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222222
秸秆热解生物质油建设项目
申报材料
项目主管单位：
项目承担单位：222222
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222222
二0一三年五月二十日
222222秸秆热解生物质油建设项目
可行性研究报告
项目管理单位：
项目承担单位：222222
项目编制单位：222222
项目负责人：
项目编制人：
工程概预算：
财务分析人：
审核：
222222
二0一三年五月二十日
目录
第一章项目建设背景及必要性 (14)
2.1项目建设背景。 (14)
2.2 项目建设的必要性 (22)
第三章市场分析与产品销售方案 (28)
3.1国内外生物柴油应用概况产品市场分析 (28)
3.2 市场需求分析 (34)
3.3 项目产品目标市场定位 (37)
3.4项目产品价格现状预测 (37)
3.5市场风险分析 (38)
第四章建设规模与产品方案 (38)
4.1建设内容和规模 (38)
4.2 产品加工方案 (39)
第五章项目建设地点和建设条件 (39)
5.1项目建设地点 (39)
5.2 自然环境 (40)
5.3项目厂址建设条件 (40)
5.4项目建设可行性分析 (41)
第六章工艺技术方案 (43)
6.1设计原则 (43)
6.2工艺技术方案 (43)
6.3 主要设备选型 (49)
第七章原材料、辅料及动力供应 (50)
7.1 原材料消耗和供应 (50)
7.2 水电公用工程消耗及供应 (50)
第八章工程建设方案 (51)
8.1总图运输 (51)
8.2建筑及结构 (52)
8.3公用工程 (54)
第九章环境保护 (58)
9.1编制依据 (58)
9.2执行标准 (58)
9.3环境影响及对策 (59)
9.4 缓解措施 (61)
9.5 绿化 (62)
第十章消防和节能 (62)
10.1 消防 (62)
10.2 节能 (64)
第十一章劳动安全及工业卫生 (66)
第十二章项目管理、组织机构、劳动定员 (69)
第十三章项目实施进度和工程招标 (75)
13.1项目实施计划 (75)
13.2工程招标 (76)
第十四章投资估算 (79)
14.1投资估算依据 (79)
14.2 项目总投资 (80)
14.3 资金筹措与用款计划 (81)
第十五章财务评价 (82)
15.1财务评价依据 (82)
15.2 基础数据 (82)
15.3 销售收入估算 (84)
15.4成本费用估算 (84)
15.5财务评价结论 (85)
15.6主要财务经济指标 (85)
第十六章研究结论与建议 (87)
16.1社会评价 (87)
16.2结论及建议 (89)
222222秸秆热解生物质油工程项目
第一章总论
1. 1 项目名称：秸秆热解生物质油工程项目
1. 2 建设性质:新建
1. 3 项目建设单位概况
承办单位：222222
住地：陕西省大荔县朝邑镇以东1.2公里
企业性质：国有
项目负责人:
项目建设地点：位于陕西省大荔222222，建设计划总用地500亩（其中分三期进行,第一期用地87.55亩）。
1. 4项目建设规模及内容
项目新建一条生物质油生产线，年产生物质油1.3万吨，全部
作为生产生物柴油的原料。建设相应的生产厂房、库房、辅助用房，添臵生产装臵和设备及新建配电、给排水、道路、绿化等公用工程配套设施等。项目建成后，年产生物质油1.3万吨。
1. 5项目建设工期
项目建设工期约12个月。2013年6月底前完成项旧全部前期准备工作，2013年7月份开工建设，2014年6月底前完成全部项目建设及设备安装调试等建设任务，2014年7月建成投产。
1. 6项目投资概算及资金来源
项目一期估算总投资1899万元，其中固定资产投资1419万元，流动资金350万元。项目固定资产投资中，土建工程461万元，设备及安装工程758万元，其他辅助配套工程200万元，项目前期预备费用130万元。二期项目投资1262万元，项目总投资计划3161万元。
一期项目投资1899万元，其中申请省发改委财政扶持投资1000万元，农场自筹资金899万元。
1. 7 项目建设必要性
（1）项目的建设是缓解能源紧张局面，保障国家能源安全的重大举措能源是经济社会正常运转和健康发展的重要物质基础，已与一个国家的经济、政治、外交乃至于军事格局紧密联系在一起，因而能源问题已成为事关经济发展、社会稳定和国家安全的重大问题。因此，本项目的建设对于缓解我国石油短缺问题、增强能源安全和国民经济可持续发展均具有重要的战略意义。
（2）项目的建设是解决“三农问题”，建设社会主义新农村的有效途径本项目的建设将有效地解决当地农村能源供应问题，推动当地农村工业化、城镇化，增加农业收益，增加职工、农民的就业机会，提高职工、农民收入，提高职工、农民生活水平，促进农村经济的发展，在一定程度上缓解目前的“三农”难题，将有利地促进我国社会主义新农村建设的落实。
（3）项目的建设有利于保证人民群众的身心健康，有利于保护生态平衡本项目能有效利用农村大量的秸秆，解决秸秆等农作物剩余物直接燃烧的热效率低下和其所排放的大量烟尘和余灰对人们的居住和生活环境的污染，保证了当地农村妇女、儿童的身心健康。项目在一定程度上，还对保护森林等自然资源和自然植被以及生态平衡具有重要的意义。
（4）项目的建设是我国经济持续发展所需，随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高，能源短缺问题已成为阻碍我国经济持续发展的重大问题。我国经济目前正处在快速增长期，经济发展对能源的依赖度较高。从现在起到2020年，是我国经济社会发展的重要战略机遇期，按照党的十六大提出的全面建设小康社会的目标，到2020年我国要实现经济翻两番。据专家估计，到2020年我国一次能源的需求在25～33亿吨标准煤之间，均值为29亿吨标准煤，是2000年的2.2倍。因此，大力开发和利用生物质能源，是我国实现经济持续增长，建设小康社会的必然选择。
（5）项目的建设有利于改善我国能源结构，解决环境污染问题。我国可开发的生物资源达7亿吨，如果能充分开发，可以在我国的能源消费中占重要的地位，这对改善我国能源结构，减少我国对石化燃料的依赖，进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放，最终缓解能源消耗给环境造成的压力，具有重要的意义。
1. 8 可行性研究报告编制依据
1.《中华人民共和国可再生能源法》和《中华人民共和国节约能源法》；
2.中共中央、国务院《关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化决定》；
3.国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要》；
4.《2000～2015年新能源与可再生能源产业发展规划要点》（原国家经贸委组织制定）；
5.《可再生能源中长期发展规划》；
6.国家发展与改革委员会《实施生物质工程高新技术产业化专项的通知》（2006年）；
7.《产业结构投资指导目录（2005年版）》（国家发展和改革委员会第40号令）；
8.关于印发《资源综合利用目录（2003年修订）》（国家发展和改革委员会、财政部、国家税务总局发改环资［2004］73号）；
9.国家发改委关于印发《可再生能源产业发展指导目录》的通知；
10.东北林业大学生物质能技术工程中心研发成功的具有完全自主知识产权的生物质裂解液化制取生物燃油技术：ZKR-系列三锥式闪速裂解液化技术、XBC-系列斜板槽式快速裂解液化技术和GL-系列快速循环流化裂解液化技术。
11.国家其他有关标准、规范。
12.项目建设单位提供的基础资料、数据。
1. 9 编制原则
1.本项目的建设规划指导思想是建设集自然风光与现代化建筑为一体，高水平、高质量，创造以人为中心，无害化、智能化、生态型的花园式生物能源的产业基地，为研究开发工作人员提供舒适、宜人的工作、生活环境；
2.结合本区域的自然环境及现状特点，统筹兼顾，因地制宜，整体规划，远近结合，分步实施，滚动发展，确定建设开发目标；
3.坚持高起点、高标准、规范化的建设原则，统筹规划，合理定位；
4.合理确定工程系统方案，在工程方案的选择与设计中尽量考虑节能、节源；
5.明确用地分类建设标准和技术规定，处理好地块指标与土地使用及规划管理的关系；
6.本着科学、实用的原则，充分利用大荔当地的基础设施，积极加大“秸秆热解生物油工程”的基础设施建设力度，做到立足当前，放眼长远；
7.综合开发，配套建设，定向开发与超前开发并举，基础设施和配套设施同步建设，规划建设完善的现代化道路交通等基础设施；
8.坚持软件建设与硬件建设同步推进，协调发展的方针，以服务为宗旨，重视管理队伍和科技信息建设，建立人才培训和引进机制。
9.贯彻“安全第一，预防为主”，做到安全卫生、消防等与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产使用；
10.遵守国家环境保护法规和地方环境有关规定，对“三废”进行处理并达到规定排放标准；
11.客观分析产品的国内外市场，为项目决策提供客观参考。
1. 10 项目计划投资效益情况
项目计划投资1899万元，正常年投资利润率可达31.8%。1. 11 主要技术经济指标如下表：
主要技术经济指标表表1-1
主要技术经济指标表表1-1
序号指标名称单位数量备注
1 生产规模与产品方案
2 生物质油万T/a 1.
