秸秆能源化利用技术

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1、秸秆能源化利用技术日期：2014-01-13作者：来源：第一集播出时间：2014年1月16日主持人：听众朋友，晚上好，欢迎收听致富早班车。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

2、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：我们首先请孟所长来为大家介绍一下秸秆能源化利用技术主要有哪些？专家：目前，秸秆能源化利用技术主要包括：秸秆沼气技术、秸秆成型燃料技术、秸秆气化集中供气技术、 秸秆热解炭化技术、秸秆直燃发电技术等。今天我们主要介绍秸秆沼气技术和秸秆气化集中供气技术。主持人：看来秸秆能源化利用技术还是挺多的。那什么是秸秆沼气技术呢？专家：简单的说，秸秆沼气技术是指利用沼气设施设备，以农作物秸秆为主要原料，在严格的厌氧环境和 一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过微生物的厌氧发酵产生可燃气体的技术。秸秆做

3、沼气发酵原料主要 是采用小麦、玉米、花生、大豆等农作物秸秆，农村常用的秸秆沼气主要分为全秸秆沼气发酵和秸秆与人畜粪 便混合沼气发酵。主持人：听孟所长介绍的秸秆沼气技术，我感觉这项技术应用前景还是挺广阔的。那秸秆沼气技术它有什 么优点呢？我们听孟所长的介绍。专家：一是，秸秆沼气是环境友好的清洁能源，其产物是沼气和固体有机肥料，可实现废弃物的零排放； 二是，秸秆沼气的能源利用价值高于秸秆直接燃烧及秸秆热裂解气化，粗略测算，1千克秸秆的沼气产能6.0MJ 左右，秸秆直燃产能1.91.5MJ,热解气化气产能1.01.3MJ；三是，沼气利用与输送系统的投资及维护更 为经济（无焦油、热值高）。主持人：秸秆

4、沼气技术的优点挺突出的，非常适合我国广大农村使用这项技术。秸秆沼气技术有哪些?专家：目前，我国的秸秆沼气技术主要有两种：户用秸秆沼气，大中型秸秆沼气。户用秸秆沼气有可分为 单户秸秆沼气工程与联户秸秆沼气工程。大中型沼气工程分为湿法沼气工程、干法沼气工程。主持人：秸秆沼气的原料需要预处理吗？专家：农作物秸秆通常是由木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成其产气特点是分解速度 较慢，产气周期较长。使用这种原料在入池前需进行预处理，以提高产气效果。一般地，首先将秸杆铡成3厘 米长左右。将秸秆铡短或粉碎到3厘米以下，玉米秸秆用揉搓机粉碎，稻草和麦秸用铡草机粉碎，每立方米沼 气池需秸秆50公斤以

5、上。按每100公斤秸秆加100公斤水的比例混合均匀，润湿15-24小时。翻动秸秆， 使秸秆于水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65-70%。主持人：秸秆沼气和我们平时使用的液化天然气或者是一般的沼气是不一样的，在灶具的选择上是不是也 不一样，秸秆沼气利用需要配备专用灶具吗？专家：沼气利用需要配备专用灶具。按照燃烧方式的不同，沼气燃烧器分为扩散式燃烧器、大气燃烧器和 无焰式燃烧器。第一是，扩散式燃烧器，结构比较简单，沼气在压力作用下进入管道并从火孔中逸出，沼气没有和空气预 先混合，在燃烧室内沼气依靠扩散作用和空气混合并逐渐燃烧。这种燃烧器的适用范围，低压沼气（30-40mm 水柱甚或更低），火焰长

6、，要求燃烧均匀。适用于燃烧温度要求不高，但要求均匀的地方，如食品工业、热水 器等。第二是，大气式燃烧器，依据大气式燃烧方法设计，沼气在一定压力下，以一定流速从喷嘴流出，进入吸 气收缩管，燃气靠自身能量吸入一定空气，在燃烧器内与空气混合，然后经头部火孔流出，进行燃烧。第三是，无焰式燃烧器，沼气和燃烧所需全部空气预先混合，一般采用引射器吸入空气，经混合后完全燃 烧。目前，应用比较普遍的是后两种燃烧器。常用的沼气燃烧装置有沼气灶、沼气灯、沼气热水器、沼气饭煲， 另外，还有沼气发电机等。主持人：在今天的节目时间里，我们向您介绍秸秆沼气与秸秆气化集中供气的相关知识。做客我们节目的 专家是农业部规划设计研

