发展生物质液体燃料有利于满足高品质能源的需求,改善生态环境,提高生物质能源综合利用水平和增加农民收入。然而生物质的供给受到季节的影响, 生物质单独气化的规模受到限制。如何规模化、高效利用生物质能是生物质能可持续发展必须回答的问题之一。本项目在我国液体燃料短缺、温室气体减排巨大压力的背景下,从煤化工领域与能源动力综合与学科交叉的层面,开展以下研究生物质/煤综合互补利用方法及燃料化学能梯级利用机理;生物质/煤多能源互补多联产系统集成规律研究;若干有发展前景的多联产系统概念性方案设计和联产系统经济性、环境特性及能源利用效率的全生命周期分析与评价。本课题研究成果将为适合中国国情的生物质大规模、高效利用及低能耗、低成本CO2回收方法提供新思路与新方法,也为实现国家中长期规划中的碳减排目标提供可能的技术路线。
biomass;co-gasification;liquid fuels;co-production;CCS
针对分散生物质利用效率低、煤基替代燃料系统能源利用效率低和温室气体排放高等问题,本项目设计了15个考虑CO2 地质埋存或EOR的生物质/煤互补液体燃料-电力联产系统,提出了表征多联产系统节能和温室气体减排的指标边际发电效率和相对温室气体排放系数。通过理论研究、流程模拟和经济性评价对不同系统进行了详细的技术经济评价;基于全生命周期理论,对不同生物质利用比例和发电比例的生物质/煤互补多联产系统进行了全生命周期温室气体排放研究。研究结果表明与单产系统相比,生物质/煤互补的液体燃料-电力多联产系统具有较高的边际发电效率;联产系统的CO2分离能耗为考虑CCS的IGCC系统的70%左右,为考虑CCS的超临界燃煤发电系统的40%左右;相对于其他生物燃料技术(比如生物乙醇)来说,单位GJ的液体燃料消耗的生物质量较低;当联产35%-47%的生物质,则生物质/煤互补的多能源系统温室气体净排放接近零;基于经济性分析提出了若干具有发展前景的生物质/煤互补的多联产系统。结合国内生物质集中利用的4种供应模式,基于单岛收集模型,构建了生物质物流成本模型。能够定量描述不同预处理工艺对生物质物流成本的影响,从而可以更好的揭示生物质物流成本分布。利用“组分对口,分级转化;品位对口,梯级利用”的系统集成思想,提出了新型煤基汽油-电力联产系统。本项目的研究成果将为适合中国国情的生物质大规模、高效利用及低能耗、低成本CO2回收方法提供新思路与新方法。共发表5篇学术论文,其中SCI检索2篇。