【正文】 開發(fā)和應(yīng)用概況 目前，世界各國，尤其是發(fā)達國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)。美國、意大利、法國已相繼建成生物柴油生產(chǎn)裝置數(shù)十座。美國能源部門已把發(fā)展生物柴油提高到戰(zhàn)略高度對待，美國燃料發(fā)展辦公室 (OFD)在“可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略”中把生物柴油列為主要發(fā)展目標(biāo)之一。布什表示 :生物柴油是美國最有希望的可替代燃料，通過發(fā)展生物柴油 ,會減少對外國石油資源的依賴。 2020 年 1 月，美國總統(tǒng)在國 31 情咨文中提出 :美國能源新戰(zhàn)略的核心是加大對替代能源的開發(fā)力度，計劃到 2017 年本國生物燃料等替代油料的產(chǎn)量達到 111 億噸。在美國政府的推動下 ,美國生物柴油產(chǎn)量迅速增長。在建的工廠有 35 家，總生產(chǎn)能力超過260 萬噸 /年，其中 5 萬噸 /年以上的有 19 家。 歐盟是全世界生物柴油發(fā)展最早的地區(qū)， 2020 年共生產(chǎn)生物柴油 106 萬噸 ,2020 年為 143 萬噸， 2020 年為 193 萬噸 ,2020 年則進一步提高到 318 萬噸，預(yù)計 2020 年的生產(chǎn)能力為 607 萬噸。 2020 年 5 月 28 日，歐盟促進生物燃料的指示正式生效 ,其核心是要求每個成員國在其燃料市場中，在 2020 年生物燃料必須占 2%，到 2020 年占 %， 2020 年占 8%，依此指示，到 2020 年 ,歐盟的生物燃料產(chǎn)量將達到 1400～ 1600 萬噸，其中生物柴油將達到約 750 萬噸。目前日本生物柴油年產(chǎn)量可達 40 萬 噸。我國生物柴油的研究與開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展速度很快，一部分科研成果已達到國際先進水平。我國政府也制定了一系列政策和措施支持生物柴油的研究開發(fā)工作，促進了生物柴油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。 2020年，由石元春院士主持的國家專項農(nóng)林生物質(zhì)工程開始啟動，規(guī)劃生物柴油在 2020 年的產(chǎn)量為 200 萬噸 /年， 2020 年的產(chǎn)量為 1200萬噸 /年。 2020 年 5 月 ，國家“ 863”計劃生物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域決定提前啟動“生物能源技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目，已發(fā)布了指南，其中設(shè)有“生物柴油生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”課題。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發(fā)展公司等都建成了 1～ 2萬噸 /年的生產(chǎn)裝置，目前餐飲業(yè)廢油是價格最低的生物柴油原料，民營企業(yè)主要以餐飲業(yè)廢油和皂化油下腳料為原料，還生產(chǎn)一些高附加值的產(chǎn)品來增加利潤。 2020 年以來，又 有四川大學(xué)生命科學(xué)院宣布要利用麻瘋樹果實榨油建設(shè)年產(chǎn)萬噸級生物柴油煉油廠，新疆規(guī)劃建設(shè)以棉籽油為原料的 10 萬噸 /年生物柴油煉油廠，河北石家莊煉油化工股份有限公司規(guī)劃利用多種原料油建設(shè) 5萬噸 /年的生物煉油廠。國內(nèi)部分已建成和待建的生物柴油廠家概況見表 31。目前國內(nèi)所生產(chǎn)的生物柴油沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，一般僅可用于農(nóng)用或發(fā)電機械，要想直接用于汽車和船舶并保證不會對其帶來機械損害還有一定的距離，特別是用于柴油轎車，我國生物柴油生產(chǎn)技術(shù)僅處于初級階段。與國外相比，我國在發(fā)展生物柴油方面還有相當(dāng)大的差距，還沒有形成生物柴油的大產(chǎn)業(yè)化。 我國基本上是一個農(nóng)業(yè)國家，農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?70%以上，生物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一，在國家能源構(gòu)成中也占有重要地位。