3 正常年
3 项目计划总投资万元1899
4 固定资产投资万元1419
5 土建工程万元461
6 设备及安装工程万元758
7 其他辅助配套工程万元200
8 项目前期预备费万元130
9 流动资金万元350
10 工作制度三班
主要技术经济指标表表1-1 序号指标名称单位数量备注
1 生产规模与产品方案
2 生物质油万T/a 1.
3 正常年
11 人员人122
12 年工作日 d 300
13
14 日工作时h 24
项目占地面积m258360
15 其中：征地面积m258360
主要原辅材料、物料、燃料
和动力年用量
正常年
其中：
秸秆等生物质万T/a 2.5
生物质油万T/a 1.3
水万m3/a 0.18
电万Kw.h/a 447.43 工厂自给煤T/a 0.0
16 成本
17 年平均总成本费用万元3091 正常年平均
18 年销售收入万元3900 正常年
19 年上缴税金万元975 正常年
20 年利润总额万元805 正常年平均
21 投资利润率% 31.8
1. 12 结论
1.可再生能源是可持续发展的能源、未来的能源，谁掌握了可再生能源，谁就掌握了能源的未来。本项目的建设和发展，是贯彻落实我国调整能源发展战略的迫切需要，充分利用我国丰富的生物质资源，加快发展生物质能产业，对于我国调整能源结构、缓解化石能源供应的紧张局面、保障国家能源安全、建立可持续发展的能源供应体系、促进经济社会可持续发展具有十分重要的战略意义。
2.本项目能促进生物质能的技术进步，完善管理体制和技术服务体系，加快推进生物质能产业化进程，推进我国生物质能产业化快速发展。该项目为科技先导型项目，对产业牵动效益巨大，社会带动效益十分显著。
3.项目以“公司＋农户”的组织方式，与农户签订秸秆等农作物剩余物收购协议，采用秸秆分散存放、集中加工的模式，使秸秆变废为宝，解决当地农村能源供应的问题，年可使职工、农民增加收入4800～6000万元，可以有效地促进社会主义新农村建设和发展，是解决当地“三农”问题的重要举措。
4.本项目利用农作物秸秆等生物质生产生物柴油，符合国家的能源战略需要,同时,也符合可持续发展战略产业政策，通过在西部发展生物柴油产业,可以促进西部的经济发展和环境保护。
5.本项目利用与东北林业大学合作研制的达到国际先进水平的技术成果，其具有丰富和强大的自主知识产权的源头技术资源与丰富的智力资源和人才优势，具有数量充裕、价格低廉的资源优势，项目建设投资少、见效快，项目建设是可行的。
6.财务分析表明，本项目总投资为1899万元，年销售收入为3900万元，税后财务内部收益率为39.5%，高于基准收益率，投资回收期低于行业基准回收期，有较强的偿还贷款能力，项目具有较强的抗风险能力。因此，该项目在财务上是可行的。
总之，生物柴油是生物质能开发利用的重要内容之一，是当前国内外广泛关注的重大课题。生物柴油产业的发展既能促进农业和
农村经济发展，又关系到国家安全；大力开发生物质能，既是我国开拓新能源的途径，缓解能源供需矛盾的战略措施，也是解决“三农”问题，保证社会经济持续高速发展的重要任务；本项目的建设符合国家产业政策，建设的各项条件具备，且产品市场前景非常广阔，具有显著的社会效益和经济效益。因此，项目的建设是可行且十分必要的。
1. 13 建议
1.建议项目在实施过程中，项目建设单位进一步做好引进设备的比选，并充分考虑新产品开发的可能性，增强项目的抗风险能力。
2.建议项目承建单位抓紧时间，严格遵守建设规范，高起点，高标准进行建设。
3.建议有关部门在财政、税收等方面给予支持和优惠。
第二章项目建设的背景和必要性
2.1 项目建设的背景
2.1.1 我国能源消费现状及能源存在问题
1.我国能源消费现状，能源是经济社会正常运转和健康发展的重要物质基础。在世界大多数国家，能源工业已成为其产业体系中的重要组成部分。工业革命以来，世界能源资源、生产和贸易就与国际经济、政治、外交乃至于军事格局紧密联系在一起，能源问题成为事关经济发展、社会稳定和国家安全的重大问题。
化石资源的短缺已影响到国家的能源安全。据资料显示，我国工业化和城市化进程加速，目前能源消费总量已经接近欧盟15国的总量。国内的能源生产已经远远不能满足高速经济增长的需求。伴随中国能源预警的发出和节能呼声的日益高涨，开发利用可再生的清洁能源，已迫在眉睫。
我国是世界能源消费大国，2004年，我国一次能源消费总量为19.7亿吨标准煤，比2003年增长15.2%。其中，煤炭消费量（原煤）18.7亿吨，原油为2.9亿吨，天然气为415亿立方米；2005年，一次能源生产总量达到20.6亿吨标准煤，是新中国成立的87倍、改革开放初的3.29倍，煤炭产量达到21.9亿吨，原油为1.81亿吨，天然气500亿立方米，发电装机突破5亿千瓦，可再生能源的开发利用力度不断加大。能源消费结构有所优化。优质清洁能源消费的比重逐步上升，油气比重由1990年的18.7%提高到2005年的24%，水电及核电由5.1%提高到7.3%。能源技术进步不断加快。在石油勘探开发、水电建设、综合机械化采煤等方面达到世界先进水平。节能环保取得进展。改革开放以来，我国一次能源消费年均增长5.16%支持了GDP年均增长9.6%，能源领域污染治理得到加强。我国能源消耗仅次于美国成为世界第二大能源消费国，到本世纪中叶我国全面达到小康水平时，一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前人均一次能源的消费量不到美国的1/18，仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是我国以煤为主，煤占一次能源的比例为63.6%，由于煤的高效、洁净利用难度大，
使用过程中严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的1/10，人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。
我国能源结构中，长期以煤炭为主的格局一直未曾改变，总体水平占75%左右。近年来，煤炭消费量在一次能源消费总量中所占比重由1990年的76.2%;石油、天然气、水电等清洁能源在一次能源消费总量中所占比例程逐步上升的态势。
我国能源消费结构中清洁能源比重较低，因此调整结构能源是能源优化的基本目标。目前我国的能源优化战略为：逐步降低煤炭的消费比例，加速发展天然气，积极发展水电、核电和可再生能源的利用，用20年时间，进一步形成能源结构多元化局面，使优质能源比例明显提高。能源结构的优化有助于提高能源利用率，对能源需求影响很大。有研究表明，中国天然气的平均利用效率比煤炭高30%，石油的平均利用效率比煤炭高23%，能源结构中煤炭的比重每下降一个百分点，相应的能源需求量就下降2000万吨标准煤。
随着能源消费总量的增长，中国人均能源消费水平逐年提高。2003年中国人均能源消费量为1302千克标准煤，是1952年的15倍。从人均水平看，2004年中国人均一次能源消费量为1.08吨油当量，是世界平均水平的（1.63吨油当量）的66%，是美国人均水平（8.02吨油当量）的13.4%，是日本人均水平的（3.82吨油当量）的28.1%；2001年世界人均能耗为1501千克油当量，而中国为1061千克当量，与世界人均能耗存在较大的差距，与发达国家
差距更大。从较长的时间来看，人均能源消费会随着经济发展水平的迅速增长而经历快速增长期。
2.我国能源消费存在的问题，人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗就越多，尤其是化石燃料消费的增加，就有两个突出问题摆在我们面前：一是造成环境污染日益严重，二是地球上现存的化石燃料总有一天要掘空。按消费量推算，世界石油资源在今后50年到80年间将最终消耗殆尽。到2059年，也就是世界上第一口油井开钻二百周年之际，世界石油资源大概所剩无几。另一方面，由于过度消费化石燃料，过快、过早地消耗了这些有限的资源，释放大量的多余能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，是造成臭氧层破坏，全球气候变暖，酸雨等灾难性后果的直接因素。这就是说，如果不发展出新的能源来取代化石常规能源在能源结构中的主导地位，在未来必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机。
（1）资源相对短缺制约了经济发展
