一种生物质材料同时制取炭、气、液产品的方法及应用技术

一种农林生物质材料高效、无公害、资源

化利用技术及应用

南京林业大学 张齐生 周建斌 2008年05月

一、技术方案农林生物质国内外利用的方法很多， 如直接燃烧、气化、液化、压缩成型、生 物化学转化或制造人造板等，但由于种种 原因或条件的限制，真正的技术成熟、经 济可行，应用便捷的方法还不多。针对上 述问题我们研究了将农林生物质同时制取 炭、气、液三种产品，寻求一种高效、无 公害、资源化利用的方法。

将木质、竹质废料或秸秆、稻壳、果壳、果树枝条等送入气化炉，有限量的供氧产生大量的可燃气体， 经气液分离后的纯净可燃气供发电或供气；液体通过 冷凝回收得到醋液，用于家畜饲养的消毒液、除臭剂 或用于农药、助剂、促进作物生长的叶面肥，在有机

作物中效果奇特；得到的炭，富含作物生长的必需营养元素，对水和肥有长效缓释作用，对重金属污染、

退化的土壤具有改良、修复作用，可制成有机复合肥，或钢铁工业的保温材料等。

炭、气、液高效利用工艺流程图

农林生物质高效利用装置图

炭、气、液产品的应用工业用炭

蜂窝炭 农作物秸秆 热解气化 冷却 秸秆炭 有机复合肥

栽培基质可燃性气体 气液分离 土壤改良、修复剂 肥料缓释剂 叶面肥 提取 除臭剂

发电或供气

秸秆醋液

防虫、抗菌剂

炭、气、液产品应用示意框图

应用实例：

将果树枝条碎成1-3cm原料送入气化 炉，气化形成的可燃性气体，带动燃气轮 机发电，每小时可发电400kw左右, 耗用 果树枝条540-580kg,可产生180-240kg炭，可产生110-140kg醋液。

果树枝条炭、气、醋液的得率可通过 有效供氧量适当的加以调控。

1、气体产品的应用气体产品主要含有甲烷、乙烯、一氧化碳

等可燃性气体，可将其输入燃气轮机发电或直接向用户供气。气体成份、热值和气化效率 见

下表。820℃条件下的气体成份、热值和气化效率气体成分 气体热值 气化效率

炉内温度 /℃ CO2 CO CH4

CnHm

H2

N2

O2

KJ/Nm3

/%

820

16.3

16.5

6.71

1.3

4.17

55.3

1

5667

65

在正常运行条件下，每吨农林生物质可发电650千瓦时，可有效解决因焚烧造成的环境污染和资源

流失，和煤的燃烧相比，可减少烟气中NOx 和SO2的排放量。 若每年利用6000吨农林生物质通过气化炉产生 燃气，可带动一套500千瓦的发电设备，全年发电 300万度，且整个过程无污染。

2、炭产品的应用农林生物质所得到炭，富含作物生长的必需 营养元素，对水和肥料有长效缓释作用，且对重

金属污染、退化的土壤具有改良、修复作用，可制成有机复合肥，或钢铁工业的保温材料等。 例如秸秆

炭，每千克的炭中大约含钾53g、 氮4.3g、磷2.6g,镁3.52g、微量元素铜0.015g、 铁0.58g、锌0.11g,比表面积71-220m2/g左右。 我们将秸秆炭和家禽、家畜的粪便一起制成秸秆 炭复合肥(炭为10%),还田以后有如下效果：

(1) 增加土壤孔隙度，降低土壤容重、改善

土壤通气、透水状况，提高土壤最大持水量，可以缓解长期使用化肥造成土壤板结的难题。

土壤中增加4%的秸秆炭，土壤的容重(g/cm3)从1.39减少至1.20;土壤最大持水

量(%)从37.71增加至41.17;土壤最大持水能力(%)从29.12增加至34.33。

(2)秸秆炭将我国农田土壤中紧缺的氮、磷、钾、镁

等大量元素返回到土壤中，而且还可以补充植物所必须的铜、铁、锌等微量元素，有利于提高农作物的产 量和品质。 (3)秸秆炭可抑制土壤对磷的吸附，有利于磷的解吸， 从而改善植物对磷的吸收利用。

当土壤加磷量为100mg/kg时，土壤中增加4%的秸秆炭以后，磷的吸附率为22.37%,而未加秸秆炭的土

壤则高达52.43%;而相应土壤磷的解吸率由0.85%提高到22.81%。

(4) 秸秆炭具有修复土壤重金属污染的作 用，对污染土壤中的镉(Cd)具有显著的吸 附作用。 0.6mg为二级、0.3mg为一级)中加入4%秸 秆炭后种植小白菜试验，小白菜叶中镉的

在三级镉污染的土壤(100mg/kg-三级、

含量减少49.43%;小白菜根中镉的含量减少73.51%。

小白菜试验田

复合肥

秸秆炭复合肥

稻草炭

豆秆炭

玉米秆炭

棉秆炭

3、液体产品的应用 经测定，醋液是一种含有酸类、酯类、 醛类、酚类等100多种化学成分的液体产物， 其有效含量约为8~10%,pH值约为3左右的 酸性浅褐色液体。

根据目前的试验和有关文献报道其应用途径，主要有以下几方面：