“生物質(zhì)熱裂解工業(yè)化技術(shù)難度高,是一項世界性難題。目前,我國生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)取得重大突破,國內(nèi)規(guī)模最大的生物質(zhì)熱裂解數(shù)控自動化生產(chǎn)線,有望近日在長春生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)示范基地試車”。在能源日益緊缺、油價飛漲的今天,這條從吉林省頤民寶新能源(000690,股吧)開發(fā)有限公司傳出的喜訊無疑讓人感到振奮。
世界性難題在這里得到破解
5月中旬,記者來到坐落在長東北高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的吉林省頤民寶新能源開發(fā)有限公司。白色的現(xiàn)代化廠房格外顯眼,巍然聳立的熱裂解塔下工人們正在忙碌地做設(shè)備調(diào)試。據(jù)現(xiàn)場指導調(diào)試的公司技術(shù)顧問、青島科技大學教授李建隆介紹,這條即將試車的生產(chǎn)線設(shè)計能力為每小時投料1噸。日前,這套裝置的投料系統(tǒng)和裂解反應器單機試車已調(diào)試正常,近期將擇日全線試運行。每小時投料1.5噸,年液化能力為1萬噸生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)備也隨后進行安裝調(diào)試。該項目已被列入國家火炬計劃,這里將逐步建成長春生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)的科研、生產(chǎn)、制造、推廣示范基地。
李建隆是國內(nèi)“旋風除塵”專業(yè)的知名專家。在生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)方面也造詣很深。他告訴記者,生物質(zhì)熱裂解工業(yè)化技術(shù)難度很大,一直被認為是世界性難題。如厭氧投料、快速熱裂解、熱碳降溫、氣固分離、煙氣凈化及重油掛壁等難題成為難以逾越的技術(shù)障礙,長久地困擾著熱裂解技術(shù)工業(yè)化的進步與發(fā)展。
記者了解到,從開始的實驗室研究到形成生物油成套設(shè)備工程化,頤民寶新能源開發(fā)有限公司的科研團隊一直堅持不懈地進行研究,歷經(jīng)13個春秋,終于掌握了快速熱裂解工業(yè)化核心技術(shù),解決了生產(chǎn)中存在的一系列重大難題。
“公司研發(fā)的快速熱裂解裝置每小時可處理物料1—1.5噸。利用煙道氣輸送物料,解決了厭氧難以控制的問題;采用改進型真空移動流化床,解決了粉料快速加熱、物料易產(chǎn)生堵塞、高溫下裂解管使用壽命短等技術(shù)難題;研發(fā)的油氣凈化工藝,解決了生物油中含細微碳粒的難題。在除塵、高溫生物質(zhì)炭冷卻和裂解氣冷凝捕集方面,攻克了一系列瓶頸難點,使生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)邁上了一個新臺階。”講起公司攻克的難關(guān),李建隆如數(shù)家珍。
據(jù)介紹,生物質(zhì)熱裂解反應器有很多種。“若論技術(shù)含量及先進性,還當屬頤民寶新能源開發(fā)有限公司自行研發(fā)的真空移動流化床反應器。”李建隆如是說。
所謂生物質(zhì)熱裂解,通俗地講就是利用農(nóng)作物、林產(chǎn)品的廢棄物(秸稈、稻殼、樹枝、鋸末)等所有光合作用的植物為原料,在厭氧(完全沒有氧)和限氧(缺氧)條件下快速熱降解,最終生產(chǎn)出生物油、生物質(zhì)炭和可燃氣體的過程。
李建隆的細致講述讓記者理清了生物質(zhì)熱裂解技術(shù)的工藝流程:生物質(zhì)物料經(jīng)過粉碎,由煙氣帶入氣流干燥器烘干,再進入高溫裂解反應器。裂解產(chǎn)物進入氣固分離器進行分離,固體產(chǎn)品為生物質(zhì)炭,氣體則進入洗滌精餾塔,塔底部液相為重質(zhì)油產(chǎn)品,頂部氣相經(jīng)過油水分離冷凝之后得到生物油和不凝氣。不凝氣作為裂解爐的燃料燃燒利用。
