特约嘉宾 张齐生
中国工程院院士，南京林业大学教授。长期从事木材与竹加工利用的教学与研究工作，开发了成竹材胶合板、高强覆膜竹材胶合板、竹材碎料板、竹木复合集装箱底板、竹木复合层积材等系列产品，并在众多领域得到推广应用，出版专( 译)著８本、论文70 余篇，是我国和世界竹材加工利用研究领域的开拓者，为竹材加工利用事业作出了创造性的贡献，先后获得“国家级有突出贡献的优秀中青年科技专家”、“国家星火科技先进工作者”、“国家科技推广先进工作者”等荣誉称号。
所谓生物质，就是指利用太阳、土地、水等而产生的可以持续再生长的含有碳元素、氢元素、氧元素的物质，包括动物、植物和微生物。农作物及其废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便都是极具代表性的生物质。生物质能源是地球上最古老的能源，跟煤炭、石油相比，其能源密度很低，即材料中碳元素含量不多，所以运输、储存、使用都很不方便。但是，可再生性、低碳环保的优点，以及广泛分布的特点，使得它在能源资源日趋枯竭的今天，成为了一个全世界都高度关注的领域。
气化技术是生物质能源的一种利用方式，是指生物质在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气的过程。气化技术是一项古老的技术，早在1883 年就问世于欧洲。但是，在长达一个多世纪的岁月中，气化技术并没有很好地被人类加以利用。究其原因，不仅在于气化技术问世以来便是便捷的油、气年代，更在于这项技术本身存在的一些缺陷。气化技术仅产生可燃气这一单一产品，经济效益不显著。更致命的是可燃气中焦油的含量高，污染机具，影响设备正常运行，并且在净化可燃气过程中，产生的生物质提取液未能很好利用，造成环境污染。同时，气化设备产能太小（一般为200~300kw 的发电量），也是它未能引起工业界关注的一个重要因素。
生物质气化多联产技术正是针对生物质气化技术的提质与升级，它是指利用气化成套设备将农林生物质热解生成燃气、生物质提取液和生物质炭、热能的技术。它可获得多种产品，可以解决因单一产品造成的效益低下问题，提高生物质气化的综合效益；它采用科学、高效的气液分离技术，使可燃气中焦油含量满足用气设备的要求，解决了污染问题，确保发电机长期稳定运行。在创新应用中，生物质多联产技术可以开发出1MW 大功率的燃气发电机和配套的气化炉。同时，生物质气化多联产技术可以解决工业化规模问题，并利用可燃气、生物质炭、生物质提取液、焦油的多种应用途径和余热的回收利用技术，建设综合的电、热、炭联合工厂。应用生物质气化多联产技术，可同时获得气、炭、液、热，它们各有特性、各有用途、各具效益。
可燃气。不同的生物质原料，可燃气的成分有差别，热值也有差别。1Kg 生物质燃料，可以产生2.5~3m3可燃气。可燃气可用于发电。1kg 木片产生的可燃气可发电0.9~1.0 度、1.5kg 稻壳产生的可燃气可发电1.0度。可燃气也可用于锅炉燃料，1500m3 可燃气每小时可产生2 吨中低压饱和蒸汽。
生物质炭。炭是地球上化学成分最稳定的物质，用途非常广泛。木炭含碳量高、灰分少，可制成活性炭，作为优良的吸附、净化材料，也可作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。每吨活性炭可售价6000~8000 元，经济效益非常可观。秸秆炭含有钾、氮、磷、镁、铜、铁、锌等矿物质，因灰分含量高，不适宜用来制活性炭，主要用于改良土壤和制作炭基复合肥。秸秆中的钾、硅、镁等多种大量、中量、微量元素可回田，其中钾元素约为5%，硅为3~10%。硅的回田对农作物抗倒伏意义非凡，水稻吸收硅以后，秸秆的强度就会得到提高，谷穗也会长得饱满。炭回田可以增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气、透水状况；抑制土壤对磷的吸附，改善作物对磷的吸收；修复被重金属污染的土壤；提高土壤地温1~3℃，使作物成熟期提前3~5 天；提高土壤的持水能力，对土壤中的肥料和农药均有缓释作用，使肥料成为缓释肥。
生物质提取液。生物质材料热解气化时产生的液体成分经冷凝、分离可得到含有酸类、醇类、酯类、酮类、酚类等多种有机化学成分的生物质提取液。生物质提取液中许多有机化合物都具有生物活性，可以促进作物生长，并起到抑菌、杀菌的作用。如生物质稻壳提取液对白色念珠菌、大肠杆菌的抑菌率可达90% 以上。此外，生物质提取液可以作为基质，加上农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素、微量元素，制成活性有机叶面肥，显著提高作物的产量和品质。
热能。气化过程中，为净化可燃气，获取生物质提取液，冷凝器需使用冷却水；发电机高速运行需使用冷却水冷却电机；为使气化炉保持适当炉温，并使生物质炭冷却，需对气化炉进行冷却。这几个过程的冷却水出来都是具有温度的。1MW 功率的气化炉每小时可产生10T60~80度热水；发电机尾气达600℃高温，每小时可产生1T 余热蒸汽。蒸汽和热水都是很重要的有价值的资源，1T蒸汽约250 元，1T 热水约80 元。一座5MW 的电厂，每小时可产生5 吨蒸汽和50T 的热水，其一天产生的蒸汽和热水达12 万多元。
除了获取各种具有效益的产品外，生物质多联产技术的应用还可以起到很好的节能减排效果。一个5MW 的生物质多联产电厂，与传统煤发电相比，每年节约标准煤12600T， 减排SO2300T，NOX66T，CO232760T。
2002 年，我们开启了“生物质气化多联产”技术的研究。经过10多年的实验、研究、示范，该技术于2012 年正式进入工业化示范阶段。目前的技术及机械化水平完全可以支撑生物质气化多联产技术进入产业化阶段。未来，将在现有500kw气化炉成功运行多年的基础上，集成与提升单炉单机转化成多炉多机，并提高单炉单机的生产能力，建设5MW 生物质电厂与炭基复合肥、生物质电厂与活性炭等联合企业。我们期待并相信生物质能源多联产技术为生活带来更多美好！
