杭州地区现有生物质颗粒燃料生产企业27家, 年生产能力在20万t以上, 生产工艺以“ 冷压缩” 颗粒成型技术为主, 即原材料收集后经削片、粉碎、烘干后常温挤压成型制粒, 经冷却后包装、销售。同时, 各环节都配有严格的质量监控系统, 以确保产品质量。产品形状为棒状, 颗粒规格为直径5~10 mm, 长度50~100 mm。产品生产过程能源消耗主要为电耗, 辅以颗粒燃料加热烘干原料。

生产颗粒燃料的原料为木屑、竹屑、秸秆、枝柴、拆迁废料、家具厂废料、山核桃蒲等, 个别企业用湖面漂浮的枝柴等作为原料。根据调查统计, 27家颗粒燃料生产企业中, 70%的企业以木屑、竹屑和枝柴为原料, 50%的企业采用农作物秸秆生产生物质颗粒燃料。随着企业生产规模的增加, 原料的消耗量逐年递增, 2017年达到29.3万t, 其中秸秆消耗量为19 587 t, 所占比例由2015年的2.1%提高到2017年的6.7%。

颗粒燃料生产企业成本主要由原料、人工、能源动力消耗、运输、耗材等组成。经调查, 杭州地区颗粒燃料的生产成本为800~1 000元· t^-1, 根据产品的售价不同, 企业的利润率为15%左右。成本中, 原料占比超过60%, 降低原料成本是提高企业积极性、促进行业健康稳定发展的主要手段。富阳区新登镇和临安区板桥镇两地颗粒燃料企业比较集中, 主要由于当地竹制品加工企业众多, 原材料来源充足, 原料价格和运输成本较低。

根据抽样检测结果, 杭州市生物质颗粒燃料产品热值为15 907~18 837 kJ· kg^-1, 含水率为1.7%~6.2%, 灰分1%~3.25%, 硫含量0.02%~0.16%, 各项指标均符合NY/T 1878— 2010《生物质固体成型燃料技术条件》要求。

生物质颗粒燃料作为常规能源的补充能源, 主要应用于热力管网覆盖不到的区域和分散用户。2017年, 杭州地区生物质颗粒燃料年生产量20.23万t, 64%在杭州市内销售使用。由于运输成本的限制和各地对颗粒燃料的准入条件等政策不同, 部分生物质颗粒燃料主要销往湖州、嘉兴、宁波、无锡、苏州等长三角区域。

生物质颗粒燃料主要应用于加工制造业和服务业。其中, 加工制造业主要包括纺织印染业、五金件加工业、化工、造纸、电镀、食品加工、制药、胶水等, 服务业主要用于宾馆酒店、浴室、洗涤等。根据调研数据, 颗粒燃料主要的应用行业为针织企业, 占比27.6%, 其次是印染、电镀、制药行业, 占比在10%以上。政策的波动、行业生产情况的改变导致颗粒燃料应用市场的波动较大。

生物质颗粒燃料产品在主要应用设备方面, 主要有蒸汽锅炉和热水锅炉。其中, 蒸汽锅炉以额定蒸发量在10 t· h^-1以下的小锅炉为主, 热水锅炉主要用在宾馆酒店、浴室等的洗涤用水。

清洁能源的利用、新能源的推广, 前期都离不开政策法规的引导。为促进经济转型升级, 进一步改善农村生态环境, 推动生态循环农业发展, 从国家到地方, 出台了一系列政策法规为生物质能的开发利用保驾护航, 推动了生物质颗粒燃料产业的发展。

2015年, 国家财政部、国家税务总局印发了《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》的通知, 第四类别中, 农林剩余物及其他项目中, 利用农林牧废弃物通过生物质压块利用的可退税100%。2016年, 国家能源局印发了《生物质能发展“ 十三五” 规划》的通知, 为推进生物质能分布式开发利用, 扩大市场规模, 完善产业体系, 加快产业专业化、多元化、产业化发展步伐奠定了基础。

浙江省也出台了一系列的政策, 促进可再生能源和农作物秸秆等综合利用。2012年, 浙江省发布了《关于印发浙江省“ 十二五” 及中长期可再生能源发展规划的通知》(浙发改规划〔2012〕891号), 同年又出台了《浙江省人民政府办公厅关于积极推进农村能源生态建设的意见》(浙政办发〔2012〕115号), 2014年分别出台了《浙江省人民政府办公厅关于加快发展现代生态循环农业的意见》(浙政办发〔2014〕54号)和《浙江省人民政府办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》(浙政办发〔2014〕140号)等文件, 促进农林牧废弃物的综合利用。

