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科学研究
中心介绍

南京林业大学生物质气(液)化工程研究中心是专门从事农林生物质气化工程技术的研究、开发及产业化机构,先后获批国家林业和草原局生物质多联产工程技术研究中心、江苏省生物质气化多联产工程研究中心、生物质气化多联产国家创新联盟,江苏省企业研究生工作站、河北省生物质气化产业研究院挂靠单位,是生物质气化发电装备与产业技术创新联盟副理事长单位、中国林产工业协会活性炭分会副理事长单位、中国林产工业协会生物质能源与材料专业委员会副理事长单位、林业生物质能源国家创新联盟副理事长单位、江苏省能源研究会常务理事单位。主要研究各种生物质材料的性能、各种气化工艺、关键设备以及各种生成物的化学成分、应用途径及工程化产品开发。研究中心科研队伍结构合理,现有专职研究人员17人,其中教授4人、副教授2人,讲师/博士5人、工程师6人。中心仪器设备先进齐全,能够承担各项测试和工程试验。承担国家级研究课题20多项,获省部级鉴定成果11项,授权发明专利30余项,培养硕、博研究生50余名。
      南京林业大学技术团队2002年在国内外率先提出了“农林生物质气化发电联产炭、热、肥”的创新发展理念(即生物质气化多联产利用技术),该技术是在不需要外加能源和任何化学药品、助剂的条件下,将农林生物质同时转化成生物质可燃气、生物质炭、生物质液三相产物,可燃气作为能源可用于发电或烧锅炉供热(替代煤),生物质炭根据原料不同可生产活性炭、工业用炭、机制烧烤炭、炭基肥等多种产品,生物质液可制备液体肥料或消毒杀菌剂等。经过近20年的联合科技攻关,建立了生物质热解气化基础理论体系,攻克了规模化生产的技术瓶颈,突破了相关装备及高附加值产品研制等关键核心技术,解决了传统生物质气化、活性炭、工业用炭、机制烧烤炭、生物质肥等行业长期存在的技术产品单一、废水废渣污染环境、规模小且连续稳定性差、经济效益不佳等突出共性问题及难题,取得了系列原创性成果。项目技术成功进行了成果转化和产业化运行,已在安徽、湖南、河北、江西、湖南、云南、江苏、河南、吉林、浙江等地建成100余项并稳定运行多年。
      项目技术创造了多个世界第一,如在河北承德世界首创的杏壳气化发电联产活性炭、肥、热工业化项目,在国内外首创了生物质能源多种清洁并行利用模式,包括果壳气化发电并网联产活性炭、生物质炭基肥料和液体肥,发电机尾气余热产生热水供承德平泉市的浴室、宾馆(替代小型燃煤锅炉)使用,余热锅炉尾气输入蔬菜大棚,起到对大棚供暖和补充二氧化碳、强化植物光合反应的作用,达到了节能减排和环保效果,为我国乃至世界区域性清洁能源供热和农村大棚供暖提供了绿色发展模式;安徽颍上3MW稻壳气化热燃气烧锅炉汽轮机发电联产炭项目,稻壳气化产生可燃气用于烧锅炉带动汽轮机发电,同时得到稻壳炭、提取液用来制作炭基肥,产生了良好的经济效益与环境效益,实现发电零成本;云南西双版纳4t/h木片气化绿色供热与炭综合利用产业化示范项目,利用橡胶木加工废料气化热燃气直接供锅炉燃烧,产生蒸汽替代原有生物质直燃锅炉用于供厂内生产干燥用热,同时得到炭用于作为硅厂的还原剂或制备机制炭,实现板材生产供热零成本;江西吉安稻壳气化供热5000吨木屑磷酸法活性炭生产,通过稻壳气化供热替代传统烧煤生产活性炭技术,实现化学法活性炭生产供热零成本。
      生物质气化发电多联产技术是生物质在高温、缺氧条件下发生热分解,能够将生物质资源高效利用,产生的可燃气,可用于发电或燃烧供热,根据生物质原料的不同(木材、果壳、秸秆等)生产的生物质炭可用于制备炭基肥、炭棒或深度加工成活性炭,广泛应用于民用、食品、药品、化工等工业、环保及军工企业。其中产生的液体产物,经处理后得到的生物质提取液有良好的消毒杀菌和肥料的作用,可用于有机作物的液体肥和消毒、杀菌剂等。因此生物质气化多联产技术不仅能够解决农林剩余物资源污染及浪费的问题,还能够产生更为高效的经济效应和环境效益。本项技术利用林农加工剩余物(林业三剩物、果壳、秸秆、稻壳等)热解气化过程中自身产生的热能,在不需要外加能源和其他任何添加剂、化学药品、助剂及催化剂的条件下,实现了生物质气化发电(或供热)的同时联产炭、液体肥、热(冷)等多种高附加值产品,并根据生物质原料特性,研发了适应不同生物质原料的多种气化炉装备系统。
      项目技术实现了生物质气化多联产技术的工程化应用与产业化运营,探索出了一条新型、实用、可复制、可推广并在国内外领先的农林生物质绿色、循环、可持续利用的新途径,形成了生物质气化发电联产炭、肥、热的产业链。实现了能源(发电或者供暖)从高排放→低排放→零排放→负排放(CO2、NxOy、SO2固定在生物质炭中)。在南京林业大学生物质能源多联产技术的引领和推动下,得到国家10多个部委发文采纳并推广。
