生物质热解干馏集中供气技术的应用

2009-03-30赵洪叶魏晓明徐冬利

农业工程技术·农业信息化 2009年2期

赵洪叶　魏晓明　徐冬利

生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它包括植物、动物及其排泄物、有机垃圾等几大类。生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，是人类可开发利用的主要新能源之一。据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍；而作为能源的利用量还不到其总量的l%。事实上，生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源。至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料，生产电力，减少对矿物能源的依赖。专家认为，生物质能源将成为未来可持续能源的重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。

我国农村能源工作应建立在农村循环经济发展模式的基础上，大胆进行科学创新。确立科学的建设规模及运行管理模式，采用可行的先进技术，引入市场竞争机制进行专业化运营管理，减轻和降低生态环境污染、实现废弃物无害化和资源化利用，是提升我国农林生物质资源开发与利用水平、发展循环经济、改善农村环境、建设社会主义新农村的重要战略举措。

随着人们对生物质燃料技术的研究，目前已经在我国出现了生物质固体成型燃料、生物质气化供气等多种利用形式。

北京联合创业建设工程有限公司通过科研开发在农业秸秆能源的开发利用上取得了突破性进展，利用生物质干馏技术对农业废弃物热解制取高热值可燃气体，供农村农民使用，并可生产木炭、木醋液、木焦油等多种经济价值较高的副产品。创建了集中制气，区域配送，统一管理，利益共享的高效能源开发利用管理模式。并建立了多个示范工程，组织管理完善、设备运行良好、经济效益可观。现结合它们的工程工艺，就生物质干馏集中供气技术做一个介绍。

一、干馏生产技术

1、干馏技术

干馏是一个复杂的化学反应过程，包括脱水、热解、热缩合、加氢、焦化等反应。不同的物质的干馏过程虽各有差别，但一般均可分为脱水分解、热解、缩合和炭化三个阶段。

2、生物质干馏技术

① 生物质干馏是指在隔绝空气的条件下，将生物质热解为可燃气体、固体炭和液体生物油的过程。

② 利用新型干馏生产工艺，每热解1t生物质（干基）可生产250～300m³燃气、250～300kg固体炭、200～250kg木醋液和30～50kg木焦油。

③ 实现了生物质到高值产品的完全转化，且生产过程达到了污染物的“零排放”。

3、热解产品

将生物质资源转化为木炭、木焦油、木醋液和高品质燃气，可实现生物质的完全转化。采用热解生产工艺，每处理1000kg生物质（干基）可产出约300m³可燃气、300kg木炭、250kg木醋液和50kg焦油（符合销售标准）。燃气质量可满足国家标准的要求，热值可达15-17MJ/m³（标态）。

① 高品质燃气

具有良好的品值，热值可达3800大卡/立方米，燃烧状况相当于天然气，可用于燃气发电、锻造、瓷砖烧制、城乡居民生活用气等行业。

② 生物质炭

生物质炭是新型干馏工艺的主要产品之一，含炭量约85%，热值达7000大卡/kg，可替代天然炭及工业用炭。

工艺可根据原料及产品需求的不同产生炭棒、炭粉及蜂窝炭，可提供用户烘烤及采暖，有效减少燃煤污染物的排放。

生物质炭已广泛应用于农业、化工及环保行业。可代替天然炭、工业用炭。可用于烧烤、取暖、工业净水和冶炼厂，也可供硅厂、活性炭厂生产炭化硅、结晶硅和二硫化碳。国内市场价格一般为2000～2500元。

③ 木焦油

木焦油是生物质热解过程中分离出的一种以烃、酚、酸类化合物为主的复杂混合物，其品质优于煤焦油。具有柔和度好、耐老化、耐高温等优点，是生产防水材料、防腐涂料、船舶漆、硬度聚氨酯泡沫和抗凝剂的优良原料。可替代煤焦油，具有广阔的市场前景，国内售价约为2500元/吨。

④ 木醋液

木醋液也是生物质在热解过程中得到的水溶性含氧化合物，是多种有机酸的混合液。具有杀菌、治虫、抗病、促进作物生长等作用。可作为绿色无公害农药、微肥使用，可提高作物产量和品质，并能降解农药残留。可作为纯天然杀虫剂、天然植物生长调节剂、以及除臭剂等。

木醋液的应用领域广阔，已广泛应用于化工业、林业、农业、畜牧业、食品加工业和医药卫生业。经过深加工，可用于浸泡手足，具有经络疏通、血脉流畅、提高免疫功能。能抑制各类真菌，促进新陈代谢，对预防手、足癣有显著效果。国内市场价格约1000元/吨。

二、效益分析

1.社会效益

1）为广大农民致富就业开辟新路

农业结构调整政策和生态环境治理力度的加大给生物质能资源的发展带来了巨大商机。生物质燃料及设备的大量推广必然要求大量的生物质的供应，这样会使大量的秸秆不再被就地焚烧，变废为宝。生物质气化集中供气工程建成后，仅生物质收购一项，每年可为当地居民带来近几十万元的可观收入。原料的收购、加工、储存、运输以及项目的运行管理等环节都能有效促进劳动力就业，提高当地居民收入水平。

2）为社会主义新农村建设提供新思路

将农林废弃物充分利用，生产出高附加值的产品回报社会，是国家多年来一直扶持的循环经济项目，也是政府多年来欲打造的农村循环经济新模式。

生物质综合利用工程可将秸秆、树枝、生活垃圾等农林废弃物变废为宝，高效转化为生物质成型燃料及清洁能源（燃气、炭）、有机农药（木醋液）等产品。其中，木醋液是一种天然的植物生长促进剂和杀虫、驱虫剂，对多种农作物和经济作物均有增产作用，可增加VC和糖含量，减少硝酸盐含量和降解农药残留。

通过项目的实施可为当地农村居民提供绿色燃料、高品质燃气、绿电等清洁能源，提高农村居民生活质量，对于解决能源危机、“三农”问题、统筹城乡发展和改善生态环境具有一举多得的功效，也是创建和谐社会和建设社会主义新农村的具体体现，是发展循环经济、建立节约型社会的有效途径。

2. 经济效益

采用热解（干馏）生产技术产生的可燃气热值高、焦油含量低与城市煤气品质相同，农民使用安全。其副产品的销售具有一定的经济效益。实践证明，规模达到1000户以上，每热解一吨秸秆其经济指标为:

每利用一吨秸秆 ——可为农村居民创造百元收入

——可减少2.1kg的烟尘颗粒污染

——可少用0.54吨标准煤

——发出400度清洁燃烧电

每干馏一吨秸秆——可供应250户居民一天的炊事燃气

（价值375元）