随着我国经济规模进一步扩大，能源需求总量还会持续较快地增加，对能源供给形成很大压力，供求矛盾将长期存在，石油天然气对外依存度将进一步提高。我国自1992年起能源消费总量超过能源生产总量，至今能源供应低于能源消费趋势仍在继续。2003年能源生产与消费平衡差为7500万吨标准煤。
我国自从1993年由石油出口国变成石油进口国以来，石油不足就一直是制约国家经济发展的重要因素，并且随着国家经济建设
的快速发展，这个问题越来越严重。2000年中国自产原油1.62亿t，实际加工原油达2.1亿t，三分之一的原油依靠进口，净进口量为7500万t。2004年进口原油1.23亿t，比2003年增长34.8%，占国家石油总供给量的40%以上。同年，中国石油消费超过日本，成为世界第2大石油消费国。2005年，中国自产石油1.8亿t，进口石油1.4亿t，年实际消耗石油已达到3.2亿t，约合673万桶。我国石油对外依存度从1995年的7.6%已经增加到了2003年的34.5%。预计到2010年，我国石油消费总量将达到4亿t，而届时国内石油最大产能仅为1.8～2.0亿t，年进口石油总量将达到2.0亿t以上。另据东北林业大学生物质能技术工程中心预测，未来几年中国石油需求将按4.0%～5.0%的速度递增，预计到2020年中国年石油需求总量将达到5.49～6.22亿t，而届时国内石油年产量估计超不过2.0亿t，也就是说，到那时中国年纯进口石油总量将达到3.49～4.22亿t，进口依存度将处于63.6%～70.0%。
从油价上看， 2007年10月26日，国际油价每桶突破90美元，达到92.22美元新高。2007年11月3日报道（WTI）石油油价达到95.93美元/桶，直逼100美元/桶。随着全球经济的发展和石油资源消耗的加快，国际油价总体震荡上扬和持续攀升的趋势是不可逆转的，这对我国经济发展的不利影响会越来越大。我国石油安全正面临严峻考验，今天的石油安全问题已成为中国的国家级安全问题，很可能成为长期制约中国经济发展的最大障碍。
（2）人均能源消费水平不高
我国能源资源总量不小，但人均拥有量较低。我国人口众多，农村人口所占比重较大，经济发达程度和居民生活水平较低，在世界上属于中低收入国家，人均消费量还处在较低水平。统计资料表明，我国人均能源消费量，2000年为1011.2千克标准煤，只相当于50年代初的世界人均能耗水平。
另外，我国能源资源勘探相对滞后，特别是能源资源分布很不平衡，东部地区能源短缺严重，大规模、长距离地运输，导致运力不足、交通紧张、成本大幅度提高，这也导致了各地区能源人均分配比例相对失调的问题。
（3）以煤为主的能源结构不利于环境保护，造成消费生态成本增高。
随着能源消费的持续上升，我国以煤炭为主的能源结构造成城市大气污染，过度消耗生物质能引起生态破坏，生态环境压力越来越大，环保措施与世界先进水平相比有较大差距，不能完全满足可持续发展的要求。世界银行认为，中国空气污染和水污染所造成的经济损失，大体占国内生产总值的3%－8%。煤炭是我国的基础能源，富煤、少气、贫油的能源结构较难改变。我国85%的煤炭是通过直接燃烧使用的，煤炭清洁利用水平低，产生的污染多。煤炭消费占能源终端消费的比例过大是环境污染的主要问题。全国大部分大气污染和一部分水污染直接或间接来自煤炭的燃烧与加工。目前，我国SO2排放达2200万吨以上，CO2排放达8亿吨以上，酸
雨危害面积占国土面积的30%，给我国生态环境带来很大压力，已经影响到了国民经济的可持续发展和人民身体健康。
由于我国经济的飞速发展，煤炭需求量激增，导致了煤炭的过量开采，这已经对中国的生态环境造成严重破坏，加剧了当前已经非常严重的采空塌陷问题。目前，全国累计采空塌陷面积超过了70万公顷，造成的损失已经超过500亿元。
（4）能源技术相对落后影响了能源供给能力的提高
我国能源技术与发展的要求相比还有较大差距，特别是可再生能源、清洁能源、替代能源等技术的开发相对滞后，节能降耗、污染治理等技术的应用还不广泛，不能适应当前治理高污染的需要。
（5）能源利用率比较低
从能源效率来讲，可以有两个指标，一是单位产值能耗，二是整个能耗系统从挖煤、采油一直到炼油、发电以及终端利用，把电能最终变成机械能或其它能源服务的过程中到底有多少能源被浪费、多少能源变成最后有用能源，从技术上叫能源系统的效率问题。从这两个方面来讲，我国与发达国家相比现在还存在比较大差距。2000年主要工业发达国家的每百万美元产值能耗（按1995年价格计算）为：美国为2.63吨油当量，日本为0.92吨油当量，德国为1.27吨油当量，世界平均水平为2.64吨油当量，而中国为8.92吨油当量，是世界平均水平的3.4倍，差距较大，反映了我国能源的有效利用水平低于各工业发达国家。
我国主要工业产品的单位能耗要比国外先进水平高出30%－90%，主要产品如钢铁、其他冶金产品、重要化工产品、一些高能耗的建材等，相差10%－70%。
我国社会经济发展对能源的依赖比发达国家大得多，2001年，中国终端能源用户能源消耗的支出为1.25万亿元，占GDP总量的13%，而美国仅为7%。
我国能源利用率和经济效益与世界先进水平相比差距巨大，节约能源和提高效率的任务应当加重。因此，我国需要大力提倡合理用能、节约用能。
（6）国际能源市场变化对我国能源供应的影响较大
我国石油天然气资源相对不足，需要在立足国内生产保障供给的同时，扩大国际能源合作。但目前全球能源供需平衡关系脆弱，石油市场波动频繁，国际油价居高不下，各种非经济因素对能源国际合作影响很大。可以说当今的石油已不再是一种简单的能源商品，而是一种极为重要的战略物资，对石油的争夺已经成为国家与国家之间的较量和博弈。这要求我们统筹国内开发和对外合作，提高能源安全保障程度。
总之，能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。我国目前能源供需矛盾尖锐，结构不合理；能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能源的大量消费造成严重的环境污染。今后15年，满足持续快速增长有能源需求和能源的清洁高效利用，对能源科技发展提出了重大挑战。
能源研究与信息 第17卷第4期 Energy Research and Information Vol. 17 No. 4 2001 文章编号 1008－8857（2001）04－0210－07 生物质热解技术研究现状及其进展 李伍刚，李瑞阳，郁鸿凌，徐开义 （上海理工大学上海 200093） 摘要生物质热解技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度气、液、固产物的 一种新型生物质能利用技术。其中液体产物具有便于运输、储存等优点，可替代燃料 油用于发电、供暖系统以及可代替矿物油提炼某些重要的化学物质。介绍了国内外对 这一技术的各种研究及其进展，并简要介绍了上海理工大学独立研制开发的生物质闪 速液化实验装置。 关键词生物质热解； 生物油 中图法分类号 TK6文献标识码A 1 引言 能源是人类生存与发展的前提和基础，从远古时代原始人钻木取火到近代以蒸汽机为代表的工业革命，人类文明的每一跨越和进步都与所用能源种类及其利用方式紧密相连。目前人类赖以生存和进行经济建设的一次能源主要是矿物能源（煤、石油、天然气、核能等）。矿物能源的使用隐藏着两个严重问题，其一：根据目前的全球能耗量和矿物能源已探明的储量，煤、石油、天然气、核燃料可使用年限分别为220、40、60和260年[1]，从长远来看人类必将面临能源危机。其二：矿物能源对环境有巨大破坏作用，矿物能源燃烧产生大量CO2、SO x、NO x等气体。CO2属温室效应气体，会造成全球变暖及臭氧层破坏。NO x、SO x等有害气体会直接对环境、设备和人体健康构成危害。故此，作为有重要长远意义和战略意义的技术储备，寻求清洁的可再生能源及其利用技术，已成为全球有识之士的共识，受到各国政府和研究机构的广泛关注。 生物质是一种清洁的可再生能源，生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，所谓热解就是利用热能打断大分子量有机物、碳氢化合物的分子键，使之转变为含碳原子数目较少的低分子量物质的过程。生物质热解是生物质在完全缺氧条件下，产生液体（生物油）、气体（可燃气）、固体（焦碳）三种产物的生物质热降解过程。 收稿日期：2001－6－10 基金项目：上海市重点学科建设资助项目 作者简介：李伍刚（1974－），男，上海理工大学热能工程专业硕士研究生。
