一種生物質(zhì)材料同時(shí)制取炭氣液產(chǎn)品的方法及應(yīng)用技術(shù)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

一個(gè)農(nóng)林生物質(zhì)材料高效、無公害、資源化利用技術(shù)及應(yīng)用南京林業(yè)大學(xué)張齊生周建斌05月第1頁第1頁

農(nóng)林生物質(zhì)國內(nèi)外利用辦法諸多，如直接燃燒、氣化、液化、壓縮成型、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化或制造人造板等，但由于種種原因或條件限制，真正技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)可行，應(yīng)用便捷辦法還不多。針對(duì)上述問題我們研究了將農(nóng)林生物質(zhì)同時(shí)制取炭、氣、液三種產(chǎn)品，尋求一個(gè)高效、無公害、資源化利用辦法。一、技術(shù)方案第2頁第2頁將木質(zhì)、竹質(zhì)廢料或秸稈、稻殼、果殼、果樹枝條等送入氣化爐，有限量供氧產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，經(jīng)氣液分離后純凈可燃?xì)夤┌l(fā)電或供氣；液體通過冷凝回收得到醋液，用于家畜飼養(yǎng)消毒液、除臭劑或用于農(nóng)藥、助劑、增進(jìn)作物生長葉面肥，在有機(jī)作物中效果奇特；得到炭，富含作物生長必需營養(yǎng)元素，對(duì)水和肥有長期有效緩釋作用，對(duì)重金屬污染、退化土壤含有改良、修復(fù)作用，可制成有機(jī)復(fù)合肥，或鋼鐵工業(yè)保溫材料等。第3頁第3頁炭、氣、液高效利用工藝流程圖第4頁第4頁農(nóng)林生物質(zhì)高效利用裝置圖第5頁第5頁

防蟲、抗菌劑農(nóng)作物秸稈熱解氣化秸稈炭冷卻氣液分離秸稈醋液可燃性氣體提取葉面肥除臭劑發(fā)電或供氣有機(jī)復(fù)合肥栽培基質(zhì)土壤改良、修復(fù)劑肥料緩釋劑蜂窩炭工業(yè)用炭炭、氣、液產(chǎn)品應(yīng)用示意框圖炭、氣、液產(chǎn)品應(yīng)用第6頁第6頁應(yīng)用實(shí)例：

將果樹枝條碎成1-3cm原料送入氣化爐，氣化形成可燃性氣體，帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，每小時(shí)可發(fā)電400kw左右,耗用果樹枝條540－580kg，可產(chǎn)生180-240kg炭，可產(chǎn)生110-140kg醋液。