杭州市也积极行动。2015年, 杭州市发布了《关于进一步推进农林牧废弃物资源化综合利用实施意见》(杭政办函〔2015〕37号)和《杭州市高污染燃料小锅炉淘汰改造实施方案》, 为生物质颗粒燃料的发展提供了很好的机遇, 当年杭州市生物质颗粒燃料企业产量首次突破5万t。2016年, 杭州市出台《杭州市农林牧废弃物资源化利用示范项目》, 为农林牧废弃物的利用找到了新的途径。从2016年开始, 农作物秸秆作为生物质颗粒燃料的原料比例逐年提高。富阳区和桐庐县也出台了相应的补助政策, 其中富阳区出台了《农林牧废弃物回收处置综合利用实施方案》, 桐庐县农业林业局出台了农作物秸秆综合利用项目、原材料收购补助等相关政策, 进一步促进了农林牧废弃物的综合利用, 为生物质颗粒燃料的生产提供了原料保障。

不同原料的生物质含有不同含量的木质素及纤维素, 可压缩性及压缩成型后的密度、强度、热值等均不相同, 对成型机的产量及动力消耗都不一样。原料的含水率、储存时间、颗粒度也都对生产工艺和成本有很大影响^[5]。

木屑、竹屑和农作物秸秆是杭州地区主要利用的生物质原料。其中, 木屑、竹屑的主要来源为周边的木制品和竹制品加工企业。近年来, 由于居民环保意识和环保执法力度的增强, 部分木制品和竹制品加工企业停产整顿, 导致生物质原料来源减少, 制约了生物质颗粒燃料产业的发展。

农作物秸秆作为生物质颗粒燃料加工原料存在以下难点。一是收集困难。秸秆比较分散, 收获秸秆的季节性强, 时间短, 生产企业很难在短时间内把各家各户的秸秆收集起来用于正常生产。二是仓储困难。秸秆体积蓬松, 生产企业由于条件的限制没有足够的仓储空间。三是热值偏低。用秸秆生产的颗粒燃料热值相对较低, 只能按照一定的比例和木屑、竹屑混合后生产, 如果生产规模扩大, 则面临其他原料短缺或采购、物流成本不断攀升的局面。根据杭州市农村可再生能源统计数据, 2017年杭州市可收集的农业废弃物资源量为127万t, 作为燃料利用的为6.36万t, 燃料化利用率只有5%左右。同时, 由于原料成本居高不下, 压缩了企业的利润空间, 导致企业缺乏动力继续扩大产能。

颗粒燃料市场尚在培育阶段, 缺乏专用的成套化生产设备, 目前在使用的设备以破碎机、烘干机、成型机等单件设备的组合为主, 存在以下问题。一是设备标准化、定量化程度低。由于设备本身成套性不够, 匹配度不同, 在实际生产中缺乏定量化的参数, 对技术工人的经验依存度高。例如环模压缩成型机, 由于环模与物料始终处于高速摩擦状态, 导致磨损非常严重, 维修费用高。在实际调研中, 一般企业1~2个月需要更换1个环模, 个别企业甚至1个月换2个环模。二是生产设备能耗较高。由于设备的成套性不够, 设备工作稳定性较差, 能耗较高。生产生物质燃料时, 不仅成型设备消耗能量, 而且工艺流程中其他环节均消耗大量的电能。个别生产企业变压器的配置容量和实际生产能耗不匹配, 导致能耗大幅提高, 变压器需要扩容。由于设备的成套性低、生产原料不同、产品的一致性差异等因素, 在实际生产中, 操作工人要根据原料及时调整相关的参数, 影响连续生产, 也导致了能源消耗较大。最好有相应的成套设备, 并通过技术手段, 根据原料、含水率等指标自动调节相应的成型参数, 减少能耗, 提高生产过程的连续性, 保证产品稳定的品质。

