張齊生

所謂生物質(zhì)，就是指利用太陽、土地、水等而產(chǎn)生的可以持續(xù)再生長的含有碳元素、氫元素、氧元素的物質(zhì)，包括動物、植物和微生物。農(nóng)作物及其廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便都是極具代表性的生物質(zhì)。生物質(zhì)能源是地球上最古老的能源，跟煤炭、石油相比，其能源密度很低，即材料中碳元素含量不多，所以運輸、儲存、使用都很不方便。但是，可再生性、低碳環(huán)保的優(yōu)點，以及廣泛分布的特點，使得它在能源資源日趨枯竭的今天，成為了一個全世界都高度關注的領域。

氣化技術(shù)是生物質(zhì)能源的一種利用方式，是指生物質(zhì)在高溫、無氧或缺氧條件下加熱產(chǎn)生可燃氣的過程。氣化技術(shù)是一項古老的技術(shù)，早在1883年就問世于歐洲。但是，在長達一個多世紀的歲月中，氣化技術(shù)并沒有很好地被人類加以利用。究其原因，不僅在于氣化技術(shù)問世以來便是便捷的油、氣年代，更在于這項技術(shù)本身存在的一些缺陷。氣化技術(shù)僅產(chǎn)生可燃氣這一單一產(chǎn)品，經(jīng)濟效益不顯著。更致命的是可燃氣中焦油的含量高，污染機具，影響設備正常運行，并且在凈化可燃氣過程中，產(chǎn)生的生物質(zhì)提取液未能很好利用，造成環(huán)境污染。同時，氣化設備產(chǎn)能太?。ㄒ话銥?00～300kw的發(fā)電量），也是它未能引起工業(yè)界關注的一個重要因素。

生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)正是針對生物質(zhì)氣化技術(shù)的提質(zhì)與升級，它是指利用氣化成套設備將農(nóng)林生物質(zhì)熱解生成燃氣、生物質(zhì)提取液和生物質(zhì)炭、熱能的技術(shù)。它可獲得多種產(chǎn)品，可以解決因單一產(chǎn)品造成的效益低下問題，提高生物質(zhì)氣化的綜合效益；它采用科學、高效的氣液分離技術(shù)，使可燃氣中焦油含量滿足用氣設備的要求，解決了污染問題，確保發(fā)電機長期穩(wěn)定運行。在創(chuàng)新應用中，生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以開發(fā)出1MW大功率的燃氣發(fā)電機和配套的氣化爐。同時，生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以解決工業(yè)化規(guī)模問題，并利用可燃氣、生物質(zhì)炭、生物質(zhì)提取液、焦油的多種應用途徑和余熱的回收利用技術(shù)，建設綜合的電、熱、炭聯(lián)合工廠。

應用生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，可同時獲得氣、炭、液、熱，它們各有特性、各有用途、各具效益。

可燃氣。不同的生物質(zhì)原料，可燃氣的成分有差別，熱值也有差別。1Kg生物質(zhì)燃料，可以產(chǎn)生2.5～3m3可燃氣?？扇細饪捎糜诎l(fā)電。1kg木片產(chǎn)生的可燃氣可發(fā)電0.9～1.0度、1.5kg稻殼產(chǎn)生的可燃氣可發(fā)電1.0度?？扇細庖部捎糜阱仩t燃料，1500m3可燃氣每小時可產(chǎn)生2噸中低壓飽和蒸汽。

生物質(zhì)炭。炭是地球上化學成分最穩(wěn)定的物質(zhì)，用途非常廣泛。木炭含碳量高、灰分少，可制成活性炭，作為優(yōu)良的吸附、凈化材料，也可作為催化劑或催化劑載體，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)保事業(yè)和尖端科學不可或缺的重要材料。每噸活性炭可售價6000～8000元，經(jīng)濟效益非常可觀。秸稈炭含有鉀、氮、磷、鎂、銅、鐵、鋅等礦物質(zhì)，因灰分含量高，不適宜用來制活性炭，主要用于改良土壤和制作炭基復合肥。秸稈中的鉀、硅、鎂等多種大量、中量、微量元素可回田，其中鉀元素約為5%，硅為3～10%。硅的回田對農(nóng)作物抗倒伏意義非凡，水稻吸收硅以后，秸稈的強度就會得到提高，谷穗也會長得飽滿。炭回田可以增加土壤的孔隙度，改善土壤的通氣、透水狀況；抑制土壤對磷的吸附，改善作物對磷的吸收；修復被重金屬污染的土壤；提高土壤地溫1～3℃，使作物成熟期提前3～5天；提高土壤的持水能力，對土壤中的肥料和農(nóng)藥均有緩釋作用，使肥料成為緩釋肥。

生物質(zhì)提取液。生物質(zhì)材料熱解氣化時產(chǎn)生的液體成分經(jīng)冷凝、分離可得到含有酸類、醇類、酯類、酮類、酚類等多種有機化學成分的生物質(zhì)提取液。生物質(zhì)提取液中許多有機化合物都具有生物活性，可以促進作物生長，并起到抑菌、殺菌的作用。如生物質(zhì)稻殼提取液對白色念珠菌、大腸桿菌的抑菌率可達90%以上。此外，生物質(zhì)提取液可以作為基質(zhì)，加上農(nóng)作物生長必需的一定數(shù)量的大量元素、中量元素、微量元素，制成活性有機葉面肥，顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

熱能。氣化過程中，為凈化可燃氣，獲取生物質(zhì)提取液，冷凝器需使用冷卻水；發(fā)電機高速運行需使用冷卻水冷卻電機；為使氣化爐保持適當爐溫，并使生物質(zhì)炭冷卻，需對氣化爐進行冷卻。這幾個過程的冷卻水出來都是具有溫度的。1MW功率的氣化爐每小時可產(chǎn)生10T60～80度熱水；發(fā)電機尾氣達600℃高溫，每小時可產(chǎn)生1T余熱蒸汽。蒸汽和熱水都是很重要的有價值的資源，1T蒸汽約250元，1T熱水約80元。一座5MW的電廠，每小時可產(chǎn)生5噸蒸汽和50T的熱水，其一天產(chǎn)生的蒸汽和熱水達12萬多元。

除了獲取各種具有效益的產(chǎn)品外，生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的應用還可以起到很好的節(jié)能減排效果。一個5MW的生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)電廠，與傳統(tǒng)煤發(fā)電相比，每年節(jié)約標準煤12600T，減排SO2300T，NOX66T，CO232760T。

2002年，我們開啟了“生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)的研究。經(jīng)過10多年的實驗、研究、示范，該技術(shù)于2012年正式進入工業(yè)化示范階段。目前的技術(shù)及機械化水平完全可以支撐生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)進入產(chǎn)業(yè)化階段。未來，將在現(xiàn)有500kw氣化爐成功運行多年的基礎上，集成與提升單爐單機轉(zhuǎn)化成多爐多機，并提高單爐單機的生產(chǎn)能力，建設5MW生物質(zhì)電廠與炭基復合肥、生物質(zhì)電廠與活性炭等聯(lián)合企業(yè)。我們期待并相信生物質(zhì)能源多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為生活帶來更多美好！endprint