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生物质热解液化技术研究与展望

生物质热解液化技术研究与展望. 中国科学技术大学 朱锡锋 2013 年 7 月 29 日. 第一部分 生物质热解液化技术简介. 炭 粉. 快速受热. 生物质. 可燃气. 450 ℃ ~550 ℃. 快速冷却. 热解气. 生物油. 生物质热解液化技术简介. 注： 对于自热式热解，炭粉或可燃气被用作热解热源，热解输出产物实际只有两种. 表 1 秸秆热解产物的产率和用途. 生物油组分与特性研究. 生物油是一种高水分含氧有机化合物的混合物，其中有机物 200 余种 生物油组成虽与原料种类和热解条件有关，但族组分构成趋势相近

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生物质热解液化技术研究与展望

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Presentation Transcript

  1. 生物质热解液化技术研究与展望 中国科学技术大学 朱锡锋 2013 年 7 月29日

  2. 第一部分生物质热解液化技术简介

  3. 炭 粉 快速受热 生物质 可燃气 450℃~550℃ 快速冷却 热解气 生物油 生物质热解液化技术简介 注：对于自热式热解，炭粉或可燃气被用作热解热源，热解输出产物实际只有两种 表1秸秆热解产物的产率和用途

  4. 生物油组分与特性研究 • 生物油是一种高水分含氧有机化合物的混合物，其中有机物200余种 • 生物油组成虽与原料种类和热解条件有关，但族组分构成趋势相近 • 生物油含有大量反应活性较强的物质，稳定性尤其是热稳定性不好

  5. 生物油的潜在用途 Bio-oil Seperate Boiler Upgrade Gasify Reform Synthesis Engine Turbine Heat Electricity Vehicle fuels etc. H2 Chemicals

  6. 生物油在冶炼炉中的燃烧应用 生物油在锅炉中的燃烧应用 生物油中可分离提取的化学品

  7. 生物质热解液化技术特点 • 生物质热解液化技术具有工艺过程短、原料适应性强、反应迅速、转化率高、转化强度大和易于产业化等特点 • 生物油的燃料品位虽然不尽理想，但毕竟是一种液体燃料，比同样是低品位的生物质固体燃料提升了一个档次 • 秸秆热解转化为生物油后，其体积能量密度提升8~10倍，因而其运输和储藏功效也相应提升了8~10倍 • 生物油可以作为炉窑燃料直接燃烧使用，精炼后可作为车用燃料使用，还可以作为化工原料分离提取高值化工品 • 在农村对秸秆进行分散热解液化，然后再对生物油进行收集、应用或再加工，则可有效避免秸秆大规模直接转化利用存在的收集、运输和储藏之类的瓶颈问题

  8. 第二部分中国科技大学研究简介

  9. 流化床式热解液化技术研发 • 2002.7-2003.7在荷兰BTG做访问学者—研究生物质热解液化 • 2004年8月 20kg/h电热式流化床热解液化小试装置研制成功 • 2005年9月 20kg/h自热式流化床热解液化小试装置研制成功 • 2006年4月 100kg/h自热式流化床热解液化中试装置研制成功 • 2007年4月800kg/h自热式流化床热解液化示范装置研制成功

  10. 生物油燃烧技术研发 • 生物油可以单独直接燃烧使用 • 生物油着火温度和着火滞燃期较长，需要明火点燃 • 生物油稳定燃烧时，炉膛温度可达1300℃以上 • 完全燃烧时，其烟气排放符合《锅炉大气污染物排放标准》和《工业炉窑烟尘排放标准》 • 生物油具有酸性，燃烧应用时需对原有燃烧系统作适当改造

  11. 该技术2006年许可给安徽易能公司，2007年3月在合肥蜀山工业园建成处理能力800kg/h的流化床式生物质热解液化示范装置该技术2006年许可给安徽易能公司，2007年3月在合肥蜀山工业园建成处理能力800kg/h的流化床式生物质热解液化示范装置 流化床热解技术产业化示范与推广

  12. 万吨年处理能力热解液化装置的应用 • 2009年安徽易能售给山东易能公司1套，2012年再售其1套 • 2010年安徽易能售给陕西铜川公司1套 • 2011年安徽易能售给安徽冬阳公司1套