以平均熱值為15,000 千焦 /公斤計算，折合理論資源量為 33 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于我國目前年總能耗的 3 倍以上。我國目前的農(nóng)林剩余物資源浪費驚人。過去這些廢棄物由于沒有先進、經(jīng)濟、高效的利用技術(shù)，每年都被白白廢棄了。若按現(xiàn)行熱解液化技術(shù)平均轉(zhuǎn)化率為 65%計，則 6億噸廢棄生物質(zhì)可生產(chǎn) 億噸生物燃油，約合 億噸石化柴油，這比我國所有油田一 年所生產(chǎn)石油的總量還多。 2020 年，我國對柴油年均需要增長率為 %，年消費達到 億噸左右，預(yù)計到 2020 年市場需求量將會達到 億噸以上。因此，隨著生物柴油的競爭力不斷提高、政府的扶持和世界范圍內(nèi)汽車車型柴油化的趨勢加快，生物柴油的發(fā)展前景將更加廣闊。從目前生物質(zhì)油和化石燃油的能量比價來看，生物質(zhì)油的價格遠(yuǎn)低于化石燃油；生物質(zhì)油可替代的化石燃油領(lǐng)域的油量消耗也遠(yuǎn)高于生物柴油的生產(chǎn)產(chǎn)量；從燃燒指標(biāo)來看，經(jīng)過我們多次工業(yè)燃燒實驗，采用我們自行設(shè)計的生物質(zhì)油燃燒器，燃燒溫度等指標(biāo)完全能夠達到用戶的要求。生物質(zhì)油銷量應(yīng)用的市場風(fēng)險也很低，主要受到生物質(zhì)原料價格、燃油價格、用戶接受程度以及鍋爐和窖爐尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的影響。石油沒有賣不出，只有買不到。 項目產(chǎn)品生物質(zhì)燃?xì)庵饕D(zhuǎn)化為電能，除部分 自用外，其余并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)出售。 項目產(chǎn)品固體鉀肥作為很好的綠色有機肥料，在我國社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求日益嚴(yán)格，對農(nóng)產(chǎn)品的安全日益關(guān)注的今天，其市場需求也正隨著國家對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重視而不斷上升。因此，項目產(chǎn)品固體鉀肥的市場前景看好。 生物質(zhì)油主要以替代重油、柴油和煤焦油等化石燃料在燃油鍋爐和工業(yè)窖爐直接燃燒使用以及作為經(jīng)過精制加工后轉(zhuǎn)化為內(nèi)燃機燃料或化工原料提取制備化工產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并逐步奪取化石燃料的市場。 固體鉀肥主要以土地缺鉀的當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)為目標(biāo)市場。近幾年隨著全球能源與環(huán)境問題 38 的日益嚴(yán)重，石油等產(chǎn)品的市場供應(yīng)日趨緊張，價格也不斷上漲，因而項目產(chǎn)品的市場前景將越來越廣闊，銷售價格也將不斷上升。產(chǎn)品針對當(dāng)今社會日益嚴(yán)重的能源與環(huán)境問題，非常符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和市場發(fā)展的需要，在有效的市場推廣運作下，產(chǎn)品將會迅速占領(lǐng)市場并顯示出強大生命力。 第四章 建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模 建設(shè)內(nèi)容 本項目在陜西省 大荔 222222 建設(shè)，根據(jù)項目所確定的主要目標(biāo)與任務(wù)，其建設(shè) 新建 一 條生物質(zhì)油生產(chǎn)線， 以后逐年發(fā)展， 生產(chǎn)線年產(chǎn)生物質(zhì)油 萬噸。由于本生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品、副產(chǎn)品還能進行更深層次的深加工所以應(yīng)把產(chǎn)品的研發(fā)中心同時建在此園區(qū)、輔助用房，添置生產(chǎn)裝置和設(shè)備及新建配電、給排水、道路、綠化等公用工程配套設(shè)施。 產(chǎn)品加工方案 項目一期新建 一條生物質(zhì)油生產(chǎn)線、 年產(chǎn)生物質(zhì)油 萬噸，全部作為生產(chǎn)生物柴油的原料。陜西省大荔縣 222222 位于陜西省東部，地理位置位于大荔縣城東 16 公里處。 項目廠址土地權(quán)屬類別及占地面積 項目一期 建設(shè) 占地面積 58360 平方米 ( 畝 )，廠址土地使用權(quán)屬于未利用土地。 