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【關(guān)鍵詞】 生物質(zhì) 煤油氣 鍋爐 經(jīng)濟(jì)對比
隨著社會現(xiàn)代化建設(shè)的加快,人們對環(huán)保的要求日趨增高,節(jié)能減排已列入我國目前各級政府的工作重點(diǎn)。許多大中城市已禁止燃煤鍋爐的使用,取而代之的是燃油、燃?xì)饧半婂仩t,這三種鍋爐的運(yùn)行成本高,設(shè)備投資性大,使很多用戶不愿接受。另一方面,我國又是一個農(nóng)業(yè)大國,每年有大量的農(nóng)作物秸稈無法有效處理,隨意丟棄,嚴(yán)重影響了村容村貌。秸稈直接在田間焚燒帶來的大氣污染和消防安全問題更是危害巨大。這樣既浪費(fèi)了資源又污染了環(huán)境。生物質(zhì)鍋爐的問世,使農(nóng)作物秸稈等廢放棄物得到更好的利用。其經(jīng)濟(jì)性與燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t相比又會如何呢?
1 生物質(zhì)鍋爐
生物質(zhì)鍋爐是鍋爐的一個種類就是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐叫生物質(zhì)鍋爐, 他運(yùn)行環(huán)保,節(jié)省燃料,是現(xiàn)在社會比較提倡使用的鍋爐。分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐、生物質(zhì)熱水鍋爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐等。
2 生物質(zhì)燃料
生物質(zhì)燃料屬于國家支持推廣的新型燃料,生物質(zhì)燃料是指以農(nóng)村的玉米秸稈,小麥秸稈,棉花桿,稻草,稻殼,花生殼,玉米芯,樹枝,樹葉,鋸末等農(nóng)作物,固體廢棄物為原料,經(jīng)過粉碎后加壓,增密成型,即為“生物質(zhì)燃料”,是一種可再生資源。生物質(zhì)成型燃料,也被稱為生物質(zhì)壓縮燃料,其能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤,火力持久,燃燒性能好,是可以代替煤炭作為家庭生活燃料、工業(yè)或服務(wù)業(yè)鍋爐及生物質(zhì)電廠發(fā)電的燃料。生物質(zhì)固體成型燃料儲存、運(yùn)輸、使用方便,清潔環(huán)保,燃燒效率高,是一種重要的現(xiàn)代可再生能源。
3 生物質(zhì)燃料主要特點(diǎn)
3.1 環(huán)保
國家級部門檢測,完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
(1)單一氣體含量分別為(如表1):
(2)熱值:油質(zhì)生物質(zhì)(花生殼、棉花棵等)4000大卡/公斤左右
(3)粉塵含量為:38g/m3。
(4)林格曼黑度:
(5)噪音、低噪音風(fēng)機(jī)≤55db(A)。
3.2 節(jié)能
3.2.1 燒生物質(zhì)燃料與煤相比:(1kg標(biāo)準(zhǔn)煤用1.3kg生物質(zhì)燃料即可替代)
(1)燃煤鍋爐的熱效率為68%,5000大卡/公斤標(biāo)準(zhǔn)煤實(shí)際熱值用量為5000大卡/公斤×68%=3400大卡。
(2)改為燃生物質(zhì)炭后,由于增加了燃燒器采用了先氣化燃燒后燃燒碳的特殊工藝,使生物質(zhì)燃料燃燒充分,因此熱效率可達(dá)80.7%。
生物質(zhì)燃料的熱值4000大卡/公斤左右。
4000大卡/公斤×80.7%=3225大卡
煤價(jià)5000大卡社會價(jià)950元/噸,生物質(zhì)燃料4000大卡社會價(jià)1150元/噸。
煤燃料鍋爐1蒸噸滿負(fù)荷用200公斤/小時×950元/噸=190元/小時。
生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸滿負(fù)荷用186公斤/小時×1150元/噸=214元/小時。
用煤燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算190元/小時×8小時=1520元。
用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算214元/小時×8小時=1712元。
實(shí)際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用煤鍋爐1天多消耗1712-1520=192元。
3.2.2 與天燃?xì)忮仩t相比:(1m3天燃?xì)饪捎蒙镔|(zhì)燃料2.3kg替代)
(1)天燃?xì)獾臒嵝蕿?5%,8600大卡/m3的天然氣實(shí)際熱值用量為:
8600大卡/m3×85%=7310大卡/m3
4000大卡/kg×80.7%=3228×2.3kg=7424.4大卡
用天然氣鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量82立方/小時×4.3元/m3=353元
(2)生物質(zhì)鍋爐的熱效率為80.7%,4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實(shí)際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用天然氣鍋爐1天按8小時計(jì)算353元/小時×8小時=2824元
用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算214元/小時×8小時=1712元
實(shí)際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用天然氣鍋爐1天8小時節(jié)能2824-1712=1112元
3.2.3 與燃柴油鍋爐相比:(1kg燃油用2.7公斤生物質(zhì)燃料替代)
(1)燃柴油鍋爐的熱效率85%,10200大卡/kg的燃油實(shí)際熱值用量為:10200大卡/kg×85%=8670大卡。
用柴油鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時69公斤×8.1元/公斤=559元
(2)生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%,4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實(shí)際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用柴油鍋爐1天按8小時計(jì)算559元/小時×8小時=4472元
用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算214元/小時×8小時=1712元
實(shí)際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用柴油鍋爐1天8小時節(jié)能4472-1712=2760元。
3.2.4 與燃重油鍋爐相比:(1kg燃油用2.3公斤生物質(zhì)燃料替代)
(1)燃重油鍋爐的熱效率76%,9700大卡/kg的燃油實(shí)際熱值用量為:9700大卡/kg×76%=7370大卡。
(2)用柴油鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時82公斤×4.8元/公斤=394元。
(3)生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%,4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實(shí)際熱值用
量為4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用重油鍋爐1天按8小時計(jì)算394元/小時×8小時=3152元
用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算214元/小時×8小時=1712元
實(shí)際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用重油鍋爐1天8小時節(jié)能3152-1712=1440元。
3.2.5 與電鍋爐相比
(1)電鍋爐的熱效率96%,860大卡/度的電實(shí)際熱值用量為:860大卡/度×96%=825.6大卡。
用電鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時727度×1.1元/度=800元。
(2)生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%,4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實(shí)際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用電鍋爐1天按8小時計(jì)算800元/小時×8小時=6400元
用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計(jì)算214元/小時×8小時=1712元
實(shí)際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用電鍋爐1天8小時節(jié)能6400-1712=4688元。
4 生物質(zhì)燃料鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益
推廣生物質(zhì)燃料鍋爐,可以部分解決企業(yè)的能源供應(yīng),維護(hù)企業(yè)的正常生產(chǎn),提升企業(yè)的贏利能力,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。生物質(zhì)燃料是一種理想的可再生能源,它來源廣泛,不但可促進(jìn)農(nóng)民的每年增收,又可以防止水土流失。生物質(zhì)燃料作為一種新興的能源,它的使用,每年可節(jié)約天然氣6.84億立方米,可以有效地節(jié)約不可再生的石油類能源,促進(jìn)節(jié)能減排。因此,推廣生物質(zhì)燃料鍋爐,有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
生物能源是什么
生物能源又稱綠色能源,可再生,原材料遍布各地,蘊(yùn)藏量極大。生物能源離我們并不遙遠(yuǎn),它就在身邊。垃圾、秸稈、沼氣甚至包括 “地溝油”,這些看似無用的家伙經(jīng)過加工處理都能變成可利用能源。通常包括:一是木材及森林工業(yè)廢棄物;二是農(nóng)業(yè)廢棄物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物;六是動物糞便。
生物能源主要有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。沼氣由微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞便等有機(jī)物產(chǎn)生,主要成分是甲烷;生物氫通過微生物發(fā)酵得到,由于燃燒生成水,是最潔凈的能源;生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解后得到的液體燃料,作為柴油替代品;燃料乙醇是植物發(fā)酵時產(chǎn)生的酒精,以一定比例摻入汽油,使排放的尾氣更清潔。
生物能源的現(xiàn)狀
