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生物质油开发进入视野:农作物秸秆有望变废为宝

目前,我国经济与社会正处于高速发展阶段,对能源的依赖日益加深。2011年我国进口原油约2.5亿吨,同比增长约6%,石油消费的进口依存度已达到56.5%。在油价不断攀升的背景下,我国经济与社会发展受到严重影响,国家安全也面临威胁。因此,开发可替代或部分替代石油的可再生液体燃料新技术,对于缓解石油短缺、增强能源安全和国民经济可持续发展具有重要的战略意义。

山东滨州易能生物能源公司经理张世军表示,许多国家正在积极研究能源替代方案,例如燃料乙醇替代车用汽油,以及生物柴油替代部分石油产品。然而,这两种生物质能源产品因生产成本过高而难以持续。生物质油则直接利用农作物秸秆和农林废弃物,通过热解获得液体燃料,可作为锅炉、窑炉和工业冶炼炉的燃料。约2吨生物质油可替代1吨原油,生产成本较低,替代柴油、重油和原油具有广阔空间,对调整中国一次能源结构、改善对外依存度和缓解生态环境恶化具有重要战略意义。

专家认为,该技术对探索解决能源安全问题具有积极意义。生物质油的大规模推广应用不仅能缓解对石油的依赖,还能有效带动农业经济发展。

生物质油不仅有助于摆脱对有限石油资源的依赖,还能大幅减少污染物和温室气体排放,改善环境。生物质油的研制成功是一项开创性技术,可从根本上改变国家经济对石油的依赖,而生物质油设备的研制与生产是必要前提。

记者在该企业生产车间看到,该项目不产生废水,无污染,外排废水仅为生活污水。根据国家环保法规,建设项目实行“三同时”制度,外排废水需达标排放并符合总量控制指标。生物质油生产过程中主要产生CO2和草木灰,CO2实现动态零排放。

该技术具有多重效益:一是解决农村焚烧秸秆问题,避免能源浪费、环境污染和交通事故;二是改良土壤,生产过程中的炭粉富含有机物和无机物,可作为有机肥料,避免土壤板结,改善土壤品质,炭粉还可用于工矿业保温材料;三是增加农民收入,每亩可从出售秸秆中至少增收260元(按每年两季秸秆计算);四是增加农村就业机会,每个生产站点可提供9-11个就业岗位;五是促进农村种植业结构调整,加快循环经济发展。

生物质油利用秸秆、木屑、稻壳等农林残余物,通过高温热裂解转化为环保液体燃料——生物质油和固体炭粉。然而,生物质油存在一些问题:它是一种含水和复杂含氧有机物的混合物,含有少量固体颗粒杂质,已检测出超过300种有机物。高氧含量(40%-50%)使其与化石燃油在化学组成和物理特性上截然不同。生物质油的燃料性质较差:水分含量高(25%-30%)、粘度大(20-100cp,40℃)、热值低(16-18MJ/kg)、稳定性差(长时间保存或受热超过80℃后易变性)。

资金制约导致难以批量投产。目前,生物质油已在滨南采油厂多处加热锅炉、上海盈荣环保有限公司燃油锅炉、安徽铜陵冶炼行业工业窑炉、合肥双峰镇沥青搅拌站等使用,最大日用量15吨/日。滨南采油厂已连续应用近三年,用量超过3000吨。易能公司已研发出适合不同设备和燃烧环境的燃烧器及配套设备,使用效果表明,生物质油替代原油、重油用于工业锅炉燃烧完全满足生产要求。

易能公司技术人员表示,生物质油作为液体燃料,最易开发的应用技术是直接燃烧,但其较差的燃料性质使燃烧工艺开发比化石燃油复杂。目前面临的技术难题及解决方案包括:一是生物质油粘度大、表面张力大导致雾化效果差,通过预热降低粘度或加入少量添加剂,并采用新型空气雾化喷嘴实现良好雾化;二是生物质油气化潜热大、十六烷值低导致点火困难,采用改进的高能点火装置成功实现冷启动;三是生物质油中固体颗粒和高分子木质素裂解物难以燃尽,通过燃料与空气充分混合强化燃烧,降低污染物排放。

当记者问及为何不批量投产时,张经理表示,原本计划建设十套生物质热解液化设备实验生产线,但因资金有限,全部投入研发、设备和生产,缺乏银行认可的固定资产抵押,只能租用场地缓慢发展。目前已完成两套生物质热解液化装备,每年可产生物质油2万吨,所需原材料近5万吨,并实现了生物质油的燃烧。公司自主开发了生物质油专用自动化燃烧器,应用于2-10吨蒸汽锅炉、热水炉和冶炼炉等,实现了对重油、柴油、原油的换烧。2010年11月,该技术申请了产品专利,并通过省级科技成果鉴定。

(责任编辑:泉水)