秸秆热解液化制备生物油技术 石油短缺和能源结构不合理是我国的基本国情，经济的快速增长也决定我国能源消费将不断增长。面对能源紧缺特别是液体燃料的严重短缺和巨大消耗、石化能源消耗带来环境污染的多重压力，提高我国能源安全水平、缓解生态环境污染迫在眉睫。解决能源安全和环境污染问题，一方面要节约能源，减少能源消耗，但最根本的是寻求和开发来源充足、供应安全、环境友好的替代能源。 生物质能是以生物质为载体的能量，是一种可再生、资源丰富且相对较利于环保的能源。农作物秸秆主要包括粮食作物、油料作物、棉花、麻类和糖料作物等5大类，是生物质资源最重要的来源之一。据统计，我国各种农作物秸秆年产量约6亿吨，占世界作物秸秆总产量的20%～30%。 近几年，随着我国农村经济发展和农民收入增加，农村居民用能结构正在发生着明显的变化，煤、油、气、电等商品能源得到越来越普遍的应用。秸秆的大量剩余，导致了一系列的环境和社会问题，每到夏秋两季，“村村点火，处处冒烟”的现象十分普遍。据调查，目前我国秸秆利用率约为33%，其中经过技术处理后利用的仅约占2.6%。秸秆就地焚烧不仅造成大量资源和能源浪费，环境污染也不容忽视。因此，开展秸秆的能源高效转化利用技术研究和能源产品开发成为亟待解决的农业、能源和环境问题，对保障国家能源安全、国民经济可持续发展和保护环境具有重要意义。 生物质液化主要包括生物化学法制备燃料乙醇和热化学法制备生物油，前者一般指采用水解、发酵等手段将秸秆等生物质转化成燃料乙醇，后者则是通过快速热解液化、加压催化液化等进行转化。 生物质液化生物油能替代石油的前景早已引起世界各国的普遍重视，许多国家纷纷将其列为国家能源可持续发展战略的重要组成部分和21世纪能源发展战略的基本选择之一。 1热化学法制备生物油技术 1.1快速热解液化 秸秆、林业废弃物等生物质快速热解液化技术是采用常压、超高加热速率(103K/s～104K/s)、超短产物停留时间(0.5～1s)及适中的裂解温度(500℃左右)，使生物质中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速冷凝，同时获得液体燃料、少量不可凝气体和焦炭。液体燃料被称为生物油(bio-oil)，为棕黑色黏性液体，基本不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料。快速热解液化生产过程在常压和中温下进行，工艺简单，成本低，装置容易小型化，产品便于运输、储存。自1980年以来，秸秆、林业废弃物等生物质快速热解液化技术取得了很大进展，成为最具有开发潜力的液化技术之一。姚建中等研究了玉米秸秆粉料快速热解制备生物油的工艺条件，在480℃左右的温度下，其液体产品得率为45%。 王树荣等开展了生物质闪速热裂解制取生物油技术的研究，比较了木屑和秸秆制备生物油的效果，秸秆制取生物油的产率低于木屑，可能的原因是秸秆中灰分及其金属盐参与了催化反应，更有利于小分子气体的生成。王树荣等在流化床反应器上开展了稻秆和木屑热裂解制取生物油的试验研究，研究结果表明， 快速升温能有效缩短颗粒在低温阶段的停留时间而抑制炭的生成，有助于提高生物油的产率，低灰分含量的木屑比稻秆更适合于热裂解制取生物油。陈洪章等提出了以秸秆“组分分离、分级定向转化”为核心，将生物转化和热转化有机结合，多级转化生产燃料酒精与生物油的构想。其研究结果表明，秸秆经过汽爆处理后，利用纤维素酶发酵制备乙醇，发酵剩余物再经快速热解液化制备生物油，不但热解温度较原秸秆单纯热解液化明显降低，而且所得生物油品质有明显改观。廖艳芬等研制了以流化床反应器为主体的可连续运行的秸秆、木屑热裂解制取液体燃料系统，成功地制取了产率高达60%的生物油。余春江等对稻秆在热解过程中钾元素的析出过程进行了研究，通过计算得到了钾元素随热解过程析出的定量描述，认为采
第44卷第3期 2010年5月生物质化学工程B iomass Che m ical Eng i n eering V o.l 44N o .3 M ay 2010 生物质热解液化制备生物油技术研究进展 收稿日期:2010-02-03 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助(200804251020 作者简介:路冉冉(1987-,女,山东聊城人,硕士生,研究方向为微波生物质热解技术*通讯作者:商辉(1974-,女,河北保定人,副研究员,博士,从事生物能源与微波化学研究;E -m ai:l shangh l@j m sn .co m 。 路冉冉1,商辉1*,李军2 (1.中国石油大学(北京重质油国家重点实验室,北京102249;2.中国石油规划总院,北京100083 摘要:介绍了国内外生物质热解液化工艺、主要反应器及其应用现状;简述了生物质催化热解、生物质与煤共热解液化、微波生物质热解、热等离子体生物质热解几种新型热解工艺;并对目前生物质热解动力学研究进行了总结;对未来生物质热解液化技术的研究进行了展望。 关键词:生物质;热解;液化;生物油 中图分类号:TQ351 文献标识码:A 文章编号:1673-5854(201003-0054-06 Research Progress on Bi o mass Pyr ol ysis Technol ogy f or L i qui d O il Producti on
LU Ran -ran 1,SHANG H u i 1,LI Jun 2 (1.S tate K ey L aboratory of H eavy O il Processing ,China U n i versity of Pe tro leum (Be iji ng,Be iji ng 102249,Ch i na ; 2.Ch i na P etro l eu m Eng i nee ri ng and P l ann i ng Instit ute ,Be iji ng 100083,Chi na Abstrac t :B i om ass li que facti on techno logy,m ai n reactor types for b i om ass pyro lysis and t he ir deve lop m ent status i n do m estic and aboard we re descr i bed .Cata l y ti c py ro l y si s of b i omass ,co -li que facti on o f bio m ass and coa,l m i crowave assi sted pyro l ysis as w ell as ther m a l plas m a b i o m ass pyro l ysis techno l og ies were descri bed ,and t he curren t k i neti cs o f b i om ass pyro lysisw ere su mm ar ized .T he future o f bio m ass li que facti on techno log i es w ere prospected . K ey word s :b i o m ass ;pyrolysis ;lique facti on ;b i o -o il 能源是社会经济发展和人类赖以生存的基础,当前社会的主要能源是化石能源,属不可再生资源。同时,化石能源的迅速消耗造成生态环境不断恶化,排放的温室气体导致全球气候变化,严重威胁人类社会的可持续发展。从能源发展和环境保护角度来看,寻找一种新型可再生的清洁能源已迫在眉 睫[1]。生物质能是以化学能形式储存的太阳能,具有分布广泛、可再生和无污染等特点,它的高效转换和清洁利用受到广泛重视。但是从自然界直接获得的生物质能量密度低,直接利用有很多缺点,如:燃烧效率低,需要寻求更为有效的方式加以 利用。生物质的利用技术主要包括生物转化技术和热化学转化技术,热化学转化包括直接燃烧、气化和热解液化技术,其中热解液化技术将生物质转化成液体生物油加以利用,是开发利用生物质能有效途径之一。该技术所得油品基本上不含硫、氮和金属成分,是一种绿色燃料,生产过程在常压、中温下进行,工艺简单,装置容易小型化,液体产品便于运输和存储。因此,在生物质转化的高新技术中,生物质热解液化技术受到广泛重视[2-6]。
