趙洪葉　魏曉明　徐冬利

生物質(zhì)是植物通過(guò)光合作用生成的有機(jī)物，它包括植物、動(dòng)物及其排泄物、有機(jī)垃圾等幾大類。生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽(yáng)能，是人類可開發(fā)利用的主要新能源之一。據(jù)估計(jì)，植物每年貯存的能量約相當(dāng)于世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的l%。事實(shí)上，生物質(zhì)能源是人類利用最早、最多、最直接的能源。至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質(zhì)作為生活能源。生物質(zhì)燃燒是傳統(tǒng)的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重。通過(guò)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料，生產(chǎn)電力，減少對(duì)礦物能源的依賴。專家認(rèn)為，生物質(zhì)能源將成為未來(lái)可持續(xù)能源的重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來(lái)自生物質(zhì)能源。

我國(guó)農(nóng)村能源工作應(yīng)建立在農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，大膽進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新。確立科學(xué)的建設(shè)規(guī)模及運(yùn)行管理模式，采用可行的先進(jìn)技術(shù)，引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)行專業(yè)化運(yùn)營(yíng)管理，減輕和降低生態(tài)環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)廢棄物無(wú)害化和資源化利用，是提升我國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)資源開發(fā)與利用水平、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、改善農(nóng)村環(huán)境、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重要戰(zhàn)略舉措。

隨著人們對(duì)生物質(zhì)燃料技術(shù)的研究，目前已經(jīng)在我國(guó)出現(xiàn)了生物質(zhì)固體成型燃料、生物質(zhì)氣化供氣等多種利用形式。

北京聯(lián)合創(chuàng)業(yè)建設(shè)工程有限公司通過(guò)科研開發(fā)在農(nóng)業(yè)秸稈能源的開發(fā)利用上取得了突破性進(jìn)展，利用生物質(zhì)干餾技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物熱解制取高熱值可燃?xì)怏w，供農(nóng)村農(nóng)民使用，并可生產(chǎn)木炭、木醋液、木焦油等多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的副產(chǎn)品。創(chuàng)建了集中制氣，區(qū)域配送，統(tǒng)一管理，利益共享的高效能源開發(fā)利用管理模式。并建立了多個(gè)示范工程，組織管理完善、設(shè)備運(yùn)行良好、經(jīng)濟(jì)效益可觀?，F(xiàn)結(jié)合它們的工程工藝，就生物質(zhì)干餾集中供氣技術(shù)做一個(gè)介紹。

一、干餾生產(chǎn)技術(shù)

1、干餾技術(shù)

干餾是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包括脫水、熱解、熱縮合、加氫、焦化等反應(yīng)。不同的物質(zhì)的干餾過(guò)程雖各有差別，但一般均可分為脫水分解、熱解、縮合和炭化三個(gè)階段。

2、生物質(zhì)干餾技術(shù)

① 生物質(zhì)干餾是指在隔絕空氣的條件下，將生物質(zhì)熱解為可燃?xì)怏w、固體炭和液體生物油的過(guò)程。

② 利用新型干餾生產(chǎn)工藝，每熱解1t生物質(zhì)（干基）可生產(chǎn)250～300m³燃?xì)狻?50～300kg固體炭、200～250kg木醋液和30～50kg木焦油。

③ 實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)到高值產(chǎn)品的完全轉(zhuǎn)化，且生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到了污染物的“零排放”。

3、熱解產(chǎn)品

將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為木炭、木焦油、木醋液和高品質(zhì)燃?xì)猓蓪?shí)現(xiàn)生物質(zhì)的完全轉(zhuǎn)化。采用熱解生產(chǎn)工藝，每處理1000kg生物質(zhì)（干基）可產(chǎn)出約300m³可燃?xì)狻?00kg木炭、250kg木醋液和50kg焦油（符合銷售標(biāo)準(zhǔn)）。燃?xì)赓|(zhì)量可滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，熱值可達(dá)15-17MJ/m³（標(biāo)態(tài)）。