7、究院农村能源与环保研究所副所长孟海波。在刚才的节目时间里，孟所长介绍了沼气 利用需要配备专用灶具。按照燃烧方式的不同，沼气燃烧器分为扩散式燃烧器、大气燃烧器和无焰式燃烧器。 接下来呢，我们来介绍沼液的用途，沼液是秸秆经厌氧发酵后的残余物，是一种优质的有机物，含有较为丰富 的氮、磷、钾等营养元素，动植物所需氨基酸和微量元素，大量腐殖酸和维生素，还含有数十种防治作物病虫 害的活性物质、植物生长刺激素、抗生素等。那沼液的用途主要有哪些呢？我们听孟所长的介绍。专家：沼液的用途很多，目前主要包括肥料、抗虫剂、浸种液以及栽培营养液基质等。（1）肥料。沼液中的氮磷钾等营养元素都是以速效养分的形式存在，其速效

8、营养能力很强，养分可利用率 高，是一种多元的速效复合肥，可进行根外施肥或叶面喷施，其营养可迅速被果树和作物茎叶吸收，参与光合 作用，从而增加产量，提高品质，同时增强抗病和防冻能力。长期使用沼液能促进土壤团粒结构的形成，增强 土壤保水保肥能力，改善土壤理化特性，提高土壤温度和土壤中有机质、全氮、全磷及有效磷等养分，同时减 少污染，降低用肥成本。用沼液也可作基肥浇灌果树，可增加产量，改善水果品质。此外，沼液还可用作追肥，对小麦、白菜等作物、蔬菜均有较好的增产作用。（2）抗病虫剂。沼液对某些病虫害的防治效果与现行农药功效相似，甚至更好。如稻田沼液基肥的实施可 使白叶枯病、纹枯病的病情降低，叶蝉、稻飞

9、虱等虫害密度下降50%以上；喷施麦田可防治赤霉病、全蚀病、 根腐病等；喷施蔬菜如番茄、青椒、花菜等可控制晚疫病、花叶病；喷施玉米对大斑病、小斑病等有良好的抑 制作用，对于玉米螟幼虫防治具有明显作用。此外，沼液喷施柑橘叶面，还可以杀死红蜘蛛、黄蜘蛛等。（3）浸种液。沼液不但没有病菌、虫卵，而且可以杀死种子表面的病菌、虫卵，含有吲哚乙酸、腐殖酸、 生长素、赤霉素等物质，可以当作浸种液，种子吸收了沼液中的各种营养物质和微生物分泌的多种活性物质， 能够刺激种子胚乳中酶的活动，促进胚细胞分裂，刺激生长发育。沼液浸种就是利用沼液中所含生理活性物质” 营养组分对种子进行播种前处理，不但对种子根腐病菌、纹枯病

10、菌、小球菌核病菌、棉花炭疽病菌、甘薯黑斑 病菌、玉米大小斑病菌具有较强的抑制作用，而且还可以提高种子的发芽率，促进种子生理代谢和植物根系的 发育。有助于作物后期生长代谢，从而提高植物素质，增强植物抵御干旱等自然灾害的能力。根据目前的使用 效果表明，用沼液给水稻、小麦、番茄、海椒等作物浸种可使种子萌发快、发芽率高、芽齐苗壮、根系发达及 抗逆性强，并能够实现增产，一般地，水稻可增产5%10%，小麦增产5%7%，棉花增产9%20%。此外，沼液浸种对于烟草、红薯等也有增产作用。（3）栽培营养基质。沼液可以用作水培基质，将其酸碱度（pH值）调整到5.56.0左右，用于种植番 茄、黄瓜、西葫芦等蔬菜，具有

11、良好的增产效果。主持人：在今天的节目节目时间里，我们向您介绍秸秆沼气与秸秆气化集中供气的相关知识。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。在刚才的节目时间里，孟所长介绍了 秸秆沼气技术，那在接下来的节目时间里，我们将向大家介绍秸秆气化集中供气技术。那什么是秸秆气化集中 供气技术？我们听孟所长的讲解。专家：秸秆气化集中供气技术是我国农村能源建设推出的一项新技术。它是以农村丰富的农作物秸秆为原 料，经过热解和还原反应后生成可燃性气体，又称作秸秆燃气，通过输配管网送到农户家中，供炊事、采暖燃 用。秸秆燃气生产技术原理是，作物秸秆中的碳元素质量分数约为40%，其次为