  13. 移动床式热解液化技术研究与示范 • 2008年初开始研发一种新的热解液化技术，新技术摒弃原有技术所采用的流化床技术，而采用一种移动床式的热解反应器 • 2009年5月在实验室成功研制50kg/h移动床式热解液化小试装置 • 2010年6月在合肥某企业租赁车间，成功研制200kg/h移动床式热解液化中试装置 • 2010年7月，学校该技术许可给安徽禾盛生物能源有限公司

  14. 租赁的某闲置小学 新盖的试验车间 新安装的50kw变压器 移动床式热解液化工业中试现场 科技部高技术中心领导视察中试 集成干燥预处理后的中试装置 移动床式热解液化技术工业中试 2011年12月在合肥郊区租赁某闲置小学 完成了移动床式热解液化技术的小型示范

  15. 移动床式热解技术的示范

  16. 国外热解液化技术概况

  17. 第三部分热解液化技术经济性分析

  18. 热解产品能源化利用时的分析 表1常见能源产品的热值、价格及其比价 注：①所有燃料价格均为市场终端用户价；②调和油是废弃石化油品与煤焦油等混合而成的燃料油 • 常规热解技术获得的生物油，最现实的用途是作为燃料油使用，预期其市场价和出厂价分别为1600元/吨和1400元/吨 • 年处理5000吨秸秆的液化工厂经济效益分析结果：当生物油和炭粉当作燃料销售时，液化工厂即便正常运行也将严重亏损 • 炭粉出厂价400元/吨时，生物油出厂价至少要达到2030元/吨才可以盈亏平衡，但这显然超出了其作为低级燃料油使用时的价值 解决办法：能源与化工相结合，实行两条腿走路

  19. 表2基于能源利用时的热解液化工厂经济效益估算表2基于能源利用时的热解液化工厂经济效益估算

  20. 高值化工品 250kg化工生物油 出厂价：8000元/吨油 价值：20000元/吨油 1吨 生物油 出厂价：3050元/吨 750kg燃料生物油 锅炉燃料油 出厂价：1400元/吨油 价值：1600元/吨油 生物油能源化工利用时的分析 • 采用选择性热解（如引入美拉德反应）获得的生物油，其销售价格要比常规热解液化技术获得的生物油（1400元/吨），高出1650元/吨 • 采用上述措施后，生物油分等级销售合计3050元/吨的售价，比其单一作为低级燃料使用时的盈亏平衡点售价2030元/吨高出1020元/吨 • 选择性热解和分离提纯会增加生物油的生产成本，但高出盈亏平衡点1020元/吨的生物油售价，估计能够抵消其生产成本的增加 采用选择性热解，将生物油分为化工生物油和燃料生物油后分别出售，其经济性将大为改观

  21. 第四部分生物质热解液化技术展望

  22. 生物油可分离得到的化学品 生物油、柴油及其乳化液 生物质热解液化技术展望 • 生物质热解液化完整技术应包括：生物油的制备、生物油的精制和应用。前者须先于后者成熟，但它的成熟又受制于后者 • 预期“十二五”末，生物油制备技术可以达到工业应用级，生物油乳化燃烧和生物油分离提纯等技术可以达到工业示范级 • 生物油催化裂解、生物油催化加氢、生物油乳化等精制车用燃料技术很可能还需要继续探索

  23. 热解自用或 作为燃料输出 第一阶段 直接燃烧使用 有规模的集中利用 分布式热解液化 第二阶段 分离精制使用 生物质 炭 粉 生物油 燃 气 作为燃料输出 或热解自用 生物油制备技术示范 生物油制备技术产业化 （直接燃烧使用） 生物油分离与精炼研究与示范 生物质热解液化技术完整地实现产业化 2012 2014 2016 2018 2020 生物质热解液化技术产业化路线图 热解液化技术产业化路线图 第一阶段：热解主产物生物油主要用作锅炉和窑炉等热力设备的燃料油，使热解液化技术获得真正成熟并初步形成产业 第二阶段：在有大量油品供应的前提下，生物油除继续燃烧使用外，开展生物油分离和精制等技术的研发与应用示范

  24. 谢 谢！ 欢迎批评指正！

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