生物质热裂解制生物油 摘要：生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一，生物质热裂解制生物油为其中应用较多的一部分。但其高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用，因此必须对生物油进行精制，以改善生物油的品质。该文以生物质热裂解生物油为例，从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展，展望生物油强大的发展前景。 关键词：生物质；生物油；热裂解；精制；催化 0 引言 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种脂肪燃料快艇可再生的碳源。 生物质热裂解（又称热解或裂解），通常是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。 随着化石能源的逐渐枯竭，可再生能源已得到全球的广泛关注。中国国家发改委在能源发展“十一五”规划中指出：2005年，中国一次能源生产总量20．6亿t标准煤，消费总量22．5亿t标准煤，分别占全球的13．7％和14．8％，是世界第二能源生产和消费大国。随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，资源约束矛盾更加突出。以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题。因此国家制定了石油替代工程目标，加快发展生物质液体燃料被提上日程。 生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定的能量。将生物质转化为液体燃料被认为是最有前途的能源转化途径之一。 生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。该技术能一连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为21世纪的绿色燃料。 根据反应温度和加热速度的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速或闪速集中。慢速裂解工艺具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，低温和长期的慢速裂解可以得到30%的焦炭产量；低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）的常规热裂解可制成相同比例的气体、掩体和固体产品；快速热裂解大致在10～200℃/s的升温速率，小于5s的气体停留时间；闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气体停留时间通常小于1s，升温速率要求大于103℃/s，并以102～103℃/s的冷却速率对产物进行快速冷却。 本文以生物质快速热解制生物油为例。在此过程中，生物质原料在缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，从而引发了大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称之为生物油或焦油。 生物油为深棕色或深黑色，并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共同的物理特征：高密度（约1200Kg/m^3）；酸性（pH值为2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及较低的发热量（14～18.5MJ/Kg）。
生物质快速热解技术 摘要：生物质能源是可再生能源的重要组成部分，有丰富的资源和低污染的特点，它的开发与利用已成为2l世纪研究的重要课题。本文概述了生物质转化利用的方法，并重点阐述了生物质热化学转化法中的快速热解技术，同时综述了国内外快速热解反应器的现状，以度其产物——生物油的收集与特征分析，并提出了我国在快速热解研究方面应采取的有关措施。 生物质是地球上绿色植物通过光合作用获得的各种有机物质，它是以化学方式储存太阳能，也是以可再生形式储存在生物圈的碳。主要包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源作物、城市垃圾、有机废水和人、畜粪便等。 据统计，世界每年生物质产量约l460亿吨，其中农村每年的生物质产量就有300亿吨，而生物质的利用却仅占世界能源消耗总量的l4％，发达国家占3％，发展中国家占35％，是继石油、煤炭、天然气等化石能源之后，当今全球第四大能源。但随着化石能源利用中产生诸如“酸雨”、“温室效应”等环境问题的日益突出，以及化石燃料本身可开采量的逐渐减少，生物质能源凭借其是一种环境友好型能源，及其利用中较低的SO、NO产出和CO净排放量为零等优点，引起了越来越多人的关注。 不言而喻，生物质能源将是未来可持续发展能源体系的重要组成部分，无论是从环境，还是从资源方面考虑，研究生物质能源的转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。 1生物质转化利用方法 1.1生物法或称为微生物法 生物质(主要是农作物秸秆、粪便、有机废水等)在厌氧条件下发酵制得沼气，主要成分是甲烷；糖类、淀粉类原料水解发酵制取酒精。 1.2化学处理法 生物质中的半纤维素在酸l生条件下加热水解获得重要的化工原料糠醛；利用稻壳生产白炭黑等。 1.3热化学转化法 1.3.1热解生物质在隔绝或少量氧气的条件下，热解反应获得气体、固体、液体3类产品。近几十年来国外研究开发了快速热解技术，即生物质瞬间热解制取液体燃料油，其得率高达70％以上，是一种很有开发前景的生物质应用技术。 1.3.2液化分直接液化和间接液化两类，直接液化是生物质在高压设备中，添加适宜的催化剂，反应制得液化油，作为汽车用燃料，或者分离加工成化工用品，这是近年来生物质能利用研究的热点。间接液化是把生物质先气化成气体后，再进一步合成液体产品；或者把生物质中的纤维素、半纤维素水解，然后再发酵制取酒精。 1.3.3气化生物质在较高的温度(700—900℃)下，与气化剂(如空气、氧气或水蒸气)反应得到小分子可燃气体的过程。目前使用最广泛的是空气作气化剂，产生的气体主要作为燃料使用，可用于锅炉、民用炉灶、发电等场合，也可作为合成甲醇、氨的化工原料。气化技术在国外已实现大规模工业化，主要有气化发电技术，目前我国在此方面已基本完成中试与小规模生产，现正走向大型产业化生产阶段。 1.3.4直接燃烧生物质在充足氧气的环境下直接燃烧，把化学能转变为热能。近年来还出现了生物质固化成型技术，通过机械加压的方法将分散、无定形生物质转化为一定形状和密度的固体燃料，然后再燃烧。 热化学转化法可用图1表示：
生物质热解燃料油制备和精制技术 摘要：能源问题在世界经济中具有战略意义。据预测，地球上可利用的石油将在今后几十年内耗竭，从长远看液体燃料短缺仍将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质能作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。由生物质转化而来的燃料比较干净，有利于环境保护。同时使用这类燃料也有助于减少温室气体的排放。实际上这也是很多发达国家开发生物质能的主要动力。生物质能是通过光合作用以生物形态储存的太阳能，可作为能源利用的生物质包括林产品下脚料，薪柴，农作物秸秆及城市垃圾中的生物质废弃物等。目前生物质的直接燃烧已不能满足人们对能量的需求，由生物质直接液化制取燃料油将是下世纪有发展潜力的技术，它主要包括生物质的裂解和高压液化两类。此外还可将生物质气化后再由气体产品生产液体燃料，也可将生物质水解后发酵制燃料酒精。 关键词：生物质废弃物热解燃料油制备精制技术可再生 一、生物质燃料油的制备 1. 生物质裂解制燃料油 裂解是在无氧或缺氧条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变为低分子物质的过程。裂解中生物质中的碳氢化合物都可转化为能源形式。和焚烧相比，热解温度相对较低，处理装置较小，便于造在原料产地附近。生物废弃物的热解是复杂的化学过程，包含分子键断裂，异构化和小分子的聚合等反应。通过控制反应条件（主要是加热速率，反应气氛，最终温度和反应时间），可得不同的产物分布。据试验，中等温度（500－600℃）下的快速裂解有利与生产液体产品，其收率可达80％。裂解中产生的少量中热值气体可用作系统内部的热源，气体中氮氧化合物的浓度很低，无污染问题。 国际上近来很重视这类技术，除了从能源利用考虑外，还因生物油含有较多的醇类化合物，作汽车用油时不必为提高辛烷值而外加添加剂。其油品基本上不含硫，氮和金属成分，可看作绿色燃料，对环境影响小。 1.1 裂解工艺