12、氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、 钙等元素。秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数为50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热， 使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是植质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下 按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等，可燃性气体的分子。这样植物生物质中的大部分能量 就转移到这些气体中。秸秆气化分为固定床气化和流化床气化，下面分别介绍：（1）固定床气化经预处理后（含水量20%）的秸秆原料，由上料器送入气化炉内进行热解气化，产生的燃气经净化系统 去除灰分和焦油，燃气净化多采用喷淋和水洗等湿式净化、旋风和扩散等干式净化，或两者的结合，焦油

13、含量 一般为每立方米燃气20毫克以下；储气装置应用为水压式湿式和柔膜干式，前者应用广泛，而后者多用于寒冷 的北方地区；为完善设备性能，有的采用了在线分析、焦油污水处理、燃气加臭等配套装置；净化后的洁净燃 气，由输配系统送入用户，作为炊事用气、供热和发电等。（2）流化床气化流化床气化技术具有气、固接触，混合均匀和转换率高的优点，是唯一在恒温床上进行反应的气化，反应 温度为700C850C，原料要求相当小的颗粒。其气化反应在流化床内进行，产生的焦油也可在流化床内裂 解。流化介质一般选用惰性材料（如砂子），由于灰渣的热性质易发生床结渣而丧失流化床功能，因此要控制 好运行温度。国家对这秸秆气化技术开发

14、利用和示范推广工作十分重视，七五”期间开始进行科研攻关，、八五”期间由 国家科委、农业部在山东、辽宁等地进行试点，从1996年开始在全国各地示范推广。主持人：听孟所长的介绍，应该说秸秆气化集中供气技术这项技术应用前景还是挺好的。说到推广应用呢， 我们还要对秸秆气化集中供气技术这项技术有更深入的了解，包括优点，也包括缺点。那下面我们就更深入的 了解一下秸秆气化集中供气技术的优缺点。我们接着听孟所长的讲解。专家：固定床气化与流化床气化不同，各自具有其优缺点，具体介绍如下：（1）固定床气化。优点：原料适用范围广，可处理绝大多数的可燃秸秆原料；产气速度快、产气性能稳定；气化效率高。缺 点：燃气热值低，

15、气化机组运行连续性差；自动化水平低。适用范围：该技术原料适用性强，涵盖玉米秆、玉 米芯、麦秆、棉柴、稻草、木屑、果壳等绝大多数可燃生物质，可广泛应用于秸秆资源丰富的地区。（2）流化床气化。优点：较大的灵活性。如5兆瓦规模所需的秸秆消费量约为每年3万吨，适合于乡镇级规模，可以避免长 距离运输；单位投资较低。在效率为25%以上的情况下，设备投资约为每千瓦4000元，若包括输电设备等， 则总投资约为每千瓦5000元，与煤电投资相当；国产化程度高，技术可复制性强。针对中国农业生产集中化 程度较低的现状而开发，在发展中国家大部分地区具有较好的复制性。缺点：对秸秆原料要求苛刻。流化床反应对原料粒度要求比较

16、严格，因此带来了原料预处理成本高、原材 料被限制等缺陷；系统复杂，占地面积大。流化床反应过程较为复杂，控制繁多，不宜操作。主持人：就像孟所长刚才所说，固定床气化优点：原料适用范围广，可处理绝大多数的可燃秸秆原料；产 气速度快、产气性能稳定；气化效率高。缺点：燃气热值低，气化机组运行连续性差；自动化水平低。流化床 气化。优点：较大的灵活性。缺点：对秸秆原料要求苛刻。那在选择秸秆气化集中供气设备的时候就要充分的 考虑固定床气化与流化床气化的这些优缺点，那接下来请孟所长来介绍秸秆气化集中供气设备有哪些？专家：主要有固定床气化炉与流化床气化炉，两者都有各自的特点和一定的适用范围，固定床结构简单、 操作

17、便利，运行模式灵活，适用于中小规模生产；而流化床适合于工业化、大型化，设备较复杂、投资大。充 分考虑目标市场的实际情况，选择技术路线，采用最适宜的技术。主持人：秸秆气化气的主要成份及用途是什么？专家：秸秆燃气中的主要成分有：一氧化碳（CO）、氢气（H2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（C O2）和氮 气（N2）等，可燃烧的成分是一氧化碳、氢气和甲烷。秸秆气化产生的可燃气热值，随气化剂的种类和气化炉 的类型不同而有较大的差异。我国秸秆气化所用的气化剂大多是空气，产出的可燃气热值一般在 4200-7560KJ/m3之间，属低热值可燃气。秸秆气化气可用于村镇居民炊事用燃气。主持人:刚才呢孟所长对秸秆气化

