华中科技大学学者让废柴“变身”清洁煤炭

秸秆杂草、枯枝落叶、树木废料……这些常被废弃或者焚烧产生污染的生物质，在华中科技大学环境科学与工程学院肖波教授团队的手中，变成了无污染的宝物。肖波团队通过自主知识产权技术，将这些生物质微米化，借用粉尘爆炸原理实现可控燃烧，可以产生1450度以上的高温，具备了与煤炭、天然气等化石燃料一样的燃烧利用价值，使可再生和低污染的生物质能全面替代日益短缺的化石能源成为可能。

工业的核心就是高温生产过程。至关重要的工业材料、工业电力和动力装备都离不开1300度以上的高温热能。但生物质的露天焚烧，只能六七百度的温度，形成的黑色烟雾的主要成分是焦油和轻质炭粉，常形成雾霾。近些年来，业界使用生物质发电或工业锅炉蒸汽生产，是将生物质加工成块状或颗粒状后燃烧，燃烧产生的平均温度在900度左右，也产生焦油和轻质的黑炭。生物质燃烧温度低、热能效率低、易造成环境污染，其利用一直是长期普遍存在的难题。

从2002年起，肖波团队开始研发生物质微米燃料及其高温燃烧技术，并于近来获得突破。团队使用自主研发的设备，能够将普通废弃生物质高效粉碎成颗粒直径在250微米以下，像面粉一样的粉体燃料，即“微米燃料”，使之变得易于储存、运输和规模化供给。团队进而开发粉尘云燃烧技术，瞬间完成固体燃料到气体燃料的转变，并迅猛燃烧产生高温效应。今年1月，团队在位于武汉市蔡甸区的华中科技大学-武汉江城锅炉公司低碳工业联合试验基地里，在3t/h的生物质微米燃料锅炉中的燃烧温度意外惊喜地达到1452℃高温。

今年4月，该技术在武汉市新洲区某公司应用。一台4吨的微米燃料锅炉持续为生产医用纱布提供蒸汽，和天然气锅炉有同样的能源利用效率。经检测，燃烧尾气没有焦油和黑炭粉，烟气净化所分离出来的粉尘是像石灰一样的白色粉末。这些白色粉末，是生物质中的碳氢物质在1400度以上高温条件下完全燃烧后所残存的不可燃的金属氧化物，经过布袋除尘收集可以还田或者用于工业材料的原料。

清华大学材料学院教授姚可夫认为，这是生物质能源技术历史性的突破，它将可以结束高温工业生产必须完全采用燃煤、燃油和燃气的历史，工业生产将可以摆脱当前完全依赖化石燃料的被动局面。

据介绍，在当前一些区域工业锅炉禁止燃煤，且天然气工业锅炉成本高，气源不能长期保障的大趋势下，如果我国全部采用生物质微米燃料工业锅炉，每年可以减少约6亿吨标煤的化石燃料消耗，年利用农林废弃物10亿吨以上，消纳所有的秸秆和农林废料，为农民增加3000亿元收入，并形成我国具有自主知识产权的工业锅炉装备系统和生物质能源装备体系。

肖波说，虽然生物质微米化高温技术可以解决低碳工业的核心难题，为今后金属冶炼、工业锅炉、建筑材料、取暖、火力发电、燃气燃油转化及生物质化工等成为低碳工业，提供了生态型能源的保障，让“废柴”真正变成了“金子”。但因为国家尚未建立生物质能源收集、集运的基础建设，不能实现像化石能源一样大规模和高效率生产、储运，并作为商品能源供给，该技术现阶段的应用，只能通过传统简陋方法收集，多数情况下使用的是农林产品加工的下脚料，来源少，价格高，大量剩余农林生物质资源仍在焚烧。