在生物質(zhì)熱裂解的工藝流程中,熱裂解反應器是核心裝備和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“國內(nèi)有的企業(yè)之所以無法連續(xù)性生產(chǎn),就是難以解決熱裂解反應器在運行中出現(xiàn)的技術(shù)問題。”在車間里,李建隆指著已安裝完畢的反應器告訴記者。
在李建隆看來,頤民寶新能源開發(fā)有限公司解決了諸多技術(shù)難點,其中4項尤為突出:熱裂解反應器使用自身產(chǎn)生的燃氣加熱,不需要任何其他化石燃料。整套裝置不排放任何污染物,洗滌塔底的含炭重油與反應過程產(chǎn)生的含有殘油的污水、部分炭,按一定比例研磨成油炭漿(自主研發(fā)的一種新型燃料)進入市場,且可作為鍋爐燃料使用;設(shè)備采用自動化控制,實現(xiàn)在線監(jiān)測,操作方便,安全性強。
據(jù)介紹,該公司歷經(jīng)13年的研發(fā),目前已完成每小時投料1000公斤的全自動控制的工業(yè)化示范裝置建設(shè)。每小時投料1500公斤,年液化能力10000噸的裝置也將隨之投入安裝試運行。李建隆告訴記者,經(jīng)過長時間大量的試驗攻關(guān),目前公司已獲得“快速熱裂解技術(shù)取生物質(zhì)油的方法”等數(shù)項專利,掌握了高效生產(chǎn)生物油的核心技術(shù)。
生物質(zhì)燃料用途廣泛 發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
生物油及生物質(zhì)炭具體有哪些用途?李建隆回答說:“生物油是一種用途極其廣泛的新型可再生的清潔能源產(chǎn)品,它可以替代部分石油和煤炭,應用于鍋爐、柴油機、渦輪機等。其實,它更誘人的用途是可從中提取高附加值的化學品,比如,加入乙醇經(jīng)過縮醛化和脂化后降低酸度、閃點和黏度,經(jīng)分餾可得到香料、溶劑、樹脂等特殊化學品。還可制取多酚、化肥、農(nóng)藥和一些滿足環(huán)保要求的化學品。”
李建隆在談到生物質(zhì)炭的用途時說,生物質(zhì)炭疏松多孔,灰分低,含硫量低,有著良好的燃料特性;在冶金業(yè)可用做煉制的還原劑,熔煉的生鐵具有細粒結(jié)構(gòu),鑄件緊密,無裂紋等特點,適于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼;通過深加工可制成橡膠行業(yè)碳黑替代品;還可用于有色金屬生產(chǎn)、黑火藥、固體潤滑劑(石墨)、電極碳制品等。尤其是制成活性炭后,可廣泛用于化工、醫(yī)藥、環(huán)保等方面。如用于化學藥劑的提純、糖的脫色、脂肪的除臭、氣體的分離、溶劑的回收、空氣和水的凈化等。
記者了解到,生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)已日趨成熟。國外利用生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)基本進入商業(yè)化推廣應用階段。目前,世界上生物質(zhì)發(fā)電裝機為5200萬千瓦,年發(fā)電電量約3000億千瓦時,可替代11000萬噸標煤。專家分析,今后10年是生物質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵時期,預計生物質(zhì)發(fā)電量每年將以7%的速度增長。
據(jù)介紹,我國利用生物質(zhì)發(fā)電,一種是將生物質(zhì)直接送入燃煤爐與煤混同燃燒,生成蒸汽帶動輪機發(fā)電;另一種是將生物質(zhì)先氣化,再將可燃氣體通入燃煤鍋爐與煤共同燃燒。要保證電廠在一個運行周期內(nèi)連續(xù)發(fā)電,包括秸稈在內(nèi)的生物質(zhì)原料的采購、運輸、儲存等都是電廠要認真解決的問題。如果采用生物油為燃料上述問題可迎刃而緩解。
頤民寶新能源開發(fā)有限公司董事長平貴杰告訴記者,企業(yè)已捕捉到這一良機,他們正在河北的一家生物質(zhì)發(fā)電站附近建廠,準備為電廠提供生物油。
