生物质气化发电多联产技术在生物质能领域意义重大

“生物质气化发电多联产技术”在刚刚过去的2018年可谓是名声大噪,它是国家林业和草原局首届科技成果发布会的五大成果之一,并获得了2018年梁希林业科技进步一等奖、江苏省科技进步一等奖等。南京林业大学材料科学与工程学院教授、博士生导师周建斌先生为大家讲述他率领的团队在国内外首创研发的“生物质气化发电多联产技术”。

生物质气化多联产的原理

生物质气化发电联产炭、热、肥技术”就是以农业、林业加工剩余物(秸秆、稻壳、果壳、林业三剩物等)为原料,通过热解气化的技术同时转化成可燃气、生物质炭、生物质肥,此技术在不需要外加能源和其他任何添加剂、化学药品、助剂及催化剂的条件下,实现了生物质的绿色、高效、高值化利用。气体产物即可燃气直接用于发电或替代煤烧锅炉供热、固体产物即生物质炭根据原料不同可用于生产高附加值的活性炭、工业用炭、机制烧烤炭、炭基肥料等,生物质提取液经回收后用于生产液体肥料。

生物质不如太阳能、风能出名的原因

由于能源危机和环境污染问题,我国以及世界各国都重视清洁能源的发展,生物质能源利用技术有了一定的发展,但是没有达到预期的规模或是影响,有以下几方面原因:

第一,大家对生物质的认识上不足或者错误,比如我国有18亿亩耕地,每年有10亿吨左右的秸秆,能源领导、学者和企业家都认为生物质太少,担当不起能源的重任,甚至认为是不足挂齿的!可是中国有46亿亩林地,60亿亩草地。被遗忘的生物质(城市木废料)主要包括:建筑废木材、旧城改造、大件废家具、园林绿化枝桠材等,南京市5000吨/天。 据估算地球上每年生产的生物能总量达1600-1800亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的5倍以上。

第二,在国家层面(包括发达国家),由于之前投入了大量资金,但没有达到预期的收益,让很多部门失去信心,相关政策实施的连续性不够,导致生物质能源整体的发展比较缓慢。

第三,对生物质的特性,例如较为分散难以收集,秸秆类的季节性及能量密度低等认识不足。

生物质气化多联产的优势

针对传统的生物质气化、生物质炭等行业长期存在的产品单一、废水废渣污染(国内外所有教科书、专著、文章和专利包括工程项目)、生产规模小且连续稳定性差、经济效益不佳等突出共性问题,于2002年开始在世界上首创了生物质气化多联产技术并产业化应用。

这项技术得到了电力、能源、林化等多个行业内多位院士的高度评价,改变了传统生物质气化(能源)、生物质炭、生物质肥等行业的产品单一、经济效益不显著、环境污染大等问题,在技术和产业的颠覆性创新主要体现在以下四个方面:

(1)颠覆了传统的生物质气化(能源)历史,不仅有生物质能源,还可以生产生物质炭、肥料!

(2)采用生物质气化热燃气-蒸汽联合循环发电关键技术,在国内外首次解决了生物质燃气净化和焦油处理的两大气化技术世界性难题,并有效地解决了气化发电的经济性、规模性、自动化及系统的可靠性、稳定性和标准化问题!

(3)开创了活性炭生产技术的新纪元,颠覆了传统的活性炭生产历史,不仅不需要外加能源,在生产活性炭过程中还可以发电、供热、产肥料!

(4)颠覆了几千年的世界烧炭的历史,在生产炭的同时还可以发电、生产肥料!

(5)使用炭基肥和生物质醋液肥助推国家肥料和农药的零增长,甚至可以直接减少肥料用量10-30%,同时修复退化、板结、酸化和污染的土壤,使我国山更青、水更绿、地更沃、食品更安全!

生物质气化多联产的发展前景

这项技术使农林废弃物吃干榨净,能够产生发电、热水、活性炭、工业用炭、机制烧烤炭、炭基肥、液体肥等多种产品,完全颠覆了直接燃烧发电、单一产出的模式,具有广阔的发展前景:

第一本项技术的良好经济效益,是传统生物质能源、生物质炭、生物质肥效益的3倍。

第二同时具有优越的环境效益,由于生物质中的大部分碳、氮、硫元素保存在生物质炭中没有排放到大气中,不仅实现了吃干榨净和零排放,还可以生产多种有利于生态安全的绿色电能、绿色活性炭、绿色肥料。

第三对我国发展绿色能源和节能减排有重要作用,实现了能源(发电或者供暖)从高排放→低排放→零排放→负排放(CO2、NxOy、SO2固定在生物质炭中)。这对我国节能减排、能源结构调整将产生重要国际影响。

“生物质气化发电多联产技术”的实施和推广,将使我们的天更蓝、水更清、食品更安全,是实现国家肥料和农药的减量并助推国家绿色、循环、可持续发展的必经之路。为世界开启利用植物生物质能源这一巨大的能源仓库,提供了一条切实可行的发展之路,从此绿色清洁能源的获得可以实现循环再生、高效稳定,在生物质能源利用这个领域具有划时代的重大意义。

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