CN103966879A - 生物质发电、制浆和制液面肥,相互结合的生产方法 - Google Patents

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Abstract

生物质发电、制浆和制液面肥，相互结合的生产方法，生物质发电产生的蒸汽全部用于制浆和制液面肥，实现热电联产。生物质含有约15％的热水溶出物都是小分子量的有机物，在氧化法制浆中被氧化为有机酸，不需要支付水处理费用，而是去做液面肥的原料，电厂草木灰的有用成份主要是碳酸钾，经溶出过滤是制液面肥的好原料。以上相互结合的方法，目的是显著降低成本，达到在原料价高的前提下，使企业仍然可以获得高赢利，因此生物质能源得以大规模的发展。我国盐碱地有5亿亩，适合种植高产的生物质竹柳，每4万亩盐碱地建立一家企业，有望发展出数以万计的能源+纸浆的乡镇。所得液面肥全部用洗浆水冲稀，用水车轮留喷洒竹柳促使茂盛生长。

Description

生物质发电、制浆和制液面肥,相互结合的生产方法
1技术领域
本发明属于生物质发电领域。
2背景技术
由于大量燃烧煤碳和石油发电，以及采伐森林。使大气中CO2迅速增多，温室效应导致地球两极溶化，海平面上升招致本世纪末，沿海城市可能被淹没。为了停止煤和石油发电，停止采伐森林、最有把握的办就是开发丰富的生物质能源，来自太阳的能量在地球上每年生成1700亿吨生物质，其能量是现在人类发电能量的10倍。本世纪初始于丹麦的秸杆发电，已在我国推广。国家为此对秸杆发电每度贴补0.25元。遇到的问题是只靠发电难过经济关。桔杆的收集和加工及储存运输，随收集半径的扩大而成本增高，做为一个新兴行业，每吨秸秆成型至燃料块的生产成本约300元，，若每吨以450元供应电厂，投资経营这个行业的热情会快速发展起来，可是电厂接受不了比煤贵一倍的原料(两吨秸杆相当一吨煤)，这是生物能源发展缓慢的原因。
本发明所说的生物质发电、制浆和制液面肥的相互结合，是循环经济方法，其目的是显著降低成本，达到在原料价高的前提下，使企业仍然可以获得高赢利，因此生物质能源得以大规模的发展。
3发明内容
3.1农作物秸杆发电、制浆和液面肥，相互结合(流程见说明书附图1)
3.1.1秸杆发电机组，每年烧26万吨生物质，发电1.8亿度，产生26万吨蒸汽。产生的蒸汽全部供给制浆造纸和制肥使用，全年可实现经济效益很好的热电联产。
3.2.2我国大部分土壤中钾元素都低于6.6毫克/100克土，严重缺钾成为我国农业发展的主要限制因素之一。有机物叶面肥是小分子量有机酸和碱性钾盐化合而成的新型肥料，大量用水稀释后经喷洒，可以进入农作物叶面3-5微米的孔直接施肥，具有用量少、成本低、使用方便的优势，亩施肥量只有50-500克，是无机钾肥的1％。
氧化法制浆造纸生产线，每年用6万吨秸杆生产4万吨漂白浆。原料中的约15％的热水溶出物都是是小分子量的有机物，被氧化为小分子量的有酸钾，提取后送去制液面肥，这些小分子量有机酸没有原料成本，所以成本很低。尤其是根除了草类制浆的污染，实现了零排放。节省了传统制浆方法所必须的水处理工程投资和运行费用。并且不需要建立供电供汽的动力车间。
3.2.3秸杆发电产生的草木灰中含有K2CO3和少量的K2SO4和磷酸盐，用含磷酸的沸水溶出得到成本低的KH2PO4，加入到液面肥的生产中也是创造高额赢利的一个重要因素。
3.2在盐碱地利用高产生物质竹柳，和制浆制叶面肥相互结合(流程见说明书付图2)