生物质热裂解制取液体燃料技术的发展 摘要:对生物质热裂解技术进行了系统的研究,阐述了其基本技术要求和发展现状,并将现有的生物质热裂解反应器进行分类,分析了相应的优势与不足。最后评估了生物质热裂解制取液体燃料技术的经济和社会效益,结果表明它具有广泛的应用前景。 关键词:生物质;热裂解;生物油;反应器 1生物质热裂解制取液体燃料的意义 当今社会面临着环境与发展的双重压力,面对常规能源资源的有限性和人类对能源需求的不断扩大[1],能源格局的更新、新能源的开发和利用越来越值得人们的关注。同时石油以其便于运输、加工和利用,且单位热值高和污染相对煤炭少等优点成为常规商业用能中的重要一员,油气在商业用能中的比重在一定程度上也反映出某个国家的能源利用效率水平及环境保护程度。随着我国经济的迅速发展,油气等高品质能源在我国的消费将逐渐增加,而我国的石油资源人均拥有量却相对很少。另外随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切,传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,尤其是对柴油的需求,因此积极开发代用液体燃料是一种行之有效的措施。 化石燃料的过度开采和大量使用导致了环境污染指数的增长,20世纪以来化石燃料燃烧利用过程中排放的大量SO2、NOx和氯氟烃等污染物破坏了生态环境,由于CO2排放造成的“温室效应”也逐渐显露出对气候和生态的负面效应。 生物质是一种清洁的低碳燃料,其含硫和含氮量均较低,同时灰分份额也很小,所以燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是一种清洁燃料。生物质的利用过程中没有增加大气中CO2的含量,这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。为了兼顾经济增长和环境保护,生物质能的开发和利用已越来越受到重视和关注。 生物质能的利用目前在工业化的发达国家仅占能源消耗的3%,广大发展中国家中生物质能占了35%,从而使得生物质能在世界能源消耗中仅占了14%。联合国环境发展会议指出到2050年,生物质能有潜力可以供给当时世界能源消耗中的50%。然而目前大部分生物质被直接作为燃料燃烧,利用水平低,浪费严重,且污染环境,所以充分合理开发使用生物质这种资源丰富的能源,改善我国尤其农村的能源利用环境,加大生物质能源的高品位利用具有重要意义。 生物质快速热裂解制取生物油是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术,该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等林业加工废弃物为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的液体燃料—生物油,其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧,而且可通过进一步加工改性为柴油或汽油而用作动力燃料,此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品,目前已经商业化的应用有提取食物添加剂[2],当然通过一些加工还可能提取一些特殊的化学成分用于调药剂和农业化肥等当前石油资源匮乏及油价飞升,而木屑等林业加工废弃物得不到高品位利用,同时速生林培植技术又较为成熟,因此开展生物质快速热裂解制取生物油技术的研究在21世纪具有特别重要的意义。上世纪末,该技术研究在欧美国家即得到了高度重视,已开发出了不同类型的热裂解技术,而我国由于在该技术领域的研究涉及较少使得这一工作尚处于起步阶段。 2生物质热裂解制取液体燃料的技术 2.1生物质热解制油的一般原则 生物质热裂解生成的液体产物通常被称为生物油、热裂解油或生物原油,其可分为快速热裂解工艺产生的一次生物油或通过常规热裂解及气化工艺产生的二次油,两者在一些方面
生物质压缩成型技术 1 压缩成型原理 生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。在冷却以后强度增加，成为成型燃料。压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。 对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。 2 压缩成型生产工艺 压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。 生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料 主要操作步骤如下： （1）干燥 生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料
的含水率降低至8%-10%。如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。 （2）粉碎 木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。 （3）调湿 加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。 （4）成型 生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。生物质压缩成型的设备一般分为螺旋挤压式、活塞冲压式和换模滚压成型。 螺旋挤压机源于日本，是目前国内比较常见的技术，生产的成型燃料为棒状，直径50-70mm。将已经粉碎的生物质通过螺旋推进器连续不断推向锥形成型筒的前端，挤压成型。因为生产过程是连续进行的，所以成型燃料的质量比较均匀，外表面在挤压过程中发生炭化，容易点燃。但是，由于螺杆处在较高温度和压力下工作，螺杆与物料始终处于摩擦状态，导致压缩区螺纹的磨损非常严重。当螺杆磨损到一定程度，螺杆与出料筒失去尺寸配合，原料就无法完成成型。因此，压缩区螺纹的磨损决定了螺杆的使用寿命，螺杆使用寿命成为生物质压缩成型技术实用化决定性因素。对螺杆磨损，由于受工艺技术的制约，目前没有从根本上解决问题，平均寿命仅为60-80h。
Ξ 生物质快速热裂解工艺及其影响因素 黑龙江省人民政府农村能源办公室 潘丽娜 摘 要 介绍了目前生物质快速热裂解的工艺及其影响因素,表明了生物质快速热裂解工艺及技术是目前生物质能利用各种方式中很有前途的利用方式。以小型流化床为例着重介绍了生物质快速裂解装置组成及设备工作原理,并分析了影响生物质快速热裂解过程及产物的主要因素,分析表明,温度是影响热裂解过程中最主要因素。 关键词 生物质快速热裂解 应用 工艺类型 装置组成 影响因素 中图分类号:Q941 文献标识码:A 文章编号:1009—3230(2004)02—0007—02 0 前言 生物质是一种潜在的能源资源,是人类未来能源和化学原料的重要来源,生物质资源包括:农作物秸秆,柴薪、水生植物、油料作物和各种有机废弃物。在我国农村能源消费中生物质占70%。而在我国生物质能利用技术的研究和开发较晚,农村能源中的生物质的很大部分都以直接燃烧的形式利用,这种利用方式不仅能源利用率低,平均热效率不到25%,而且燃烧带来的大量烟雾给空气造成严重的污染。 1 生物质热裂解概念及其基本原理 111 生物质热裂解的概念 生物质热裂解(热分解)是指在隔绝空气或只通入少量空气的条件下,使生物质受热而发生分解的过程。生物质发生热裂解时将生物质分解成3种产物:气体(不可冷凝的挥分份)、液体(可冷凝的挥发份)和固体(炭)。 2 生物质热裂解的工艺 流化床快速热裂解的工艺流程较为简单,结合图1所示流程图对其工艺流程加以分析:上线为生物质颗粒一定的速率进入流化床反应器,在反应器内与高温的砂子流化充分接触,高温发生热裂解反应,反应生成的固体小颗粒随气流向上流入旋转分离器,在旋风分离器中因离心力,器壁摩擦力,以及小颗粒自身的重力作用下落入旋风分离器底部的集炭箱中,并收集。下线为气相流,空气经压缩机打入贫氧发生器,再经反应得贫氧气体充当载气,在压力的作用下,载气先通入螺旋进料器以保持进料器系统有一个足够的送风压力以保证预料顺利进入反应器,两路气体在床内一起流化砂子和原料混合物,经热裂解之后生成的气体与载气一起通过旋风分离器分离,从旋风分离器流出的气体在金属冷凝器,球型玻璃管冷凝可液化的气体,之后,剩余的气体由转子流量计再经过滤器进入收集装置。 3 生物质快速热裂解工艺主要影响因素分析 不同的工艺类型对产物及产物的比例有着重要的影响,不同的反应条件对热裂解的过程和产物亦有不同的影响。就目前的研究而言,总的讲来,影响热裂解的主要因素包括化学和物理两大方面。化学因素包括一系列复杂的一次反应和二次化学反应;物理因素主要是反应过程中的传热、传质以及原料的物理特性等。在具体的操作方面表现为:温度、升温速率、物料特征以及反应的滞留时间和压力等等。 311 滞留时间的影响 滞留时间在生物质快速热裂解反应中有生物质颗粒的固相滞留时间和气相滞留时间之分,而 7 2004年第2期(总第86期) 应用能源技术 Ξ收稿日期:2004—01— 21