      2016年10月国家能源局印发《生物质能发展“十三五”规划》,积极发展分布式农林生物质热电联产,推进新建热电联产项目。2017年6月国家林业局、发改委、科技部、工信部等11部委联合发布《林业产业发展“十三五”规划》,其中“专栏8 生物质能源多联产发展工程”,加快建设一批生物质能源多联产示范基地。强化科学技术研究和标准化建设,支持科研院所、高等学校、关联企业等参与生物质能源多联产生产技术、产物综合利用及应用推广研究。加强与农业、国土等部门合作,推动生物质炭、肥等产品应用于农业生产、土壤改良等领域。到2020年,生物质能源多联产综合利用率明显提高,成为新的经济增长点。
      2016年10月28日得到了时任中共中央常委、国务院副总理张高丽对南京林业大学的生物质气化多联产技术作出批示,同时国家林业局张建龙局长和总工封加平同志作出批示。
      2017年11月国家能源局、环境保护部印发《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》,文件下发至技单位南京林业大学,旨在发挥清洁高效煤电体系的技术领先优势,依托现役的煤电高效发电系统和污染物集中治理设施,利用生物质热解气化技术,消纳农林废弃物等生物质资源,破解秸秆田间焚烧造成空气环境污染等社会治理难题,鼓励试点项目联产生物炭,并开展炭基肥料还田、活性炭治理修复土壤水体等下游产业的利用研究。
      2017年12月28日,国家发改委、农业部、能源局发布《关于开展秸秆气化清洁能源利用工程建设的指导意见》,鼓励秸秆气化清洁能源化方式利用,采用热解气化生产热解气、生物炭(肥)等多联产项目,切实提高秸秆综合利用率。
      2018年5月24日,在全国林业和草原科技活动周期间,国家林业和草原局举办科技成果新闻发布会,专利权人南京林业大学 “生物质气化多联产技术”入选2018年国家林业和草原局首批5个重点项目技术推介成果之一。
      2018年10月17日,江苏省科技厅和省农委联合召开秸秆综合利用技术与推广新闻发布会,南京林业大学“秸秆气化发电联产炭、热、肥技术”入选。
      2019年9月10日,中央电视台农业农村频道对南京林业大学生物质气化多联产技术进行专题报道。
      2019年11月05日,国家发改委何立峰主任签署发布29号令显示,已经于2019年8月27日第2次委务会议审议通过了《产业结构调整指导目录(2019年本)》,生物质能的工程项目与装备制造等全领域进入了鼓励类目录。第一类鼓励类目录中第一项,农林业第17条、18条:17、农作物秸秆综合利用(秸秆肥料化利用,秸秆饲料化利用,秸秆能源化利用,秸秆基料化利用,秸秆原料化利用等);18、农村可再生资源综合利用开发工程(沼气工程、生物天然 气工程、“三沼”综合利用、沼气发电,生物质能清洁供热,秸秆气化清洁能源利用工程,废弃菌棒利用,太阳能利用)。第一类鼓励类目录中第五项,新能源第5条、6、7、8、9条:5、生物质纤维素乙醇、生物燃油(柴油、汽油、航空煤油)等非粮生物质燃料生产技术开发与应用,6、生物质直燃、气化发电技术开发与设备制造,7、农林生物质资源收集、运输、储存技术开发与设备制造;农林生物质成型燃料加工设备、锅炉和炉具制造,8、以农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾、工业有机废弃物、有机污水污泥等各类城乡有机废弃物为原料的大型沼气和生物天 然气生产成套设备,9、沼气发电机组、沼气净化设备、沼气管道供气、装罐成套 设备制造。
      项目技术的理论和产业化颠覆性创新意义如下:
(1)颠覆创新了传统生物质气化(能源)的历史(100多年),本技术不仅有生物质能源,还同时生产生物质炭、肥料!
(2)创新颠覆了活性炭生产的新历史(传统活性炭生产1吨需要烧煤2吨)(100多年),本技术生产活性炭过程中不仅不需要外加能源,在生产活性炭过程中还可以发电、供热、产肥料!
(3)创新颠覆了几千年的世界烧炭的历史(传统的烧炭污染环境、效率低、劳动强度大)(3000多年),本技术在生产炭的同时还可以发电、生产肥料!
(4)创新了肥料的历史(使用炭基肥料、生物质液肥料,可以直接减少肥料用量10%-30%并且具有一定的药效,同时修复板结、退化、酸化、污染的土壤)!
      项目技术引领并推动了国内外生物质能源(气化发电、供热、供暖)、生物质炭(活性炭、工业用炭、机制炭)、生物质肥(炭基肥、液体肥)等行业的科技进步与产业发展。2018年先后获得国家林业和草原局、中国林学会梁希林业科学技术一等奖、江苏省科学技术一等奖、中国循环经济协会科学技术二等奖、中国国际工业博览会高校展区优秀展品奖。