新型原料培育、產(chǎn)品綜合利用、技術(shù)高效低成本轉(zhuǎn)化,是“十二五”生物能源技術(shù)三大趨勢。原料從以廢棄物為主向新型資源選育和規(guī)?;嘤l(fā)展;高效、低成本轉(zhuǎn)化技術(shù)與生物燃料產(chǎn)品高值利用是技術(shù)發(fā)展核心;生物質(zhì)全鏈條實(shí)現(xiàn)綠色、高效利用。
我國現(xiàn)有生物質(zhì)資源相當(dāng)于4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,利用技術(shù)被列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等。
生物能源科技重點(diǎn)包括:微藻、油脂類、淀粉類、糖類、纖維類等能源植物的選育與種植,生物燃?xì)飧咧祷苽浼熬C合利用,農(nóng)業(yè)廢棄物制備車用生物燃?xì)馐痉叮镔|(zhì)液體燃料高效制備與生物煉制,規(guī)?;镔|(zhì)熱轉(zhuǎn)化生產(chǎn)液體燃料及多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),纖維素基液體燃料高效制備,生物柴油產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究,萬噸級的成型燃料生產(chǎn)工藝及國產(chǎn)化裝備,生物基材料及化學(xué)品的制備煉制技術(shù)等。已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻?/p>
利用方式
1.氣體燃料。包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。利用有機(jī)垃圾、生物質(zhì)廢料、殘留物、廢棄物等進(jìn)行發(fā)酵等工藝,生產(chǎn)出沼氣等可燃?xì)怏w。這種利用方式受原材料供應(yīng)限制,大中型沼氣工程發(fā)展較慢。可燃?xì)馔ǔS糜诩彝?,以及專用燃?xì)饨煌üぞ撸褂梅秶^窄。可燃?xì)怏w發(fā)電同樣受到原料供應(yīng)的限制。
2.液體生物質(zhì)燃料。包括燃料乙醇和生物柴油,是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。
生物柴油的原料來源廣泛:回收動植物油;含油量高的植物,如麻風(fēng)樹(學(xué)名小桐子)、黃連木、文冠果、續(xù)隨子等。構(gòu)建大規(guī)模生物柴油能源林是解決原料供應(yīng)的根本。
燃料乙醇在經(jīng)歷了以糧食為原料生產(chǎn)的初級階段后,逐漸向以木質(zhì)纖維素等非糧食原料轉(zhuǎn)向。目前已有若干實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)企業(yè)運(yùn)行投產(chǎn)。
3.固體生物質(zhì)燃料。分為生物質(zhì)直接燃燒、壓縮成型燃料、生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。熱效率利用率較低,通過新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率,或者把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用,但成型燃料的壓縮成本較高。此外,生物質(zhì)燃料發(fā)電也成為當(dāng)前生物質(zhì)能開發(fā)利用的重要方向。
美國、英國、瑞典等國家均有生物質(zhì)能源發(fā)電站建設(shè)投產(chǎn),我國在這方面也具有了一定的規(guī)模,南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺,云南也有一些甘蔗渣電廠。
在諸多的生物質(zhì)利用技術(shù)中,生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最具發(fā)展?jié)摿Φ睦眉夹g(shù)之一。因?yàn)殡姷睦梅秶^廣,而且可以充分利用現(xiàn)存電網(wǎng)。高效直燃發(fā)電是最簡便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。
發(fā)展生物能源的8大優(yōu)勢
生物能源對環(huán)境污染小,屬于可再生能源,其普遍、易取,便于運(yùn)輸,且具有以下優(yōu)勢:
1.生物燃料是唯一能大規(guī)模替代石油燃料的能源產(chǎn)品,而水能、風(fēng)能、太陽能、核能及其他新能源只適用于發(fā)電和供熱。
2.產(chǎn)品多樣。液態(tài):生物乙醇和柴油;固態(tài):原型和成型燃料;氣態(tài):沼氣等。既可以替代石油、煤炭和天然氣,也可供熱和發(fā)電。
3.原料多樣。秸稈、林業(yè)加工剩余物、畜禽糞便、食品加工業(yè)的有機(jī)廢水廢渣、城市垃圾,還可利用低質(zhì)土地種植各種能源植物。
4.生物燃料可以像石油和煤炭那樣生產(chǎn)塑料、纖維等產(chǎn)品,形成生產(chǎn)體系。其他可再生能源和新能源不可能做到。
5.可循環(huán)性和環(huán)保性。生物燃料是在農(nóng)林和城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物的無害化和資源化過程中生產(chǎn)出來的產(chǎn)品;生物燃料的全部物質(zhì)均能進(jìn)入生物循環(huán)。物質(zhì)上永續(xù),資源上可循環(huán)。
6.生物燃料的“帶動性”。生物燃料可以拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,增加農(nóng)民收入;還能促進(jìn)制造業(yè)、建筑業(yè)、汽車業(yè)等行業(yè)發(fā)展。
7.生物燃料具有對原油價(jià)格的“抑制性”。生物燃料將使“原油”生產(chǎn)國從目前的20個增加到200個,通過自主生產(chǎn)燃料,抑制進(jìn)口石油價(jià)格,并減少進(jìn)口石油花費(fèi),使更多的資金能用于改善人民生活,從根本上解決糧食危機(jī)。
8.生物燃料可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會和建立內(nèi)需市場。聯(lián)合國環(huán)境計(jì)劃署的“綠色職業(yè)”報(bào)告中指出,“到2030年可再生能源產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造2040萬個就業(yè)機(jī)會,其中生物燃料1200萬個”。
相關(guān)政策
近幾年,中國生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張,國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵生物能源產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展,中國企業(yè)新增生物能源投資項(xiàng)目逐漸增多。投資者對生物能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)注越來越密切,生物能源已成“十二五”規(guī)劃扶持重點(diǎn)?!犊稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃》提出,未來15年內(nèi)投資約1.5萬億用于發(fā)展可再生能源,到2020年發(fā)展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。2011年1月5日,總理主持召開國務(wù)院常務(wù)會議,決定實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程。在“十二五”期間,使全國農(nóng)村電網(wǎng)普遍得到改造,基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。
存在問題
1.原料資源短缺。廣西木薯燃料乙醇項(xiàng)目,被利用為燃料乙醇原材料的木薯的前后價(jià)格差別很大,這對供應(yīng)體系是個挑戰(zhàn)??紤]到與人畜食物相爭,很多國家都限制玉米乙醇生產(chǎn),生物柴油原料不足。同樣的問題在生物質(zhì)發(fā)電、成型燃料和生物柴油領(lǐng)域也普遍存在。制備生物柴油主要原材料――“地溝油”回收方面表現(xiàn)尤為突出。相比于“地溝油”制備食用油技術(shù),生物柴油的成本高售價(jià)低,再加上相關(guān)部門監(jiān)管力度不夠,造成“地溝油”回流餐桌現(xiàn)象普遍,也直接導(dǎo)致生物柴油原料供應(yīng)不足。
2.技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。以能源作物為原料生產(chǎn)燃料處于試驗(yàn)階段,以廢棄動植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟,但潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的生產(chǎn)技術(shù)還處于研究階段,產(chǎn)業(yè)化程度低。
3.生物燃油產(chǎn)品市場競爭力弱。受原料來源、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織等多方面因素的影響,燃料乙醇的生產(chǎn)成本較高。目前,國家每年對102萬噸燃料乙醇的財(cái)政補(bǔ)貼約為15億元,在目前的技術(shù)和市場條件下,擴(kuò)大燃料乙醇生產(chǎn)需要大量的資金補(bǔ)貼。
4.銷售市場建設(shè)滯后,下游企業(yè)對接缺失。主要體現(xiàn)在生物液體燃料方面。以生物柴油為例,國內(nèi)企業(yè)幾乎都沒有自己的加油站,很難進(jìn)入中石油、中石化的成品油零售市場,銷售渠道更是匱乏單一。在生物柴油發(fā)展的黃金期,國內(nèi)涉足企業(yè)數(shù)量一度達(dá)到了300多家,目前數(shù)量縮水三分之一。
中小投資者的機(jī)遇
原料加工:如綠野科技從菊芋塊莖中提取菊粉;甜高粱產(chǎn)量高,稈渣是造紙的好原料,作為大規(guī)模的能源作物具備有利的特性,很有前途。
油料作物種植:如北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心的柳枝稷、蘆竹和荻,已試種了3000畝;赤峰市翁牛特旗經(jīng)濟(jì)林場,文冠果基地全國最大;湖南林業(yè)科學(xué)院能源植物與生物燃料油研究中心,選育出大果、矮化、高產(chǎn)、高含油的光皮樹無性系良種6個,營造光皮樹油料林30萬畝。
關(guān)鍵詞 生物質(zhì)固體燃料;煙葉;烘烤;現(xiàn)狀;前景;云南景谷
中圖分類號 S572;S216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)05-0243-02
Abstract The biomass solid fuel is a new high efficience and clean fuel.Its utilization status in tobacco flue-curing of Jinggu County was introduced.The application prospect of biomass solid fuel was analyzed,and in view of the existing problems,countermeasures were proposed for further development.
