生物质天然气项目与秸秆热裂解项目经济、技术对比

一、秸秆热裂解项目有如下介绍

报告题目：生物质能与生物质快速热解技术的现状与进展

报 告 人：朱锡锋(教授/博士生导师)

报告时间：2011年01月0日上午0:00

报告地点：国际交流中心208会议室

报告人简介：
 
    朱锡锋，男，962年5月生，安徽南陵人。生物质快速热解领域与生物油雾化燃烧领域的资深国家级专家。983年本科毕业于合肥工业大学机械制造专 业，996年博士毕业于浙江大学流体传动及控制专业；996～998年于中国科技大学热能工程专业从事博士后研究；2002～2003年于荷兰BTG从事 访问研究。
现任中国科技大学热科学和能源工程系教授、博士生导师，安徽省生物质洁净能源重点实验室主任，兼任中国科学院能源委员会专家组成员、中国能源研究会能源系统专委会委员、中国生物质能研究开发中心副理事长、中国生物质能协会常务理事与《燃料化学学报》编委。
    主要研究领域为生物质热解液化、生物油燃烧特性与生物油精制应用等，近年来主持或作为骨干成员参加了国家重大基础研究计划（973）、国家自然科学基 金、教育部211工程、中科院知识创新工程和安徽省科技攻关等重要项目的研究。已在生物质能源领域现已出版专著部、发表学术论文20余篇、授权专利6项。
现已研制开发出多种类型和规格的生物质热解液化装置。
    2006年0月，设计完成成熟的生物油雾化燃烧设备，在生物油燃烧应用方面获得了阶段性的重要研究进展。生物油雾化燃烧设备的运行情况表明，生物油的 燃烧温度可达400℃以上，完全能够满足锅炉等热力燃烧设备的要求，它可以替代柴油或重油直接在锅炉和工业窑炉中燃烧供热，也可以用在涡轮机和透平中燃烧 发电。
热解技术是一种在无氧、适宜的反应温度(500℃左右)，快速加热(1000～10000℃/s)、短的气相停留时间(不超过2s)的条件下，将各种秸杆、谷壳、森林废弃物和木屑热转化为热解气体、炭和不可冷凝气体，然后热解气体被快速冷凝，获得一种称为生物质热解油的 初级液体燃料的技术。

 2  热解液化技术原理

    热解液化技术的原理是在常压、超高加热速率(103-104K/s)、超短产物停留时间(0.5~1s)、适中温度(500℃左右)的条件下，生物质被热分解，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速移出反应器(防止可冷凝有机分子进一步热裂解为不可凝气体分 子)进行冷凝，冷凝后可以获得大量液体燃料、少量不可冷凝气体和炭 

3  热解液化技术工艺流程

    本热解液化工艺流程如下图所示。生物质进入流化床后，受热分解为有机蒸汽、不可冷凝的可燃气和炭粉。在旋风分离器内，炭 粉被分离下来，有机蒸汽、不可冷凝燃气则进入冷凝器，有机蒸汽在冷凝器内被冷凝为生物油。热解获得的炭粉和从冷凝器出来的不可冷凝的可燃气被送入流化床反 应器底部的燃烧器内进行燃烧，燃烧后获得的大部分高温烟气(主要是氮气和二氧化碳的混合气体)作为流化载气均匀分布的吹入床内，剩余的高温烟气则在流化床 外壁的空心夹套内流动，起保温作用。 

4 秸秆生物质油的理化指标 

生物质热解油用途

    利用热解技术获得的生物油的收率一般在50%~70%。热解获得的生物油是一种棕褐色液体，高位热值约18MJ/kg， 相当于柴油热值的五分之二，黏度介于汽油与重油之间。生物油可以直接在锅炉和工业窑炉中燃烧供热，也可以用在涡轮机和透平中燃烧发电，这是生物油目前最主 要和最直接的用途，生物油燃烧的火焰温度达1440℃，完全能够满足锅炉等热力燃烧设备的要求。此外，生物油可以被进一步被提炼成汽、柴油直接用于内燃 机；另外，还可以利用生物油作为化工原料合成各种化学品，如氨基肥料、酚醛树脂和路面除冰剂。

    2006年6月27日，中科大生物质洁净能源实验室宣布，科技人员研制的一项最新科技成果，可以从根本上解决焚烧秸秆“烟锁城市”这一老大难问题。他们将木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料进行热解液化和再加工，可转化为生物油，这项成果已实产业化指日可待。

