《农林生物质气化联产“电-炭-肥-热(冷)”技术的集成创新与应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《农林生物质气化联产“电-炭-肥-热(冷)”技术的集成创新与应用（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、农林生物质气化联产“电-炭-肥-热（冷）”技术的集成创新与应用,主要内容,一、生物质气化技术 二、气化联产技术的产品 三、气化联产技术装备 四、提取液与炭制作肥料的应用示范,一、生物质气化技术,生物质是地球上来源广、数量多、可再生的一种资源，具不完全统计我国每年的农林生物质约有10亿吨。 这些资源目前作为能源利用的主要方式有：直接燃烧发电、固化成型造粒、干馏、气化、发酵制沼气、生物制油和酒精等。这些方法都或多或少的存在某些方面的不足，归纳起来主要的问题是：资源利用不充分、加工方法欠科学、经济效益和环境效益不显著。,1、生物质气化,传统的气化技术是将生物质在高温下与气化剂（空气、水蒸气等）发生热
2、解、氧化和还原等反应，高效率地转化为气体燃料的过程。气化技术并非是当今的高新技术，早在1918年瑞典人Axel设计了第一台上吸式木炭气化炉，1924年制造了第一台下吸式木炭气化炉，从而开创了生物质气化的先河。上世纪80年代后，我国各地开始兴起生物质气化发电和农村供气，并在一段时间内成为一种潮流。但是遗憾的是国内外能够稳定运行并具有良好的经济效益和环境效益的生物质气化发电(或供气)企业却寥寥无几。,我们团队10多年来针对传统气化技术存在的产品单一、经济效益不显著；可燃气中焦油含量高，存在一定的环境污染；气化设备产能太小，不能引起工业界的关注的缺陷，开展了有针对性的创新性研究。 提出了在生物质气化
3、的同时获取气、固、液三相产品和高效利用的创新发展理念。从研究、应用与发展的角度研究了传统气化技术的根本问题并提出了解决方法，实现了“生物质气化联产“电-炭-肥-热（冷）”技术的集成创新与应用”。使生物质的利用完全符合绿色、循环的可持续发展目标。,干燥区：20-200 ，原料中自由水和结合水的蒸发。,热解区：200-600 ，原料在缺氧的条件下裂解产生大量可燃气(CO，H2，CH4等)、炭、焦油。,氧化区：600-800 ，生物质炭与气化剂反应。 C+O2CO2 2C+O22CO,还原区：800-600 ，还原反应。 C+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2 C+CO22CO C+2H2C
4、H4 CO2+H22CO+H2O,2、技术原理,气化炉内反应机理,二. 气化联产技术的产品,1.可燃气 不同的生物质原料，可燃气的成分有差别，热值也有差别。1kg生物质燃料，可产生2.5-3m3可燃气。,燃烧的可燃气,可燃气的成份与热值,可燃气可用于发电和锅炉燃料。1kg木片可发电0.9-1.0度电、1.5kg稻壳可发1.0度电；可燃气也可用于锅炉燃料，1500m3可燃气每小时可产生2吨中低压饱和蒸汽。,2.生物质炭,稻草炭 豆秆炭,玉米秆炭 棉秆炭,生物质炭是一种多孔质材料，外观黑色，形状有粉状和颗粒状。具有发达的孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团，稳定的物理和化学性质。特别是制成活
5、性炭后，是优良的吸附、净化材料、也可以作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。,洋葱状富勒烯,碳纳米管理想结构,富勒烯理想结构,根据原料不同，可以分为木炭、稻壳炭、秸秆炭等。,秸秆炭理化性质：每kg炭中含钾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171m2/g,木炭由于含碳量高、灰分少，可制成活性炭，具有很多工业用途；秸秆炭可用于制作炭基复合肥，既有肥料的作用，又有改良土壤的效果。 具体效果为： (1)可使秸秆中的钾、硅、镁等多种大量、中量、微量元素回田。其中钾元素约为5