40 自然環(huán)境 氣候特征 大荔縣屬暖溫帶半濕潤、濕潤氣候區(qū)，其氣候特點是： 屬大陸性氣候，年均降水量 514— 526mm。 地質(zhì)地貌 222222地處大荔縣東部黃河灘地區(qū)，為河流灘地地貌，總體地勢北高南低，地面相對高差小，地勢平坦開闊?，F(xiàn)在黃河河床位于河漫灘地形的高部位，在該區(qū)域以黃河防洪大堤為界，外灘地形普遍高于內(nèi)灘，相對高差 2m左右，呈現(xiàn)由東向西緩傾。 項目廠址建設(shè)條件 水質(zhì)條件 大荔縣，含水層底板深 130 米，水流量分別為 100200 噸 /時、3050 噸 /時、 1020 噸 /時；承壓水埋深 130280 米，水量豐富，能滿足企業(yè)的生產(chǎn)用水的需求。 城鎮(zhèn)規(guī)劃、社會環(huán)境及原料資源條件 項目所在地對城鎮(zhèn)規(guī)劃無影響。 222222 是個以種植業(yè)為主的農(nóng)場，全場土地廣闊，土質(zhì)肥沃， 現(xiàn)有土地 5 萬余畝，耕地 萬畝， 農(nóng)作物資源非常豐富，其所產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈等可加工利用資源量巨大，完全有能力保證企業(yè)秸稈原料的供應(yīng) ， 項目所需其它原材料在省內(nèi)外均可購到，不會限制項目建設(shè)。 交通運輸條件 222222 地理位置優(yōu)越。 項目建設(shè)可行性和有利條件分析 具有豐富和強大的源頭技術(shù)資源 本項目采用東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能技術(shù)工程中心研發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)裂解液化制取生物燃油技術(shù)： ZKR系列三錐式閃速裂解液化技術(shù)、 XBC系列斜板槽式快速裂解液化技術(shù)和 42 GL系列快速循環(huán)流化裂解液化技術(shù) 。 項目建設(shè)具有數(shù)量充裕、價格低廉的原料資源優(yōu)勢 我國生物質(zhì)資源十分豐富，其中各類農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品谷殼、薪炭林和林業(yè)加工殘余物等的資源總量近億噸干物質(zhì) /年，相當(dāng)于5000 萬多噸油當(dāng)量。 基礎(chǔ)設(shè)施條件優(yōu)勢 項目建設(shè)依托 222222 交通便利，水電、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施齊全的優(yōu)勢，遠(yuǎn)離居民區(qū)，無“三廢”、無噪音。 政策優(yōu)勢 中央非常重視生物質(zhì)能開發(fā)利用工作，做出了一系列部署。國家有關(guān)部門出臺了相應(yīng)政策措施，國務(wù)院頒布了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 綱要》，制定了“自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引導(dǎo)未來”的科技發(fā)展指 43 導(dǎo)方針。當(dāng)?shù)卣泊罅χС直卷椖坑薪ㄔO(shè)，從各個方面給予了優(yōu)惠。 第六章 工藝技術(shù)方案 設(shè)計原則 選用先進、成熟、可靠的工藝技術(shù)方案，工藝技術(shù)含量立足于新世紀(jì)高起點，并按相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量管理規(guī)范要求確定合理工藝方案。 設(shè)備選型上充分考慮節(jié)能環(huán)保性能，使項目的環(huán)保技術(shù)水平在國內(nèi)領(lǐng)先。 選擇最經(jīng)濟的技術(shù)方案。 （ 1）采用兩級螺旋進料系統(tǒng)。兩級螺旋送料器是解決生物質(zhì)物料輸送的一個非常有效的方法。 項目中采用的冷卻介質(zhì)是冷凝獲得的生物質(zhì)油，能夠?qū)峤庹羝械目衫淠糠只就耆鋮s下來，而傳統(tǒng)的間接冷凝生物質(zhì)油的收率很低，而且不易擴大規(guī)模。生物質(zhì)油作為一種液體燃料，最易開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)是直接燃燒，但生物質(zhì)油較差的燃料性質(zhì)使得其燃燒工藝的開發(fā)比化石燃油復(fù)雜，一種最簡單也最成熟的應(yīng)用就是將生物質(zhì)油作為一種輔助燃料和化石燃料共燃，如荷蘭就分別在 600MWe 的煤和天然氣發(fā)電廠對生物質(zhì)油進行了共燃試驗，但從和化石燃料的能量比價上來講，煤是唯一比生物質(zhì)油便宜的能源，而我國大多數(shù)發(fā)電廠都是使用煤作為燃料來發(fā)電的，將生物質(zhì)油和煤共燃在經(jīng)濟成本上是不可行的。 ② 生物質(zhì)油氣化潛熱大，十六烷值低，點火困難，本項目在現(xiàn)有的燃油自動點火工藝上，采用改進的高能點火裝置，成功實現(xiàn)了生物質(zhì)油燃燒的冷啟動問題。 。 （ 1）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備不外排廢水。此處的水是冷卻循環(huán)補充水，水耗體現(xiàn)在蒸發(fā)損失上，沒有外排廢水。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備在運行時，所產(chǎn)生的氣體來自于兩個地方：一是秸稈熱解后的不冷凝氣體，一是炭粉燃 燒時產(chǎn)生的高溫尾氣。秸稈熱解后的不冷凝氣體一部分作為燃料氣去發(fā)電機組轉(zhuǎn)化成電能供項目工廠使用，另一部分在炭粉燃燒室換熱后作為直接噴淋冷凝器的載氣， 46 不對外以氣體形式排放。高溫尾氣先通到設(shè)備等干燥器，將破碎好的秸稈快速干燥，再挾帶著干燥后的秸稈經(jīng)螺旋進料器快速到流化床反應(yīng)器進行熱解液化反應(yīng)。因此，以上兩種氣體并不是廢氣，而是設(shè)備運行中必不可少的一份子，在整個運行 過程中均被充分利用，不外排污染環(huán)境。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生渣的地方在炭粉燃燒工段。 （ 4）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備充分考慮了節(jié)能。高溫尾氣全部通到設(shè)備等干燥器中，除作載氣之外，另一個重要角色就是熱風(fēng)。 ② 炭粉燃燒室的熱量回用。 ③ 不可冷凝氣體轉(zhuǎn)化成電能后，不僅可以滿足項目工廠自用，而且有可能有余量供出。 生產(chǎn)工藝流程 項目所用工藝流程見生產(chǎn)工藝流程圖（圖 61）。在此反應(yīng)器中，秸稈顆粒被熱解成氣體，并被迅速導(dǎo)出反應(yīng)器，之后通過兩極旋風(fēng)分離器將固體炭粉顆粒分離出來。炭粉燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離后進入流化床干燥器回收利用。經(jīng)過氣固分離后的熱解氣體進入一個直接噴淋冷凝器，和大量的生物質(zhì)油噴霧直接接觸而將其中的可冷凝部分完全冷卻下來。從冷凝器中出來的不可冷凝的氣體一部分通過炭粉燃燒室中的換熱器加熱后用作直接噴淋冷凝器的載氣，其余的送入燃?xì)獍l(fā)電機組中發(fā)電，以提供整座項目工廠的電力，多余的電能還可供給項目工廠周圍的用電單位。 48 生產(chǎn)工藝流程圖 圖 61三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備 秸稈 流化床干燥器 高溫尾氣回用做載氣 兩級螺旋進料器 流化床反應(yīng)器 兩級旋風(fēng)分離器 炭粉燃燒室 肥料造粒機 肥料 炭粉 氣 體 高溫 尾氣 熱量 回用 旋風(fēng)分離器 渣 直接噴淋冷凝器 生 物 質(zhì) 油 冷 凝下 液 體 發(fā)電機組 電 部分自用 不可冷 凝氣體 其它用途 熱量 水冷換熱器 做冷凝 介質(zhì) 在炭 粉燃 燒室 換熱 做噴淋氣體 渣 破碎機 生物柴油 0 號柴油 乳化劑 超聲乳化生物柴油成套設(shè)備 49 主要設(shè)備選型 設(shè)備配置原則 、先進性、實用 性，努力使性價比最高。 、質(zhì)量等方面的要求下，盡可能地節(jié)約設(shè)備費用，做到經(jīng)濟合理。 、動力、運輸條件選擇設(shè)備。 主要設(shè)備一覽表 表 63 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 型號 單位 數(shù)量 備注 1 三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備 FRS10 套 1 包括熱解設(shè)備、發(fā)電機組、肥料造粒機、及冷卻系統(tǒng) 2 粉碎機 臺 2 3 生物質(zhì)油儲罐 400t 個 3 浮頂罐 4 顆粒包裝機 臺 1 5 皮帶輸送機 套 1 6 質(zhì)檢設(shè)備 套 1 7 監(jiān)控系統(tǒng) 套 1 50 在這些設(shè)備中，三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備 技術(shù) 來自東北林業(yè)大