    生物质洁净能源实验室郭庆祥教授告诉记者，采用这项技术，可将秸秆等生物质直接转化为生物油，作为燃料可以直接在燃油锅炉和工业窑炉中燃烧使用，精制提炼后可作为车用燃料使用，还可以分离提取高附加值的化学产品。@P<Mc )o^  
   他们提出了该技术实现产业化的最佳路线：首先在原料产地将生物质规模适度地分散热解，转化为便于运输和储存的初级液体燃料——生物油，然后将各地热解得到 的生物油收集后进行再加工，这样可从根本上解决生物质资源分散和受季节限制等大规模应用的瓶颈问题。
    据专家介绍，热解液化单机最佳规模为每小时处理2吨秸秆，产出吨生物油，生产成本大约为790元/吨，生物油经过简单的品质改良后，热值增加，销售价格假设为000元/吨，用它替代柴油和重油，提供同样的热量，价格分别相当于柴油和重油现有价格的43.2%和63.1%。目前，该实验室已成功研制出每小时可以处理20公斤物料的自热式热解液化工业中试装置，专家们表示，他们有信心在2008年6月前研制建成一座时产000公斤生物油的生物质热解液化示范工厂。

与生物质天然气项目对比

1.  热值对比

    生物质天然气每公斤秸秆转换热值为：1.8 MJ/kg，未计40%发酵残渣热值；即0.4公斤木质素热值

    生物质热解油每公斤秸秆转换热值全部为：9 MJ/kg；残渣无热值。

    生物质热解油每公斤秸秆原料单位热值转换率，比生物质天然气每公斤秸秆原料单位热值转换率低24%。

    生物质热解油热值转换率低的原因是：生物质热解油属放热化学反应，凡属放热化学反应的过程，必定要消耗热量，且不论这些热来自“自源”或“它源”。

2、燃烧方式对比

    生物质热解油进行燃烧时，必先将自身温度用自身的热量加热到其燃点，方可释放可挥发气体进行燃烧放热，其燃烧过程存在相变。   

    由于在燃烧一吨生物质热解油过程中，必先使这一吨生物质热解油进入燃点，因此生物质热解油的燃烧效率较低。

    生物质天然气属可燃气体，燃烧时因未发生相变，进入闪点即可燃烧，由于燃烧方式不同，因此其燃烧效率比液态生物质热解油高。

3、秸秆转换前后的热值比较

    每公斤生物质热解油高位热值：8MJ/kg；低位热值：7.42。

    每公斤秸秆热值：

秸杆名称    高位热值(HHV KJ/Kg)   低位热值(LHV KJ/Kg)   

玉米秸        19065          17746   

玉米芯        19029          17730   

麦秸          19876          18532   

稻草          18803          17636   

花生壳         17370          16017   

棉秸          19325          18089

    结论：每公斤生物质热解油与每公斤秸秆的热值一致，烧一公斤秸秆与烧一公斤生物质热解油所得到的理论热量是一致的。 生物质热解油经过转化后，能量密度并未增加。与秸秆压型燃料相比，秸秆压型密度为0.8至.4，每吨秸秆压型燃料耗电约30度，其生产成本远低于生物质热 解油。每公斤生物质热解油是有2公斤秸秆转换而来，而秸秆压型燃料其热值在转化前后没有变化，公斤转换公斤，仅是容重发生变化，是当今秸秆转化效率最高的 一种方式。

4、 经济效益对比

    生物质热解油每公斤干秸秆转化效益为0.21元/公斤；

    生物质天然气每公斤鲜秸秆转换效益为1.28元/公斤；

    两者效益相差6倍。

5、 市场对比

    生物质天然气可直接面对无限的汽车加气销售，生物质热解油仅可代替重油供有限的锅炉燃烧。生物质热解油若要进入汽车燃油市场，尚需进行精加工，若要加工就要有费用；若要加工就要有得率；因此两个项目对比时，仅以其直接进入市场的方式做对比。

6、 环保对比 

    生物质天然气的燃烧是环保的，生物质热解油的燃烧是有污染的。

7、 对比结论：

    生物质热解油每公斤秸秆转化效益低、生物质热解油每公斤秸秆转换热值低、生物质热解油市场窄小、对环境有污染。

    从转换效率讲，用了2公斤秸秆，最终仅得到公斤秸秆的热量，而且只能用于锅炉燃烧，生物质热解油工艺路线长，固定资产投 入大，操作技术复杂，折腾了半天，还不如同样用于直燃的秸秆压型燃料。秸秆压型燃料公斤的热值等于公斤，工艺路线极短，操作异常简单，一台压型机加一台粉 碎机即可进行生产。

    生物质热解油的市场应用范围，远低于天然气的使用范围，若要进入车用能源还要付出较大的转换代价，因此不可取。

    秸秆发电与生物质热解油属放热化学反应，已经验证热化学反应项目建成一个亏损一个。人以铜为镜，可以正衣冠，以古为镜， 可以见兴替，以人为镜，可以知得失。可以断言：所有采用热裂解方式进行秸秆生物质转化，尽管有高级知名专家完成，尽管有高级知名领导支持，但由于其转换效 率低下投入大，其实都是不符合科学发展观的，都不能被当今经济社会接受，都注定要以失败告终。