6、%，硅为310%。 (2)增加土壤的孔隙度，改善土壤的通 气、透水状况。土壤中增加4%的炭，土壤密度从1.39%减少到1.20%；,(3) 抑制土壤对磷的吸附，改善作物对磷的吸收。土壤中增加4%的炭，土壤对磷的吸附率为22.3%，而未加炭土壤的吸附率高达52.43%，土壤对磷的解析则由0.85%提高到22.81%。 (4) 可修复被重金属污染的土壤。种小白菜试验表明，土壤中加入4%的炭，小白菜叶中镉的含量减少49.45 %， 根中镉的含量减少73.51 %。湖南农业大学王惠群教授20132014两年，连续做的大面积农田试验，使用炭基复合肥的200多亩水稻田，十一个点测试结果稻米中镉的含量减少5
7、0 %以上，均低于0.2%，符合国家标准要求。,(5) 提高土壤地温13，作物的成熟期可提前35天。 (6)可提高土壤的持水能力，有良好的保水作用。土壤中增加4%的炭，土壤最大持水量从37.7%增加至41.7%，由于秸秆炭的比表面积高达100m/g以上，对土壤中的肥料和农药均有缓释作用，使肥料成为缓释肥。因此秸秆炭还田有百利而无一害。,3. 生物质提取液,生物质材料热解气化时产生的液体成分经冷凝、分离可得到含有酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类等多种有机化学成分的生物质提取液。,粗秸秆提取液 精馏秸秆提取液,3.1生物质提取液的成分分析,稻壳提取液组成成分分析,稻壳提取液总离子色谱图,稻壳提取
8、液大约含有18种物质，主要含有21.17%醇类、3.75%酚类和3.65%酯类，还有酸类、醛类、酮类等约40.08%的大量其它物质。,秸秆提取液组成成分分析,秸秆活性有机提取液总离子色谱图,秸秆生物质有机提取液大约含有多种有机物质，主要含有1.89%醇类、7.49%酚类、3.21%酯类、8.23%酮类、0.68%酸类、0.95%醛类物质，还含有4.44%的其它物质。,由于这些有机化合物本身都具有生物活性，具有促进作物生长和抑菌、杀菌性能，各种物质之间相互协同作用，使生物质活性提取液具有良好的促进作物生长和抑菌、杀菌性能。,3.2 生物质提取液的基本性质,精制稻壳活性提取液较粗稻壳活性提取液更加
9、透明，其色泽为淡黄色，气味有微弱烟焦味。,以生物质稻壳为原料生产的生物质提取液的基本性质如下表所示。,由上表可知，生物质稻壳活性提取液对白色念珠菌、大肠杆菌有很强的抑菌、杀菌效果，抑菌率都在90%以上；对金黄色葡萄球菌、黑曲霉菌有一定的抑菌作用。,3.3 生物质提取液的抑菌性能试验,以稻壳活性提取液为原料，以白色念珠菌、黑曲霉菌、大肠杆菌及金黄色葡萄球菌为供试菌种，按抑菌试验方法进行抑菌试验，结果如下表所示。,3.4 生物质提取液作基质的叶面肥,以生物质提取液作为基质，增加农作物生长紧缺的大量元素、中量元素和微量元素，复配而成有机叶面肥。稀释至300-500倍。,4、余热（冷） 生物质气化过程
10、中，在气化炉和发电机的冷却时，每500KW机组可以产生6吨80的热水，发电机尾气具有大量的余热，可以带0.5吨余热蒸汽锅炉或3吨80的热水锅炉，采用蒸汽轮机发电，可以选用不同型号的机组，实现热电联用。,三、气化联产技术装备,由气化炉和发电机两大部分组成。,（1）流化床气化炉（适用于各种颗粒状原料）,国电公司10MW秸秆类流化床气化发电项目,该项目成功解决了可燃气净化及焦油处理的世界性难题。实现了生物质气化发电的规模性（10MW甚至更大）。,1、气化炉,（2）下吸式固定床气化炉(顶部进料，下部出料，下部出气，适用于稻壳等原料),湖南亮之星米业下吸式气化炉,生物质燃气发电机（500kwh）系统,河
11、北平泉1MW杏壳发电-活性炭联产设备,木片气化替代煤供热联产炭工程现场,3、上吸式固定床气化炉 (炉顶进料、下部排炭、上部出气，适用于木片等原料),浙江木片气化多联产（发电、液体肥、活性炭或炭基肥）项目,生物质气化试验,工程案例,承德华净杏壳发电联产活性炭、热、肥综合利用工程现场,工程案例,“1MW生物质气化炭电热肥多联产”项目以西双版纳的橡胶木废料为原料，通过气化发电联产炭热肥的新方法。,云南西双版纳生物质气化发电联产炭热肥系统,1.生物质提取液作为基质制造叶面肥使用实例 以生物质提取液为基质，复配农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素和微量元素，制成活性有机叶面肥。开展了多方面的试验
