气化多联产将生物质吃干榨净

  众所周知,生物质能源是最有可能替代化石能源的新能源。南京林业大学团队领衔的生物质气化多联产技术可将生物质“吃干榨尽,物尽其用”。1月25日,南京林业大学材料科学与工程学院教授周建斌接受中国化工报记者采访时表示,该技术已在国内外建成了30多项生物质气化多联产工程,拥有系列核心成果,总体技术处于国内外领先水平。

创新技术世界首创

  记者了解到,南京林业大学从2002年开始系统研究生物质气化发电联产生物质炭(活性炭、工业用炭、机制烧烤炭)、生物质肥(炭基肥料、液体肥)、热的工艺、设备、产品,并形成应用产业化。

  周建斌介绍,该技术是以木片、果壳、秸秆等为原料,通过气化多联产技术,同时得到可燃气、生物质炭以及生物质提取液等三种产品。生物质燃气可以燃烧供热或发电,生物质炭根据原料特性可生产活性炭、工业用炭、机制炭或炭基复合肥,生物质提取液可生产液体肥等。

  由于生物质原料中的大部分碳、硫和氮元素保留在生物质炭中,相对于传统直接燃烧发电或者传统的气化技术,生物质气化多联产技术最大限度地减少了排放,无废渣和废水,具有良好的经济效益和环境效益。

  “我们的技术是世界首创,从技术、工艺、设备到产品开发具有系列原创性成果,引领并推动了国内外生物质能源行业、活性炭行业、工业用炭、机制烧烤炭、炭基肥料、液体肥料的技术和产业发展。”周建斌说。

  周建斌告诉记者,美国加州大学墨塞德分校联合美国加利福尼亚能源委员会和美国农业部2015年开始研究生物质气化联产炭(活性炭、炭基肥料)技术,但南京林业大学早在15年前就开始研究该技术并形成产业化。

  “这项技术已经超越了欧美、日本现有的技术,能够发电,生产热水、炭基肥、木醋活性肥等多种产品,使农林废弃物吃干榨净,颠覆了直接燃烧发电、单一产出的模式。”周建斌说。

将生物质物尽其用

  中国林科院林化所研究员应浩表示,南京林业大学的这项生物质热解气化技术重点研发了热解气化新型反应器和成套技术装备,制备出生物质燃气、功能性炭材料及相关产品,并集成开发了农林剩余物气化供气、发电和供热系列技术装备,实现了农林剩余物的高效综合利用。

  “生物质气化多联产技术的整个加工过程无需外加热量,也不需要添加任何的化学药品、助剂、添加剂或者催化剂等。”周建斌说。

  周建斌表示,该技术可用于工业企业供热,如食品、药品、肥料、竹木加工企业。用生物质气化供热或者发电联产炭技术,气化产生的热燃气直接供锅炉燃烧,替代传统直燃锅炉或燃煤锅炉。每吨生物质原料产生3吨蒸汽,同时得到0.2~0.3吨生物质炭用来制作机制炭棒(目前市场价在3500元/吨),可实现工业企业供热的零成本。该技术于2017年和2018年两次得到国家能源局和原环境保护部的采纳并发文推广,先后获得了2018年度国家林业和草原局、中国林学会颁发的梁希林业科学技术一等奖、2018年度江苏省科技进步一等奖。

  周建斌给记者算了一笔账:以承德华净活性炭公司的3兆瓦杏壳气化发电联产活性炭、肥、热技术项目为例,该项目年消耗原料约4万吨,发电2100万千瓦时(0.75元/千瓦时),价值1575万元;活性炭6000吨(9000元/吨),价值5400万元;热水(80℃)20万吨(20元/吨),价值400万元;提取液7200吨(生产液体肥1.5万吨,5000元/吨),价值7500万元。这样以来,总产值可1.5亿元,年成本约9000万元,年利税6000万元,而总减排二氧化碳3.8万吨。

  该项目首创了生物质能源多种清洁并行利用方式,包括生物质气化发电并网;发电机尾气余热产生热水供生活使用;经余热锅炉降温后的尾气输入蔬菜大棚,可为大棚供暖,补充二氧化碳,强化植物光合作用,达到节能减排和环保的效果,为我国区域性清洁能源供热和农村大棚供暖提供了绿色发展模式。

推广应用意义深远

  目前,全国每年有秸秆8.5亿吨、稻壳0.4亿吨,还有森林抚育剩余物、果树修枝、木竹加工废料、果壳等森林“三剩物”3.5亿吨,同时大量的废旧家具、食用菌废弃原料、中药渣、烟梗、烟渣等生物质废料尚未被有效开发利用。

  “生物质气化多联产技术为这些废弃物利用找到了有效途径。”周建斌说,该技术的经济效益是传统生物质能源、生物质炭、生物质肥效益的3倍,完全可以实现企业可持续经营。不仅实现了生物质的吃干榨净和零排放,还可以生产多种有利于生态安全的绿色电能、绿色炭材料、绿色肥料。比如这项技术最重要的产品炭基肥和木醋活性肥料,这两种肥料的大规模生产将对我国减少化肥施用量、治理面源污染和重金属污染、提升耕地质量产生重大影响。

  专家测算,如果将林业剩余物与秸秆、稻壳用于生物质多联产技术,可发电9000亿千瓦时,与我国现有水利发电量基本持平;可生产木炭0.7亿吨、秸秆炭2.4亿吨,木炭和秸秆炭可固定二氧化碳7.38亿吨,相当于我国二氧化碳年排放量的1/10;可节约标准煤约3.599亿吨,减排二氧化碳约8.97亿吨,减排氮氧化物1349.65万吨,减排二氧化硫约2699.3万吨,这对我国节能减排将产生直接和重要的国际影响。

  周建斌建议,国家应出台政策,引导肥料生产企业将生物质炭添加到肥料中。据专家测算,如添加10%~30%的生物质炭,可直接减少肥料用量10%~30%。按照我国每年传统肥料施用量约6000万吨计算,即可每年减少传统肥料施用量1200万吨。

关键字:生物质 能源
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