哈尔滨地区秸秆燃烧环境经济损益分析

张宁宁，刘硕

（哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨150000）

1 国内外秸秆综合利用方式

我国是农业大国，也是秸秆生产大国，秸秆是农作物的副产品，是工农业生产的重要生产资源，我国现阶段农业和农村经济发展的一项重大课题是加强农作物秸杆还田和综合利用及转化增值。 黑龙江省是我国十三大粮食主产区之一，秸秆产量也居于前列。目前我国的秸秆利用主要有[1]秸秆发电、作饲料、还田、制酒精、制沼气、制基质、作为建材、轻工和纺织原料及编制工艺品等。

秸秆利用问题国内外都存在。丹麦是目前公认的秸秆利用最为成功的国家，澳大利亚的秸秆是奶牛的主要食物，日本秸秆的主要处理方式是还田和喂养家畜。

2 哈尔滨地区秸秆利用现状及存在问题

哈尔滨市是我国商品粮生产地之一，其纬度高，冬季寒冷漫长，所以秸秆腐烂和发酵慢，秸秆还田并不是一个综合利用的好办法，一般处理方式是就地焚烧。哈尔滨市的秸秆主要来自于玉米、大豆、水稻等作物，查阅黑龙江统计年鉴计算得出2018年产生的秸秆量为1.15×1010kg。现阶段哈尔滨市秸秆主要用于家畜饲料或生活燃料，还田[2]仅占少部分，其余被燃烧或废弃。新的利用方式有能源化、饲料化、基料化和原料化，但高效综合利用仍存在以下问题：（1）收购、存储和运输成本高，难度大；（2）收购价格过低，没有吸引力，群众对秸秆带来的效益认识不足；（3）配套机械不足，投资回报周期长。

3 秸秆燃烧污染量分析

哈尔滨市种植的主要农作物为玉米、大豆和水稻，查阅黑龙江统计年鉴计算得出2017年和2018年产生的秸秆量分别为1.14×1010kg 和1.15×1010kg。

研究表明，玉米和水稻的燃烧产物不同，但都含CO、CO2、NOX 和粉尘，煤炭燃烧产生的污染物有CO、CO2、SO2、NOX 和粉尘，所以这里将秸秆燃烧释放的总热值代换为可以释放相同热量的标准煤来进行相关的经济效益分析。

为方便计算，将水稻和玉米秸秆燃烧过程中产生的一氧化碳全部换算成二氧化碳来计算。据研究数据显示，1 t 秸秆燃烧产生的能量相当于0.5 t 标准煤，若2018年秸秆全部燃烧，要产生同量的热值所需标准煤为5.75×106t。根据以上数据计算可得，5.75×106t 标准煤燃烧产生的二氧化碳为1.5×108kg，产生的氮氧化物为4.3×107kg，二氧化硫为4.9×107kg。但产生相同热值所需燃烧秸秆产生的二氧化碳为2.37×1010kg，氮氧化物为3.86×107kg。

4 禁止燃烧前后空气质量对比分析

《哈尔滨市2018年秋—2019年春禁止秸秆露天焚烧工作方案》出台后，实行全域禁止露天焚烧秸秆，重点禁烧阶段为2018年9月15日—2018年12月10日和2019年3月10日。从相关空气指标来看，空气质量较禁烧前有明显改善。

空气质量指数分级计算参考标准是GB 3095—2012《环境空气质量标准》，参与评价的污染物为SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO 和O3等，对其进行相关性分析可知，PM2.5，PM10，CO，NO2对空气质量的影响最为显著。

玉米和水稻燃烧的PM2.5排放因子分别为1 082.8 mg/kg 和12 950 mg/kg[3]。PM10的秸秆焚烧排放因子为11 700 mg/kg[4]。

由于禁烧政策的实施，2018年11月空气质量有所提升，与空气质量相关性较强的指标均有所好转。

5 经济效益分析

秸秆燃烧产生的二氧化碳量远高于标准煤的量，为更方便的计算其经济效益，将燃烧标准煤产生同样数量二氧化碳时所需的标准煤的数量来计算，二氧化硫和氮氧化物的计算方法同理。中国工业行业平均二氧化碳影子价格[5]为5 480 元/t，若上述二氧化碳全部被捕捉且按照二氧化碳的平均影子价格处理，花费为8 480×105元。

标准煤燃烧产生的气体污染物中除了二氧化碳，排在第二位的是二氧化硫，在此次折算中，二氧化硫的量为4.9×107kg，二氧化硫的治理成本[6]是3.3 元/kg，结合二氧化硫的排污收费价格，其治理费用为16.17×107元/kg，全部排放时需要缴纳的金额是6.174×107元。二氧化硫的治理手段分为物理和化学两种[7]，物理方法中包括干式吸附法、膜分离法和溶剂吸收法等，干式吸收法中会包含一些化学反应。在众多脱硫技术中应用最多的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术[8]。烟气脱硫（FGD）技术种类繁多，根据产物能否资源化回收分为抛弃法和回收法，占比重较高的是回收法，约占85%以上[9]。回收法在减少二氧化硫对环境污染的同时也带来一定的经济效益。

氮氧化物的量为4.3×107kg，结合氮氧化物的环境保护征收税，排放4.3×107kg 的氮氧化物共需缴纳4.52×107元。氮氧化物的减排分为燃烧中控制和燃烧后控制，这里讨论燃烧后控制。常用的燃烧后控制技术有选择性催化还原技术（SCR）和选择性非氧化还原（SNCR），两者相比较而言，SNCR 技术投资费用和运行费用比SCR 技术低，但达到超低排放控制要求会比较困难。

2018年哈尔滨市玉米和大豆产生的秸秆若全部燃烧大约需要缴纳排污费9.6×108元。日前，哈尔滨市呼兰区正在建设总投资为14 亿元、年产30 万t 纤维素乙醇的项目，目前有20 个原料库已建成，每个库可存储2 万t 玉米秸秆。按当年粮食价格及产量计算，产生的经济效益为117.229 亿元。

按照2018年哈尔滨市民用天然气价格计算，华润集团仅靠产生的天然气可获利1 120 万元，按照0.68 元/kW·h 来计算，收益为1 088 万元。预计建成后靠产天然气和发电每年可获利2 208 万元。

哈尔滨市其他地区针对秸秆问题也采取了相应的措施，且市财政局争取上级财政2018年秸秆综合利用补贴资金2.78 亿元，全市整体秸秆综合利用补贴资金达3.48 亿元。这些生物质项目的总投资为139.1 亿元，年收益为540.274 8 亿元。

秸秆生物质处理带来的收益远高于投资，约为投资的4 倍。

表1数据显示了秸秆生物质处理的优势，生物质处理效益高，污染少。由于查阅资料有限，此处计算未将项目运营的人力成本和后期维修成本计入。

表1 秸秆燃烧和生物质处理收益对比表

假设这些项目同时运营，年净收益为401.174 8 亿元。若二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的非生物质处理设施同时启用，且按照最低排放标准来排放，不仅技术要求难以达到，设备的运行和折旧成本也较高。

6 总结

经可查阅到的数据对比可得，秸秆经生物质利用带来的效益远高于设备的运营和投资的成本，污染气体排放后经专业处理技术和设备投资效益较低，而且会带来不同程度的二次污染。秸秆经生物质处理后，资源转化率在90%以上，在带来巨大经济效益的同时，也使环境质量有较大提升。经上述计算得，生物质利用带来的效益约为直接燃烧所需缴纳费用的400 多倍，技术相对成熟，就经济效益和环境的可持续发展来说，秸秆的生物质利用是首选。