人類(lèi)的生存和發(fā)展,需要青山綠水的美好環(huán)境,也需要能源的支撐。在農耕、狩獵、游牧等自然經(jīng)濟時(shí)代,人類(lèi)的能源消耗在自然界的調節能力以?xún)?,能夠?shí)現平衡。工業(yè)革命之后,人類(lèi)對能源的需求和使用越來(lái)越大,而且主要使用的是化石能源,包括煤炭,石油,天然氣,它們使用的后果是向大氣中大量排放二氧化碳等溫室氣體,從而導致氣候變暖并不斷加速,進(jìn)而嚴重影響人類(lèi)的生存與發(fā)展。
經(jīng)過(guò)多年的共同努力,多數主要發(fā)達國家和發(fā)展中國家達成了“共同而有區別”的“碳達峰、碳中和”目標。中國承諾實(shí)現從碳達峰到碳中和的時(shí)間,遠遠短于發(fā)達國家所用的時(shí)間,需要付出艱苦努力;同時(shí)也是提升生活、生產(chǎn)方式,產(chǎn)業(yè)結構調整升級的內在需求;更是帶領(lǐng)世界、增強話(huà)語(yǔ)權和領(lǐng)導力的歷史機遇。
“碳達峰、碳中和”目標的實(shí)現途徑一是節能,二是增加無(wú)排放能源的份額,三是固定大氣中的二氧化碳從而減少其含量。
能源的使用是人民追求美好生活的基礎之一,節能雖有巨大空間,但也有限。所有化石能源,包括煤炭,石油,天然氣,它們的使用都是向大氣當中凈排放二氧化碳??稍偕茉窗ü夥?、風(fēng)電、水電等的應用不向大氣排放二氧化碳,但也不能減少其含量。
“萬(wàn)物生長(cháng)靠太陽(yáng),雨露滋潤禾苗壯”,自然界中的植物利用太陽(yáng)能,通過(guò)光合作用吸收大氣當中的二氧化碳形成生物質(zhì),為自然界中的其他生物包括人類(lèi)提供生存和發(fā)展的物質(zhì)和能量,同時(shí)也有效地改善了環(huán)境,儲存了巨量的生物質(zhì)能。
人類(lèi)在利用生物質(zhì)作為食物、飼料、藥品、植物纖維、竹木制品、園藝觀(guān)賞等之后的剩余物稱(chēng)之為農林邊余廢棄物,包括農作物秸稈、果木剪枝、園林剪枝、竹木制品廢棄物、果殼、落葉等。這些農林邊余廢棄物傳統的處置方式一是放置于環(huán)境中(包括秸稈還田),二是作為燃料直接焚燒。
置于環(huán)境之中(包括秸稈還田)必然要腐爛,釋放出大量的甲烷、乙烷等氣體,而它們的溫室效應是二氧化碳十幾二十倍,同時(shí)也增加來(lái)年的病蟲(chóng)害。
生物質(zhì)(農林邊余廢棄物)的物質(zhì)成分主要為百分之10-20的水分、百分之40左右的揮發(fā)分、百分之30-40左右的固定炭和少量的游離炭與灰分。作為燃料直接焚燒在達到燃點(diǎn)溫度前,揮發(fā)分(主要成分為甲烷等碳氫化合物和一些其它有害物質(zhì))已熱解裂解化為煙氣到環(huán)境中了,其實(shí)燒的就是殘炭。
近十多年來(lái),發(fā)展出了生物質(zhì)氣化爐(正火爐),它通過(guò)燃燒殘炭提供熱力熱解裂解揮發(fā)分制取可燃氣,但因其燃氣熱值低、木焦油含量高、不能長(cháng)期穩定運行、經(jīng)濟效益差等原因,推廣使用存在巨大的困難。
H型雙爐腔生物質(zhì)炭化制氣裝備系統的應用特點(diǎn):
一、把生物質(zhì)中的固定炭大程度地保存下來(lái),起到了把大氣中的二氧化碳固定下來(lái)的作用。植物通過(guò)光合作用吸收大氣中的二氧化碳形成生物質(zhì)中的固定炭(木質(zhì)素、纖維素等),是減少大氣中二氧化碳為效率和可靠的方式。傳統方法燃燒生物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的熱量主要是燃燒其中的固定炭,正火型氣化爐消耗的熱量也是燃燒其中的固定炭。而H型所需熱量主要是燃燒其中的揮發(fā)分而得,固定炭得到了大程度地保存。這樣通過(guò)人與自然的結合,就能逐步減少大氣中的二氧化碳,為實(shí)現碳達峰、碳中做出貢獻。
二、把生物質(zhì)中的揮發(fā)份轉化為清潔燃氣,避免了傳統方法燃燒生物質(zhì)時(shí)其中的揮發(fā)份在達到燃點(diǎn)溫度前就化為煙氣排放到大氣中,其中的碳氫化合物(如甲烷、己烷等)溫室效應是二氧化碳的十幾到二十倍。通過(guò)把反火型氣化爐中的高溫燃氣用于干餾炭化爐中的生物質(zhì)物料,使燃氣的熱唅轉化為熱值,大大地提高了能源的轉換效率,這便具有了減排與節能的雙重效應。
三、完全地把燃氣中的木焦油、木醋液和灰份分離出來(lái),與現在社會(huì )上使用的正火型氣化爐生產(chǎn)的燃氣相比較,不但大大地降低排放,而且改善了用氣設備的生產(chǎn)工況,提高了使用壽命。
四、對生物質(zhì)中的多種成分的效率利用提供了條件。反火型氣化爐和炭化爐中產(chǎn)生的熱解炭和干餾炭,根據生物質(zhì)物料的品質(zhì)和生產(chǎn)工況,可作為生產(chǎn)高品質(zhì)生物活炭的原料和炭基肥的基材。高品質(zhì)生物活性炭是凈化空氣和水的上佳材料,同時(shí)也廣泛應用于食品、醫藥等行業(yè)門(mén)類(lèi)。炭基肥因其優(yōu)越的保肥、保水、保土、防止土壤板結、吸附鈍化土壤中的重金屬等性能,成為改良治理耕地的當選材料。高品質(zhì)的木焦油在橡膠、油漆涂料等行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用。木醋液在保健品、家畜禽飼料、葉面肥和治理沙化鹽堿土地等方面有著(zhù)廣泛的使用空間。系統運行時(shí)無(wú)廢氣、廢水、廢渣排放,經(jīng)濟社會(huì )環(huán)境效益十分顯著(zhù)。
五、對生物質(zhì)中各成分的充分利用,為燃氣使用單位降低成本提供了空間。目前天然氣每千卡熱值約0.4-0.5元之間,H型系統每千卡熱值的成本約0.2-0.3元之間,其他產(chǎn)品的效益不計算在其中。
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