Key words biomass solid fuel;tobacco leaf;curing;status;prospect;Jinggu Yunnan
生物質(zhì)固化燃料是將作物秸稈、稻殼、木屑等農(nóng)林廢棄物粉碎后送入成型器械中,在外力作用下壓縮成需要的形狀,然后作為燃料直接燃燒,也可進(jìn)一步加工形成生物炭[1]。生物質(zhì)固體燃料的主要形狀有塊狀、棒狀或者顆粒狀等[2]。生物質(zhì)固體燃料具有體積小、容重大、貯運(yùn)方便,易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模使用;熱效率高;使用方便,對現(xiàn)有燃燒設(shè)備包括鍋爐、爐灶等經(jīng)簡單改造即可使用;容易點(diǎn)火;燃燒時無有害氣體,不污染環(huán)境;工藝和設(shè)備簡單,易于加工和銷售;屬可再生能源,原料取之不盡,用之不竭等特點(diǎn)[1,3]。
1 景谷縣煙葉烘烤燃料使用情況
景谷縣位于云南省普洱市中部偏西,地處東經(jīng)100°02′~101°07′、北緯22°49′~23°52′,總面積7 550 km2,人均占有土地2.67 hm2,人口密度38人/km2。有熱區(qū)面積48.8萬hm2,占總面積的64.6%,北回歸線從縣城附近通過,總地勢由北向南傾斜,最高海拔2 920 m,最低海拔600 m,典型的南亞熱帶地區(qū)。由于生態(tài)環(huán)境良好、土地資源豐富、光熱水氣條件優(yōu)越,適合烤煙種植,煙葉清香型風(fēng)格特征較明顯,具有香氣綿長、透發(fā)、明快,留香時間較長,飽滿豐富感較好,煙氣較為柔和等特點(diǎn),具有較高的使用價(jià)值,深受省內(nèi)外卷煙工業(yè)企業(yè)的喜愛。目前,烤煙已成為景谷縣重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物之一,成為財(cái)政收入的重要來源和煙農(nóng)脫貧致富的重要途徑。2016年景谷縣煙葉種植面積4 546.67 hm2,收購煙葉1.075萬t,全縣煙葉烘烤燃料以煤炭為主,按照1 kg干煙葉耗煤量1.5~2.0 kg[4]計(jì)算,景谷縣2016年的煙葉烘烤用煤達(dá)到16 125~21 500 t,在煙葉烘烤中大量使用燃燒煤炭釋放出的煙塵、SO2、NOX、Hg、F等對大氣環(huán)境造成污染[5]。
2 生物質(zhì)固體燃料應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 生物質(zhì)固化成型設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀
生物質(zhì)固化成型技術(shù)根據(jù)不同加工工藝可以分為熱成型工藝、常溫成型工藝、碳化成型工藝等幾種類型;根據(jù)成型壓縮機(jī)工作原理不同,可將固化成型技術(shù)分為螺旋擠壓成型、活塞沖壓成型和環(huán)模滾壓技術(shù)[6]。我國在生物質(zhì)固化成型設(shè)備上也進(jìn)行了較多的研究,王青宇等[7]O計(jì)了斜盤柱塞式生物質(zhì)燃料成型機(jī),可以完成連續(xù)出料,為生物質(zhì)顆粒成型提供了一種新思路。張喜瑞等[8]設(shè)計(jì)了星輪式內(nèi)外錐輥固體燃料平模成型機(jī),整機(jī)工作過程中噪音低,經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益明顯,為熱帶地區(qū)固體燃料成型機(jī)的發(fā)展與推廣提供了參考。目前,我國生物質(zhì)固體成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,可以滿足生物質(zhì)燃料固化成型加工需求。
2.2 生物質(zhì)固體燃料在煙葉烘烤中的應(yīng)用現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代,葉經(jīng)緯等[9]在煙葉烘烤上研制了生物質(zhì)氣化燃燒爐,使用這種生物質(zhì)氣化燃燒爐能源利用率提高了50%以上,同時優(yōu)質(zhì)煙葉的比例也有所提高。張聰輝等[10]研究表明,使用煙桿壓塊的生物質(zhì)燃料部分代替煤炭,可以滿足煙葉烘烤的需求,并且烘烤成本比使用煤炭更低。徐成龍等[11]通過對比不同能源類型密集烤房在烘烤成本、經(jīng)濟(jì)效益及烤房溫度控制方面的烘烤效果,認(rèn)為使用生物質(zhì)燃料的燃燒機(jī)烤房改造方便、空氣污染小、節(jié)能環(huán)保,是最具推廣價(jià)值的烤房。
3 應(yīng)用前景分析
景谷縣為云南省第二大林業(yè)縣,全縣林地總面積為595 862.4 hm2,活立木蓄積48 324 350.0 m3,每年森林采伐量約1 537 300.0 m3;全縣農(nóng)作物平均種植面積40 385.9 hm2,糧食平均產(chǎn)量為467 425.2 t,具備開發(fā)生物質(zhì)燃料的潛力。路 飛等[12]研究表明,景谷縣生物質(zhì)理論資源量高達(dá)1 355 647.3 t,資源優(yōu)勢較為明顯,可以加工成生物質(zhì)固體燃料,滿足全縣煙葉烘烤需要。2014年,普洱市申報(bào)的國家綠色經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)示范區(qū)獲得國家發(fā)改委批復(fù),為普洱市的發(fā)展提供了巨大的機(jī)遇,目前全市已開展多個生物質(zhì)能源項(xiàng)目[13]。景谷縣在煙葉烘烤中,創(chuàng)新煙葉烘烤模式,推廣使用生物質(zhì)固體燃料,降低煙葉烘烤能耗,減少主要污染物的排放,改善環(huán)境質(zhì)量,符合普洱“生態(tài)立市,綠色發(fā)展”的發(fā)展需求。
4 存在的問題
4.1 認(rèn)識不到位
目前,煙葉烘烤主要以燃煤作為原料,烘烤設(shè)備較為成熟且烘烤工藝較為完善;使用生物質(zhì)固體燃料,可降低煙葉烘烤污染、維護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)煙葉烘烤可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)勢,但尚未引起廣泛關(guān)注。
4.2 配套不完善,投入成本高
開發(fā)生物質(zhì)固體燃料前期投入高,不確定因素較多,風(fēng)險(xiǎn)較大,收益難以控制。目前,景谷縣尚無生物質(zhì)固體燃料加工企業(yè),生物質(zhì)固體燃料產(chǎn)業(yè)配套不完善,燃料使用成本高。將傳統(tǒng)烤房改造成生物質(zhì)燃料烤房需對原有設(shè)備進(jìn)行改造更換,短期內(nèi)難以大量推廣。
4.3 缺乏政策支持
生物質(zhì)固體燃料在煙葉烘烤中具有良好的社會效益,但政府、煙草行業(yè)對生物質(zhì)固體燃料的生產(chǎn)、傳統(tǒng)烤房的改造等未制定明確的扶持措施和獎勵辦法,沒有形成加工使用生物質(zhì)固體燃料的長效機(jī)制。
5 對策
5.1 加強(qiáng)宣傳力度,樹立可持續(xù)發(fā)展理念
大力宣傳使用生物質(zhì)固體燃料在節(jié)能減排、農(nóng)林廢棄物循環(huán)利用、減工降本、提質(zhì)增效方面的積極作用,讓全社會都充分認(rèn)識到使用生物質(zhì)固體燃料所具有的良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益,為全面推進(jìn)使用生物質(zhì)固體燃料營造良好的輿論氛圍。
5.2 開發(fā)利用生物質(zhì)固體燃料,提高綠色生態(tài)烘烤能力
景谷縣林產(chǎn)工業(yè)較為發(fā)達(dá),農(nóng)林廢棄物資源豐富,目前國內(nèi)生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)和設(shè)備已較為成熟,可就地規(guī)劃建設(shè)生物質(zhì)固體燃料生產(chǎn)基地,就地消化農(nóng)林廢棄物,保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生,實(shí)現(xiàn)綠色烘烤。
5.3 加大政策和Y金扶持,調(diào)動參與積極性
在生物質(zhì)固體燃料生產(chǎn)、廢棄物回收、烤房設(shè)備改造利用等方面出臺相應(yīng)的扶持和補(bǔ)貼政策,提高社會和煙農(nóng)參與使用生物質(zhì)固體燃料的積極性和主動性。
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關(guān)鍵詞:生物質(zhì),成型燃料,熱水鍋爐,節(jié)能研究,經(jīng)濟(jì)評價(jià)
概述
能源是推動經(jīng)濟(jì)增長的基本動力[1],能源節(jié)約則是促進(jìn)能源發(fā)展的重點(diǎn)。生物質(zhì)能源具有來源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點(diǎn),特別適合于擁有豐富生物質(zhì)資源的中國,通過發(fā)展生物質(zhì)能源打造節(jié)能新亮點(diǎn)前景可觀。
我國從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋推進(jìn)式秸稈成型機(jī)以后[2],生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,但是,相應(yīng)的專用生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的發(fā)展相對滯后。為燃用生物質(zhì)成型燃料,出現(xiàn)盲目將原有的燃煤燃燒設(shè)備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的現(xiàn)象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標(biāo)。燃燒設(shè)備成為生物質(zhì)能源發(fā)展鏈的薄弱環(huán)節(jié)。因此,根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性設(shè)計(jì)合理的生物質(zhì)成型燃料燃燒專用設(shè)備,對能源節(jié)約有著重要的意義。
生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質(zhì)燃料的主要設(shè)備之一,直接燃燒固體生物質(zhì)顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學(xué)校、醫(yī)院等場所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質(zhì)燃料且結(jié)構(gòu)合理,此類鍋爐基本達(dá)到無煙化完全燃燒的效果,排放達(dá)到環(huán)保要求,具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。
1、生物質(zhì)成型燃料
1.1生物質(zhì)成型燃料的元素特性
生物質(zhì)成型燃料是指通過生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農(nóng)作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。
生物質(zhì)原料經(jīng)擠壓成型后,密度可達(dá)1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng),而且便于運(yùn)輸和貯存。在壓縮過程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結(jié)構(gòu)與原生物質(zhì)基本相同。各種生物質(zhì)成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分均在60% ~70%,因此在設(shè)計(jì)燃燒設(shè)備時應(yīng)重點(diǎn)考慮揮發(fā)分的問題[3]。
1.2生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性
生物質(zhì)成型燃料經(jīng)高壓形成后,密度遠(yuǎn)大于原生物質(zhì),燃燒相對穩(wěn)定。雖然點(diǎn)火溫度有所升高,點(diǎn)火性能變差,但比煤的點(diǎn)火性能好。由于生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過高壓而形成的塊狀燃料,其結(jié)構(gòu)與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分特性指數(shù)大于煤的,其燃燒特性指數(shù)較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界擴(kuò)散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。
2、生物質(zhì)成型燃料熱水爐
2.1 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的結(jié)構(gòu)
目前我國擁有多種型號生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質(zhì)顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應(yīng)用場合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應(yīng)用較廣的一種結(jié)構(gòu)形式,其充分考慮生物質(zhì)燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風(fēng)室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結(jié)構(gòu)布置如圖1所示[7]。
1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風(fēng)室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒
9.排污口10.進(jìn)水口 11.引風(fēng)機(jī) 12.煙囪13.排氣管14.對流受熱面15.出水口
圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖
2.2 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的工作過程
一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上,根據(jù)生物質(zhì)容易著火的燃料特性,片刻就會燃燒起來,在引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)下進(jìn)行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續(xù)燃燒并燃燼,然后經(jīng)出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過燃料層、灰渣層進(jìn)入下爐膛繼續(xù)燃燒,并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起經(jīng)出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后進(jìn)入煙囪排向外界。