生物质颗粒燃料作为补充能源不可或缺, 但配套政策尚不完善, 缺乏长效能落地的政策支持。杭州市颗粒燃料行业发展至今, 除了杭州市农林牧废弃物资源化利用示范项目、桐庐县农作物秸秆收购补贴政策外, 没有更多的政策推动行业发展, 影响了企业收集利用农作物秸秆的积极性, 也不能带动周边农户增收。政策的波动直接影响生物质颗粒行业的健康稳定发展。

颗粒燃料的主要使用者是燃气、热力管网未覆盖区域内的热力用户。由于各地政府在不同时期对颗粒燃料的政策不同, 导致颗粒燃料的应用情况存在差异。调研中甚至存在使用厂家把天然气锅炉改为颗粒燃料锅炉后, 又改回天然气锅炉的情况。以该厂生产1 t化纤产品的能源消耗为例, 比较颗粒燃料、煤和天然气之间的能源成本, 其中烧煤单位产品能耗为140元· t^-1, 颗粒燃料200元· t^-1, 天然气400元· t^-1。使用天然气作为能源供给, 增加了企业的生产成本。

各个厂家生产的颗粒燃料的燃烧效率、排渣数量、对环境的污染指标等存在显著差异, 但价格差异不大, 行业缺乏切实有效的产品质量标准。已有标准包括NY/T 1878— 2010《生物质固体成型燃料技术条件》、DB11/T 541— 2008《生物质成型燃料》、DB33/T 2097— 2018《生物质成型燃料锅炉安全节能管理要求》等, 但生产和使用标准无法覆盖实际生产的全部流程。

生物质颗粒燃料是一个新兴的产业, 目前还是一个微利行业, 发展离不开政府的支持。政府部门应结合乡村振兴和生态环境保护要求, 依据不同地区资源优势、产业发展方向和经济社会发展水平, 按照统筹兼顾、突出重点的原则, 制定合理稳定的生物质颗粒燃料发展政策。由各级政府牵头, 农业、农机、电力、环保、国土、公安、交通、税务、金融等相关部门紧密配合, 协作推进, 将生物质颗粒燃料设备列入农机购置补贴范围, 落实对生物质颗粒燃料企业在用地、电价、税收、环保、交通、信贷等方面的优惠扶持政策, 加大对生物质颗粒燃料项目的政策支持和资金扶持力度, 特别是需要研究秸秆收集利用的长效机制, 加大对秸秆收集的专项补助。对购置生物质颗粒燃料专用炉具和使用生物质颗粒燃料的企业、农户给予财政补贴, 引导和鼓励企业、农民使用生物质颗粒燃料。

鼓励科研部门和有关单位进一步加强科技创新, 通过技术手段、信息化技术开展关键技术和标准化参数的成套化设备的研发和推广。解决设备自动调整控制、设备运行可靠性、易损件使用寿命、维修方便性、降低能耗等问题, 同时, 在生物质颗粒燃料产业的发展方向上, 科研部门应着重研发能深入乡村农户和田间地头的移动式秸秆固化设备, 既可节省建厂投资, 又能节约运输费用, 从而降低产品的生产成本, 对促进产业发展具有重要作用。

不断提升生物质颗粒燃料生产技术, 在不同地区开展不同生产模式的技术适用性测试。对不同原料、用途、生产模式的生物质颗粒燃料技术进行试点, 验证工艺和设备的可靠性、可行性及适用性, 加大对农作物秸秆在生物质颗粒燃料行业的利用研究, 为下一步大面积推广提供技术支持和管理经验。

在政府政策的支持引导下, 坚持企业主导, 不断完善企业、合作社(经纪人)和农户的对接服务与组织模式。以可持续利用秸秆的利益激励机制在企业、农户、经纪人和村委会之间建立连接机制和有效纽带, 用效益连接, 让市场说话, 建立秸秆利用社会化服务体系。同时要发挥县、乡、村基层组织的作用, 把分散的秸秆通过机械或人工收集起来, 保证原料供应, 推进秸秆生产生物质颗粒燃料产业的健康发展。

大胆创新颗粒燃料使用模式。由政府牵头出台政策, 引进专业技术机构, 通过设立综合能源集中供热项目、生物质燃料锅炉供热项目等合同能源管理模式, 扩大颗粒燃料的使用范围, 提高农林牧废弃物的利用效率, 提升颗粒燃料的供给量, 促进行业稳步向前发展。