3.2.1新发展起来的高产生物质原料竹柳，每亩每年可得干物质约10吨。(芦苇0.5T，速生杨1T)竹柳耐干旱瘠薄。其极限PH值8.0-8.5和含盐量达14000pm，不需要占用农田。竹柳作纸浆，自然白度可达60度，出浆率高达90％，远远超过传统的速生杨树。竹柳不空心，不黑心，纤维细而长，细胞壁薄、壁腔比小，在打浆过程易扁塌成带状，打浆时易分丝帚化，在打浆度46SR时，浆张断裂长9.44km，撕裂指数4.11mN.m2/g，耐破指数4.3kPa.m2/g，耐折度达到1270次。产品质量好。
3.2因液面肥全部自用了，不设多效蒸发器，因此电站的蒸汽有富余，为了实现热电联产可增加纸浆的生产量，至每年6万吨。
3.3原料采用轮伐的办法进入生产线，故不需再搞远途运输和储存全年的原料，采用密植1-2年轮伐一次故成本低，制浆所得全部氮磷钾液面肥，加入洗浆水无偿的用于竹柳施肥，每日用水车轮流喷洒。所以也降低原料成本。
3.4为了得到肥效全面的叶面肥，制浆采用酶催化氧化法，用尿素中和有机物被氧化产生的有机酸，因此得到有机酸胺，然后混合草木灰得到氮磷钾肥，把营养全面的液面肥喷洒在竹柳上。
4附图说明：
4.1附图1说明
秸杆先经过压块机提高密度，是为了减少秸杆运输和贮存的费用，然后送入燃绕炉燃烧，所产生的蒸汽全部供给制浆造纸和制液面肥使用，实现全年热电联产。燃烧后的草木灰，有用成份主要是K2CO3还有少量的K2SO4和磷酸盐，用含磷酸的沸水溶解后过滤，得KH2PO4水溶液，送多效蒸发器制液面肥。
秸杆经打碎进入连续自动的汽爆机，得到表面积很大的纤维状粗浆，再经过筛选除渣浓缩打浆后，进入高浓水力碎浆机，其制浆化学品的组成是：KOH+2H2O2，参与反应的是：K+HO2 -离子和分子态H2O2，在80℃条件下HO2 -离子和H2O2激发出强氧化剂羟基自由基(·OH)，摧毁光合色素的发色集团以及木素的发色集团，得到漂白浆，与此同时原料中的约15％的热水溶出物都是是小分子量的有机物，被氧化为小分子量的有酸钾，提取后送去制液面肥。
4.2附图2说明
原料采用轮伐的办法进入生产线，直接燃烧产生蒸汽发电。
原料进入连续自动汽爆机，分散为表面积很大的粗浆，然后经筛选除渣浓缩打浆进入高浓水力碎浆机，加入过氧化氧酶双氧水和尿素，在中性条件下与40℃，酶催化H2O2产生强氧化剂·OH摧毁光合色素的发色集团以及木素的发色集团，得到漂白浆，与此同时原料中的热水溶出物都是是小分子量的有机物，被氧化为小分子量的有酸胺，提取后送去液面肥贮水他。电站燃烧竹柳后的草木灰，有用成份主要是K2CO3还有少量的K2SO4和磷酸盐，用含磷酸的沸水溶解后过滤，得KH2PO4水溶液，送液面肥贮水地。制浆所得全部氮磷钾液面肥不搞商品，加洗浆水无偿的用于竹柳施肥，每日用水车轮流喷洒。
5具体实施方式
实施例1
农业秸杆发电机组，每年烧26万吨秸杆，发电1.8亿度产生蒸汽26万吨
其总收入：电力1.8亿度X0.75元/度＝1.35亿元/年
蒸汽26万吨x120元/T＝0.312亿元/年(由纸肥付费)
草木灰中含钾磷两千吨价值＝0.08亿/年(由肥付费)
合计 1.74亿元/年
总支出：原料26万吨X450元/吨＝1.17亿元/年
设备折旧 0.2亿元
人工及管理费等 0.2亿元/年
合计1.57亿元/年 收支相抵 1720万元/年
漂白浆粕和有机钾液面肥的生产：
支出：：
每年生产4万吨浆，用结杆6万吨X450元/t＝2700万元/年
肥+纸用电占发电量17％ 3000万度x0.75元/度＝2250万元/年
用蒸汽26万吨x120元/T＝3120万元/年
用草木灰水溶液承担 800万元/年(另由肥付费)
KOH2000吨X8000元/T＝1600万元/年(另由肥付费)
磷酸1400T X4800/T＝672万元/年(另由肥付费)
双氧水8800T X1500＝1320万元
折旧费(肥+纸) 2000万元