① 高品質(zhì)燃?xì)?/p>

具有良好的品值，熱值可達(dá)3800大卡/立方米，燃燒狀況相當(dāng)于天然氣，可用于燃?xì)獍l(fā)電、鍛造、瓷磚燒制、城鄉(xiāng)居民生活用氣等行業(yè)。

② 生物質(zhì)炭

生物質(zhì)炭是新型干餾工藝的主要產(chǎn)品之一，含炭量約85%，熱值達(dá)7000大卡/kg，可替代天然炭及工業(yè)用炭。

工藝可根據(jù)原料及產(chǎn)品需求的不同產(chǎn)生炭棒、炭粉及蜂窩炭，可提供用戶烘烤及采暖，有效減少燃煤污染物的排放。

生物質(zhì)炭已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工及環(huán)保行業(yè)?？纱嫣烊惶俊⒐I(yè)用炭?？捎糜跓尽⑷∨?、工業(yè)凈水和冶煉廠，也可供硅廠、活性炭廠生產(chǎn)炭化硅、結(jié)晶硅和二硫化碳。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格一般為2000～2500元。

③ 木焦油

木焦油是生物質(zhì)熱解過(guò)程中分離出的一種以烴、酚、酸類化合物為主的復(fù)雜混合物，其品質(zhì)優(yōu)于煤焦油。具有柔和度好、耐老化、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)防水材料、防腐涂料、船舶漆、硬度聚氨酯泡沫和抗凝劑的優(yōu)良原料?？商娲航褂?，具有廣闊的市場(chǎng)前景，國(guó)內(nèi)售價(jià)約為2500元/噸。

④ 木醋液

木醋液也是生物質(zhì)在熱解過(guò)程中得到的水溶性含氧化合物，是多種有機(jī)酸的混合液。具有殺菌、治蟲、抗病、促進(jìn)作物生長(zhǎng)等作用。可作為綠色無(wú)公害農(nóng)藥、微肥使用，可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，并能降解農(nóng)藥殘留。可作為純天然殺蟲劑、天然植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、以及除臭劑等。

木醋液的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，已廣泛應(yīng)用于化工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、食品加工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生業(yè)。經(jīng)過(guò)深加工，可用于浸泡手足，具有經(jīng)絡(luò)疏通、血脈流暢、提高免疫功能。能抑制各類真菌，促進(jìn)新陳代謝，對(duì)預(yù)防手、足癬有顯著效果。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格約1000元/噸。

二、效益分析

1.社會(huì)效益

1）為廣大農(nóng)民致富就業(yè)開辟新路

農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策和生態(tài)環(huán)境治理力度的加大給生物質(zhì)能資源的發(fā)展帶來(lái)了巨大商機(jī)。生物質(zhì)燃料及設(shè)備的大量推廣必然要求大量的生物質(zhì)的供應(yīng)，這樣會(huì)使大量的秸稈不再被就地焚燒，變廢為寶。生物質(zhì)氣化集中供氣工程建成后，僅生物質(zhì)收購(gòu)一項(xiàng)，每年可為當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)近幾十萬(wàn)元的可觀收入。原料的收購(gòu)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及項(xiàng)目的運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)都能有效促進(jìn)勞動(dòng)力就業(yè)，提高當(dāng)?shù)鼐用袷杖胨健?/p>

2）為社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)提供新思路

將農(nóng)林廢棄物充分利用，生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品回報(bào)社會(huì)，是國(guó)家多年來(lái)一直扶持的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，也是政府多年來(lái)欲打造的農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)新模式。

生物質(zhì)綜合利用工程可將秸稈、樹枝、生活垃圾等農(nóng)林廢棄物變廢為寶，高效轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)成型燃料及清潔能源（燃?xì)?、炭）、有機(jī)農(nóng)藥（木醋液）等產(chǎn)品。其中，木醋液是一種天然的植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑和殺蟲、驅(qū)蟲劑，對(duì)多種農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物均有增產(chǎn)作用，可增加VC和糖含量，減少硝酸鹽含量和降解農(nóng)藥殘留。

