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年時間和一項技術一一生物質氣化多聯產技術。

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

這正是南京林業(yè)大學周建斌教授團隊用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)電聯產活性炭、肥、熱綜合利用項曰在河北承德平泉縣建成投產。

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，當年項曰總產值達到了約1.4875億元。同時，一年的生產過程中，還節(jié)約標煤8400噸，減排二氧化碳2.093萬噸、氮氧化物315噸、二氧化硫630噸。

這是生物質氣化多聯產技術產業(yè)化的一個典型應用。周建斌團隊，正是生物質氣化多聯產技術這一創(chuàng)新的農林廢棄物綜合利用技術的創(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)大學林產化學加工工程專業(yè)，從本科時起，他就開始學習、研究各種木炭和活性炭的制備技術和性能，積累了不少經驗。

2001年，周建斌在導師張齊生院士的指導下，開始研究竹炭的生產和應用。“當時的竹炭幾乎都是采用土窯燒炭技術，環(huán)境污染大，勞動強度高，時間長，得率低，在張院士的指導和支持下，團隊開始研究大型的干餾法制備竹炭。”周建斌回憶，當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竹炭的新思路。

這個研究思路在當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。

當時的不加外熱制備竹炭，最終發(fā)展成了現在的不加外熱、不加任何助劑、添加劑、催化劑制炭同時聯產電、熱、肥，也就是如今的生物質氣化多聯產技術。這簡單一句話背后所凝結的，是周建斌與團隊潛心摸索、艱苦創(chuàng)新的17年，是從基礎研究到新工藝技術攻關，到新裝置創(chuàng)制，再到高附加值產品創(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生物質原料，進行了原料改性預處理、熱解氣化特性、熱解產物分析與品質提升等研究，揭示了生物質熱解氣化的過程機理與產物調控機制，建立了生物質熱解氣化多聯產的理論基礎。

17年間，他們針對木片（竹）類、果殼類、秸稈類生物質的不同特點，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)電聯產炭、熱、肥新工藝技術，解決了傳統生物質氣化工藝技術存在的產品單一、經濟效益不佳的突山問題，取得了生物質氣化多聯產關鍵技術的突破，實現了農林生物質高效、穩(wěn)定、環(huán)保、規(guī)模化應用，引領了生物質氣化多聯產產業(yè)的發(fā)展。

17年間，他們針對傳統氣化裝置適應性差、穩(wěn)定性不強及規(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“一種適應多種原料的農林生物質氣化爐”和“用于生物質氣化與活性炭聯產裝置”等裝置;針對可燃氣凈化的世界性難題，創(chuàng)新發(fā)明了“用于農林生物質氣化氣體的干式凈化系統”;針對生物質燃氣的波動性和環(huán)保性問題，研發(fā)了“生物質氣化可燃氣的穩(wěn)定環(huán)保燃燒方法及環(huán)保型燃燒腔”。

17年間，他們圍繞生物質氣化多聯產技術進行了高附加值產品的創(chuàng)新研發(fā)，比如針對生物質炭進行了深加工產品研發(fā)，解決了活性炭、工業(yè)和機制炭等傳統生產過程中高污染、高能耗問題，同時根據不同地域、不同作物需要，制備出了符合農業(yè)部《生物炭基肥料》標準的炭基復合肥;研究了不同類型生物質提取液組分，根據不同作物的生長發(fā)育需求，研制開發(fā)了一種含有生物質提取液的有機液體肥;同時研究了生物質氣化產生的可燃氣，直接用于內燃機發(fā)電、鍋爐供熱等……

17年前，全球能源危機、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，周建斌團隊選擇了迎難而上、銳意創(chuàng)新，選擇了悶頭織繭、踏實累積，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)大學主持完成的“林農剩余物氣化關鍵技術創(chuàng)新及產業(yè)化應用”接受了中國林學會組織的專家評價，并獲得如下評價意見——“整體技術處于國際先進水平，其中林農生物質氣化發(fā)電聯產炭、熱、肥綜合利用技術具有原創(chuàng)性，處于國際領先水平。”