人工及管理费用(肥+纸) 2000万元
合计 13390万元
收入
漂白浆粕或纸品 4万吨X4500元/T＝1.8亿元
收支相抵 4610万元/年
有机钾磷液面肥：
来自秸杆中的热水溶出物是小分子量有机物，以7000吨计，经氧化转化为有机酸。
KOH2000吨，再加上草木灰中的钾以K2O总计3360吨。
含磷酸1400T以P2O5计是996T。
经多效蒸发得到总固形物50％的液体，总重量16660吨，含K2O 200g/Kg。
含P2O5 60g/Kg
钾磷总计 260g//Kg
灌装成250ml塑料瓶是：6664万瓶，(含K2O220g/瓶，钾液面肥市埸批发价12元)
本方法每并以市价的1/3计，即4元//瓶，是2.66亿元
扣除包装费则收入 2.1亿元
支出：
用草木灰水溶液承担 800万元/年
KOH2000吨X8000元/T＝ 1600万元/年
磷酸1400T X4800/T＝ 672万元/年
合计3072万元
收支相抵 收入1.79亿元
该循环经济方法的企业总税前收入是：0.17亿+0.46亿+1.79＝2.42亿元/年。
堪称高收入企业。我国现有秸扞原料每年七八亿吨，如：稻麦草 棉杆 玉米杆 高梁杆甘蔗楂 芦苇 毛竹 林区技桠材等。若每年用料几亿吨，可以办数以千计的工厂。
实施例2
25Mw的发电机组，每年烧26万吨竹柳，发电1.8亿度产生蒸汽26万吨，
其总收入：电力1.8亿度X0.75元/度＝1.35亿元/年
蒸汽26万吨x120元/T＝0.312亿元/年(由纸付费)
合计 1.662亿元/年
总支出：原料26万吨X350元/吨＝0.91亿元/年
设备折旧 0.2亿元
人工及管理费 0.2亿元/年
合计1.31亿元/年
收支相抵 1438万元/年
漂白浆的生产：
支出：
每年生产6万吨，用竹柳7万吨X350元/t＝2450万元/年
用电 3000万度x0.75元/度＝2250万元/年
用蒸汽26万吨x120元/T＝ 3120万元/年
尿素4000吨X1500元/T＝ 600万元/年
过氧化氢酶等助剂 600万元/年
磷酸 500T X4800＝ 240万元/年
双氧水 8700T X1500＝1300万元
折旧费 1500万元
人工及管理费用 2000万元
合计 1.4亿元
收入
漂白浆粕或纸品 6万吨X5000元/T＝3亿元
收支相抵 3-1.4＝1.6亿元/年
该循环経济企业 年收入1.74亿元 是一个高收入项目
有机氮钾磷液面肥
来自秸杆中的15％的热水溶出物是小分子量有机物，经氧化转化为有机酸和尿素反应生成有机酸胺。
磷酸溶解草木灰中的钾磷生成的KH2PO4。和洗浆水全部进入贮水池，每日用洒水车运至竹柳种植地，轮流无偿喷洒氮磷钾液面肥使之茂盛生长。
我国盐碱地有5亿亩，潜力十分巨大是解决生物质发电能源的重要途径，每4万亩盐碱地可采用循环经济的方法建立一家企业，有望发展出数以万计的能源+纸浆的乡镇。屉时发电不用煤造纸不伐树将成为现实。围饶着大批循环经济的企业要有大量人口就业，形成新的城镇，大力推进了我国实现城镇化的进程。

Claims (1)

1.生物质发电、制浆和制液面肥，相互结合的生产方法是指：
发电所产生的蒸汽，供给制浆造纸和制液面肥使用，实现热电联产；
生物质含有约15％的热水溶出物，都是小分子量的有机物，在氧化法制浆中被氧化为有机酸，用做制有机液面肥的原料；
生物质发电产生的草木灰，含有碳酸钾和磷酸盐，用含磷酸的沸水溶出并过滤，把所得KH2PO4水溶液做液面肥的原料；
用洗浆水冲稀液面肥，喷洒竹柳使其更加高产。
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