3、節(jié)能原理
由有關(guān)燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時間和空間。因此,本文將依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,針對鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能分析。
3.1 爐排及爐膛
生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結(jié)構(gòu),即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設(shè)計(jì)一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內(nèi)回水的熱傳遞。
燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門加在上爐排上進(jìn)行預(yù)熱、燃燒,由于風(fēng)機(jī)的引導(dǎo),新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延緩了揮發(fā)分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動,使燃燒趨于穩(wěn)定;同時,揮發(fā)分必須通過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進(jìn)行著火燃燒;在完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續(xù)燃燒,直到燃燼。
采用雙層爐排,實(shí)現(xiàn)了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒,在提高燃料利用率的同時起到了消煙除塵作用。
3.2 輻射受熱面
早期的部分生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)中,水箱被上下兩個鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。
3.3 對流受熱面
生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的對流受熱面分為兩個部分:降塵對流受熱面和降溫受熱面。對流受熱面極易發(fā)生以下現(xiàn)象:高溫?zé)煔馀c鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現(xiàn)沸騰,增加鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定因素;受整體外形約束,煙道長度設(shè)計(jì)偏短,導(dǎo)致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現(xiàn),降溫對流受熱面與降塵對流受熱面常常采取分開布置;降溫?fù)Q熱面置于上鍋筒內(nèi),采用煙管并聯(lián)設(shè)計(jì),增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達(dá)到效果。
3.4 爐門設(shè)計(jì)
目前應(yīng)用較多的爐門設(shè)計(jì)為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應(yīng)空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運(yùn)行時微開,在清渣時打開;一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門多而造成的散熱損失。
4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)
4.1 技術(shù)評價(jià)
研究對象為生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應(yīng)用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來分析它們各自的優(yōu)劣。評價(jià)針對鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能,主要指標(biāo)有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較。
生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標(biāo)比較如表1所示[8,9]。
從表1中的數(shù)據(jù)對比可知,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優(yōu)勢。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。
4.2 經(jīng)濟(jì)評價(jià)
經(jīng)濟(jì)性評價(jià)以設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用為指標(biāo),將生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃?xì)忮仩t、電鍋爐、空氣源熱水器進(jìn)行比較。各熱水設(shè)備的效率及相應(yīng)熱源(燃料)熱值、單價(jià)詳見表2。
運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算公式如下:
(1)
以加熱1t水為基準(zhǔn),溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時需要熱量70000kcal。根據(jù)式(1)求得各設(shè)備在此負(fù)荷下的運(yùn)行費(fèi)用列于表2,可知生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上相對較低,但是就目前而言,其固定資產(chǎn)投入費(fèi)較同類型的其它鍋爐設(shè)備要高。不過隨著化石能源價(jià)格的上漲和國家對環(huán)保的要求的提高,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會越來越具有優(yōu)勢。
通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià),生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上是合理的。該鍋爐用生物質(zhì)成型塊做燃料,一方面為生物質(zhì)廢料找到了有效的利用途徑,節(jié)約化石能源,另一方面染物排放量低于同類型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會和環(huán)保效益。
5、結(jié)論
(1)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分挖掘節(jié)能潛力。鍋爐燃燒效率可達(dá)94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。
(2)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)性能上具有一定優(yōu)勢。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。
(3)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上較其它類型設(shè)備要低,盡管目前其固定資產(chǎn)投入費(fèi)相對較高。隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高,此類鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會越來越具有優(yōu)勢。
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河南省建設(shè)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的重要性和緊迫性
全球每年生物質(zhì)的總量大約在1.7×1011 噸,估計(jì)現(xiàn)在只有6.0×109 噸生物質(zhì)(約占總量的3.5%)被人類利用。按照能源當(dāng)量計(jì)算,生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣,位列第四,占世界一次能源消耗的14%,是國際社會公認(rèn)的能夠緩解能源危機(jī)的有效資源和最佳替代方式,是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。目前,生物質(zhì)能化利用的主要方向包括:生物液體燃料、生物燃?xì)?、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)化工等方向。生物質(zhì)能產(chǎn)品既有熱與電,又有固、液、氣三態(tài)的多種能源產(chǎn)品,以及生物化工原料等眾多的生物基產(chǎn)品,這些特質(zhì)與功能是其他所有物理態(tài)清潔能源所不具備的。
據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì),在所有可再生能源中,生物質(zhì)能源的比例已經(jīng)占到了77%,其中生物質(zhì)發(fā)電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質(zhì)能源利用總量35%、31%和31%。
很多國家成立專門的生物質(zhì)能管理機(jī)構(gòu),主要負(fù)責(zé)相關(guān)政策的制定以及部門的協(xié)調(diào)事宜,如巴西“生物質(zhì)能委員會”,印度“國家生物燃料發(fā)展委員會”,美國“生物質(zhì)能管理辦公室”等。
很多國家都制定了關(guān)于生物質(zhì)能發(fā)展的長期規(guī)劃,確定了具體的發(fā)展目標(biāo),如美國“能源農(nóng)場計(jì)劃”,巴西燃料乙醇和生物柴油計(jì)劃,法國生物質(zhì)發(fā)展計(jì)劃,日本“新陽光計(jì)劃”,印度“綠色能源”工程等。各國都采取了積極務(wù)實(shí)的生物質(zhì)能源發(fā)展政策與措施,如歐盟主要采取了高價(jià)收購、投資補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)以及配額制度等。美國主要采取了擔(dān)保貸款、補(bǔ)助資金和減免稅費(fèi)等。
2011年,最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產(chǎn)量達(dá)到了7 000萬噸,美國燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到4 170萬噸。近期美國已把生物質(zhì)能的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向第二代先進(jìn)生物燃料,《能源獨(dú)立與安全法》(EISA)強(qiáng)制要求2022年生物燃料用量達(dá)到1.1億噸,其中先進(jìn)生物燃料為6 358.8萬噸。第二代生物燃料指“壽命周期內(nèi)溫室氣體排放比參考基準(zhǔn)減少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”,主要包括纖維乙醇、沼氣、微藻生物柴油等。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),美國政府采用了投資補(bǔ)助和運(yùn)行補(bǔ)貼(每加侖1.01美元,約合2 123元/噸,按匯率6.3計(jì)算)等方式大力鼓勵先進(jìn)生物燃料相關(guān)的研發(fā)、中試、示范和商業(yè)化項(xiàng)目建設(shè),已建試驗(yàn)、示范裝置45套,預(yù)計(jì)2~3年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
生物質(zhì)成型燃料方面,歐美的發(fā)展最為發(fā)達(dá),其主要以木質(zhì)生物質(zhì)為原料生產(chǎn)顆粒燃料,其成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)基本成熟,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善,形成了從原料收集、儲藏、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈。截至2010年,德國、瑞典、加拿大、美國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國家的生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)量達(dá)到了1 000萬噸以上。
美國POET公司、美國杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運(yùn)行5萬噸以上規(guī)模的纖維乙醇廠。
生物質(zhì)精細(xì)化工產(chǎn)品目前已達(dá)1 100多種,如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2,3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、檸檬酸、山梨醇等。據(jù)分析,從生物質(zhì)制取的化學(xué)品現(xiàn)已占化學(xué)品總銷售額10%以上,并以每年7%~8%的速率增長。美國國家研究委員會預(yù)測,到2020年,將有50%的有機(jī)化學(xué)品和材料產(chǎn)自生物質(zhì)原料。殼牌公司認(rèn)為,世界植物生物質(zhì)的應(yīng)用規(guī)模在2060年將超過石油。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,未來生物質(zhì)能化開發(fā)利用將向原料多元化、產(chǎn)品多樣化、利用高值化、生產(chǎn)清潔化方向轉(zhuǎn)變,纖維乙醇生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降,與糧食乙醇相比將具競爭優(yōu)勢,成為液體生物燃料的主流產(chǎn)品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺的生物化工產(chǎn)業(yè)的興起,將減少對化石資源的依賴,促進(jìn)綠色發(fā)展。遠(yuǎn)期生物質(zhì)快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發(fā)展空間。