“緩解對石化燃料的依賴,開發(fā)利用再生能源已是全球的必然趨勢。因地制宜利用當?shù)厣锬馨l(fā)電,市場前景非常廣闊。”平貴杰同時認為,利用生物質(zhì)燃料發(fā)電還是一項增加農(nóng)民收入,解決焚燒秸稈和清潔再生能源的支農(nóng)、環(huán)保項目,在國家或地區(qū)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中,具有重要的戰(zhàn)略意義。
平貴杰認為,目前制約生物質(zhì)發(fā)電的瓶頸除技術(shù)之外,還有原材料供應的問題。我國生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物,雖然豐富,但資源分散,收集和運輸困難,加上季節(jié)性強,不可能全年保證供應。而且秸稈大都密度低、體積龐大,大量存儲和管理極其困難,這也是國內(nèi)不少生物發(fā)電廠設(shè)備無法保證全年正常運行的原因。頤民寶新能源開發(fā)有限公司也面臨同樣的問題。
對此,平貴杰說公司通過調(diào)研已有了對策,就是建立區(qū)域性農(nóng)業(yè)秸稈熱裂解產(chǎn)業(yè)集群,并建立生物油精制及生物質(zhì)炭的深加工場所。為解決秸稈運輸問題,計劃以縣級為單位,每個縣設(shè)立一個站,安裝10套生產(chǎn)線,每套生產(chǎn)線所需物料半徑為6—10公里。“如果12—18個站為1個產(chǎn)業(yè)集群,建立一個深加工場所,可實現(xiàn)每年處理秸稈8—10萬噸,年產(chǎn)值過億元,利潤可達數(shù)千萬元”。平貴杰給記者粗略算了一筆賬。
“我們下一步的打算是不僅要建站,還要銷售生產(chǎn)設(shè)備??梢蕴峁┘庸ざ喾N農(nóng)、林生物質(zhì)的設(shè)備,這些設(shè)備適應性廣,操作簡便,快速安全,農(nóng)民工稍加培訓即可上崗操作,鄉(xiāng)鎮(zhèn)村均可建廠生產(chǎn)。以后,還會根據(jù)需要研發(fā)可移動的撬塊組合型生產(chǎn)裝置”。
為解決好原料供應問題,平貴杰還瞄準了能源林。借助國家當前大力推廣能源林建設(shè)的契機,公司在河北獲批了2萬畝荒山荒地用來開發(fā)能源植物。此外,在廣西、貴州等地20萬畝荒山、荒地種植能源樹種的申請也即將得到批復。“這既是儲備,也是對秸稈之外原材料的的補給”。平貴杰說。
為了確保以生物油為原材料生產(chǎn)化學品,該公司與中科學院化學所聯(lián)合成立了研發(fā)中心,并在山東青島建設(shè)了兩個基地,一個為核心裝備生產(chǎn)基地,一個專門從事技術(shù)研發(fā)的技術(shù)開發(fā)公司。在河北館陶建設(shè)了規(guī)模化生產(chǎn)、熱裂解產(chǎn)品深加工基地,再加上長春的示范裝置生產(chǎn)基地,都將為公司全面發(fā)展提供強有力的支撐。
平貴杰通過調(diào)查了解,全國諸多家生物質(zhì)發(fā)電廠中,其實真正實現(xiàn)連續(xù)供電的很少。為了盡快發(fā)展壯大企業(yè),他雄心凸顯,要并購一部分生物質(zhì)發(fā)電廠。“這樣我們的生物油和新型燃料就直供發(fā)電廠。但我們最終的目標還是壯大企業(yè),使生物油早日進入中國石化(600028,股吧)系統(tǒng)。
說到該項目的發(fā)展前景時,平貴杰告訴記者:“在太陽能、風能和生物質(zhì)能這三大可再生的自然能源中,生物質(zhì)能是唯一物質(zhì)性能源,是中性碳的再生資源,具有儲量大的明顯優(yōu)勢”。他接著說,這僅僅是開始,我們要做的事情還很多。目前,生物油在市場上還沒有國家標準,我們下一步要計劃起草標準。另外,對于那些不能正常生產(chǎn)的同行企業(yè),我們可提供思路和技術(shù)幫助。
“綜合分析,不難看出生物質(zhì)資源開發(fā)的潛力、發(fā)電技術(shù)水平,還是市場需求、政策導向,都將會促進生物能利用的大發(fā)展??梢灶A見,生物質(zhì)液化技術(shù)的發(fā)展空間無限。”平貴杰對做大做強生物質(zhì)新能源產(chǎn)業(yè)充滿了期待。
責任編輯: 中國能源網(wǎng)