、51%，分别节省2140元、2080元。就企业而言，按阳信现有每年产生的秸秆、牛粪、树枝、锯末测算，年可生产颗粒燃料100万吨，按每吨均价1200元测算，仅颗粒生产产值就可达12亿元。目前，不管取暖季还是非取暖季，生物质燃料市场均供不应求。
2、环境效益
经专业机构检测，阳信生产的木质颗粒燃料燃烧后，颗粒物浓度在20-45毫克/立方米之间，氮氧化物浓度在169-200毫克/立方米左右，林格曼黑度小一级，SO2检测不出。生态环境部门提供的数据显示，阳信县2017-2022年连续四年空气质量实现大幅改善。2022年，PM2.5均值由2017年的70微克/立方米，下降到38微克/立方米。
3、社会效益
四年以来，参加试点的农户普遍反映，改用生物质清洁取暖符合农村传统生活习惯，不仅可以像以前一样烧水做饭，室内平均温度也能保持在20摄氏度左右，而且操作简便，比用气、用电安全系数更高。
六、可推广的经验
一是构建体系、变废为宝。通过组建区域农林废弃物回收利用服务中心，配备专业打包、破碎、运输设备，提升收集效率，合理规划和布局燃料生产线，让农民在田间地头就能实现生物质燃料加工。同时，合理配置颗粒燃料生产中心，提升集中制粒能力，确保燃料充足供应。
二是补贴引导、产业带动。对于分散式取暖模式，每户炉具最多补贴2000元。对于集中供暖方式，村内锅炉购置和锅炉房及供暖管网建设每户一次性补贴5000元，暖气片每组最多补贴1000元。燃料每吨补贴600元，每户每年最多补贴1200元。对困难群众，在此基础上再增加每吨300元的运行补贴，每户每年最多补贴600元。建成国有企业利民生物质能技术有限公司，承担颗粒燃料的生产供应、炉具引进等前期工作。2019年，引进央企中广核建设农村可再生资源综合开发利用项目。积极与国内顶尖生物质炉具、锅炉等企业合作，在本地制造炉具和锅炉，降低运输和使用成本。
七、存在的问题
一是排放标准不规范。目前对于生物质燃料、炉具和锅炉，国家尚未制定统一规范的排放标准。建议加强对生物质能供暖排放的技术指导，尽快研究出台明确的排放标准，为生物质能取暖大范围推广提供依据。
二是政策支持不完善。生物质能开发利用涉及原料收集、加工转化、能源产品消费、伴生品处理等诸多环节，政策分散，难以形成合力。尚未建立生物质能产品优先利用机制，缺乏对生物质成型燃料的终端补贴政策支持。
三是农宅保温效果差。农村居民住宅墙体基本没有保温措施，且门窗密封性差，导致取暖过程中热量损耗较大，不利于节约能源和降低供暖成本。
