17年寫就的綠色能源答卷

高妍　毛艷玲

4萬噸山杏殼，可以換來什么？

2100萬度電？6000噸活性炭？還是20萬噸80℃熱水？

答案是以上全部，再加上7200噸木醋液。

而完成這些置換只需要兩個條件：1年時間和一項技術(shù)一一生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。

這個已被提出17年、產(chǎn)業(yè)化10余年的生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)電、炭、肥、熱（冷）技術(shù)，能夠在生物質(zhì)氣化的同時聯(lián)產(chǎn)出炭、氣、肥、熱等用于發(fā)電、供暖、消毒殺菌劑等，顛覆了以往農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、單一產(chǎn)出的模式，超越了歐美、日本現(xiàn)有的技術(shù)，正在對我國的生物質(zhì)能源發(fā)展、活性炭生產(chǎn)、生物質(zhì)炭及肥料行業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生重要作用。

這正是南京林業(yè)大學(xué)周建斌教授團(tuán)隊用17年時間，為祖國的綠色能源發(fā)展寫就的答卷。

17年艱苦卓絕

2014年9月，3兆瓦山杏殼發(fā)電聯(lián)產(chǎn)活性炭、肥、熱綜合利用項曰在河北承德平泉縣建成投產(chǎn)。

文章開頭所提到的山杏殼置換，就是這個項日2015年的工作成績，當(dāng)年項曰總產(chǎn)值達(dá)到了約1.4875億元。同時，一年的生產(chǎn)過程中，還節(jié)約標(biāo)煤8400噸，減排二氧化碳2.093萬噸、氮氧化物315噸、二氧化硫630噸。

這是生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一個典型應(yīng)用。周建斌團(tuán)隊，正是生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)這一創(chuàng)新的農(nóng)林廢棄物綜合利用技術(shù)的創(chuàng)造者和推動者。

周建斌開始這項研究，是從研究炭開始的。

1989年，周建斌畢業(yè)于南京林業(yè)大學(xué)林產(chǎn)化學(xué)加工工程專業(yè)，從本科時起，他就開始學(xué)習(xí)、研究各種木炭和活性炭的制備技術(shù)和性能，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。

2001年，周建斌在導(dǎo)師張齊生院士的指導(dǎo)下，開始研究竹炭的生產(chǎn)和應(yīng)用。“當(dāng)時的竹炭幾乎都是采用土窯燒炭技術(shù)，環(huán)境污染大，勞動強(qiáng)度高，時間長，得率低，在張院士的指導(dǎo)和支持下，團(tuán)隊開始研究大型的干餾法制備竹炭。”周建斌回憶，當(dāng)時干餾法制備竹炭都是需要外熱幫助的，張院士提出了不加外熱生產(chǎn)竹炭的新思路。

這個研究思路在當(dāng)時看來是非常大膽的，但更大膽的周建斌還是決定“試一試”。這一試，就試到了今天，試出了大名堂。

當(dāng)時的不加外熱制備竹炭，最終發(fā)展成了現(xiàn)在的不加外熱、不加任何助劑、添加劑、催化劑制炭同時聯(lián)產(chǎn)電、熱、肥，也就是如今的生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。這簡單一句話背后所凝結(jié)的，是周建斌與團(tuán)隊潛心摸索、艱苦創(chuàng)新的17年，是從基礎(chǔ)研究到新工藝技術(shù)攻關(guān)，到新裝置創(chuàng)制，再到高附加值產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)的持續(xù)創(chuàng)新之路。

17年問，他們針對不同類型的林農(nóng)生物質(zhì)原料，進(jìn)行了原料改性預(yù)處理、熱解氣化特性、熱解產(chǎn)物分析與品質(zhì)提升等研究，揭示了生物質(zhì)熱解氣化的過程機(jī)理與產(chǎn)物調(diào)控機(jī)制，建立了生物質(zhì)熱解氣化多聯(lián)產(chǎn)的理論基礎(chǔ)。

17年間，他們針對木片（竹）類、果殼類、秸稈類生物質(zhì)的不同特點(diǎn)，分別發(fā)明了上吸式同定床、下吸式同定床、流化床氣化發(fā)電聯(lián)產(chǎn)炭、熱、肥新工藝技術(shù)，解決了傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化工藝技術(shù)存在的產(chǎn)品單一、經(jīng)濟(jì)效益不佳的突山問題，取得了生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)高效、穩(wěn)定、環(huán)保、規(guī)模化應(yīng)用，引領(lǐng)了生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

