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竹废料转生物质能源 开辟气化发电新出路

来源:台湾农传媒 作者:洪嘉镁 人气: 发布时间:2018-11-30 17:12:50

笋农定期疏伐竹园时,会生产许多废弃竹子,而竹加工厂生产竹制品时,也一并生产许多竹剩余废料,这些竹废料直接燃烧会造成环境污染,但随意堆积、弃置也不是解决方案。林试所研究人员想到将竹废料结合气化发电,除了解决竹废料问题外,还可以生产电力、竹醋液、生物炭等产品,300公斤竹废料可产生80度电,为竹废料找到另一条新出路。

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竹废料新出路。图片提供:林裕仁。

竹材废料无处去

提到竹子大家第一个会联想到竹笋,但在1970年代到1980年代间,台湾竹产业加工相当兴盛,不过后来因为工资上涨,竹工厂便一间间拉下铁门,或是外移到中国大陆。

早期竹工厂生产竹制品时,会产生许多竹剩余废料,原本这些废料都由金纸厂收购作为金银纸原料,但近年环保意识高涨,金纸厂生产过程排放的大量污水严重影响环境,因此被勒令停工,这些竹废料就没有去处。

根据农委会林业试验所调查,2014年台湾原竹生产过程所产生的废料约8,997公吨,约占原竹总需求量10%,而台湾著名的竹制品生产区南投县竹山镇仍有30几间工厂持续营运,一个月就能产生700公吨竹废料,年竹废材产生量为8,395公吨。

当地业者不知道该如何处理这些竹废料,只好找上林试所求救,希望能解决竹废料问题。林试所森林利用组研究员林裕仁表示,来寻求竹废料解决方案的厂商一年可生产出300公吨竹废料,当时刚好遇到研发木质气化炉的兆映丰企业有限公司负责人卓家旺,思考若能将竹废料运用在能源发电上,除了能解决竹废料问题,还能产生能源,因此就决定投入竹废料气化发电相关研究。

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卓家旺尝试将过去研发木质气化炉与竹废料结合,投入气化发电相关研究。图片提供:林裕仁。

300公斤竹废料发80度电

事实上,气化发电的概念早在二战时期就出现了,但因后来石化业发展兴盛,电力取得容易,部分国家并没有持续琢磨在气化发电研究。

卓家旺表示,气化发电原理就是热裂解,让废料从固态变成气态,将废料放入双层壁体结构的燃烧室内,透过燃烧、高温裂解后,便会产生可燃性气体,这些气体还需要经过冷凝、过滤等阶段,去除气体内含有的杂质,如:水分、焦油等,才能将气体输入内燃机中发电。

不过气化发电所产生的发电量,取决于废料物质来源,卓家旺指出,最初投入气化发电的原因是想解决行道树修剪枝条、风倒木、漂流木问题,因而投入研究,过去研究知道1公斤的木材可以产生1度电,效率非常高。

林裕仁表示,竹废料气化发电后能产生的电量,大约为300公斤竹废料可产生80度电力,属于生物质能源,生产生物质能源并不会增加大气中二氧化碳含量,因为燃烧后的碳与植物从大气吸收的碳相同,有别于石化燃油的碳,会增加二氧化碳浓度,因此欧美许多国家都可以投入生物质能源开发,烧木质颗粒发电,有些注重环保的国家甚至提高生物质能源比例超过50%。

不仅有电,还有更多附加产品

利用竹废料进行气化发电前,得先选择低含水量的竹废料,并破碎成小碎片,才能送进气化炉中。林裕仁表示,气化发电的过程并不是只会产生电力,还会生产出醋液、生物炭及焦油,这些原料都有经济价值。

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竹废料经过热裂解等过程后,会产生可燃性气体,可直接点火燃烧。图片提供:林裕仁。

竹醋液的pH值大约在1到2之间,卓家旺表示,过去农民会运用竹醋液驱虫,或是使用在土壤中,可以协助清除土壤坏菌、提升好菌,或作为除臭剂,在日本也有人运用竹醋液泡澡,不过生产醋液产品得要有炭产业,因此目前这类产品大多都从国外进口。

林裕仁指出,气化发电生产出来的生物炭与平常农民燃烧的生物炭不太相同,因为一般生物炭是在500度到600度温度下烧制而成,但是气化发电的生物炭的燃烧温度超过1000度,性质比一般生物炭还好,但放在土里使用分解速度相对较慢,在农业上还需要再研究,不过气化发电的生物炭可运用在工业及生活中,像作为原子炭原料,或是做为过滤水的滤材、除臭等。

那焦油该如何再利用?卓家旺表示,早期的木头会漆上焦油,达到驱虫、防腐等效果,像可以漆在文旦、橘子类果树上,达到保护效果,或者也可以再将焦油进行二次裂解,用于发电。

评估区域状况,设置发电设备

每个区域的竹废料生产状况不见得相同,到底要怎么设置发电设备才会最好的选择?林裕仁表示,还是要看需求状况,举例来说,当初是竹工厂来寻求协助,因此设置一组气化发电设备就能解决竹废料问题。

林裕仁分析,单厂型投资气化发电成本较高,成本回收期也会相对较长,在投资效益评估时,有考量区域型发电,可搜集更多竹废料进行发电,成本回收期也能大幅缩短,但区域型无法由竹工厂单独操作,需要透过地方政府或是筹组专门公司执行业务,当中考量的内容不只有设备,连背后的营运都要详细规划。

台湾竹废料生产点不只有竹加工厂,还有笋农定期疏伐竹园后,留下的大批竹子,这些竹子也多无处可去,农民只能燃烧、破碎或烧制成生物炭。

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气化炉设置机组数与地点都需要仔细评估,规划营运方式。图片提供:林裕仁。

卓家旺表示,气化炉也可以是移动式,目前最小的机组一个月可消化150吨的竹废料,有需求的地区可设置一台机组解决环境问题,像山区部落设立机组后,农民不需要将疏伐后的竹子、树木随意丢弃或燃烧,而且若遇到台风来袭断电时,这套设备还可以做为临时发电机应急。

法规、料源、设置地点仍是最大难题

虽然木废料、竹废料都可以用于气化发电上,解决大量废料问题,兆映丰企业有限公司也投入大笔经费完成第三代气化炉,但现阶段政府对于生物质能源气化发电厂并没有完善规范,因此目前竹子废材气化发电仍在研究阶段,得要有人先提出发电厂设置申请,才能逐一解决后续面临的问题。

林裕仁表示,到底发电厂该盖在哪?是否需要经过环评?厂商得先提出申请才会知道后续状况,另外在国外气化发电相关研究报告有提到,发电厂设置地点距离料源生产地得小于50公里,不然会赔钱。

卓家旺指出,发电厂就算能设置完成,料源能否稳定供应维持电厂营运?是否可直接向农民收购废料?但目前“经济部”能源局订定藉由无厌氧设备生产的生物质能源收购价格只有2.6元,这很难去稳定料源供应,希望政府能好好考量提高收购价格,这样厂商才能有资金去收购料源。

(本文字体已经过繁简转换,编辑:William)

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