總體上看,我國以燃料乙醇為代表的生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本達(dá)到世界先進(jìn)水平,推廣使用技術(shù)成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規(guī)劃、試點(diǎn)等方面開展了創(chuàng)造性的工作,為今后的工作打下了基礎(chǔ)。
河南生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)
作為農(nóng)業(yè)大省,河南生物質(zhì)資源非常豐富。僅農(nóng)業(yè)剩余物的干重量每年為7 000萬噸,占全國1/10。林業(yè)剩余物資源量每年為2 000多萬噸,其中生態(tài)能源林近期規(guī)劃500多萬畝,遠(yuǎn)景規(guī)劃1 200萬畝。
河南省生物質(zhì)能化開發(fā)利用起步較早,2004年即在全國率先實(shí)現(xiàn)了乙醇汽油全覆蓋,成功創(chuàng)造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前,河南省生物質(zhì)能化利用主要涵蓋了生物質(zhì)成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發(fā)電等方向,涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、乙二醇、乳酸等產(chǎn)品,2010年生物質(zhì)能利用折標(biāo)煤420萬噸。
液體生物燃料產(chǎn)品產(chǎn)量超過70萬噸居全國第一,其中燃料乙醇產(chǎn)量超過60萬噸,約占全國的30%,燃料乙醇消費(fèi)量超過30萬噸。2009年底,河南天冠建成投產(chǎn)了全球第一條萬噸級秸稈纖維乙醇生產(chǎn)裝置,實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)?;a(chǎn),建立了完整的工藝路線,掌握了多項(xiàng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù),部分指標(biāo)接近或超過國外先進(jìn)水平,已經(jīng)通過了國家驗(yàn)收,具備了進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過300萬畝,開展了生物柴油的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn),具備了規(guī)?;a(chǎn)的技術(shù)能力。
建成了國內(nèi)最早的工業(yè)化沼氣項(xiàng)目并獲得了廣泛推廣和應(yīng)用,擁有全球最大的1.5億立方米/年工業(yè)化沼氣裝置,配套3.6萬千瓦沼氣發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電,同時供40萬戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農(nóng)村戶用沼氣達(dá)到361萬戶,普及率18%,大中型沼氣達(dá)到2 360處。
生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)45萬千瓦居全國前列,年發(fā)電量約10.6億千瓦時。
目前,河南省生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品產(chǎn)能已超過30萬,年產(chǎn)量20多萬噸,居華中地區(qū)首位,其中建立位于河南省汝州市的生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)工程,目前年產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料3萬噸,正在形成年產(chǎn)10萬噸的生產(chǎn)基地,通過示范建設(shè),建立了壓塊成型燃料生產(chǎn)廠原料最佳收集模式、清潔生產(chǎn)模式、成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式,生產(chǎn)電耗為40kW?h/t~50kW?h/t,實(shí)現(xiàn)了壓塊成型燃料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。建立在洛陽偃師市和河南汝州市的成型燃料設(shè)備生產(chǎn)基地,目前正在形成年產(chǎn)300臺套的生產(chǎn)能力。
生物制氫方面國內(nèi)還沒有產(chǎn)業(yè)化,近幾年,國內(nèi)少數(shù)學(xué)者主要圍繞提高光合細(xì)菌的光轉(zhuǎn)化效率等方面,著手對光合細(xì)菌制氫進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并取得了一些重要進(jìn)展。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在國家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃等項(xiàng)目支持下,正在按照生產(chǎn)性工藝條件進(jìn)行太陽能光合生物制氫技術(shù)及相關(guān)機(jī)理的研究,并且已經(jīng)取得了一定的突破,成為河南省重要的制氫技術(shù)儲備。
生物質(zhì)化工產(chǎn)品總產(chǎn)量超過10萬噸。河南財(cái)鑫集團(tuán)2010年建成纖維乙二醇中試裝置,形成了整套工藝技術(shù),達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平,正在進(jìn)行萬噸級產(chǎn)業(yè)化示范;河南宏業(yè)生化2011年建成全球首套生物質(zhì)清潔生產(chǎn)2萬噸/年糠醛聯(lián)產(chǎn)乙酸裝置,已實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)?;a(chǎn),達(dá)到國際先進(jìn)水平。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、鄭州大學(xué)、河南能源研究所等一批科研機(jī)構(gòu)有較強(qiáng)的生物質(zhì)能源研發(fā)實(shí)力。
河南省從事生物質(zhì)能研發(fā)和產(chǎn)業(yè)推廣的單位上百家。
2013年,生物質(zhì)能化產(chǎn)品總產(chǎn)值超過100億元。
總體來說,河南省生物質(zhì)能開發(fā)利用起步較早,達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平,其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術(shù)和裝備居國內(nèi)領(lǐng)先地位。
河南省發(fā)展生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的總體要求
堅(jiān)持資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合,以不犧牲農(nóng)業(yè)和糧食、生態(tài)和環(huán)境為出發(fā)點(diǎn),科學(xué)開發(fā)鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地,規(guī)?;N植新型非糧能源作物與生態(tài)能源林,加強(qiáng)農(nóng)林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業(yè)有機(jī)廢水、廢渣管理,堅(jiān)持梯級利用、吃干榨凈,建立標(biāo)準(zhǔn)化生物質(zhì)能化原料收儲運(yùn)供應(yīng)體系,推動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。
堅(jiān)持頂層設(shè)計(jì)與先行先試相結(jié)合,把握世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,統(tǒng)籌謀劃國家生物質(zhì)能化發(fā)展的新模式、新途徑,破解關(guān)鍵制約瓶頸和體制機(jī)制障礙,以資源、技術(shù)、市場發(fā)展現(xiàn)狀為前提,在河南先行先試,以點(diǎn)帶面,積極推進(jìn),努力探索具有示范帶動意義的生物質(zhì)能化全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。
堅(jiān)持自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合,立足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),整合聚集國內(nèi)研發(fā)力量和專有技術(shù),強(qiáng)力推進(jìn)生物質(zhì)能化核心技術(shù)開發(fā),加快關(guān)鍵裝備集成,占領(lǐng)世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新高地。開展國際交流與合作,合理引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)、裝備與人才,帶動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。
堅(jiān)持重點(diǎn)突破與整體推進(jìn)相結(jié)合,以纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化為突破重點(diǎn),推進(jìn)沼氣高值化利用、生物化工和生物質(zhì)能化裝備規(guī)?;a(chǎn),加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等先進(jìn)產(chǎn)品與工藝研發(fā)步伐,整體推進(jìn)生物質(zhì)能化高起點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用,培育規(guī)模大水平高的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
堅(jiān)持政府推動與市場運(yùn)作相結(jié)合,發(fā)揮政府主導(dǎo)作用,制定積極的產(chǎn)業(yè)政策,引導(dǎo)多種經(jīng)濟(jì)主體投入,扶持生物質(zhì)能化企業(yè)規(guī)?;l(fā)展。建立有效的市場激勵機(jī)制,營造良好發(fā)展環(huán)境,發(fā)揮市場配置基礎(chǔ)作用,以市場開拓帶動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
在發(fā)展目標(biāo)上,充分發(fā)揮河南生物質(zhì)能化開發(fā)利用的資源、技術(shù)和實(shí)踐優(yōu)勢,集聚優(yōu)勢企業(yè)和科研機(jī)構(gòu),吸引國內(nèi)外生物質(zhì)能化領(lǐng)域領(lǐng)軍人才,開展生物質(zhì)能化資源梯級循環(huán)利用,做大做強(qiáng)生物能源裝備制造業(yè),在全國率先建成規(guī)模最大、實(shí)力最強(qiáng)、技術(shù)最先進(jìn)的生物質(zhì)能化示范區(qū),全面發(fā)揮示范區(qū)的示范、輻射和帶動作用,打造全國的生物質(zhì)能化源科研、裝備制造和推廣應(yīng)用基地,占領(lǐng)世界可再生能源領(lǐng)域新高地。
近期目標(biāo)(2014-2015年):規(guī)劃投資200億元以上,新增工業(yè)產(chǎn)值188億元以上。重點(diǎn)推進(jìn)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化,穩(wěn)定糧食乙醇產(chǎn)量,纖維乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到50萬噸/年,纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達(dá)到10萬噸/年,聯(lián)產(chǎn)糠醛達(dá)到5萬噸/年,新增大中型沼氣生產(chǎn)能力16.5億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達(dá)到50萬噸/年,其中高品質(zhì)航空燃油占10%以上。新增年產(chǎn)5~10萬噸的成型燃料生產(chǎn)基地2個,生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)能力達(dá)100萬噸;初步奠定生物質(zhì)能化示范省產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),確立生物質(zhì)能化發(fā)展基本模式。
中期目標(biāo)(2016-2020年):規(guī)劃投資1 000億元以上,新增工業(yè)產(chǎn)值1 600億元以上,其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到300萬噸/年,纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達(dá)到50萬噸/年,聯(lián)產(chǎn)糠醛達(dá)到50萬噸/年,新增大中型沼氣生產(chǎn)能力62億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達(dá)到400萬噸/年,其中高品質(zhì)航空燃油占30%以上。建成500個左右的生物質(zhì)成型燃料加工點(diǎn),形成約250萬噸的生產(chǎn)能力。帶動生物質(zhì)能化技術(shù)升級,基本建成國家生物質(zhì)能化示范省。
河南省生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點(diǎn)任務(wù)
重點(diǎn)發(fā)展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣,實(shí)施醇電、醇?xì)?、醇肥、醇化多形式?lián)產(chǎn),著力提升農(nóng)林剩余物的資源化利用水平;積極建設(shè)工業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)村大中型沼氣工程,提高城鄉(xiāng)有機(jī)垃圾資源化利用水平,加快構(gòu)建新型農(nóng)村社區(qū)配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質(zhì)化工,初步形成規(guī)模化的生物化工產(chǎn)業(yè)鏈;完善生物質(zhì)成型燃料體系的原料收集、儲存、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈,積極推進(jìn)生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)及應(yīng)用模式,開拓生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用新途徑,大規(guī)模進(jìn)行燃油、燃?xì)馓娲鷳?yīng)用,與煤炭形成相當(dāng)競爭力;大力推進(jìn)生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè);積極探索開展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速熱解制生物燃料等先進(jìn)生物燃料技術(shù)示范。