热解生物质制油技术 热能C074 范竹茵073730 摘要：热解技术已经应用到了能源转化的各个方面，它以其快速、清洁等优点引起了人们的广泛关注和研究。其中生物质的热解为我们提供了新型的能源——生物油。生物质在热解反应器中进行裂解等一系列的化学反应，通过控制反应的温度、速率和物料的湿度等来调节生物油的各种性质。同时由于不同的热解反应器以及不同的原料也会使得油的热值、纯净度等一些特性受到影响。 关键词：热解、生物质、生物油、热解反应器、 正文：随着全球工业的发展，煤、石油等不可再生的化石能源大量的消耗，人类面临着一场有史以来最严重的能源危机，寻找替代能源已经成为了迫在眉睫的大事。氢能、核能、太阳能、风能、水能及生物质能等清洁能源备受人们的关注，其中热解生物质制油就是一种用可再生能源代替石油的技术。 热解又称裂解，它是利用热能切断大分子量的有机物、碳氢化合物，使之转变为含碳数更少的低分子量物质的过程，废弃生物质的热解是一个复杂的化学反应过程，包括大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。热解的优点在于能回收可储输的燃料，可在焚烧温度低的条件下，从有机物中直接回收燃料气和油品。从资源化角度来看，热解是木质素纤维素转化为燃料乙醇和其他高附加化工产品工艺中的关键性环节。由于热解温度相对较低，所以NO发生量少、气体生成量仅占焚烧法的几分之一。 热解生物油是用热化学的方法将生物质转化成液体物质，进而制备成能直接用于发电厂或车用发动机燃料，以代替柴油等石油能源产品。热解技术日趋成熟，在反应器的设计、原料预处理、生物油的分离和后续制备、生物质的热解机理方面都有重大突破，在国内外都已形成产业化。 热解生物质产生燃料的技术在欧盟已经获得最大的资助，快速热解是有效转化生物质产生液体燃料的方法，液体燃料的产率能达到生物质重量的70%~80%，因此被认为是解决可再生燃料代替化石燃料的有效方法之一。 一．生物质热解概念
生物质热解技术 按温度，升温速率，固定停留时间（反应时间）和颗粒大小等实验条件可将热解分为炭化（慢热解），快速热解和气化。由于液体产物的诸多优点和随之而来的人们对其研究兴趣的日益高涨，对液体产物收率相对较高的快速热解技术的研究和应用越来越受到人们的重视。快速热解过程在几秒或更短的时间内完成。所以，化学反应，传热传质以及相变现象都起重要作用。关键问题是使生物质颗粒只在极短的时间内处于较低温度（此种低温利于生成焦炭），然后一直处于热解过程最优温度。要达到此目的的一种方法是使用小生物质颗粒（应用于流化床反应器），另一种方法是通过热源直接与生物质颗粒表面接触达到快速传热（这一方法应用于生物质烧蚀热解技术中）。由众多实验研究得知，较低的加热温度和较长气体停留时间会有利于炭的生成，高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量，中温和短停留时间对液体产物增加最有利。 秸秆发电商品化前景分析 解决浪费性生物质能资源的唯一出路在于商品化。生物质能秸秆发电技术，不仅为农村提供更多电力，更有意义的是将使生物质能资源的商品化成为可能，一方面农民可通过出售秸秆获得更多的收入；另一方面过去农村使用直接燃烧秸秆的方式进行炊事，要为秸秆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间和劳力。如果能使用秸秆发电，农村使用更多的商品能源，农民将获得更多的时间从事生产性劳动，以尽早脱贫致富。因此，将秸秆发电进行能源方式转化，是一件利国利民的好事。 1 生物质能秸秆发电的工艺流程 农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev，5Mw)。此后，BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。 1.1 秸秆的处理、输送和燃烧 发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。每个仓库都有大门，运输货车可从大门驶入，然后停在地磅上称重，秸秆同时要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过25％，则为不合格。在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸秆的净重。 货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保艚崭?分钟；秸秆从进料台通过带密封闸门(防火)的进料输送机传送至进料系统；秸秆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸秆，然后将秸秆传
生物质热解制取生物油的研究进展 生物质热解制取生物油的研究进展 摘要：文章介绍了国内外生物质热解的发展现状与趋势，概述了我国生物质热解制取生物油的潜力。文章对生物质热解制取生物油进行了展望，并指出了生物质热解制取生物油的发展战略。 关键词：生物质热解生物油 一、引言 维持现代文明社会正常运转的主要能源来自石油、煤和天然气。然而，这些化石燃料的广泛使用造成了严重环境污染和温室效应。为了保护环境，实现温室气体减排，缓解能源供需的紧张状况，世界各国均在加紧开发包括生物质能在内的各种可再生能源。 我国农林废弃资源丰富，直接燃烧对环境污染大。利用生物质热解技术原理可以将麦秸秆、玉米杆、谷壳等废气生物质转化为生物油。生物油是一种褐色液体，热值约为15MJ/kg，能够用于工业锅炉或窑炉燃烧供热，也可用于涡轮机或透平中燃烧发电。生物油经过品质提升后（如催化加氢、催化裂解和气化-费托合成），可以转化为汽油或柴油。该文主要对生物质热解液化研究进展进行介绍，综述了这类可再生资源的利用现状、潜力及今后发展的方向。 二、国内外生物质热解研究现状 20 世纪70年代的石油危机，世界各国纷纷寻求可替代化石能源的可再生能源，“生物质”渐渐引起人们的注意，因此对生物质的研究由此开始，尤其是对生物质热解的研究更是引起广大研究者的重视。上世纪80年代早期，北美首先开展了热解技术的研究工作。此后，世界各国先后建立了多种热解装置和相关工艺路线，力图实现热解技术的产业化。 生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，许多研究者用闪解来增加热解的液体产物和气体产物。任铮伟等[1]在最大进料速率为5kg/h的快速裂解流化床内进行了快速热解生物质制取液体燃料 的研究。反应在常压和420～525℃温度范围内进行，以木屑为原料，
2 实验装置与流程 重油快速热解反应在小型流化床反应装置上进行，实验流程如图2-1所示。原料油由油泵抽出送经预热炉加热到预定温度，从下部进入流化床反应器与加热好的高温催化剂接触进行催化裂解反应。反应油气在反应器扩大段内经过过滤器与催化剂分离，进入冷凝器将气体产物冷凝分离，经气液分离器后，液体产物被收集，气体产物进入湿式流量计，测量体积，然后进入集气袋，留作取样分析。 整个反应系统可分为进样系统，反应系统，分离系统，测量分析系统四部分。 1．进样系统 包括一台自加热双通道柱塞式计量泵、原料油瓶、储水瓶和两台电子天平。通过调节计量泵改变反应的水油比，进常压渣油时要边加热边输送，防止渣油冷凝堵塞管路。 2．反应系统 包括流化床反应器、预热炉、加热炉、热电偶等。反应器是反应系统的核心，为了保证流化床内的流化状态，在反应器底端设置不锈钢分布板。反应器中心是一端封闭的热电偶盲管，内置测量反应管芯温度的热电偶，测温点处于加热炉的恒温区域内，以保证反应温度的准确性。反应器出口设有200目丝网过滤器，防止磨损的石油焦被气流带出反应器。预热炉与加热炉是反应的热源，为了保证流化床内的反应温度均匀温度，加热炉采用四段控温加热，分别由四个温度控制器控制并指示温度，通过对加热炉四段温度的调节，可以保证在反应器中重油裂解反应所需热量。
