秸稈雜草、枯枝落葉、樹木廢料……這些常被廢棄或者焚燒產生污染的生物質,在環境學院肖波教授團隊的手中,變成了寶物。6月3日,該院發布消息,肖波團隊通過自主知識產權技術,將這些生物質微米化,借用粉塵爆炸原理實現可控燃燒,可以產生1450度以上的高溫,具備了與煤炭、天然氣等化石燃料一樣的燃燒利用價值,使可再生和低污染的生物質能全面替代日益短缺的化石能源成為可能。
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。近年來,業界使用生物質發電或工業鍋爐蒸汽生產,而生物質燃燒溫度低、熱能效率低、易造成環境污染的問題仍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,團隊在生物質微米燃料鍋爐中,實現了1452℃的燃燒溫度。
4月,該技術被應用于武漢一家公司。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。
據介紹,如果我國全部采用生物質微米燃料工業鍋爐,每年可以減少約6億噸標煤的化石燃料消耗,年利用農林廢棄物10億噸以上,消納所有的秸稈和農林廢料,為農民增加3000億元收入,并形成具有自主知識產權的工業鍋爐裝備系統和生物質能源裝備體系。
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