18、气的主要成份及用途做了介绍，秸秆燃气中的主要成分有:一氧化碳（CO）、 氢气（h2）、甲烷（ch4）、二氧化碳（CO2）和氮气（n2）等，秸秆气化气可用于村镇居民炊事用燃气。 我们知道同样是用于村镇居民炊事用燃气的人畜粪便为原料的沼气池会产生一些副厂品，那秸秆气化集中供气 技术也不例外，秸秆气化集中供气技术的主要副产品有哪些？用途是什么？我们听孟所长的讲解。专家：秸秆气化的主要副产品有木质炭、焦油以及木醋液。主要用途如下：（1）木质炭：主要作为燃料炭，因不含致癌物质，特别适合熏烤食物；可用于冶金还原物和渗碳剂，因杂 质低，特别适用于有色冶金业；作为水处理剂，吸附水中杂质；作为废气吸附剂，用于环

19、保工业；可以制作各 种类型的活性炭；可作为土壤改良剂，改良土壤；可以代替碳黑，作为各种添加剂。（2）木焦油：是生产油漆的原料，是橡胶产业的添加剂，可进一步加工提炼制造多种名贵药物；可以作为 抗凝剂、防腐剂、粘接剂；是生产防水材料、防腐涂料、船舶漆和木焦油系硬质聚氨酯泡沫的优良原料（作为 多元醇组份原料）。在农业上，与底肥混合施田，能起到杀虫增产作用，在工业上，用于阻聚剂中，是橡胶生 产不可缺少的原料。在国际市场比较畅销，可以直接出口。（3）木醋液：木醋液中含有多种有机酸，是植物生长的良好促进剂，同时也是有机肥料生产中的良好添加 剂，喷到农作物或蔬菜叶面上，有明显防病驱虫增产作用，提高产量，是农

20、业部重点推广的绿色食品”即植物 的杀虫剂；木醋液是畜禽饲料添加剂，用于畜禽养殖业上，可提高产量，而且能提高抗病能力。木醋液可以提 出醋酸，用于食品有机合成工业，可以制造醋酸钙、醋酸钠，用于染料工业等。也可用于蔬菜、蛋类上，有明 显的保鲜防腐作用；同时被国内一些医药化工企业采用，生产出农作物、花草防虫药。在韩国、日本等国家， 作为人体护肤用品及口服饮用，可起到清肠、美容、软化血管等作用。主持人：好，秸秆沼气与秸秆气化技术就为您介绍完了。今天孟所长从秸秆沼气的优点、秸秆沼气原料的 预处理、沼气、沼液、沼渣的利用等方面介绍了秸秆沼气技术，另外呢还介绍了秸秆气化技术，介绍了秸秆气 化集中供气技术的优缺

21、点、秸秆气化集中供气设备、秸秆气化气以及秸秆气化集中供气技术的主要副产品的用 途。好，我们感谢孟所长的介绍。秸秆能源化利用技术日期：2014-01-13 作者：来源：第二集播出时间：2014年1月17日主持人：听众朋友，晚上好，欢迎收听致富早班车。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

22、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一一秸秆炭化技术。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

23、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3001500m2/g的比表面积和强大吸附能力的活性炭，在 食品、

24、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、c

25、h4、c2h4、h2等。慢速热解中隔绝了空气，避免了氮气稀释，产生 的可燃气是热值较高的燃气。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120150C，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

26、阶段炭化炉内温度为150275C,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275450C，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450C以上，这个阶段仍然依靠外部供给热量来进行秸秆炭

27、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，特别在生产高品质木炭时。（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。 炭化

28、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。 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。 适用于流动性较好的颗粒状燃料，颗粒度一般为1030mm，不适合于棒状燃料和粉状燃料。 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

29、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。 属于外加热型炭化装置，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。 适用于棒状燃料和颗粒状燃料。 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。 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： 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

30、烧热，木煤气循环使用。 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。 在干馏釜中的炭化过程是连续的，而加料和卸炭是间歇的。 生产效率高，适合于较大规模机械化木炭生产。主持人：在今天的节目时间里，我们为听众朋友们介绍秸秆炭化与发电技术，做客我们节目的是农业部规 划设计研究院农村能源与环保研究所副所长孟海波。在刚才的节目时间里，孟所长介绍了秸秆炭化过程以及秸 秆炭化所需要的装置和设备。那么秸秆经过炭化后所产生的秸秆炭它都有哪些特性呢？请继续听孟所长的介绍。专家：好，下面我来介绍一下秸秆炭的性质。中国制订了木炭质量指标和试验方法。木炭质量指标主要有水分、灰分、固定碳、颗粒度及杂质含量等

