一种生物质材料同时制取炭气液产品的方法及应用技术市公开课金奖市赛课一等奖课件

一个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05月第1页第1页

农林生物质国内外利用办法诸多，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限制，真正技术成熟、经济可行，应用便捷办法还不多。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，寻求一个高效、无公害、资源化利用办法。一、技术方案第2页第2页将木质、竹质废料或秸秆、稻壳、果壳、果树枝条等送入气化炉，有限量供氧产生大量可燃气体，经气液分离后纯净可燃气供发电或供气；液体通过冷凝回收得到醋液，用于家畜饲养消毒液、除臭剂或用于农药、助剂、增进作物生长叶面肥，在有机作物中效果奇特；得到炭，富含作物生长必需营养元素，对水和肥有长期有效缓释作用，对重金属污染、退化土壤含有改良、修复作用，可制成有机复合肥，或钢铁工业保温材料等。第3页第3页炭、气、液高效利用工艺流程图第4页第4页农林生物质高效利用装置图第5页第5页

防虫、抗菌剂农作物秸秆热解气化秸秆炭冷却气液分离秸秆醋液可燃性气体提取叶面肥除臭剂发电或供气有机复合肥栽培基质土壤改良、修复剂肥料缓释剂蜂窝炭工业用炭炭、气、液产品应用示意框图炭、气、液产品应用第6页第6页应用实例：

将果树枝条碎成1-3cm原料送入气化炉，气化形成可燃性气体，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、醋液得率可通过有效供氧量适当加以调控。第7页第7页1、气体产品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℃条件下气体成份、热值和气化效率炉内温度气体成份气体热值气化效率/℃CO2COCH4CnHmH2N2O2KJ/Nm3/%82016.316.56.711.34.1755.31566765第8页第8页在正常运营条件下，每吨农林生物质可发电650千瓦时，可有效处理因焚烧造成环境污染和资源流失，和煤燃烧相比，可减少烟气中NOx和SO2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500千瓦发电设备，全年发电300万度，且整个过程无污染。第9页第9页2、炭产品应用农林生物质所得到炭，富含作物生长必需营养元素，对水和肥料有长期有效缓释作用，且对重金属污染、退化土壤含有改良、修复作用，可制成有机复合肥，或钢铁工业保温材料等。比如秸秆炭，每公斤炭中大约含钾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、家畜粪便一起制成秸秆炭复合肥（炭为10%），还田以后有下列效果：第10页第10页(1)增长土壤孔隙度，减少土壤容重、改进土壤通气、透水情况，提升土壤最大持水量，能够缓和长期使用化肥造成土壤板结难题。土壤中增长4%秸秆炭，土壤容重（g/cm3)从1.39减少至1.20；土壤最大持水量(%)从37.71增长至41.17；土壤最大持水能力(%)从29.12增长至34.33。第11页第11页(2)秸秆炭将我国农田土壤中紧缺氮、磷、钾、镁等大量元素返回到土壤中，并且还能够补充植物所必须铜、铁、锌等微量元素，有助于提升农作物产量和品质。(3)秸秆炭可克制土壤对磷吸附，有助于磷解吸，从而改进植物对磷吸取利用。当土壤加磷量为100mg/kg时，土壤中增长4%秸秆炭以后，磷吸附率为22.37%,而未加秸秆炭土壤则高达52.43%；而相应土壤磷解吸率由0.85%提升到22.81%。第12页第12页(4)秸秆炭含有修复土壤重金属污染作用，对污染土壤中镉(Cd)含有明显吸附作用。在三级镉污染土壤(100mg/kg-三级、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，小白菜叶中镉含量减少49.43%；小白菜根中镉含量减少73.51%。第13页第13页小白菜试验田第14页第14页稻草炭豆秆炭玉米秆炭棉秆炭复合肥秸秆炭复合肥第15页第15页3、液体产品应用

经测定，醋液是一个含有酸类、酯类、醛类、酚类等100各种化学成份液体产物，其有效含量约为8～10%，pH值约为3左右酸性浅褐色液体。依据当前试验和相关文献报道其应用路径，主要有下列几方面：第16页第16页(1)醋液是一种高效杀菌、消毒、除臭剂经扬州大学刘秀梵院士实验室检测，秸秆醋液复配液对禽流感和鸡瘟病病毒有灭杀作用，经省疾病预防中心检测，对大肠杆菌、金色葡萄球菌、白色念珠菌都有很强杀菌和抑菌效果；另一方面它有强酸性，喷洒在养鸡场，与鸡粪中氨、氮中碱性物质中和有极好除臭效果。第17页第17页(2)醋液能够适量和秸秆炭一起制成秸秆炭复合肥，还田以后有改进土壤化学性质、灭杀土壤中有害细菌，增进农作物生长作用。(3)秸秆醋液能够作为农药助剂，喷洒在农作物和果树叶面上，既可减少农药用量又可改进农产品质量和增长产量。第18页第18页粗秸秆醋液精馏秸秆醋液第19页第19页三、小结：

为了进一步完善和推广本项技术，当前我们在江苏省科技厅和国家林业局支持下，课题组正在安徽宣都市建设农作物秸秆发电、当代