通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民提供綠色燃料、高品質(zhì)燃?xì)?、綠電等清潔能源，提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量，對(duì)于解決能源危機(jī)、“三農(nóng)”問(wèn)題、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境具有一舉多得的功效，也是創(chuàng)建和諧社會(huì)和建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的具體體現(xiàn)，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立節(jié)約型社會(huì)的有效途徑。

2. 經(jīng)濟(jì)效益

采用熱解（干餾）生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)生的可燃?xì)鉄嶂蹈?、焦油含量低與城市煤氣品質(zhì)相同，農(nóng)民使用安全。其副產(chǎn)品的銷售具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，規(guī)模達(dá)到1000戶以上，每熱解一噸秸稈其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為:

每利用一噸秸稈 ——可為農(nóng)村居民創(chuàng)造百元收入

——可減少2.1kg的煙塵顆粒污染

——可少用0.54噸標(biāo)準(zhǔn)煤

——發(fā)出400度清潔燃燒電

每干餾一噸秸稈——可供應(yīng)250戶居民一天的炊事燃?xì)?/p>

（價(jià)值375元）

——可產(chǎn)生300kg商業(yè)用炭（價(jià)值700元）

——可產(chǎn)生250kg工業(yè)木醋液（價(jià)值250元）

——可產(chǎn)生50kg工業(yè)木焦油（價(jià)值100元）

三、具體工程案例

目前，在北京市各區(qū)縣已經(jīng)有多處生物質(zhì)集中供氣工程被建設(shè)，有的已經(jīng)連續(xù)運(yùn)營(yíng)2年以上。為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝丝煽康娜細(xì)獗ＷC的同時(shí)，解決了農(nóng)村農(nóng)業(yè)廢棄物直接燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題?，F(xiàn)以北京海淀車耳營(yíng)秸稈氣化工程為例具體介紹秸稈干餾供氣工程的的應(yīng)用情況。

1.北京海淀車耳營(yíng)秸稈氣化工程

生產(chǎn)能力: 生物質(zhì)日處理能力3t/d，產(chǎn)氣能700m³/d，最大可供700 戶農(nóng)村居民炊事用氣。

2. 經(jīng)濟(jì)效益分析:

現(xiàn)以熱解1噸生物質(zhì)原料為依據(jù)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析

1）生產(chǎn)消耗：見(jiàn)表1

2）銷售收入

銷售收入－生產(chǎn)成本＝1302.2－1208.9＝93.3元/噸（盈利）。

氣站如每天熱解1噸生物質(zhì)可獲得93.3元毛利，年利潤(rùn)可達(dá)3～4萬(wàn)元。

從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，設(shè)備一次性投資之后，基本能夠通過(guò)銷售收入維持工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并有一定的經(jīng)濟(jì)收益。因而，對(duì)于北京等基礎(chǔ)設(shè)施投資較大的農(nóng)村，具有可行性，因而也得到了推廣，成為解決農(nóng)村用能和生態(tài)環(huán)境的有效途徑。

3. 其他工程

1）北京延慶西杏園秸稈氣化工程

生產(chǎn)能力:生物質(zhì)日處理能力3t/d，產(chǎn)氣能力700m³/d，可供700戶農(nóng)村居民炊事用氣。

2）北京大興李家場(chǎng)秸稈氣化工程

生產(chǎn)能力:生物質(zhì)日處理能力12t/d，產(chǎn)氣能力3000m³/d，可供3000戶農(nóng)村居民炊事用氣。

3）北京密云太師莊秸稈氣化工程

生產(chǎn)能力:生物質(zhì)日處理能力2.5t/d，產(chǎn)氣能力600m³/d，最大可供600戶農(nóng)村居民炊事用氣。

4）北京密云西恒河秸稈氣化工程

生產(chǎn)能力:生物質(zhì)日處理能力2.5t/d，產(chǎn)氣能力600m³/d，最大可供600 戶農(nóng)村居民炊事用氣。