17年間，他們針對傳統(tǒng)氣化裝置適應(yīng)性差、穩(wěn)定性不強(qiáng)及規(guī)模小等問題，研制山適合不同原料、多種類型的氣化裝置，創(chuàng)新發(fā)明了“一種適應(yīng)多種原料的農(nóng)林生物質(zhì)氣化爐”和“用于生物質(zhì)氣化與活性炭聯(lián)產(chǎn)裝置”等裝置;針對可燃?xì)鈨艋氖澜缧噪y題，創(chuàng)新發(fā)明了“用于農(nóng)林生物質(zhì)氣化氣體的干式凈化系統(tǒng)”;針對生物質(zhì)燃?xì)獾牟▌有院铜h(huán)保性問題，研發(fā)了“生物質(zhì)氣化可燃?xì)獾姆€(wěn)定環(huán)保燃燒方法及環(huán)保型燃燒腔”。

17年間，他們圍繞生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了高附加值產(chǎn)品的創(chuàng)新研發(fā)，比如針對生物質(zhì)炭進(jìn)行了深加工產(chǎn)品研發(fā)，解決了活性炭、工業(yè)和機(jī)制炭等傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中高污染、高能耗問題，同時根據(jù)不同地域、不同作物需要，制備出了符合農(nóng)業(yè)部《生物炭基肥料》標(biāo)準(zhǔn)的炭基復(fù)合肥;研究了不同類型生物質(zhì)提取液組分，根據(jù)不同作物的生長發(fā)育需求，研制開發(fā)了一種含有生物質(zhì)提取液的有機(jī)液體肥;同時研究了生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)猓苯佑糜趦?nèi)燃機(jī)發(fā)電、鍋爐供熱等……

17年前，全球能源危機(jī)、二氧化碳排放的問題還沒有受到如今的重視，卻也已顯露端倪。在這個影響千秋萬代的令球性難題面前，周建斌團(tuán)隊選擇了迎難而上、銳意創(chuàng)新，選擇了悶頭織繭、踏實(shí)累積，如今，終于迎來破繭之時、薄發(fā)之日。

一朝破繭薄發(fā)

2018年4月14日，一場成果鑒定評價會在河北平泉舉行。

南京林業(yè)大學(xué)主持完成的“林農(nóng)剩余物氣化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”接受了中國林學(xué)會組織的專家評價，并獲得如下評價意見——“整體技術(shù)處于國際先進(jìn)水平，其中林農(nóng)生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)產(chǎn)炭、熱、肥綜合利用技術(shù)具有原創(chuàng)性，處于國際領(lǐng)先水平。”

同時，專家組也指出了該項目的主要創(chuàng)新特色：“首次提出了生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)理念，創(chuàng)制了系列裝備，形成了生物質(zhì)能源、生物質(zhì)炭、炭基肥和植物源液體肥、余熱利用多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù);創(chuàng)新了活性炭生產(chǎn)的新方法、新技術(shù)，新方法不需要外加能源，氣化產(chǎn)生的炭碘吸附值達(dá)到600mg/g以上，活化時間減少30%，得率提高10%～15%;創(chuàng)新了木炭和機(jī)制炭生產(chǎn)的新方法，減少了傳統(tǒng)燒炭污染環(huán)境、效率低、勞動強(qiáng)度大等弊端;發(fā)明了系列炭基肥，炭基肥具有修復(fù)板結(jié)、退化、酸化、污染上壤多種功能和緩釋效果，使用炭基肥可以減少化學(xué)肥料使用量100%～30%。”

這些數(shù)據(jù)，均米源于周建斌團(tuán)隊多年的應(yīng)用實(shí)踐。近年來，周建斌團(tuán)隊已經(jīng)利用這一集成化技術(shù)，在國內(nèi)外應(yīng)用建成了大小工程30多個，除山杏殼綜合利用典型項目外，還有另外兩個典型項目一一

2015年5月，以橡膠木廢棄物為原料的“1兆瓦生物質(zhì)氣化炭電熱肥多聯(lián)產(chǎn)”項曰在云南勐臘縣建成投產(chǎn)。目前已發(fā)電700萬度，生產(chǎn)木炭2400噸（2500元/噸），熱水6萬噸，木醋1800噸，實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值約3045萬元。

2015年7月，以稻殼為原料的“2.5兆瓦生物質(zhì)氣化發(fā)電——3萬噸炭基肥料聯(lián)產(chǎn)”項曰在湖南寧鄉(xiāng)建成投產(chǎn)。曰前已發(fā)電1750萬度，生產(chǎn)稻殼炭1萬噸（1000元/噸），熱水15萬噸，木醋4500噸（生產(chǎn)液體肥9000噸，5000元/噸），實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值約7112.5萬元。

