牛粪固定床气化多联产工艺.pdf

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1、第27卷第6期2882011年6月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27NO．6Jun．2011牛粪固定床气化多联产工艺秦恒飞1，周建斌1，王筠祥1，张齐生2※(1．南京林业大学化学化工学院，南京210037；2．南京林业大学竹材工程研究中心，南京210037)摘要：为了减少畜禽粪便自然发酵造成的温室效应和环境污染，降低养殖奶牛的成本和增加养殖奶牛的效益，该文利用自制的固、气、液(Solid，gas，liquid)多联产固定床气化炉将牛粪气化，气化可得到固体牛粪炭、可燃气、提取液三相产品，三相产品均可以资源化利用，从而达到减排、减污的目标。考察

2、了含水率、气化温度及气化剂的当量比对气化效果的影响。结果表明：原料含水率控制在t2％～18％，气化温度为850～900。C，当量比在0．25～0．30时，气化效果较好，牛粪含水率为17．78％，气化温度为850。C，当量比为0．30时，气体产率为1．42m3．kg～，可燃气体的低位热值为2．84MJ’Ⅱ1-j，牛粪炭得率为23．82％，提取液得率是24．17％。牛粪气化多联产工艺试验为工程化实施提了基础和基本数据。关键词：气化，粪，工艺，多联产，固定床，牛粪炭，可燃气doi：10．3969a．issn．1002—6819．2011．06．051中图分类号：Q77，$216文

3、献标志码：A文章编号：1002—6819(20111—06—0288—06秦恒飞，周建斌，王筠祥，等．牛粪固定床气化多联产工艺[J]．农业工程学报，2011，27(6)：288--293．QmHengfei，ZhouJianbin，WangJunxiang，eta1．Poly-generationprocessforgasificationofdairymanurewithfixedbeds[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(6)：288--293．(inChinesewithEnglishabstract)0引言自从改革开放和菜篮子工程实施

4、以来，养殖业的产值及规模发生了巨大的变化，中国许多城郊建立了大中型集约化养殖场。这些集约化、工厂化养殖场的建成，一方面提高了养殖效率，为中国的出口仓clTL和稳定国内市场供应作出了显著贡献[1]；另一方面，规模化养殖产生的粪便也带来了一系列的环境问题，畜禽粪便对环境污染主要有水体污染、空气污染、土壤污染及食品污染等几个方面【2J。随着农业结构的调整，畜牧业迅猛发展，2003年全国已有集约化畜禽养殖场近5万个。由于中国目前针对畜禽粪便缺乏有效的管理和处理应用技术，畜禽粪便已造成了严重的环境污染。据预测2020年中国畜禽粪便每年排放总量将达到42．44亿t【31。大量的粪便如果

5、不及时处理，在高温下，易发酵和分解，并产生大量的有害气体，如NH3，H2S，C02，CI-h等【4】。这些气体对空气的污染都很大，且CH4的温室效应是C02的20倍[5】o随着中国养殖业的进一步发展，畜禽粪便造成的环境污染将会更加严重。畜禽粪便的资源化利用是目前亟待解收稿日期：2010．10—23修订日期：2011-06．08基金项目：国家高技术研究发展计划(863)项目(2010AAl0A205)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732205)；林业公益性项目(200804025)=国家林业局推广项目(2010．34)作者简介：秦恒飞(1984一)，男

6、，江苏扬州人，从事生物质热解、气化与炭材料的研究。南京南京林业大学化学化工学院，210037。Email：qhfl9840217@163．com※通信作者：张齐生，男，浙江淳安人，教授，中国工程院院士，从事木材科学与技术研究。南京南京林业大学竹材工程研究中心，210037。Email：zhangqs@njfu．corn．ca；周建斌，男，江西吉安人，教授，从事生物质热解、气化与炭材料的研究。南京南京林业大学化学化工学院，210037。Email：Zhoujianbin@njfu．edu．corn．crl。决的问题。近年来，国内关于畜禽粪便利用的技术方法很多，主要有畜禽粪便的

7、有机肥化再利用技术[1】，又分为直接施用，堆肥后施用(6】和微生物菌剂发酵后施用[7】；畜禽粪便的饲料化再利用技术[8】；畜禽粪便的能源化再利用，又分为直接燃烧，在草原地区，牧民们收集晾干的牛粪作燃料直接燃烧，用来取暖或者烧饭，这是粪便直接作能源的最简单方法，但是利用不够充分，且易造成空气污染。乙醇化利用，将畜禽粪便中的木质纤维素进行预处理，然后转化为糖，进一步发酵成酒精，可作为乙醇化的原料【9】；沼气化利用，畜禽粪便生产沼气是利用受控制的厌氧细菌分解作用，将粪便中的有机物转化成简单的有机酸，然后再将简单的有机酸转