(一)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化
在纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化方面,圍繞纖維乙醇生產(chǎn),著力提升纖維乙醇生產(chǎn)和綜合利用技術(shù)水平、裝備和自動化水平,能源利用轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。形成包括科技研發(fā)、裝備制造、工程設(shè)計(jì)建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營、人才培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)體系;形成秸桿采集、儲存、調(diào)運(yùn)、纖維素酶生產(chǎn)和配送、纖維乙醇生產(chǎn)與集中脫水加工等較為完備的生產(chǎn)經(jīng)營管理模式,實(shí)現(xiàn)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化重大突破。
1.纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化步驟
發(fā)揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業(yè)人才、技術(shù)、資金、管理和市場優(yōu)勢,不斷提高生物質(zhì)資源能源化轉(zhuǎn)化效率,實(shí)現(xiàn)不同原料、不同規(guī)模、不同產(chǎn)品梯級開發(fā)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因地制宜,結(jié)合城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè),以產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為依托,采取不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式,設(shè)計(jì)建設(shè)3~10萬噸不同規(guī)模纖維乙醇廠。實(shí)施沼渣和爐灰還田,保持土地資源和糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。
――采取“醇―氣”模式建設(shè)纖維乙醇工廠,實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素分類利用,纖維素生產(chǎn)乙醇,半纖維素生產(chǎn)沼氣聯(lián)產(chǎn),木質(zhì)素殘?jiān)l(fā)電供熱。
――結(jié)合現(xiàn)有秸稈電廠,采取“醇―電”聯(lián)產(chǎn)模式,首先利用秸稈中的纖維素生產(chǎn)乙醇,剩余木質(zhì)素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產(chǎn)生的沼氣聯(lián)產(chǎn)發(fā)電,重點(diǎn)解決醇、氣、電一體化技術(shù)和裝備系統(tǒng)集成。
――在糠醛和木糖(醇)生產(chǎn)集中地區(qū),整合糠醛、木糖(醇)生產(chǎn)規(guī)模,以玉米芯為原料,首先用半纖維素生產(chǎn)糠醛或木糖(醇),剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產(chǎn)乙醇,剩余木質(zhì)素作為燃料發(fā)電,實(shí)現(xiàn)纖維乙醇、糠醛(木糖)和發(fā)電聯(lián)產(chǎn),提升原料資源利用效率,解決生產(chǎn)環(huán)節(jié)污染問題,實(shí)現(xiàn)“醇―化―電”一體化發(fā)展新模式。
2.實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程
――開展纖維素酶生產(chǎn)技術(shù)提升研究,不斷提高菌種產(chǎn)酶效率,提升自控水平,進(jìn)一步降低纖維素酶生產(chǎn)和使用成本,建設(shè)配套生產(chǎn)和供應(yīng)基地。
實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程,重點(diǎn)開展纖維素酶生產(chǎn)、原料預(yù)處理、酶解發(fā)酵三大關(guān)鍵步驟技術(shù)攻關(guān),進(jìn)一步提高纖維乙醇的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
――加大能源植物優(yōu)選培育和能源作物基地建設(shè)力度,利用河南省未開發(fā)荒地,種植能源作物,提高原料畝產(chǎn)和纖維素含量,開展規(guī)?;茉醋魑锓N植。
――依托車用生物燃料技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,整合高?;A(chǔ)研究資源,重點(diǎn)解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產(chǎn)菌種構(gòu)建,篩選優(yōu)化高效、耐逆菌株,提高纖維素酶生產(chǎn)效率和發(fā)酵酶活,提高多酶系酶解效率,實(shí)現(xiàn)纖維素酶生產(chǎn)和使用成本大幅降低。
――構(gòu)建高效、長壽命、高耐受性代謝工程菌株,選育馴化適合工業(yè)化生產(chǎn)的混合糖發(fā)酵菌株,實(shí)現(xiàn)纖維素、半纖維素共同發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,提高原料轉(zhuǎn)化乙醇效率,建設(shè)萬噸級技術(shù)示范工程。
――開發(fā)連續(xù)高效低能耗預(yù)處理技術(shù)和設(shè)備、提升同步糖化發(fā)酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術(shù)水平,形成3~10萬噸工藝技術(shù)包。
(二)沼氣利用與農(nóng)村新能源體系建設(shè)
1.工業(yè)大中型沼氣與高值化利用
實(shí)施纖維乙醇-沼氣聯(lián)產(chǎn),提升食品、輕工、化工、生物醫(yī)藥等行業(yè)的廢渣、廢液聯(lián)產(chǎn)沼氣水平,重點(diǎn)建設(shè)日產(chǎn)5萬m3、10萬m3以上的大規(guī)模工業(yè)化沼氣工程,通過高溫全混厭氧發(fā)酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結(jié)合的工藝提高厭氧發(fā)酵COD去除率、擴(kuò)大沼氣消化液資源化利用規(guī)模,降低有機(jī)廢水好氧處理的負(fù)荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業(yè)泛能網(wǎng)示范,提高能源利用效率,減少污染物排放。鼓勵沼氣規(guī)?;a(chǎn)生物天然氣入站入網(wǎng),壓縮生物天然氣(CBNG)用作車用燃?xì)?、居民用氣及發(fā)電。
工業(yè)大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機(jī)廢水、廢渣排放企業(yè),按照集中就近原則,合理布局,優(yōu)先配套建設(shè)分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)。
2.農(nóng)村大中型沼氣和農(nóng)村新能源體系建設(shè)
按照堅(jiān)持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路的要求,將生態(tài)文明理念和原則全面融入新型農(nóng)村社區(qū),構(gòu)建農(nóng)村新能源體系。以大中型沼氣建設(shè)為核心,加快農(nóng)村能源消費(fèi)升級,為新農(nóng)村建設(shè)提供高品位的清潔能源,提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量,改善居住環(huán)境,推進(jìn)生物能源鎮(zhèn)(社區(qū))示范,推動綠色、健康、生態(tài)文明的新型農(nóng)村社區(qū)建設(shè)。依托大型養(yǎng)殖企業(yè)或利用秸稈建設(shè)大型沼氣集中供氣工程,并在條件具備的社區(qū)試點(diǎn)沼氣分布式能源,實(shí)現(xiàn)氣、電、熱聯(lián)供。開展農(nóng)村微電網(wǎng)示范,探索可持續(xù)的運(yùn)營模式。開展太陽能熱水系統(tǒng)和地?zé)崮懿膳⑻峁┥顭崴痉俄?xiàng)目建設(shè)。根據(jù)各地資源條件,開展沼氣、小水電、太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等多種能源組合的用能方式示范,探索適宜中部地區(qū)的農(nóng)村能源發(fā)展模式,推動農(nóng)村新能源體系建設(shè)。
3.城市生活垃圾沼氣
在省轄市或地區(qū)性中心城市,結(jié)合城市污水和有機(jī)垃圾收集,建設(shè)大型或超大型工業(yè)沼氣工程。對生活垃圾進(jìn)行二次集中分類處理,構(gòu)建“有機(jī)廢棄物―厭氧發(fā)酵―沼氣發(fā)電―沼液沼渣制肥”等循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條。在建或新建垃圾填埋場配套建設(shè)填埋氣回收裝置生產(chǎn)沼氣,鼓勵大中型垃圾填埋場建設(shè)沼氣發(fā)電機(jī)組。
4.生物質(zhì)熱解氣化
以城市廢棄物和農(nóng)村生物質(zhì)廢棄物為對象,結(jié)合工業(yè)園區(qū)的能源需求,建立熱電氣聯(lián)供的生物質(zhì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)示范工程。大力推行區(qū)域集中處理模式和循環(huán)經(jīng)濟(jì)園、工業(yè)園等園區(qū)模式,選取已經(jīng)啟動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)程序的項(xiàng)目作為示范工程,真正做到科技與需求相結(jié)合、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。提高生物質(zhì)氣化技術(shù)水平,限制生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要原因是技術(shù)仍處于較低水平,未來的發(fā)展首先要解決技術(shù)問題,包括加強(qiáng)生物質(zhì)氣化基礎(chǔ)理論研究,提高氣化爐工作效率、燃?xì)鈨艋?,提高裝備系統(tǒng)穩(wěn)定性,增強(qiáng)系統(tǒng)自動化程度,完善產(chǎn)業(yè)鏈各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),打造生物質(zhì)氣化技術(shù)流水線生產(chǎn)。擴(kuò)展氣化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,不但要將生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用于木質(zhì)生物質(zhì)原料,還需根據(jù)生物質(zhì)原料來源及單位用途,發(fā)展適于工業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、城市生活垃圾等多元生物質(zhì)氣化技術(shù),并根據(jù)用途發(fā)展高品質(zhì)燃?xì)饧夹g(shù)、氣化供熱、發(fā)電、制冷等多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)裝備生產(chǎn)的規(guī)?;?,提高裝備的設(shè)計(jì)水平,擴(kuò)大裝備的生產(chǎn)規(guī)模,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、大型化,并完善上下游相關(guān)企業(yè)單位,實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)的自主化設(shè)計(jì)制造,取得自主知識產(chǎn)權(quán),構(gòu)建完整的生物質(zhì)氣化技術(shù)裝備設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)業(yè)鏈。
5.生物質(zhì)制氫
河南省乃至我國的生物制氫技術(shù)尚未完全成熟,在大規(guī)模應(yīng)用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多,如高效產(chǎn)氫菌種的篩選,產(chǎn)氫酶活性的提高,產(chǎn)氫反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì),最佳反應(yīng)條件的選擇等。生物制氫技術(shù)利用可再生資源,特別是利用有機(jī)廢水廢物為原料來生產(chǎn)氫氣,既保護(hù)了環(huán)境,又生產(chǎn)了清潔能源,隨著新技術(shù)的不斷開發(fā),生物制氫技術(shù)將逐步中試和投產(chǎn),成為解決能源和環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。
(三)成型燃料產(chǎn)業(yè)化
在成型燃料產(chǎn)業(yè)化方面,發(fā)揮河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、農(nóng)業(yè)部可再生能源重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室、河南省生物質(zhì)能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河南省秸稈能源化利用工程技術(shù)研究中心等科研院所的人才和技術(shù)優(yōu)勢,依托河南省秋實(shí)新能源有限公司、河南奧科新能源發(fā)展有限公司、河南偃師新峰機(jī)械有限公司等企業(yè),加大生物質(zhì)成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化推廣。完善生物質(zhì)成型燃料原料、工藝、產(chǎn)品、應(yīng)用等環(huán)節(jié),建設(shè)原料收儲運(yùn)模式,優(yōu)化組合工藝生產(chǎn)線、降低能耗、提高自動化控制程度,加大推廣力度和規(guī)模。
1.成型燃料產(chǎn)業(yè)化步驟
