农业部孟海波所长论秸秆能源化利用技术

            中国秸秆网综合报道，秸秆在我国的广大农村很常见，广大农民朋友对秸秆的处理呢大多是焚烧或是烧柴做饭，对秸秆缺乏有效的利用，而且无论是焚烧还是烧柴做饭都会给环境造成污染。其实有很多农民朋友可能还不知道在大家眼中看似不起眼的秸秆还能进行能源化的利用呢。而随着我国经济的不断发展，能源短缺的问题日益突出，那开发利用农作物秸秆，对于缓解能源危机，减轻环境污染，保护生态环境具有一定的现实意义。在今天的节目时间里，我们就来向广大农民朋友们介绍秸秆能源化利用技术，今天做客我们节目的专家是农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所副所长孟海波。孟所长，您好。

　  专家：主持人好，听众朋友们大家好！

主持人：今天呢我们来介绍秸秆能源化利用的其中一个方面——秸秆炭化技术。下面我们来介绍一下秸秆炭化技术。那什么是秸秆炭化技术呢？请孟所长来介绍一下。

专家：秸秆炭化技术，是一种将秸秆置于绝氧或者缺氧的条件下，高温加热，使其充分析出挥发分，以生成木炭为主要目的的工艺，也叫做炭化工艺或者干馏工艺。从堆积烧炭法算起，秸秆等生物质慢速热解已经有数千年的历史。目前，慢速热解炭化已经成为工业化的木炭生产技术，以木材为原料发展了不同生产规模的工艺装置，近年来也发展了竹木、秸秆成型燃料、稻壳等农林残余物原料的炭化工艺和装置。

主持人：那秸秆炭化技术产品都有哪些，都有什么优点呢？

专家：秸秆炭化过程中固体生物燃料分解成较为简单的物质，目标产物是木炭，同时得到可以利用的木醋液和木煤气等副产物。

固体产物：作为秸秆慢速热解工艺的主要产品，木炭具有含碳量高、孔隙结构发达、反应活性高的优点，既是一种优良的固体燃料，又是重要的工业原料。通过物理化学方法除去木炭内外表面覆盖的焦油等杂质，使其内部孔隙结构进一步地发达起来，制成具有高达300〜1500m2/g的比表面积和强大吸附能力的活性炭，在食品、化工、电子、国防、环保、农业等行业以及家庭生活中获得了广泛应用。

液体产物：秸秆炭化热解过程中，从炭化炉导出了蒸汽和气体的混合物，经冷凝分离后可以得到木醋液和不可冷凝的可燃气体。木醋液是棕黑色液体，其成分是十分复杂的，除了含较大量水分还含有200种以上的各种有机物，其中一些化合物如饱和酸蚁酸、丙酸和丁酸、不饱和酸丙烯酸、醇酸乙醇酸、杂环酸糠酸、饱和醇甲醇以及一些芳香烃物质。这些化合物中有些溶于水，有的不溶于水，上层的澄清木醋液进一步加工可以得到乙酸（或乙酸盐）、丙酸、丁酸、甲醇和有机溶剂等产品。沉积木焦油经加工后可以得到杂酚油、木馏油、木沥青等产品。

气体产物：主要成分是CO2、CO、CH4、C2H4、H2等。慢速热解中隔绝了空气，避免了氮气稀释，产生的可燃气是热值较髙的燃气。木炭生产中一般将木煤气燃烧后作为载热体，提供给炭化装置，在有剩余时也可以作为其他用途的燃料气。

主持人：刚才孟所长介绍了秸秆炭化技术的三种产物，分别是固体产物、液体产物和气体产物，并介绍了每种产物的优点。接下来我们再来说说秸秆炭化过程。秸秆炭化过程都有哪几个阶段，都有什么特征呢？请孟所长来介绍一下。

专家：概括起来，可以把秸秆炭化过程大体上划分为下列四个阶段。

第一是干燥阶段：炭化炉内温度在120〜150°C，热解进行得非常缓慢，主要发生秸秆原料中水分的蒸发，化学组成几乎没有变化。

第二是预炭化阶段：这个阶段炭化炉内温度为150〜275°C，热解反应比较明显，秸秆化学组分开始发生变化，比较不稳定的组分（如半纤维素）分解生成CO2、CO和少量乙酸等物质。以上两个阶段都要求外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。

第三是炭化阶段：这个阶段温度为275〜450°C，在此温度段原料急剧地进行着热解，生成大量的分解产物。其中液体产物中含有较大量的乙酸、甲醇和木焦油；气体产物中CO2和CO逐渐减少，而烃类化合物如CH4、C2H4等逐渐增多。这一阶段放出大量的反应热，使炭化炉内温度很快上升，所以又称为放热反应阶段。

第四煅烧阶段：温度上升到450°C以上，这个阶段仍然依靠外部供给热量来进行秸秆炭的煅烧，排出残留在秸秆炭中的挥发物质，提高秸秆炭中的固定碳含量，此时生成的液体产物已经很少。

主持人：好，我们了解了秸秆炭化的过程，是四个阶段，干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段。那么用来秸秆炭化的装置与设备又都有哪些呢？

专家：秸秆炭化的装置与设备有下面几种：

（1）自热型炭化窑：

炭窑烧炭历史悠久，因其结构简单、易于建造、筑窑材料成本低、不受地理条件限制、生产的木炭质量好，至今国内外仍广泛使用，特别在生产髙品质木炭时。

（2）连续运行炭化炉

连续运行炭化炉克服了老式炉窑间歇性生产、人工操作工作量大和环境污染的缺点，适合于工业规模的秸秆木炭和活性炭生产。连续运行炭化炉的工艺特点如下。

①炭化反应在移动床中连续进行，炭化原料依靠重力向下移动或由机械移动，在移动过程中依次完成炭化的各个阶段，实现了机械化操作。

②属于自热型炭化装置，原料加热所需热量来自于炭化过程中析出的挥发分，而不是消耗原料，因此木炭得率高于炭窑，装置的能量转换效率也大为提高。

③适用于流动性较好的颗粒状燃料，颗粒度一般为10〜30mm，不适合于棒状燃料和粉状燃料。

④热解析出的蒸气气体混合物燃烧利用后，对环境污染大大减少。

（3）外热式干馏设备

干馏设备是生物质慢速热解的一种典型设备，已经有很多年历史，特别是在对林产化工 依赖性较高的年代得到大量应用。干馏设备分为外热式和内热式两种，外热式干馏设备的热量通过干馏釜壁面传入釜内，而内热式干馏设备将载热体直接通入干馏釜内。

外热式干馏设 备的工艺特点如下。

①属于外加热型炭化装置[http://www.nczfj.com]，即将生物燃料加热的热量来自于其他燃料，通常是一部分与炭化原料相同的燃料，因此燃料消耗较大。

②适用于棒状燃料和颗粒状燃料。

③间歇性的炭化过程，在干馏釜中装入生物燃料后，将其封闭，完成所有炭化阶段后再将木炭取出。

④完全封闭的炭化过程，非常有利于回收利用木醋液和木煤气，是林产化工业获得高附加值产品的重要方式。

内热式干馏釜有许多形式，使用燃烧炉烟气作载热体的内热立式干馏釜是其中应用最广的一种，内热立式干馏设备的工艺特点如下：

①属于自供热型炭化设备，热解所需热量是燃料热解过程的放热和析出木煤气的燃烧热，木煤气循环使用。

②适用于流动性较好的颗粒状燃料，不适合于棒状燃料和粉状燃料。

③在干馏釜中的炭化过程是连续的，而加料和卸炭是间歇的。

④生产效率高，适合于较大规模机械化木炭生产。