同時，專家組也指出了該項目的主要創(chuàng)新特色：“首次提出了生物質氣化多聯產理念，創(chuàng)制了系列裝備，形成了生物質能源、生物質炭、炭基肥和植物源液體肥、余熱利用多聯產產業(yè)化技術;創(chuàng)新了活性炭生產的新方法、新技術，新方法不需要外加能源，氣化產生的炭碘吸附值達到600mg/g以上，活化時間減少30%，得率提高10%～15%;創(chuàng)新了木炭和機制炭生產的新方法，減少了傳統燒炭污染環(huán)境、效率低、勞動強度大等弊端;發(fā)明了系列炭基肥，炭基肥具有修復板結、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肥料使用量100%～30%。”

這些數據，均米源于周建斌團隊多年的應用實踐。近年來，周建斌團隊已經利用這一集成化技術，在國內外應用建成了大小工程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“1兆瓦生物質氣化炭電熱肥多聯產”項曰在云南勐臘縣建成投產。目前已發(fā)電700萬度，生產木炭2400噸（2500元/噸），熱水6萬噸，木醋1800噸，實現總產值約3045萬元。

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

從以上數據不難看出生物質氣化多聯產技術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;產的，都是高附加值產品，炭基肥可改良土壤，減少農藥化肥的使用量，木醋生物液肥則可增產，改進農產品品質以及抑制病蟲害……

周建斌團隊用實實在在的工程項目與運營成果證明：生物質氣化多聯產技術有能力、有實力、有可操作性、具備普及價值。

項曰應用過程中，周建斌團隊也在不斷提升技術，改進設備，“如今農林生物質氣化多聯產的設備可達6兆瓦、9兆瓦甚至更大，并已實現了自動化、標準化生產，具備了大規(guī)模生產的條件”。

未來無限可期

在我國，每年會產生大量的農林廢棄物，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、煙渣等生物質廢料。

這也是一種生物質資源。長期以來，我國一直在積極摸索農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。生物質氣化多聯產技術的發(fā)明與應用，為這些廢棄物的綜合利用找到了行之有效的、可復制的途徑，已經在多年推進過程中，逐步得到相關部門的肯定與重視。

2017年初，國家發(fā)改委環(huán)資司領導在汀蘇省發(fā)改委領導陪同下，專門到南京林業(yè)大學調研生物質氣化多聯產技術，并到汀西、湖南等生物質氣化多聯產項曰現場進行考察。

2017年4月28日，農業(yè)部辦公廳關于推介發(fā)布秸稈農用十大模式的通知[農辦科2017（24號）]中，明確將秸稈氣化聯產電、炭、熱、肥的工藝技術列為秸稈農用十大模式之一。

2017年5月22日，國家林業(yè)局等11個部委聯合發(fā)布《中國林業(yè)產業(yè)十三五規(guī)劃》[林規(guī)發(fā)2017（43號）]，其中明確指出，建設一批生物質氣化多聯產示范基地，推動生物質炭、肥等產品應用于農業(yè)生產、土壤改良等領域。

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

生物質能源是真正的清潔能源，已成為世界公認的第四大能源庫，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，周建斌團隊的生物質氣化多聯產技術必將大有可為。

周建斌，博士，教授、博士生導師。1989年畢業(yè)于南京林業(yè)大學林產化學加工工程專業(yè)，現任南京林業(yè)大學材料科學與工程學院新能源科學與工程專業(yè)系主任、南京林業(yè)大學氣（液）化工程研究中心主任，生物質氣化多聯產國家創(chuàng)新聯盟理事長、中國林產工業(yè)協會活性炭分會副秘書長。

長期從事生物質熱解（能源）與炭材料的教學、研究與產業(yè)化工作，先后主持和參與國家“948”引進項目、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項目等近30項。發(fā)表學術論文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。榮獲國家科技進步一等獎、國家科技進步二等獎、浙江省科技進步一等獎.江蘇省科技進步一等獎、梁希林業(yè)行業(yè)一等獎、南京市科技進步二等獎各]項，入選江蘇省“六大人才高峰”及“姑蘇創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領軍人才”計劃，享受國務院特殊津貼。