果樹枝條炭、氣、醋液得率可通過有效供氧量適當(dāng)加以調(diào)控。第7頁第7頁1、氣體產(chǎn)品應(yīng)用氣體產(chǎn)品主要含有甲烷、乙烯、一氧化碳等可燃性氣體，可將其輸入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電或直接向用戶供氣。氣體成份、熱值和氣化效率見下表。820℃條件下氣體成份、熱值和氣化效率爐內(nèi)溫度氣體成份氣體熱值氣化效率/℃CO2COCH4CnHmH2N2O2KJ/Nm3/%82016.316.56.711.34.1755.31566765第8頁第8頁在正常運(yùn)營條件下，每噸農(nóng)林生物質(zhì)可發(fā)電650千瓦時(shí)，可有效處理因焚燒造成環(huán)境污染和資源流失，和煤燃燒相比，可減少煙氣中NOx和SO2排放量。若每年利用6000噸農(nóng)林生物質(zhì)通過氣化爐產(chǎn)生燃?xì)猓蓭?dòng)一套500千瓦發(fā)電設(shè)備，全年發(fā)電300萬度，且整個(gè)過程無污染。第9頁第9頁2、炭產(chǎn)品應(yīng)用農(nóng)林生物質(zhì)所得到炭，富含作物生長必需營養(yǎng)元素，對(duì)水和肥料有長期有效緩釋作用，且對(duì)重金屬污染、退化土壤含有改良、修復(fù)作用，可制成有機(jī)復(fù)合肥，或鋼鐵工業(yè)保溫材料等。比如秸稈炭，每公斤炭中大約含鉀53g、氮4.3g、磷2.6g，鎂3.52g、微量元素銅0.015g、鐵0.58g、鋅0.11g，比表面積71－220m2/g左右。我們將秸稈炭和家禽、家畜糞便一起制成秸稈炭復(fù)合肥（炭為10%），還田以后有下列效果：第10頁第10頁(1)增長土壤孔隙度，減少土壤容重、改進(jìn)土壤通氣、透水情況，提升土壤最大持水量，能夠緩和長期使用化肥造成土壤板結(jié)難題。土壤中增長4%秸稈炭，土壤容重（g/cm3)從1.39減少至1.20；土壤最大持水量(%)從37.71增長至41.17；土壤最大持水能力(%)從29.12增長至34.33。第11頁第11頁(2)秸稈炭將我國農(nóng)田土壤中緊缺氮、磷、鉀、鎂等大量元素返回到土壤中，并且還能夠補(bǔ)充植物所必須銅、鐵、鋅等微量元素，有助于提升農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。(3)秸稈炭可克制土壤對(duì)磷吸附，有助于磷解吸，從而改進(jìn)植物對(duì)磷吸取利用。當(dāng)土壤加磷量為100mg/kg時(shí)，土壤中增長4%秸稈炭以后，磷吸附率為22.37%,而未加秸稈炭土壤則高達(dá)52.43%；而相應(yīng)土壤磷解吸率由0.85%提升到22.81%。第12頁第12頁(4)秸稈炭含有修復(fù)土壤重金屬污染作用，對(duì)污染土壤中鎘(Cd)含有明顯吸附作用。在三級(jí)鎘污染土壤(100mg/kg-三級(jí)、0.6mg為二級(jí)、0.3mg為一級(jí))中加入4%秸稈炭后種植小白菜試驗(yàn)，小白菜葉中鎘含量減少49.43%；小白菜根中鎘含量減少73.51%。第13頁第13頁小白菜試驗(yàn)田第14頁第14頁稻草炭豆稈炭玉米稈炭棉稈炭復(fù)合肥秸稈炭復(fù)合肥第15頁第15頁3、液體產(chǎn)品應(yīng)用

經(jīng)測定，醋液是一個(gè)含有酸類、酯類、醛類、酚類等100各種化學(xué)成份液體產(chǎn)物，其有效含量約為8～10%，pH值約為3左右酸性淺褐色液體。依據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道其應(yīng)用路徑，主要有下列幾方面：第16頁第16頁(1)醋液是一種高效殺菌、消毒、除臭劑經(jīng)揚(yáng)州大學(xué)劉秀梵院士實(shí)驗(yàn)室檢測，秸稈醋液復(fù)配液對(duì)禽流感和雞瘟病病毒有滅殺作用，經(jīng)省疾病預(yù)防中心檢測，對(duì)大腸桿菌、金色葡萄球菌、白色念珠菌都有很強(qiáng)殺菌和抑菌效果；另一方面它有強(qiáng)酸性，噴灑在養(yǎng)雞場，與雞糞中氨、氮中堿性物質(zhì)中和有極好除臭效果。第17頁第17頁(2)醋液能夠適量和秸稈炭一起制成秸稈炭復(fù)合肥，還田以后有改進(jìn)土壤化學(xué)性質(zhì)、滅殺土壤中有害細(xì)菌，增進(jìn)農(nóng)作物生長作用。(3)秸稈醋液能夠作為農(nóng)藥助劑，噴灑在農(nóng)作物和果樹葉面上，既可減少農(nóng)藥用量又可改進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和增長產(chǎn)量。第18頁第18頁粗秸稈醋液精餾秸稈醋液第19頁第19頁三、小結(jié)：

為了進(jìn)一步完善和推廣本項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)前我們?cè)诮K省科技廳和國家林業(yè)局支持下，課題組正在安徽宣都市建設(shè)農(nóng)作物秸稈發(fā)電、當(dāng)代