從以上數(shù)據(jù)不難看出生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所具備的意義和價值。它用的，都是無毒無害可再生的資源;發(fā)電過程無污染、零排放;產(chǎn)的，都是高附加值產(chǎn)品，炭基肥可改良土壤，減少農(nóng)藥化肥的使用量，木醋生物液肥則可增產(chǎn)，改進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)以及抑制病蟲害……

周建斌團(tuán)隊用實(shí)實(shí)在在的工程項目與運(yùn)營成果證明：生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)有能力、有實(shí)力、有可操作性、具備普及價值。

項曰應(yīng)用過程中，周建斌團(tuán)隊也在不斷提升技術(shù)，改進(jìn)設(shè)備，“如今農(nóng)林生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)的設(shè)備可達(dá)6兆瓦、9兆瓦甚至更大，并已實(shí)現(xiàn)了自動化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具備了大規(guī)模生產(chǎn)的條件”。

未來無限可期

在我國，每年會產(chǎn)生大量的農(nóng)林廢棄物，包括秸稈8.5億噸、稻殼0.4億噸，森林撫育剩余物、果樹修枝、木竹加工廢料、果殼等森林“三剩物”3.5億噸，以及大量的廢舊家具、食用菌廢棄原料、中藥渣、煙梗、煙渣等生物質(zhì)廢料。

這也是一種生物質(zhì)資源。長期以來，我國一直在積極摸索農(nóng)林廢棄物的綜合利用方法，變廢為寶的同時，消除其對環(huán)境的影響。生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用，為這些廢棄物的綜合利用找到了行之有效的、可復(fù)制的途徑，已經(jīng)在多年推進(jìn)過程中，逐步得到相關(guān)部門的肯定與重視。

2017年初，國家發(fā)改委環(huán)資司領(lǐng)導(dǎo)在汀蘇省發(fā)改委領(lǐng)導(dǎo)陪同下，專門到南京林業(yè)大學(xué)調(diào)研生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，并到汀西、湖南等生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)項曰現(xiàn)場進(jìn)行考察。

2017年4月28日，農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于推介發(fā)布秸稈農(nóng)用十大模式的通知[農(nóng)辦科2017（24號）]中，明確將秸稈氣化聯(lián)產(chǎn)電、炭、熱、肥的工藝技術(shù)列為秸稈農(nóng)用十大模式之一。

2017年5月22日，國家林業(yè)局等11個部委聯(lián)合發(fā)布《中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)十三五規(guī)劃》[林規(guī)發(fā)2017（43號）]，其中明確指出，建設(shè)一批生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)示范基地，推動生物質(zhì)炭、肥等產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土壤改良等領(lǐng)域。

2017年11月27日，國家能源局與環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改試點(diǎn)工作的通知》（圍能發(fā)電力[2017]75號），要求布局一批燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改項曰，鼓勵試點(diǎn)項日聯(lián)產(chǎn)生物炭，并開展炭基肥還田、活性炭治理修復(fù)土壤水體等下游產(chǎn)業(yè)利用研究。該文件直接下發(fā)至技術(shù)支持單位南京林業(yè)大學(xué)，其中肯定之意不言自明。

生物質(zhì)能源是真正的清潔能源，已成為世界公認(rèn)的第四大能源庫，其發(fā)展優(yōu)勢已形成國際共識，成為國際競爭新高地。展望未來，周建斌團(tuán)隊的生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)必將大有可為。

周建斌，博士，教授、博士生導(dǎo)師。1989年畢業(yè)于南京林業(yè)大學(xué)林產(chǎn)化學(xué)加工工程專業(yè)，現(xiàn)任南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)系主任、南京林業(yè)大學(xué)氣（液）化工程研究中心主任，生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)國家創(chuàng)新聯(lián)盟理事長、中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會活性炭分會副秘書長。

長期從事生物質(zhì)熱解（能源）與炭材料的教學(xué)、研究與產(chǎn)業(yè)化工作，先后主持和參與國家“948”引進(jìn)項目、科技部863計劃項目、973計劃項目、國家“十一五”“十二五”支撐計劃項目、國家自然科學(xué)基金項目、國家林業(yè)局公益性項目、示范項目及省部級科技攻關(guān)項目等近30項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文70多篇，主編參編出版專著教材5部、編寫本科及研究生教材5部。申請及獲得國家發(fā)明專利30多項，獲省部級鑒定成果12項。榮獲國家科技進(jìn)步一等獎、國家科技進(jìn)步二等獎、浙江省科技進(jìn)步一等獎.江蘇省科技進(jìn)步一等獎、梁希林業(yè)行業(yè)一等獎、南京市科技進(jìn)步二等獎各]項，入選江蘇省“六大人才高峰”及“姑蘇創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才”計劃，享受國務(wù)院特殊津貼。