农林废弃物热解气化多联产技术:实现秸秆全资源利用

  我国是农业大国,每年产生秸秆等农林废弃物约7.5亿吨。大量的秸秆被露天焚烧,不仅浪费了资源和能源,更带来严重的环境污染。秸秆资源清洁高效利用已经成为关乎我国农业可持续发展、大气污染治理、新农村建设的重大问题。荣获2015年国家科技进步二等奖的农林废弃物清洁热解气化多联产关键技术与装备成功破解了这一难题。

  该项目主要完成人、天津大学教授陈冠益告诉记者,目前国内采用该项目成果已建成一批示范工程,应用于农村集中供气供热、园区热电联供和市政燃气替代、企业气油肥联产以及家庭应用等方面,10年来累计处理农林废物850余万吨,实现产值超过15亿元。

  据陈冠益教授介绍,该项目由天津大学、山东大学、山东理工大学、山东省科学院能源研究所、山东百川同创能源有限公司、张家界三木能源开发有限公司、广州迪森热能技术股份有限公司等单位联合承担。项目组历经10余年的持续系统研发,在秸秆资源清洁高效转化技术及多联产利用关键技术和设备研发中取得了突破。

  当前秸秆生物质气化装备生产规模小,连续运行性差,焦油衍生的环境污染与管道炉具腐蚀堵塞问题突出,且存在灰渣和焦油利用兼顾性欠缺等不足。针对这些情况,项目组提出了流化床气化/下吸式固定床气化—低焦油在线监控—多联产气油肥的新思路。他们将秸秆主要转化为高品质燃气,兼顾联产燃油和生态肥料,以期实现秸秆的全资源利用,达到了清洁高效的目的。

  在项目实施过程中,研究人员阐明了农林废弃物热解气化过程的化学反应机理,成功研发出系列清洁高效的生物质气化装备,突破了焦油控制难题,集成了高品质燃气、燃油、复合肥的技术工艺体系,探索出生物质气化多元化的应用模式。

  为尽快实现项目成果的工业化应用,项目组开发出面向不同应用模式的装备,其中包括农村集中供气供热、园区热电联供、企业气油肥联产以及家庭应用的成套装备。此外,他们还建立了秸秆气化过程中的焦油快速检测方法,形成了工艺设计软件包,可为各行业提供技术服务的完整解决方案,为项目成果的工业化推广奠定了基础。

  该项目技术也通过了相关部门组织的专家鉴定。鉴定委员会认为,该项目总体技术达到国际先进水平,下吸式固定床低焦油连续运行生物质气化技术及装备、基于化学吸收的燃气净化系统等关键技术达到了国际领先水平。

  目前,该项目已获授权发明专利20余项,实用新型专利10余项,参与制定行业与地方标准多项,发表SCI/EI检索论文200余篇,出版著作4部,鉴定成果5项。

  陈冠益教授告诉记者,该技术在推广中具备三大优势:一是原料范围广。该技术适合多种原料,包括秸秆、稻壳、果壳、棕榈壳、甘蔗渣、香蕉秆、林业废弃物等。这些原料可通过热解气化技术与装备制取燃气燃油,实现集中供气、供热、制冷或发电,所产生的生物质炭、草木灰可制备高附加值的活性炭和有机肥等副产品。

  二是技术的适应性强。该技术适合有秸秆资源分布的区域,尤其是农场、经济林等生物质资源丰富的地区,或生活用能源(气、热、电)困乏的村落、山区等区域,适合中小规模的分布式用源集群。

  三是单个项目规模灵活。采用该项技术可建设年处理农林废弃物200~10000吨规模的装置,年产燃气为30万~1500万立方米。

  据陈冠益教授介绍,近10年来,该技术已累计处理农林废物850余万吨,替代标煤150余万吨,减排二氧化碳400万吨,累计实现产值超过15亿元,显著改善了农村环境,产生了巨大的社会和经济效益。

关键字:农业
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