17年写就的绿色能源答卷

高妍　毛艳玲

4万吨山杏壳，可以换来什么？

2100万度电？6000吨活性炭？还是20万吨80℃热水？

答案是以上全部，再加上7200吨木醋液。

而完成这些置换只需要两个条件：1年时间和一项技术一一生物质气化多联产技术。

这个已被提出17年、产业化10余年的生物质气化联产电、炭、肥、热（冷）技术，能够在生物质气化的同时联产出炭、气、肥、热等用于发电、供暖、消毒杀菌剂等，颠覆了以往农林废弃物直接燃烧发电、单一产出的模式，超越了欧美、日本现有的技术，正在对我国的生物质能源发展、活性炭生产、生物质炭及肥料行业的科技进步产生重要作用。

这正是南京林业大学周建斌教授团队用17年时间，为祖国的绿色能源发展写就的答卷。

17年艰苦卓绝

2014年9月，3兆瓦山杏壳发电联产活性炭、肥、热综合利用項曰在河北承德平泉县建成投产。

文章开头所提到的山杏壳置换，就是这个项日2015年的工作成绩，当年项曰总产值达到了约1.4875亿元。同时，一年的生产过程中，还节约标煤8400吨，减排二氧化碳2.093万吨、氮氧化物315吨、二氧化硫630吨。

这是生物质气化多联产技术产业化的一个典型应用。周建斌团队，正是生物质气化多联产技术这一创新的农林废弃物综合利用技术的创造者和推动者。

周建斌开始这项研究，是从研究炭开始的。

1989年，周建斌毕业于南京林业大学林产化学加工工程专业，从本科时起，他就开始学习、研究各种木炭和活性炭的制备技术和性能，积累了不少经验。

2001年，周建斌在导师张齐生院士的指导下，开始研究竹炭的生产和应用。“当时的竹炭几乎都是采用土窑烧炭技术，环境污染大，劳动强度高，时间长，得率低，在张院士的指导和支持下，团队开始研究大型的干馏法制备竹炭。”周建斌回忆，当时干馏法制备竹炭都是需要外热帮助的，张院士提出了不加外热生产竹炭的新思路。

这个研究思路在当时看来是非常大胆的，但更大胆的周建斌还是决定“试一试”。这一试，就试到了今天，试出了大名堂。

当时的不加外热制备竹炭，最终发展成了现在的不加外热、不加任何助剂、添加剂、催化剂制炭同时联产电、热、肥，也就是如今的生物质气化多联产技术。这简单一句话背后所凝结的，是周建斌与团队潜心摸索、艰苦创新的17年，是从基础研究到新工艺技术攻关，到新装置创制，再到高附加值产品创新研发的持续创新之路。

17年问，他们针对不同类型的林农生物质原料，进行了原料改性预处理、热解气化特性、热解产物分析与品质提升等研究，揭示了生物质热解气化的过程机理与产物调控机制，建立了生物质热解气化多联产的理论基础。

17年间，他们针对木片（竹）类、果壳类、秸秆类生物质的不同特点，分别发明了上吸式同定床、下吸式同定床、流化床气化发电联产炭、热、肥新工艺技术，解决了传统生物质气化工艺技术存在的产品单一、经济效益不佳的突山问题，取得了生物质气化多联产关键技术的突破，实现了农林生物质高效、稳定、环保、规模化应用，引领了生物质气化多联产产业的发展。

17年间，他们针对传统气化装置适应性差、稳定性不强及规模小等问题，研制山适合不同原料、多种类型的气化装置，创新发明了“一种适应多种原料的农林生物质气化炉”和“用于生物质气化与活性炭联产装置”等装置;针对可燃气净化的世界性难题，创新发明了“用于农林生物质气化气体的干式净化系统”;针对生物质燃气的波动性和环保性问题，研发了“生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法及环保型燃烧腔”。

17年间，他们围绕生物质气化多联产技术进行了高附加值产品的创新研发，比如针对生物质炭进行了深加工产品研发，解决了活性炭、工业和机制炭等传统生产过程中高污染、高能耗问题，同时根据不同地域、不同作物需要，制备出了符合农业部《生物炭基肥料》标准的炭基复合肥;研究了不同类型生物质提取液组分，根据不同作物的生长发育需求，研制开发了一种含有生物质提取液的有机液体肥;同时研究了生物质气化产生的可燃气，直接用于内燃机发电、锅炉供热等……

17年前，全球能源危机、二氧化碳排放的问题还没有受到如今的重视，却也已显露端倪。在这个影响千秋万代的令球性难题面前，周建斌团队选择了迎难而上、锐意创新，选择了闷头织茧、踏实累积，如今，终于迎来破茧之时、薄发之日。

一朝破茧薄发

2018年4月14日，一场成果鉴定评价会在河北平泉举行。

南京林业大学主持完成的“林农剩余物气化关键技术创新及产业化应用”接受了中国林学会组织的专家评价，并获得如下评价意见——“整体技术处于国际先进水平，其中林农生物质气化发电联产炭、热、肥综合利用技术具有原创性，处于国际领先水平。”