图2-1 重油快速裂解反应流程图 1.柱塞式计量泵 2.气瓶 3.预热炉 4.电加热炉 5.流化床反应器 6.热电偶 7.冷凝器 8.气液分离器9.电子天平10.湿式流量计11.集气袋12.气相色谱仪 Fig 2-1 Reaction flowsheet of heavy oil fast cracking 1.pluger meter ring pump 2.gas bottle 3.preheating furnace 4.electric heating furnace 5.fluidized reator 6. thermocouple 7.condensator 8.gas-liquid separator 9.electronical balance 10.water-sealed flowmeter 11.gas collection bag 12. Gas chromatograhy 3．分离系统 包括冷凝器、气液分离器两部分。裂解产生的高温油气先经过水冷，将温度降至常温，液相冷凝在气液分离器底部，气体产品从分离器顶部排出，进入后续测量分析系统。 4．测量分析系统 包括气相色谱仪、湿式流量计、电子天平。气相色谱仪用来分析气体产物的组成，其中，氢火焰检测器分析可燃组分，热导检测器分析氢气、一氧化碳和二氧化碳。湿式流量计用来测量气相产物的体积。电子天平用来称量反应过程中，反应中进入反应系统的水和原料油的质量，以及反应后液体产物的质量。 2.1.3 实验步骤与数据处理方法 2.1. 3.1 实验步骤
山西师范大学本科毕业论文 山西师范大学本科毕业论文 生物质热解制备生物油的经济性分析 作者： 院系： 专业： 年级： 学号： 指导教师： 答辩日期：
山西师范大学本科毕业论文 致谢 光阴似箭，岁月如梭，不知不觉我即将走完大学生涯的第四个年头，回想这一路走来的日子，父母的疼爱关心，老师的悉心教诲，朋友的支持帮助一直陪伴着我，让我渐渐长大，也慢慢走向成熟。 首先，我要衷心感谢一直以来给予我无私帮助和关爱的老师们，特别是我的导师，班主任老师、专业课老师，学院老师，党政办老师。谢谢你们这四年以来对我的关心和照顾，从你们身上，我学会了如何学习，如何工作，如何做人。 其次，我还要真诚地谢谢在我的学习和生活中给予关怀和帮助的同学和学姐，在这四年当中，你们给予了我很多帮助，在我的学习工作生活各个方面，你们给我提出了很多宝贵的建议，我的成长同样离不开你们。 再次，我还要认真地谢谢我身边所有的朋友和同学，你们对我的关心、帮助和支持是我不断前进的动力之一，我的大学生活因为有你们而更加精彩。 最后，我要感谢我的父母及家人，没有人比你们更爱我，你们对我的关爱让我深深感受到了生活的美好，谢谢你们一直以来给予我的理解、鼓励和支持，你们是我不断取得进步的永恒动力。
山西师范大学本科毕业论文 目录 本科毕业论文 .............................................................................错误！未定义书签。致谢 ...........................................................................................错误！未定义书签。中文内容摘要 (3) Abstract (3) 一概述 (5) 二原料收集和预处理 (5) 2.1收集原料 (5) 2.2预处理 (6) 2.21 新工艺的应用 (6) 2.22 生物反应器 (6) 三热解液化转化过程经济性分析、产品的市场分析 (7) 3.1热解工艺方案 (7) 3.11 热解液化规模 (7) 3.12 经济性分析的财务评价参数 (7) 3.13 秸秆收集半径计算 (8) 3.2技术经济性分析 (8) 3. 12 热解液化工厂投资估算 (8) 3.13 热解液化工厂财务评价 (9) 3.14 生物油生产成本分析 (10) 四综合分析 (13) 参考文献 (14)
第十章生物质热解技术 1 概述 热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。 图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系 生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。本章中主要围绕热解展开。 1.1生物质热解概念 热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。 关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。 生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。此外，生物质还含有提取物，主要由萜烯、脂肪酸、芳香物和挥发性油组成，这些提取物在有机和无机溶剂中是可溶的。三种成分的含量茚生物质原料的不同而变化，生物质热裂解产
生物质热解分慢速热解和快速热解。 快速热解为生物质在常压中等温度(约500℃)，较高的升温速率103一104℃/s，蒸汽停留时间1s以内，据文献报道液体生物油的产率最高可达85％，并仅有少量可燃的不凝性气体和炭产生。 生物质快速热解技术始于20世纪70年代，是一种新型的生物质能源转化技术。它在隔绝空气或少量空气的条件下，采用中等反应温度，很短的蒸汽停留时间，对生物质进行快速的热解过程，再经过骤冷和浓缩，最后得到深棕色的生物油。 众所周知，目前生物质气化法是大规模集中处理生物质的主要方式，但也存在气体热值低，不易存贮、输送，小规模设备发电成本高以及上电网困难等问题；而固体燃料直接燃烧存在燃烧不完全，热利用率低，使用场合受限制等缺点。鉴于上述情形，生物质快速热解技术作为一项资源高效利用的新技术逐渐受到重视，已成为国内外众多学者研究的热点课题。因为生物油易于储存和运输，热值约为传统燃料油的一半以上，又可以作为合成化学品的原料，同时产生的少量气、固体产物可以在生产中回收利用。 2.1国外快速热解现状 国际能源署(IEA)组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的10余个研究小组进行了10余年的研究工作，重点对这一过程发展的潜力、技术、经济可行性以及参与国之间的技术交流进行了协调，并在所发表的报告中得出了十分乐观的结论。欧美从20世纪70年代第一次进行生物质快速热解实验以来，已经形成比较完备的技术设备和工业化系统，表1较详细列出了欧美地区快速热解技术正常运行的反应器。
其中加拿大的Dyna Motive Energy Systems是目前利用生物质快速热解技术实行商业化生产规模最大的企业，其处理量为1500kg／h，生产以树皮、白木树、刨花、甘蔗渣为原料，在隔绝氧气450～500℃条件下，采用鼓泡循环流化床反应器，生物油的产率为60％一75％，炭15％一20％，不凝性气体10％～20％以上均为质量产率。生物油和炭可以作为商业产品出售，而不凝性气体则为循环气体燃烧使用，整个过程无废弃物产生，从而达到原料100％的利用率。 2.2国内快速热解现状 我国是一个农业大国，生物质资源非常丰富，仅稻草、麦草、蔗渣、芦苇、竹子等非木材纤维年产就超过10亿吨，加上大量的木材加工剩余物，都是取之不尽的能源仓库。 目前我国生物质的利用形式还是以直接燃烧为主，快速热解技术研究在国内尚处于起步阶段，主要的研究情况如下：沈阳农业大学开展了国家科委“八五”重点攻关项目“生物质热裂解液化技术”的研究工作，并与荷兰Twente大学合作，引进生产能力50kg／h的旋转锥型热解反应器，他们在生物质热解过程的实验研究和理论分析方面都做了很有成效的工作；浙江大学、中科院化工冶金研究所、河北环境科学院等近年来也进行了生物质流化床实验的研究，并取得了一定的成果；其中浙江大学于20世纪90年代中期，在国内率先开展了相关的原理性试验研究，最早使用GC—MS联用技术定量分析了生物油的主要组分，得到了各个运行参数对生物油产率及组成的影响程度；山东工程学院于1999年成功开发了等离子体快速加热生物质热解技术，并首次在国内利用实验室设备热解玉米秸粉，制出了生物油加。