12、。,未使用叶面肥的西红柿,使用叶面肥的西红柿,山东临沂试验结果表明：提取液为基质的叶面肥能使西红柿表面色泽鲜艳、增加座果率，提高单株产量，500倍提取液与对照相比每亩增产31.66。,四. 提取液与炭制作肥料的应用示范,不同浓度提取液处理苹果着色对比可以看出，提取液处理对苹果果实着色均有作用，其中以200倍提取液着色最好，而且口感好、产量高。,在果树上的喷洒效果（宁夏）,在杏树生产上的应用效果（宁夏）,宁夏林科所李子对比效果,在李子结果后，先后共喷洒2次活性有机液体肥。果实成熟可提前35天，果实增大、外形发亮、无斑点、口味好。经测定，产量可增加约15%，维生素、糖份含量可增加35%；,宁夏林科
13、所灌根萝卜,宁夏林科所灌根油麦菜对照,萝卜用稀释至800倍的有机液体肥滴灌一次，萝卜个体明显增大，最大的一个单体重达9市斤，而对照组单体重一般为34斤；经测定，产量可增加约15%，维生素、糖份含量可增加35%；油麦菜和萝卜一样滴灌一次叶和杆长势旺盛，明显优于对照组。,油麦菜（灌根）上的应用（宁夏）,油麦菜用有机液体肥滴灌一次，叶和杆长势旺盛，明显优于对照组。,水稻上的应用（山东临沂）,对照组亩产963斤，喷施叶面肥的稻子亩产1295斤，增产35.6。,喷施叶面肥,未喷施叶面肥,生物质提取液对辣椒的影响(江西),试验设6个处理：清水对照、生物质活性有机提取液稀释100倍、200倍、300倍，40
14、0倍，500倍，其中以稀释400倍生物质活性有机提取液最好。与对照相比叶绿素含量增加了51.93%， VC含量增加了83.33%，方差分析表明差异均达到极显著水平。测试结果如下所示 。,不同浓度生物质活性有机提取液处理辣椒对比照片,与对照相比，不仅产量增加，而且叶绿素含量增加了51.93%， VC含量增加了83.33%，,在有机水稻育秧上的应用,三年来6000多亩有机水稻(江苏句容有机农业合作社),育秧全部采用生物质提取液(稀释30倍)浸种，秧田基本未见恶苗病、苗稻瘟及干尖线虫病发生，秧苗长势好。大田也没有发生过恶苗病、稻瘟及干尖线虫病危害。,生物质提取液浸水稻种子,在有机桃树防治蚜虫上的应用
15、,戴庄村1500余亩有机桃园已连续三年用提取液替代化学农药防治害虫，基本控制蚜虫、金龟子、桃小食心虫、梨小食心虫危害,效果显著。,防治蚜虫及灰霉病上的应用,有机草莓栽培试验田已连续多年用生物质提取液 (100300倍)防治草莓蚜虫及灰霉病，基本控制危害，对棚内放蜂授粉没有影响，生产出优质有机草莓。春季露地蔬菜苗期及大田防治蚜虫也取得效果。,常年用化学农药防治3-4次,草莓灰霉病是草莓主要病害,有机草莓,未喷提取液区 19,喷提取液区 5,喷提取液草莓植株查不到蚜虫,未喷提取液草莓植株蚜虫情况,施用生物质提取液后，土壤中虫雌虫数目和虫卵数目显著降低，发生蔫的植株数目显著低与对照。,对黄瓜连作土壤
16、中线虫发病的影响,南方线虫的基本形态 虫卵,在连栋温室中，用盆栽黄瓜进行试验，盆直径22 cm，每盆装连作地土壤10 L。7月15日定植。 在黄瓜定植前，每盆浇灌生物质提取液400倍液1000 mL，定植后每周浇灌一次，每次浇灌1000 mL，浇灌4次（处理1），至定植后45d，统计植株发病率。对照按此方法浇清水。,施用生物质提取液对线虫的防治效果,结果表明：施用400倍生物质提取液能显著降低盆栽黄瓜根结线虫的发生率，发病株的病情指数也显著下降，对土壤pH测定结果表明施用提取液后，土壤pH值显著降低，pH调节机能可能是生物质提取液降低线虫发生的重要原因之一，但详细机理尚需进一步研究。,2、生物质炭基肥生产工艺及应用,生物质炭基肥生产,配送生物质炭基肥,生物质炭基肥,玉米和蔬菜专用生物质炭基肥,生物质炭基肥对马铃薯生长发育的影响,生物质炭基复合肥,常规对照,2015年黑龙江炭基复合肥土豆田间试验图,2015年黑龙江普通复合肥土豆田间试验图,与同等施肥量的常规施肥处理相