――根據(jù)河南省不同地域的生物質(zhì)原料分布產(chǎn)出規(guī)律,結(jié)合生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)模式及生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況,開展收儲運(yùn)的理論研究和試驗(yàn)示范,建立生物質(zhì)原料的收儲運(yùn)模式,解決農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運(yùn)成本費(fèi)用問題。建立健全農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運(yùn)服務(wù)體系,建立適宜不同區(qū)域、不同規(guī)模、不同生產(chǎn)方式的農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運(yùn)體系。在河南省有代表性的區(qū)域,建成規(guī)模不小于5萬噸/年的成型燃料收儲運(yùn)生產(chǎn)示范體系。
――研究生物質(zhì)物料特性參數(shù)、生物質(zhì)成型過程特性參數(shù)以及成型產(chǎn)品特性參數(shù)在線式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),保證生物質(zhì)成型燃料全生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化控制,保證成型系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。將生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)時間提高到5 000小時/年,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
――根據(jù)河南省不同地域原料特性,開發(fā)出以木本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的顆粒燃料成型機(jī)組,單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3-5噸/小時,成型燃料生產(chǎn)電耗達(dá)到60kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配,形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力,示范生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到1萬噸/年;選擇代表性區(qū)域,建成年產(chǎn)2萬噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。
――根據(jù)河南省不同地域原料特性,開發(fā)出以草本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的塊狀成型燃料成型機(jī)組,單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3-5噸/h,成型燃料生產(chǎn)電耗達(dá)到40kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配,形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力,示范生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到3萬噸/年;選擇代表性區(qū)域,建成年產(chǎn)5萬噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。
2.成型燃料規(guī)模化替代化石能源關(guān)鍵技術(shù)與工程示范
針對目前生物質(zhì)成型燃料在燃料利用環(huán)節(jié)存在能源轉(zhuǎn)化效率不高、應(yīng)用規(guī)模小,高效綜合利用及清潔燃燒技術(shù)水平不高等問題,開展成型燃料氣化清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研發(fā)和推廣,從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的高效清潔燃燒利用,規(guī)模化替代燃油、燃?xì)獾惹鍧嵢剂稀?/p>
――研發(fā)成型燃料高效氣化及清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)生物質(zhì)成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐,研制低熱值燃?xì)飧咝紵拔廴究刂萍夹g(shù),取得生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與工業(yè)窯爐耦合調(diào)控技術(shù)。燃燒設(shè)備規(guī)模達(dá)到MW級,能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)到75%,各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)到燃油或燃?xì)鉅t窯排放指標(biāo)。建設(shè)年消耗千噸的生物質(zhì)成型燃料的氣化燃燒替代工業(yè)窯爐燃料的示范工程,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源在工業(yè)窯爐上應(yīng)用的突破。
(四)開發(fā)相關(guān)生物化工及綜合利用產(chǎn)品
積極推進(jìn)生物化工產(chǎn)品技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范,實(shí)現(xiàn)對石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產(chǎn)物如二氧化碳、木質(zhì)素等開展綜合利用,提高產(chǎn)品的附加值;開展纖維質(zhì)原料制取乙二醇項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化示范;拓展生物乙烯及下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,開拓乙醇深加工新產(chǎn)業(yè)鏈;開發(fā)生物丁醇和生物柴油相關(guān)生物化工品。
1.二氧化碳基生物降解材料和化學(xué)品
加強(qiáng)高活性、安全、低成本催化體系研究,突破反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術(shù),開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產(chǎn)業(yè)化示范。積極研發(fā)二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)發(fā)展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發(fā)泡材料和阻隔材料等深加工產(chǎn)品。
2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化
依托天冠、財(cái)鑫等在生物化工技術(shù)研發(fā)方面具有優(yōu)勢的大型企業(yè)集團(tuán),開展纖維質(zhì)糖平臺為基礎(chǔ)的生物化工醇技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化示范,重點(diǎn)發(fā)展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范。依托宏業(yè)生化發(fā)展糠醛下游深加工產(chǎn)業(yè)鏈包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等。
開展纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化示范,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品收率、質(zhì)量,正在建設(shè)萬噸級產(chǎn)業(yè)化示范裝置,到2015年完成10萬噸級乙二醇、丙二醇生產(chǎn)裝置,到2020年形成50萬噸生產(chǎn)能力。
開展纖維素水解物生產(chǎn)丁醇菌種的選育(葡萄糖木糖共利用),推進(jìn)細(xì)胞表面固定化技術(shù)及其反應(yīng)器的開發(fā),采用反應(yīng)-吸附耦合的過程集成研究,縮短發(fā)酵周期,提高產(chǎn)物濃度和分離效率,2015年完成2萬噸級纖維丁醇示范,2020年形成10萬噸/年纖維丁醇生產(chǎn)能力。
開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產(chǎn)品的深度開發(fā),2015年建成連續(xù)化和規(guī)?;a(chǎn)基地,2020年形成年加工50萬噸糠醛生產(chǎn)規(guī)模。
3.生物乙烯及下游產(chǎn)品
開展乙醇高效催化制乙烯產(chǎn)業(yè)化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關(guān)鍵技術(shù),提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率,實(shí)現(xiàn)生物乙醇生產(chǎn)乙烯工藝的長周期、低成本、穩(wěn)定運(yùn)行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環(huán)氧丙烷-乙二醇-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)兩條產(chǎn)業(yè)鏈,大力發(fā)展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。
4.木質(zhì)素高值化開發(fā)利用產(chǎn)品
提高木質(zhì)素綜合利用水平,重點(diǎn)開發(fā)膠粘劑、有機(jī)緩釋肥料、木質(zhì)素復(fù)合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產(chǎn)品,拓展其在化工、農(nóng)林、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
(五)微生物柴油產(chǎn)業(yè)化
根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果,結(jié)合綠色化和生物精煉概念的理念,實(shí)現(xiàn)微生物柴油的產(chǎn)業(yè)化。微藻等微生物養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破,開展萬噸級工業(yè)化示范。集合微藻等微生物優(yōu)良品種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?;B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù),開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范,實(shí)現(xiàn)微生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。
1.木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的綜合處理技術(shù)
木質(zhì)纖維素生物質(zhì)主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,經(jīng)過一定的物理/化學(xué)處理,木質(zhì)纖維素糖化,用于微生物的培養(yǎng)。副產(chǎn)物中的糠醛等物質(zhì)會影響微生物的生長和代謝,綜合的處理技術(shù)目標(biāo)是將這些副產(chǎn)物控制在最低的水平,同時達(dá)到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學(xué)處理要配合溫度、壓力,適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術(shù),從而達(dá)到能量消耗最小,水解產(chǎn)物變性最少的效果。這些處理技術(shù)綜合起來需要針對不同物料有序?qū)嵤?/p>
2.產(chǎn)油微生物脂類代謝的遺傳調(diào)控
對于產(chǎn)油微生物油脂過量積累的機(jī)制當(dāng)前還停留在生化水平上。利用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù),研究產(chǎn)油微生物脂肪代謝的基因調(diào)控機(jī)制,通過對某些關(guān)鍵基因?qū)嵤┻z傳修飾,使其朝著人為設(shè)定的代謝流方向發(fā)展,最大限度的發(fā)揮轉(zhuǎn)化作用。理解脂肪代謝的基因調(diào)控原理還有利于通過不同發(fā)酵模式調(diào)控油脂積累,有利于更好的利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)油脂,有利于通過培養(yǎng)基營養(yǎng)限制調(diào)控脂肪的積累,有利于利用小分子誘導(dǎo)物調(diào)控細(xì)胞的繁殖和脂肪積累。
3.微生物柴油原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)
傳統(tǒng)的微生物柴油生產(chǎn)周期長、成本高,而且打破微生物堅(jiān)實(shí)細(xì)胞壁的操作很難實(shí)施?;谖⒃宓任⑸锷锊裼蜕a(chǎn)的周期分析顯示,90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上,表明油的提取工藝的進(jìn)步將大大影響生產(chǎn)成本,決定著生物柴油加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近期“原位”轉(zhuǎn)酯方法用于藻類生物產(chǎn)油生產(chǎn)受到密切關(guān)注,這種在細(xì)胞內(nèi)酯類與醇類接觸直接發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng),而不需要將脂類提取出來再與其發(fā)生反應(yīng)。這種直接轉(zhuǎn)酯技術(shù),不僅能夠用于微生物的純培養(yǎng)物,同時有效適用混合培養(yǎng)產(chǎn)物的生物柴油生產(chǎn)。研究顯示,原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)能夠降低樣品中的磷脂的量,甚至達(dá)到不能檢出的水平。生物質(zhì)的含水量會極大的影響油脂的提取率,而小球藻原位轉(zhuǎn)酯研究發(fā)現(xiàn),適當(dāng)增加轉(zhuǎn)酯反應(yīng)底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質(zhì)中獲得較高產(chǎn)率的生物柴油,將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設(shè)備投入,明顯降低生產(chǎn)成本。