31、五 项。其中水分主要取决于木炭储存条件和包装方法，因为孔隙发达的木炭有很强吸湿性，容易变得潮湿；灰分 主要取决于烧制木炭的原料，在炭化过程中灰分集中在木炭中，灰分源自于原料中无机成分，灰分含量大的原 料，木炭灰分含量也大，由于炭化过程中，原料灰分集中在占原料质量20%30%的木炭中，因此木炭灰分 比原料灰分高得多。秸秆炭、稻壳炭的灰分经常在10%25% ；固定碳含量受到热解最终温度和炭化程度的 影响，取决于炭化设备和工艺参数。国家标准规定的木炭质量主要针对木本生物质烧制的木炭，对秸秆炭、稻 壳炭、竹炭等尚未制订标准。按照指标衡量，竹炭可以达到木炭质量指标，而秸秆炭、稻壳炭则在含灰量等方 面难以

32、满足指标，但作为燃料使用仍有很大的市场。木炭的物理性质包括机械强度、密度、孔隙度等，对于其在工业应用方面有着重要意义。木炭机械强度表 示它对压碎和磨损的抵抗能力，在储存、运输过程中，强度高的木炭压溃损失小。木炭机械强度随原料品种而 异，并且受炭化最终温度和时间的影响，还具有显著的方向性差异。由木本原料烧制的木炭强度较高，而由秸 秆成型燃料烧制的秸秆炭强度低得多。颗粒表观密度：大多数工业木炭的颗粒表观密度在0.360.4g/cm3之间，真密度在1. 351. 40g/cm3 之间。根据表观密度和真密度，可以确定木炭的孔隙度，木炭的总孔隙率通常在74%77%。也就是说在木 炭颗粒中，由挥发分析出形

33、成的孔隙占据了大部分体积，使每克木炭的比表面积达到了数百平方米数量级，因 此木炭具有很高的反应活性和吸附能力。主持人：孟所长从水分、灰分、固定碳、颗粒度及杂质含量等五项介绍了秸秆炭的特性。我们通常都是用 热值来表示燃料完全燃烧放出的热量，那么秸秆炭的热值和自燃性是怎么样一个情况呢？请孟所长来介绍一下。专家：秸秆炭的热值：秸秆炭热值与炭化最终温度有关。炭化最终温度越高，所得木炭的碳元素含量越高， 热值也越高。一般来说白炭的热值约为32. 5MJ/kg，黑炭约为27. lMJ/kg。秸秆炭的自燃性：木炭孔隙率达到70%以上，比表面积为200 300m2/g，具有较强吸附能力和反应能 力。木炭吸附空

34、气中的氧放出反应热，如不能及时散出则使其温度升高，温度升高到一定程度将发生快速的氧 化反应，即自燃。刚离开炭化设备的木炭遇到空气时易于发生自燃现象。促使木炭自燃的因素很多，例如腐朽 木的木炭比一般木炭更容易自燃，因为腐朽木木炭孔隙度较大，为更多的氧气在单位时间内进入木炭表面创造 了条件。当木炭机械强度较低时，容易生成许多碎块和炭粉，储存时容易堆实，不易散热而自燃。含有较高灰 分的木炭具有较高自燃着火倾向。为了防止木炭自燃，在炭化时应注意腐朽木数量不要超过一定限度，应力求原料尺寸和含水率均匀，以生 产质量均匀的木炭，并采用较高炭化温度，以减少木炭挥发分含量。从炭化设备中卸除木炭时，应使其迅速冷

35、却。木炭储存时不应含水太高，应筛去粉末炭，堆放时不要堆垛太高，注意通风、遮雨、防晒。主持人：刚才孟所长介绍了秸秆炭的热值和自燃性，相信听众朋友们对秸秆炭有了进一步的了解。大家对 传统木炭的用途都比较了解，那秸秆炭化后的秸秆炭的用途都有哪些呢？您又是否了解呢？相信听完孟所长的 介绍，您对秸秆炭的用途会更加的清楚明白。专家：好，下面我们来介绍一下秸秆炭的用途。秸秆炭化后得到的秸秆炭，具有高固定碳、低挥发分含量和较发达的孔隙结构，因而反应活性很高，既是 一种优良的固体燃料，又在冶金工业、化学工业、食品工业、环境保护、农业等方面有着广泛用途。传统的木 炭生产主要以木材为原料，近年来以农业残余物生产的秸

