如何將秸稈雜草、枯枝落葉、樹木廢料等農林廢料變為高溫清潔燃料?日前,在華中科技大學舉行的生物質微米化高溫技術研究成果匯報會上,環境科學與工程學院肖波教授團隊展示了將生物質研磨成粉,實現微米化,借用粉塵爆炸原理實現可控燃燒,讓燃料“升溫”,產生1450攝氏度以上高溫的重大創新性科技成果。
工業的核心就是高溫生產過程。至關重要的工業材料、工業電力和動力裝備都離不開1300度以上的高溫熱能。但生物質的露天焚燒,只能產生六七百度的溫度;且形成的黑色煙霧的主要成分焦油和輕質炭粉,常形成霧霾。近些年來,業界使用生物質發電或工業鍋爐蒸汽生產,是將生物質加工成塊狀或顆粒狀后燃燒,燃燒產生的平均溫度在900度左右,也產生焦油和輕質黑炭。生物質燃燒溫度低、熱能效率低、易造成環境污染,其利用一直是長期普遍存在的難題。
從2002年起,肖波團隊開始研發生物質微米燃料及其高溫燃燒技術,并于近期獲得突破。團隊使用自主研發的設備,能夠將普通廢棄生物質高效粉碎成顆粒直徑在250微米以下,像面粉一樣的粉體燃料,即“微米燃料”,使之變得易于儲存、運輸和規模化供給。團隊進而開發粉塵云燃燒技術,瞬間可完成固體燃料到氣體燃料的轉變,并迅猛燃燒產生高溫效應。今年1月,在位于武漢市蔡甸區的武漢江城鍋爐公司低碳工業試驗基地里,團隊在生物質微米燃料鍋爐中,實現了1452℃的燃燒溫度。
2015年4月,該技術在武漢市新洲區武漢美太康醫用材料有限公司應用。一臺4噸的微米燃料鍋爐持續為生產醫用紗布提供蒸汽,和天然氣鍋爐有同樣的能源利用效率。經檢測,燃燒尾氣沒有焦油和黑炭粉,煙氣凈化所分離出來的粉塵是像石灰一樣的白色粉末。這些粉末,是生物質中的碳氫物質在1400度以上高溫條件下完全燃燒后所殘存的不可燃的金屬氧化物,經過布袋除塵收集可以還田或者用于工業材料的原料。
清華大學材料學院姚可夫教授認為,這是生物質能源技術歷史性的突破,它將可以結束高溫工業生產必須完全采用燃煤、燃油和燃氣的歷史,工業生產將可以擺脫當前完全依賴化石燃料的被動局面。肖波說,雖然生物質微米化高溫技術可以解決低碳工業的核心難題,為今后金屬冶煉、工業鍋爐、建筑材料、取暖、火力發電、燃氣燃油轉化及生物質化工等成為低碳工業,提供了生態型能源的保障,讓“廢柴”變成“金子”。但因為國家尚未建立生物質能源收集、集運的基礎建設,不能實現像化石能源一樣大規模和高效率生產、儲運,并作為商品能源供給,該技術現階段的應用,只能通過傳統簡陋方法收集,多數情況下使用的是農林產品加工的下腳料,來源少,價格高。
2014年6月,在該技術論證會上,專家組全面考察后,建議國家通過建立生物質原料收集、制備、貯運的基礎設施示范,形成以生物質微米化為核心技術的生態能源產業鏈。
來源:中電新聞網
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