农林生物质气化多联产技术的集成与应用

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1、农林生物质气化多联产技术的集成与应用特约嘉宾张齐生中国工程院院士，南京林业大学教授。长期从事木材与竹加工利用的教学与研究工作，开发了成竹材胶合板、高强覆膜竹材胶合板、竹材碎料板、竹木复合集装箱底板、竹木复合层积材等系列产品，并在众多领域得到推广应用，出版专(译)著８本、论文70余篇，是我国和世界竹材加工利用研究领域的开拓者，为竹材加工利用事业作出了创造性的贡献，先后获得“国家级有突出贡献的优秀中青年科技专家”、“国家星火科技先进工”、“国家科技推广先进工”等荣誉称号。所谓生物质，就是指利用太阳、土地

2、、水等而产生的可以持续再生长的含有碳元素、氢元素、氧元素的物质，包括动物、植物和微生物。农作物及其废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便都是极具代表性的生物质。生物质能源是地球上最古老的能源，跟煤炭、石油相比，其能源密度很低，即材料中碳元素含量不多，所以运输、储存、使用都很不方便。但是，可再生性、低碳环保的优点，以及广泛分布的特点，使得它在能源资源日趋枯竭的今天，成为了一个全世界都高度关注的领域。气化技术是生物质能源的一种利用方式，是指生物质在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气的过程。气化技术是一项古

3、老的技术，早在1883年就问世于欧洲。但是，在长达一个多世纪的岁月中，气化技术并没有很好地被人类加以利用。究其原因，不仅在于气化技术问世以来便是便捷的油、气年代，更在于这项技术本身存在的一些缺陷。气化技术仅产生可燃气这一单一产品，经济效益不显著。更致命的是可燃气中焦油的含量高，污染机具，影响设备正常运行，并且在净化可燃气过程中，产生的生物质提取液未能很好利用，造成环境污染。同时，气化设备产能太小（一般为200~300k3可燃气。可燃气可用于发电。1kg木片产生的可燃气可发电0.9~1.0度、1.5k

4、g稻壳产生的可燃气可发电1.0度。可燃气也可用于锅炉燃料，1500m3可燃气每小时可产生2吨中低压饱和蒸汽。生物质炭。炭是地球上化学成分最稳定的物质，用途非常广泛。木炭含碳量高、灰分少，可制成活性炭，作为优良的吸附、净化材料，也可作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。每吨活性炭可售价6000~8000元，经济效益非常可观。秸秆炭含有钾、氮、磷、镁、铜、铁、锌等矿物质，因灰分含量高，不适宜用来制活性炭，主要用于改良土壤和制作炭基复合肥。秸秆中

5、的钾、硅、镁等多种大量、中量、微量元素可回田，其中钾元素约为5%，硅为3~10%。硅的回田对农作物抗倒伏意义非凡，水稻吸收硅以后，秸秆的强度就会得到提高，谷穗也会长得饱满。炭回田可以增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气、透水状况；抑制土壤对磷的吸附，改善作物对磷的吸收；修复被重金属污染的土壤；提高土壤地温1~3℃，使作物成熟期提前3~5天；提高土壤的持水能力，对土壤中的肥料和农药均有缓释作用，使肥料成为缓释肥。生物质提取液。生物质材料热解气化时产生的液体成分经冷凝、分离可得到含有酸类、醇类、酯类、酮类、

6、酚类等多种有机化学成分的生物质提取液。生物质提取液中许多有机化合物都具有生物活性，可以促进作物生长，并起到抑菌、杀菌的作用。如生物质稻壳提取液对白色念珠菌、大肠杆菌的抑菌率可达90%以上。此外，生物质提取液可以作为基质，加上农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素、微量元素，制成活性有机叶面肥，显著提高作物的产量和品质。热能。气化过程中，为净化可燃气，获取生物质提取液，冷凝器需使用冷却水；发电机高速运行需使用冷却水冷却电机；为使气化炉保持适当炉温，并使生物质炭冷却，需对气化炉进行冷却。这几个过程

7、的冷却水出来都是具有温度的。1MW的生物质多联产电厂，与传统煤发电相比，每年节约标准煤12600T，减排SO2300T，NOX66T，CO232760T。2002年，我们开启了“生物质气化多联产”技术的研究。经过10多年的实验、研究、示范，该技术于2012年正式进入工业化示范阶段。目前的技术及机械化水平完全可以支撑生物质气化多联产技术进入产业化阶段。未来，将在现有500kW生物质电厂与炭基复合肥、生物质电厂与活性炭等联合企业。我们期待并相信生物质能源多联产技术为生活带来更多美好！