PDF《基于热解气炭联产的农林废弃物高效循环利用模式与效益分析》

1 农林废弃物循环利用技术与模式 1.1 热解炭化与炭气联产技术 热解炭化作为生物质热化学转化技术,指生物质原 料在绝氧或低氧环境中经加热升温引起分子内部分解形 成生物炭、热解油和不可冷凝气体产物的过程,属生物 质中低温慢速热解技术[23-25] . 连续热解炭气联产技术工艺主要包括连续热解、热 解气净化、燃气燃油回用等工艺过程[13] ,其工艺流程如 图1所示. 连续热解工艺主要包括密封进料、 均匀布料、 连续热解、 保温炭化等工段. 热解气净化工艺主要包括 除尘、多级组合冷凝、静电捕焦和油洗等;

燃气燃油回 用工艺通过燃气/燃油回用燃烧,减少生产过程中的外 部能源消耗并保障清洁生产. 生物质连续热解炭气联产 成套装备采用外加热回转热解技术, 回转反应器尺寸为 Ф1

100 mm*11

750 mm,原料处理能力 350~500 kg/h, 加热系统采用双段火控温技术,反应室采用微正压 设计[13] . 1.2 示范村现状与需求 前南峪村地处太行山脉,位于河北省邢台县浆水镇, 共386 户,1

300 余人,全村共有耕地 49.7 万m2 ,宜林 ・农业资源循环利用工程・ 农业工程学报(http://www.tcsae.org)

2019 年200 山场 553.3 万m2 ,年产农作物秸秆和林业剩余物等农林 废弃物

2 500 余t. 村集体经营的前南峪生态观光旅游区是 国家 AAAA 级景区, 前南峪村是首批 全国小康建设示范 村 ,经济条件与人文环境良好. 图1生物质连续热解炭气联产工艺路线路 Fig.1 Schematic diagram of poly-generation system using biomass continuous pyrolysis technology 为充分利用当地丰富的秸秆、树枝、果壳等农林废 弃物资源,2010 年,该村投资建成了前南峪秸秆气化站, 配套建设气化炉

2 套,单套产气能力

500 m3 /h;

储气柜

2 个, 单柜容积

1 000 m3 , 另外, 有木材切片机

1 台. 目前, 项目总体运行情况良好,但燃气水洗后的焦油和污水处 理比较困难. 1.3 高效循环利用模式(前南峪模式) 以生物质连续热解炭化技术为核心,农林废弃物高 效循环利用模式如图

2 所示.农林种植产生的秸秆和果 树剪枝等废弃物经预处理后,进行热解转化;

热解气净 化处理后,经储气柜存储和管道输送,作为居民炊事和 热水用能.生物炭包括秸秆炭和木质炭,秸秆炭与人畜 粪便复混,全部用于还田,促进循环和有机农业发展;

木质炭经混配成型加工后生产机制炭,作为烧烤炭或取 暖炭使用.焦油回用为系统加热,木醋液稀释后作为农 用杀虫剂等.该技术模式具有以下特点: 1)生产清洁.热解气经多级净化后,实现气液有效 分离,并将热解油回用燃烧利用,生产过程清洁,对环 境不造成任何污染. 2)利用高效.秸秆炭肥料化利用,木质炭能源化利 用,燃气作为清洁能源直接供户,实现了农林废弃物的 能源化资源化综合高效利用. 3)就地循环.原料经热解转化后,产品全部本地消 纳,农林废弃物在自然村内小循环,降低了收储运成本, 符合农林废弃物就地循环利用原则. 4)契合产业.机制炭作为旅游区烧烤炭,项目与村 集体旅游开发紧密结合,同时,该模式还回应了北方冬 季清洁取暖、农业可持续发展等当今社会重大关切. 图2以热解联产为纽带的农林废弃物高效循环利用模式(前南峪模式) Fig.2 High-efficiency recycling model of agroforestry waste with pyrolysis poly-generation system (Qiannanyu model)