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、熱等用于發電、供暖、消毒殺菌劑等，顛覆了以往農林廢棄物直接燃燒發電、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展、活性炭生產、生物質炭及肥料行業的科技進步產生重要作用。

這正是南京林業大學周建斌教授團隊用17年時間，為祖國的綠色能源發展寫就的答卷。

17年艱苦卓絕

2014年9月，3兆瓦山杏殼發電聯產活性炭、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新的農林廢棄物綜合利用技術的創造者和推動者。

周建斌開始這項研究，是從研究炭開始的。

1989年，周建斌畢業于南京林業大學林產化學加工工程專業，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、艱苦創新的17年，是從基礎研究到新工藝技術攻關，到新裝置創制，再到高附加值產品創新研發的持續創新之路。

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，分別發明了上吸式同定床、下吸式同定床、流化床氣化發電聯產炭、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、穩定、環保、規模化應用，引領了生物質氣化多聯產產業的發展。

17年間，他們針對傳統氣化裝置適應性差、穩定性不強及規模小等問題，研制山適合不同原料、多種類型的氣化裝置，創新發明了“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，創新發明了“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保性問題，研發了“生物質氣化可燃氣的穩定環保燃燒方法及環保型燃燒腔”。

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新研發，比如針對生物質炭進行了深加工產品研發，解決了活性炭、工業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育需求，研制開發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、銳意創新，選擇了悶頭織繭、踏實累積，如今，終于迎來破繭之時、薄發之日。

一朝破繭薄發

2018年4月14日，一場成果鑒定評價會在河北平泉舉行。

南京林業大學主持完成的“林農剩余物氣化關鍵技術創新及產業化應用”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電聯產炭、熱、肥綜合利用技術具有原創性，處于國際領先水平。”

同時，專家組也指出了該項目的主要創新特色：“首次提出了生物質氣化多聯產理念，創制了系列裝備，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化技術;創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%;創新了木炭和機制炭生產的新方法，減少了傳統燒炭污染環境、效率低、勞動強度大等弊端;發明了系列炭基肥，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電——3萬噸炭基肥料聯產”項曰在湖南寧鄉建成投產。曰前已發電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，消除其對環境的影響。生物質氣化多聯產技術的發明與應用，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，國家發改委環資司領導在汀蘇省發改委領導陪同下，專門到南京林業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，農業部辦公廳關于推介發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，國家林業局等11個部委聯合發布《中國林業產業十三五規劃》[林規發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生產、土壤改良等領域。

2017年11月27日，國家能源局與環境保護部聯合發布《關于開展燃煤耦合生物質發電技改試點工作的通知》（圍能發電力[2017]75號），要求布局一批燃煤耦合生物質發電技改項曰，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利用研究。該文件直接下發至技術支持單位南京林業大學，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，其發展優勢已形成國際共識，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年畢業于南京林業大學林產化學加工工程專業，現任南京林業大學材料科學與工程學院新能源科學與工程專業系主任、南京林業大學氣（液）化工程研究中心主任，生物質氣化多聯產國家創新聯盟理事長、中國林產工業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、梁希林業行業一等獎、南京市科技進步二等獎各]項，入選江蘇省“六大人才高峰”及“姑蘇創新創業領軍人才”計劃，享受國務院特殊津貼。