36、秆炭、稻壳炭和以竹材生产的竹炭产量不断增加，成 为固体生物燃料的一大门类。秸秆炭化后用途十分广泛，主要包括：(1) 冶金工业的应用。木炭用来冶铁已有很长的历史，其冶炼的生铁具有晶粒细小、铸件紧密、缺陷少的优点，这是因为木炭对氧化铁的还原过程可以在较低温度下进行。用木炭生产的铁含氢、氧气体少，铸件 紧密均匀，杂质少，适于生产优质钢。在有色金属生产中，木炭常用作表面助熔剂，在熔融金属表面形成保护 层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体饱和度。木炭在铜及铜合 金(铜磷合金、铜硅合金)、锡合金、铝合金、锰合金、硅合金、铍青铜合金等生产中广泛用作表面助熔剂。(2) 晶

37、体硅的生产。晶体硅是重要的电子工业和新能源材料，工业晶体硅对杂质含量有严格要求，为了保证产品纯度，需要使用高品质还原剂。木炭的纯度、孔隙度、反应能力与介电性都比其他碳素材料更能满 足以上要求，因此广泛地用于生产晶体硅。生产晶体硅需使用不含炭头、低灰分和杂质含量的木炭。生产晶体 硅时，木炭、石油焦与石英石共同在电炉中加热，反应区温度高达2000C，石英石蒸发的二氧化硅蒸气，与 赤热木炭反应，放出一氧化碳，逐步还原为一氧化硅和纯硅。生产1t晶体硅需消耗木炭1.4t。(3) 制造渗碳剂。渗碳处理是钢制零件的重要热处理方式，渗碳后零件表面具有较高硬度和耐磨性， 而中心具有良好韧性，大大改善了零件力学性

38、能。用来进行渗碳处理的含碳混合物称为渗碳剂，其中主要成分 是木炭。在渗碳过程中，渗碳剂和钢制零件一起在密闭容器中加热，其中的碳与氧结合生成一氧化碳，一氧化 碳与零件表面接触后，又会发生析碳反应生成二氧化碳和原子态的碳，原子态的碳和零件表面的铁化合为Fe3C， 溶解到奥氏体中，并逐渐扩散到零件内部，增加了零件表面层的含碳量。单纯木炭的渗碳效果较差，而且在渗 碳 过程中，产生的一氧化碳会逐渐减少，因此需要加入一定数量的接触剂，如碳酸钡和碳酸钠等。渗碳剂中木炭 含量约为80%，主要工艺是将碳酸钡浆液在搅拌机中涂敷到木炭表面，然后用回转滚筒干燥机干燥。(4) 制造二硫化碳。二硫化碳是挥发性无色有毒液体

39、，具有强折光性，是良好的溶剂，对硫、磷、生橡胶、各种油脂和树脂类物质有良好溶解作用，应用于人造丝、玻璃纸、橡胶轮胎帘子线等的生产，还用于制 造四氯化碳等。木炭是制造二硫化碳的优质原料，每年都有大量木炭用于制造二硫化碳。工业上制造二硫化碳 的方法是：先对木炭进行500 600C的干燥和煅烧，除尽水分，降低挥发分含量，然后将硫黄蒸气通过高温 木炭层，反应温度约800C。生产1t二硫化碳要消耗木炭0.5t。(5) 用作燃料。木炭具有低挥发分、高热值、燃烧完全、燃烧过程清洁的突出优点，是一种优良固体生物燃料。用木炭烧烤的食品风味独特，在世界的各个角落都十分流行。随着生活水平提高和旅游业发展，木 炭消费量持续增长。出于对森林资源保护和利用农业残余物的考虑，近年来各种用木屑、秸秆、稻壳生产的机 制木炭逐渐占领了市场，成为燃料木炭的主要品种。在农林业中的应用木炭孔隙结构发达，吸附性能好，能够使土壤疏松通气、保持水分、促进微生物繁殖， 具有改良土壤的作用。木炭吸附了化肥和农药以后，能够缓慢释放，起到提高肥料利用效率的效果。近年来， 秸秆炭被用于生产炭基有机肥，不仅能够改良土壤，而且能够提高作物产量。主持人：今天孟所长从秸秆的炭化过程、秸秆炭化的装置与设备、秸秆炭的特性、秸秆炭的用途等方面介 绍了秸秆炭化技术。使我们对于秸秆的用途有了更深入地了解。好，我们感谢孟所长的介绍。