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生物质能源科技发展思路解读的理工论文

发表时间:2020-09-07 热度:

  在《国家能源科技“十二五”规划》中,提出生物质能科技发展思路是以木质纤维素为原料生产乙醇、丁醇、生物汽油等液体燃料及适应多种非粮原料的先进生物燃料产业化关键技术,实施二代燃料乙醇技术工程示范。同时,开发农业废弃物生物燃气高效制备及其综合利用关键技术,实现生物燃气规模化示范应用。其核心目标是实现先进生物燃料技术产业化及高值化综合利用。

  为实现这一目标,笔者对“十二五”期间我国生物质能源的科技发展思路作了一些思考。

  突破生物液体燃料核心技术

  木质纤维素等生物质资源主要包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃生物质等。开发以木质纤维素为原料实现燃料乙醇、丁醇和生物汽油等的规模化生产,既可以缓解进口石油的压力,又可以促进与之相关的一批产业,如设备制造、产品深加工等发展。

  目前,我国在生物柴油、燃料乙醇、水相催化制取汽油航油、气化合成醇醚燃料及热解液化制取生物油等方面开展了相关研究,取得了较好进展。但是与欧美发达国家相比,在一些关键技术方面仍存在差距,产业化过程也有较大差距。尤其在生物质资源规模化培育、原料预处理、非粮原料的高效转化技术等方面差距更大,而在生物柴油和生物质热解液化等技术方面与国际先进水平有一定差距,在水相重整制取生物汽油航油和气化合成醇醚燃料等方面取得了一定的创新成果,处于国际先进水平。

  因此,突破培育和转化关键技术,寻找新的、有效的预处理手段,不仅提升技术创新能力,缩短与发达国家之间的技术差距,也是生物燃料战略新兴产业的必经之路。

  开发生物燃气高值化利用技术

  生物燃气是指以生物质为原料通过生物发酵、化学等方法产生的可燃气体,可分为沼气、生物质气化气和氢气等。与其他燃料相比,生物燃气是最环保的燃料。

  目前,我国的生物燃气发展在一些关键技术和设备方面有了突破,作为一个新型产业的雏形已展现,但也面临很多困难。发酵原料单一和产品应用的局限,限制了生物燃气产业的规模化和市场化的进程。因此,开发农业废弃物生物燃气高效制备及其综合利用关键技术,实现生物燃气规模化示范应用,将会有力地推动我国生物燃气产业发展,缓解我国能源紧张局面。

  重点任务分析

  《国家能源科技“十二五”规划》在生物质能科技领域确定了生物质能的高效利用重大专项,以研制及综合利用液体燃料和生物质气体燃料为目标,研发高效的生物质能转化技术,开发多联产技术,提高生物质能转化附加值,降低利用成本等为重点任务。对此,笔者分析如下。

  其一是生物质制备液体燃料技术及其综合利用示范工程。

  针对我国木质纤维素原料预处理技术和多元化生物质资源规模化培育与利用等核心技术亟须突破的现状,研制木质纤维素原料的高效预处理技术和低成本降解技术等关键技术,建设万吨级纤维素水解制备液体燃料及其醇电联产综合利用示范工程,实现纤维素乙醇、丁醇的'清洁生产和能量自给。到2015年,示范工程规模将达到3万吨/年以上,并建立相应的技术经济评价体系。

  针对我国非粮燃料乙醇生产过程的能效较低、涉及的关键技术与工艺需要进一步提升的现状,通过非粮燃料乙醇高效生产关键技术的研制,掌握具有自主知识产权的非粮燃料乙醇高效生产技术。到2015年,非粮燃料乙醇生产规模将达到500万吨/年以上,原料的乙醇转化率将达到90%。

  针对我国生物柴油生产原料主要为餐饮废油或榨油脚,严重影响产品质量,也不能保证原料的稳定供应,以及生产过程中存在液体酸碱催化工艺的环境友好性差等问题,研制废水高效利用能源微藻培养技术等,实现生物柴油清洁、高效生产。到2015年,建立生物柴油连续化清洁生产工艺,生物柴油生产规模将达到100万吨/年。

  其二是生物质热化学转化制备液体燃料及多联产示范工程。

  针对我国目前生物质气化热解技术的不成熟,导致初级产物以及后续的液体燃料产品品质低下等问题,研制先进高效净化与组分调变一体化技术等,建设拥有自主知识产权的万吨级生物质热化学转化制备液体燃料及热、电、化学品等多联产系统示范工程,降低液体燃料的生产成本,提高生物质资源化利用率和附加值。到2015年,开发木质纤维素类生物质综合利用高效液化多元化技术集成体系,完成关键共性技术突破,建立万吨级规模的技术集成综合示范工程,形成拥有自主知识产权的成套生产工艺及装备,总体技术达到国际先进水平。

  其三是生物质原料专用机械及加工转化成套技术装备。

  针对我国生物质能产业存在设备故障率较高,维修频繁,影响连续生产,长时间连续运行的稳定性不好,设备关键部件耐高温和耐腐蚀性能不够等问题,研制非粮生物质原料收集装备等,到2015年实现生物质原料专用机械的规模化生产,建设10万吨级燃料乙醇成套技术装备,达到工业化利用的经济性指标。

  其四是农业废弃物制备生物燃气及其综合利用示范工程。

  针对我国沼气工程基本采用湿发酵工艺和发酵原料单一等问题,研制高浓度、混合原料的湿发酵、干发酵技术等,实现生物质燃气的高效生产与高值化利用。

  针对我国沼气工程装备水平低下和沼气利用途径单一等问题,研制农业废弃物高效制备甲烷化生物燃气等技术,实现沼气资源从初级粗放型利用模式向着作为运输燃料、车用燃料、城乡生活燃料和基本化工原料等多元化利用模式转变。到2015年,实现沼气的高效生产与高值化利用,建成沼气发电设施100万千瓦,沼气纯化压缩高质化利用量规模达到1000万立方米/年。

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