浅谈生物质供暖颗粒炉设备设计与产业发展

王海衡 苏晓璐

国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心 河南郑州  450001

一 工作背景

本工作开展了户用颗粒炉取暖的试点分析研究，旨在通过取暖试点的实际情况评估颗粒炉取暖方案的应用价值，选取农户作为颗粒炉供暖试点，协调安装取暖炉、换热器及配置生物质白颗粒燃料。参与颗粒炉日常运维，并对运行状况及供暖情况进行跟踪统计。根据该试点的使用情况及数据统计开展户用白颗粒取暖方案的研究分析工作。

二 用户反馈

在农户试点的选取过程中发现，农户对颗粒炉取暖的主要关注点有如下几个方面。

一是初期投资。颗粒炉分为风暖与水暖两种，风暖炉仅用于单间供热，水暖炉用于全屋供热，水暖炉价格更高。水暖炉的使用需配套安装全屋地暖或壁挂换热器，农户自建房普遍较为宽大，配置水暖换热器等配套设施较多，费用较高。部分农户为配合颗粒炉采暖需求，另需在楼梯间安装隔断，额外增加改造费用。此外，颗粒炉及配套设施的投入所带来的收益只能在冬季使用，无法完全代替空调，农户在配置此套供暖设备后，仍需购买空调以满足夏季制冷需求。总之，农户自建房的单层水暖取暖炉与配套换热器的初期投入过万元，初期投入是农户关注的首要因素。

二是使用成本。部分农户反应日常冬季壁挂炉取暖或空调取暖不过千元，主要原因是使用空间、使用时间及采暖强度上的人为灵活控制，导致采暖成本较低，与全屋全季度采暖暂不具备可比性。全屋全季度采暖打破了原有的灵活采暖的消费习惯，需要农户从消费心理上调整适应。

三是设备维护。颗粒炉取暖是目前较为新颖的取暖方式，农户对设备可靠性、使用年限、后期维修投入等存疑，表现出颗粒炉行业尚未在民间建立品牌知名度或良好使用印象。

四是入住率低。部分农户仅有老人居家，年轻人在外上学或工作，仅节假日回到自建房；部分农户只是间歇性居住，不会整个冬季都居住在农村。户均居住人数较少，降低了全屋整季采暖的必要性。

此外，农户的消费习惯也是制约颗粒炉推广的主要因素。目前来看，农户安装空调仅在常用主卧或客厅进行安装，家中有孩童或进行聚会时进行灵活取暖，设备投入及用暖成本灵活可控，这是目前农户取暖的主要方式。总之，农村全屋整季取暖并未形成完整刚需。

值得补充的是，颗粒炉的占地、吨级燃料颗粒的占地不是制约因素，因农户自建房普遍较为宽敞，空间并不紧张。但是，颗粒炉及颗粒的空间占据将会严重阻碍生物质颗粒取暖在城市住宅的推广使用。

在全屋整季供暖前提下，颗粒炉取暖在运行期成本方面具有比较优势，并且生物质废弃物资源化利用与国家清洁能源政策相适应，但大面积推广仍需转型换挡期的补贴支持、供应链保障及灵活取暖的消费习惯的转变等。

三 颗粒炉制造建议

根据该试点颗粒炉使用情况，对颗粒炉的设计与制造提出以下建议。

一是优化排烟余热利用，通过空气余热、回水预热或冷凝利用等设备，降低排烟热损失，有利于降低能耗，同时提高清洁能源利用效率。

二是完善自动清灰排灰，可采用链条炉、多层燃烧或刮板清灰等方式实现炉膛自动清灰及排灰功能，减少用户手工清灰操作，提升设备自动化水平，有助于清洁能源的洁净利用。

三是探索集中风暖的取暖方式，考虑探索“中央颗粒炉+热风管道+分布式送风”的取暖方式，风暖炉造价比水暖炉低，热风管道比热水管道及金属换热器造价低，降低初期投入，有利于取暖方式的转型换挡。

四是探索以颗粒炉为热源的多功能用具，可考虑围绕生物质颗粒炉对居民用热进行一体化设计，依靠颗粒炉热能为农户的用水、用灶、用暖提供综合解决方案。

五是发展以室内景观为定位的观赏炉，开发观察窗自清洁、炉体降温及独特外观等设计，在发挥取暖炉采热功用基础上发掘其装饰作用，类似欧洲壁炉作为室内主景观的定位，促进颗粒炉的消费升级。

四 产业发展建议

户用生物质颗粒取暖的应用场景的普及需要多方共同推动，除产品优化、用户使用外，仍需整个产业链的协同发展，更离不开宏观政策的支持。对于村级生物质颗粒供暖产业的发展主要有以下论点。

一是取暖方式的转型换挡依赖外部经济支持。

炉具与配套设施的初期投入价格不菲，是影响农户购买决策的主要因素。例如可由政府牵头组织“炉具下乡”活动，在炉具或配套设施上给与补贴，或组织县域、村级的规模团购活动，降低初期投入成本，实现能源转型的平滑过渡。

二是对供应链持续优化。

取暖设备的实惠可靠、生物质颗粒的质优保供是大规模推行户用颗粒取暖的重要支撑。通过政策投入、技术研发、资源整合及计划统筹等方式，对生物质颗粒供应链进行总体优化，由目前的“建筑废料+白颗粒制造+散煤替代”逐步向“农业废料+黑颗粒制造+户用取暖”的转变，实现农业废料的循环利用与户用取暖的清洁低碳转型。

三是探索村级集中供暖模式。

围绕大型生物质颗粒锅炉建立村级供热工厂或热电联产机组，采用“本地生物质废料收储+中心能源站+本地颗粒消纳+热网供暖”的村级集中供暖模式。通过专业化的能源站运营提升供热效益，使农户在使用生物质颗粒能源的同时摆脱设备运维的困扰。

四是开发定向产品或创新供暖模式。

针对目前户用生物质颗粒取暖的现状开发满足特定需求的取暖产品或建设符合农村实际的供暖方式。

例如针对目前农户在房屋空间、用暖时间上的灵活取暖需求及初装价格敏感的现状，可探索“房屋保暖改造+中央可调风暖炉+分布式送风”的风暖路线，在降低经济成本的基础上满足灵活取暖需求。

针对目前村级房屋入住率低、人均居住面积大导致的人均取暖费用高的问题，可探索“村级旅社”等集中居住采暖模式，实现留守村民的集中居住取暖，进而降本节能。亦可探索以养老为主题的农村康养产业，建设外来居民的休闲、康养及娱乐一体的“绿能康养中心”，在利用村级闲置房产的同时实现集约化的绿能供暖。

总体上通过集中供暖来应对村级人口外流或居住分散所带来的高耗能问题。

五是加强技术开发及产业研究。

目前通过市场化手段已形成城市建筑废料、白颗粒制造及工业用散煤替代的应用路线，户用生物质颗粒炉并未依靠市场化手段大面积出现，说明在实际应用领域存在经济或技术上的瓶颈。

据此，应加强相关产业研究，引导产业转型。可开展区域农业废物收储、生物质颗粒成型技术、户用或商用生物质颗粒炉设计及产业模式等全供应链研究，其中可探索生物质废料掺配工艺、颗粒产品的质检与分级、颗粒炉性能评价等，比较分析秸秆还田、秸秆发电、秸秆制青储与制颗粒的路线优劣，总体上为产业发展提供前端支撑。