同时，专家组也指出了该项目的主要创新特色：“首次提出了生物质气化多联产理念，创制了系列装备，形成了生物质能源、生物质炭、炭基肥和植物源液体肥、余热利用多联产产业化技术;创新了活性炭生产的新方法、新技术，新方法不需要外加能源，气化产生的炭碘吸附值达到600mg/g以上，活化时间减少30%，得率提高10%～15%;创新了木炭和机制炭生产的新方法，减少了传统烧炭污染环境、效率低、劳动强度大等弊端;发明了系列炭基肥，炭基肥具有修复板结、退化、酸化、污染上壤多种功能和缓释效果，使用炭基肥可以减少化学肥料使用量100%～30%。”

这些数据，均米源于周建斌团队多年的应用实践。近年来，周建斌团队已经利用这一集成化技术，在国内外应用建成了大小工程30多个，除山杏壳综合利用典型项目外，还有另外两个典型项目一一

2015年5月，以橡胶木废弃物为原料的“1兆瓦生物质气化炭电热肥多联产”项曰在云南勐腊县建成投产。目前已发电700万度，生产木炭2400吨（2500元/吨），热水6万吨，木醋1800吨，实现总产值约3045万元。

2015年7月，以稻壳为原料的“2.5兆瓦生物质气化发电——3万吨炭基肥料联产”项曰在湖南宁乡建成投产。曰前已发电1750万度，生产稻壳炭1万吨（1000元/吨），热水15万吨，木醋4500吨（生产液体肥9000吨，5000元/吨），实现总产值约7112.5万元。

从以上数据不难看出生物质气化多联产技术所具备的意义和价值。它用的，都是无毒无害可再生的资源;发电过程无污染、零排放;产的，都是高附加值产品，炭基肥可改良土壤，减少农药化肥的使用量，木醋生物液肥则可增产，改进农产品品质以及抑制病虫害……

周建斌团队用实实在在的工程项目与运营成果证明：生物质气化多联产技术有能力、有实力、有可操作性、具备普及价值。

项曰应用过程中，周建斌团队也在不断提升技术，改进设备，“如今农林生物质气化多联产的设备可达6兆瓦、9兆瓦甚至更大，并已实现了自动化、标准化生产，具备了大规模生产的条件”。

未来无限可期

在我国，每年会产生大量的农林废弃物，包括秸秆8.5亿吨、稻壳0.4亿吨，森林抚育剩余物、果树修枝、木竹加工废料、果壳等森林“三剩物”3.5亿吨，以及大量的废旧家具、食用菌废弃原料、中药渣、烟梗、烟渣等生物质废料。

这也是一种生物质资源。长期以来，我国一直在积极摸索农林废弃物的综合利用方法，变废为宝的同时，消除其对环境的影响。生物质气化多联产技术的发明与应用，为这些废弃物的综合利用找到了行之有效的、可复制的途径，已经在多年推进过程中，逐步得到相关部门的肯定与重视。

2017年初，国家发改委环资司领导在汀苏省发改委领导陪同下，专门到南京林业大学调研生物质气化多联产技术，并到汀西、湖南等生物质气化多联产项曰现场进行考察。

2017年4月28日，农业部办公厅关于推介发布秸秆农用十大模式的通知[农办科2017（24号）]中，明确将秸秆气化联产电、炭、热、肥的工艺技术列为秸秆农用十大模式之一。

2017年5月22日，国家林业局等11个部委联合发布《中国林业产业十三五规划》[林规发2017（43号）]，其中明确指出，建设一批生物质气化多联产示范基地，推动生物质炭、肥等产品应用于农业生产、土壤改良等领域。

2017年11月27日，国家能源局与环境保护部联合发布《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》（围能发电力[2017]75号），要求布局一批燃煤耦合生物质发电技改项曰，鼓励试点项日联产生物炭，并开展炭基肥还田、活性炭治理修复土壤水体等下游产业利用研究。该文件直接下发至技术支持单位南京林业大学，其中肯定之意不言自明。

生物质能源是真正的清洁能源，已成为世界公认的第四大能源库，其发展优势已形成国际共识，成为国际竞争新高地。展望未来，周建斌团队的生物质气化多联产技术必将大有可为。

周建斌，博士，教授、博士生导师。1989年毕业于南京林业大学林产化学加工工程专业，现任南京林业大学材料科学与工程学院新能源科学与工程专业系主任、南京林业大学气（液）化工程研究中心主任，生物质气化多聯产国家创新联盟理事长、中国林产工业协会活性炭分会副秘书长。

长期从事生物质热解（能源）与炭材料的教学、研究与产业化工作，先后主持和参与国家“948”引进项目、科技部863计划项目、973计划项目、国家“十一五”“十二五”支撑计划项目、国家自然科学基金项目、国家林业局公益性项目、示范项目及省部级科技攻关项目等近30项。发表学术论文70多篇，主编参编出版专著教材5部、编写本科及研究生教材5部。申请及获得国家发明专利30多项，获省部级鉴定成果12项。荣获国家科技进步一等奖、国家科技进步二等奖、浙江省科技进步一等奖.江苏省科技进步一等奖、梁希林业行业一等奖、南京市科技进步二等奖各]项，入选江苏省“六大人才高峰”及“姑苏创新创业领军人才”计划，享受国务院特殊津贴。