4.生物精煉概念下的微生物柴油生產(chǎn)技術(shù)體系
木質(zhì)纖維素物質(zhì)來源廣泛,如果在處理過程中將某些附加值較高的化學(xué)提取出來將會大大提高收益。同時,將微生物菌體所含的營養(yǎng)物質(zhì)充分利用也會大大節(jié)省原料成本,例如將酵母菌提油后的殘?jiān)?jīng)過加工脫除抗?fàn)I養(yǎng)因子后再用到微生物培養(yǎng)基的配制,可以節(jié)省大量含氮營養(yǎng)添加物。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的副產(chǎn)物甘油可以提純后加工成丙二醇,后者是一種附加值更高的化學(xué)原料,甚至粗甘油用于培養(yǎng)基添加會提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷或氫氣,也可以通過微藻培養(yǎng)回用有機(jī)營養(yǎng)物。
5.生物柴油相關(guān)生物化工品
積極利用生物柴油副產(chǎn)品甘油,采用高活性、高選擇性的催化劑,突破反應(yīng)熱移除、微生物法二羥基丙酮等關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)開發(fā)環(huán)氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮(DHA)等高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品,拓展其在醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域應(yīng)用范圍,實(shí)現(xiàn)資源高效綜合利用。
6.生物質(zhì)乙酰丙酸平臺化合物
完成以玉米秸稈為原料水解生產(chǎn)乙酰丙酸工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)與中試,解決生產(chǎn)過程設(shè)備腐蝕問題,完成乙酰丙酸的分離純化工藝,完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì),將生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴1岬绕脚_化合物。完成千噸級的生物質(zhì)水解生產(chǎn)乙酰丙酸聯(lián)產(chǎn)糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設(shè)及運(yùn),完成放大級的生物質(zhì)水解的生產(chǎn)乙酰丙酸工藝包的開發(fā)設(shè)計(jì)。
7.生物質(zhì)間接液體燃料
開展生物質(zhì)間接液化技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā),利用生物質(zhì)先氣化成合成氣(由CO和H2組成的混合氣體)、然后再將合成氣液化得到的產(chǎn)品,如甲醇、二甲醚、費(fèi)托汽柴油等,逐步建立中試及示范工程。
8.生物質(zhì)納米材料
以生物質(zhì)作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復(fù)合材料,所制備的納米材料具有優(yōu)異的固碳效率、催化性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì),使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領(lǐng)域潛在重要應(yīng)用,使其成為合成技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
(六)強(qiáng)化生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)化與基地建設(shè)
圍繞生物質(zhì)能化產(chǎn)品規(guī)?;_發(fā)利用,依托特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),發(fā)揮骨干裝備制造企業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢,加強(qiáng)與國內(nèi)外優(yōu)勢生物質(zhì)能化裝備企業(yè)和專業(yè)科研院所合作,整合上下游企業(yè),完善特色生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)鏈。突出集成設(shè)計(jì)、智能控制、綠色制造和關(guān)鍵總成技術(shù)突破,培育一批具有系統(tǒng)成套、工程承包、維修改造、備件供應(yīng)、設(shè)備租賃、再制造等總承包能力的生物質(zhì)能化裝備大型企業(yè)集團(tuán),建設(shè)一批特色鮮明、技術(shù)先進(jìn)、在全國有重要影響的生物質(zhì)能化裝備基地。
1.農(nóng)林原料收儲運(yùn)裝備
以洛陽、許昌等農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn),集合國內(nèi)先進(jìn)農(nóng)林機(jī)械制造企業(yè),引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù),骨干企業(yè),重點(diǎn)突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎(chǔ)共性技術(shù),大力發(fā)展稻麥撿拾大中型打捆機(jī)、玉米秸稈收割調(diào)質(zhì)鋪條機(jī)、棉稈聯(lián)合收割機(jī)、能源林木收獲機(jī)械、高效粉碎機(jī)械與成型機(jī)等重大整機(jī)產(chǎn)品,帶動相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展,切實(shí)提高生物質(zhì)收集、裝載、運(yùn)輸、儲藏的高效性和通用性。
2.纖維乙醇成套裝備
以南陽新能源產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn),依托天冠集團(tuán)現(xiàn)有纖維乙醇成套裝備,集成國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),加大設(shè)計(jì)研發(fā)力度,加快推進(jìn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維乙醇成套裝備技術(shù)提升,打造世界領(lǐng)先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點(diǎn)開發(fā)原料預(yù)處理低溫低壓、大型連續(xù)汽爆技術(shù)和裝備,纖維素酶大型、高效生產(chǎn)技術(shù)和裝備,大型高效連續(xù)酶解發(fā)酵技術(shù)和裝備,高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備,木質(zhì)素燃燒高效能量轉(zhuǎn)化裝備。2015年前形成年總裝10套3~10萬噸級纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬噸纖維乙醇成套裝備能力。
3.沼氣生產(chǎn)及沼氣發(fā)電成套裝備
以南陽新能源、鄭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)、安陽高新技術(shù)和長葛市等產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn),依托天冠集團(tuán)、森源集團(tuán)等骨干企業(yè),加快發(fā)展有機(jī)廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產(chǎn)、沼氣制取生物天然氣、民用沼氣加壓輸送、撬裝式CNG加氣站以及生物天然氣分布式能源集成等成套裝備。加強(qiáng)與美國通用、德國西門子和日本三菱等國外優(yōu)勢企業(yè)合資合作,大力發(fā)展2 000千瓦以上大型沼氣發(fā)電技術(shù)和裝備。在南陽形成大型工業(yè)沼氣成套裝備基地,在許昌和周口形成農(nóng)村大中型沼氣成套裝備基地,在鄭州形成生物天然氣分布式能源與CNG加氣成套裝備基地,在安陽形成城市有機(jī)垃圾沼氣成套裝備基地。
4.生物質(zhì)成型燃料及其高效利用成套裝備
依托河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、河南秋實(shí)新能源有限公司等,建成成型燃料成套生產(chǎn)設(shè)備和生物質(zhì)熱解氣化、高效燃燒及生物質(zhì)成型燃料氣炭油聯(lián)產(chǎn)設(shè)備加工生產(chǎn)基地。
5.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備
依托中石化、中石油集團(tuán)先進(jìn)生物柴油和航空生物燃料技術(shù),發(fā)揮洛陽、商丘裝備制造業(yè)優(yōu)勢,加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備,形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。
6.生物化工產(chǎn)品關(guān)鍵裝備
依托河南財(cái)鑫集團(tuán)、華東理工大學(xué)、天津大學(xué),設(shè)計(jì)研發(fā)優(yōu)化改進(jìn)秸稈制乙二醇等多元醇高效預(yù)處理、糖化、連續(xù)氫化裂解反應(yīng)器和節(jié)能精餾分離等關(guān)鍵設(shè)備。
依托河南天冠集團(tuán)、鄭州大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)、中科院上海生命科學(xué)研究院等,設(shè)計(jì)研發(fā)優(yōu)化二氧化碳降解塑料反應(yīng)釜、脫揮擠出造粒、產(chǎn)品改性等關(guān)鍵設(shè)備,生物柴油副產(chǎn)物甘油制1,3-丙二醇反應(yīng)自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關(guān)鍵設(shè)備,纖維丁醇發(fā)酵分離耦合反應(yīng)器、離交樹脂產(chǎn)物分離等關(guān)鍵設(shè)備。
依托宏業(yè)生化、河南省科學(xué)院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學(xué)院,設(shè)計(jì)低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應(yīng)器、高效多級蒸發(fā)等關(guān)鍵設(shè)備;改進(jìn)廢液無公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關(guān)鍵裝備。
7.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備
依托中石化、中石油集團(tuán)先進(jìn)生物柴油和航空生物燃料技術(shù),發(fā)揮洛陽裝備制造業(yè)優(yōu)勢,加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備,形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。
8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車
與國內(nèi)外知名汽車發(fā)動機(jī)制造企業(yè)合作,依托鄭州日產(chǎn)、海馬和宇通開發(fā)乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發(fā)專用發(fā)動機(jī)、燃料供給及控制系統(tǒng)、氧傳感器等,2015年后形成批量生產(chǎn)能力,配套建設(shè)相應(yīng)的燃料(E85、車用生物天然氣)輸、供、儲設(shè)施。2020年靈活燃料汽車產(chǎn)能達(dá)到20萬輛以上,雙燃料汽車產(chǎn)能達(dá)到10萬輛以上。
(七)其它先進(jìn)生物燃料技術(shù)創(chuàng)新和示范
加大科技研發(fā)投入和攻關(guān)力度,加快推進(jìn)生物柴油、航空生物燃料、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等其他先進(jìn)生物燃料技術(shù)取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油和萬噸級纖維丁醇等示范工程建設(shè),2020年前推動含油林果生產(chǎn)航空生物燃料和高級油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,微藻養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破,開展萬噸級工業(yè)化示范。
1.生物柴油
在鄭州、洛陽、開封、商丘、安陽、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業(yè)廢棄油脂富集的地區(qū),加快建立工業(yè)廢棄動植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系,以餐廚垃圾油脂和工業(yè)廢棄動植物油脂為主生產(chǎn)車用生物柴油。到2015年形成20萬噸/年產(chǎn)能,2020年前在全省推廣,形成30萬噸規(guī)模。
集合微藻優(yōu)良藻種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?;B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù),開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范,實(shí)現(xiàn)生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。
2.航空生物燃料
在南陽、洛陽、三門峽、安陽等山地丘陵區(qū)推進(jìn)規(guī)?;暮土止匣亟ㄔO(shè)和采集體系建立,到2020年實(shí)現(xiàn)以含油林果為主要原料生產(chǎn)航空渦輪生物燃料和高級油,規(guī)模達(dá)到25萬噸/年。
3.生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)車用生物燃料
圍繞生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)生物油、生物油催化加氫生產(chǎn)車用生物燃料,開展關(guān)鍵技術(shù)與工程示范研究。2015年完成千噸級中試。2020年建成5萬噸級的生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料示范工程。
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