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生物質能源科技發(fā)展思路解讀的理工論文
在《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》中，提出生物質能科技發(fā)展思路是以木質纖維素為原料生產(chǎn)乙醇、丁醇、生物汽油等液體燃料及適應多種非糧原料的先進生物燃料產(chǎn)業(yè)化關鍵技術，實施二代燃料乙醇技術工程示范。同時，開發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物生物燃氣高效制備及其綜合利用關鍵技術，實現(xiàn)生物燃氣規(guī)模化示范應用。其核心目標是實現(xiàn)先進生物燃料技術產(chǎn)業(yè)化及高值化綜合利用。
為實現(xiàn)這一目標，筆者對“十二五”期間我國生物質能源的科技發(fā)展思路作了一些思考。
突破生物液體燃料核心技術
木質纖維素等生物質資源主要包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工廢料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄生物質等。開發(fā)以木質纖維素為原料實現(xiàn)燃料乙醇、丁醇和生物汽油等的規(guī)模化生產(chǎn)，既可以緩解進口石油的壓力，又可以促進與之相關的一批產(chǎn)業(yè)，如設備制造、產(chǎn)品深加工等發(fā)展。
目前，我國在生物柴油、燃料乙醇、水相催化制取汽油航油、氣化合成醇醚燃料及熱解液化制取生物油等方面開展了相關研究，取得了較好進展。但是與歐美發(fā)達國家相比，在一些關鍵技術方面仍存在差距，產(chǎn)業(yè)化過程也有較大差距。尤其在生物質資源規(guī)模化培育、原料預處理、非糧原料的高效轉化技術等方面差距更大，而在生物柴油和生物質熱解液化等技術方面與國際先進水平有一定差距，在水相重整制取生物汽油航油和氣化合成醇醚燃料等方面取得了一定的創(chuàng)新成果，處于國際先進水平。
因此，突破培育和轉化關鍵技術，尋找新的、有效的預處理手段，不僅提升技術創(chuàng)新能力，縮短與發(fā)達國家之間的技術差距，也是生物燃料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)之路。
開發(fā)生物燃氣高值化利用技術
生物燃氣是指以生物質為原料通過生物發(fā)酵、化學等方法產(chǎn)生的可燃氣體，可分為沼氣、生物質氣化氣和氫氣等。與其他燃料相比，生物燃氣是最環(huán)保的燃料。
目前，我國的生物燃氣發(fā)展在一些關鍵技術和設備方面有了突破，作為一個新型產(chǎn)業(yè)的雛形已展現(xiàn)，但也面臨很多困難。發(fā)酵原料單一和產(chǎn)品應用的局限，限制了生物燃氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化和市場化的進程。因此，開發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物生物燃氣高效制備及其綜合利用關鍵技術，實現(xiàn)生物燃氣規(guī)模化示范應用，將會有力地推動我國生物燃氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，緩解我國能源緊張局面。
重點任務分析
《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》在生物質能科技領域確定了生物質能的高效利用重大專項，以研制及綜合利用液體燃料和生物質氣體燃料為目標，研發(fā)高效的生物質能轉化技術，開發(fā)多聯(lián)產(chǎn)技術，提高生物質能轉化附加值，降低利用成本等為重點任務。對此，筆者分析如下。
其一是生物質制備液體燃料技術及其綜合利用示范工程。
針對我國木質纖維素原料預處理技術和多元化生物質資源規(guī)�；嘤c利用等核心技術亟須突破的現(xiàn)狀，研制木質纖維素原料的高效預處理技術和低成本降解技術等關鍵技術，建設萬噸級纖維素水解制備液體燃料及其醇電聯(lián)產(chǎn)綜合利用示范工程，實現(xiàn)纖維素乙醇、丁醇的清潔生產(chǎn)和能量自給。到2015年，示范工程規(guī)模將達到3萬噸/年以上，并建立相應的技術經(jīng)濟評價體系。
針對我國非糧燃料乙醇生產(chǎn)過程的能效較低、涉及的關鍵技術與工藝需要進一步提升的現(xiàn)狀，通過非糧燃料乙醇高效生產(chǎn)關鍵技術的研制，掌握具有自主知識產(chǎn)權的非糧燃料乙醇高效生產(chǎn)技術。到2015年，非糧燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模將達到500萬噸/年以上，原料的乙醇轉化率將達到90%。
針對我國生物柴油生產(chǎn)原料主要為餐飲廢油或榨油腳，嚴重影響產(chǎn)品質量，也不能保證原料的穩(wěn)定供應，以及生產(chǎn)過程中存在液體酸堿催化工藝的環(huán)境友好性差等問題，研制廢水高效利用能源微藻培養(yǎng)技術等，實現(xiàn)生物柴油清潔、高效生產(chǎn)。到2015年，建立生物柴油連續(xù)化清潔生產(chǎn)工藝，生物柴油生產(chǎn)規(guī)模將達到100萬噸/年。
其二是生物質熱化學轉化制備液體燃料及多聯(lián)產(chǎn)示范工程。
針對我國目前生物質氣化熱解技術的不成熟，導致初級產(chǎn)物以及后續(xù)的液體燃料產(chǎn)品品質低下等問題，研制先進高效凈化與組分調變一體化技術等，建設擁有自主知識產(chǎn)權的萬噸級生物質熱化學轉化制備液體燃料及熱、電、化學品等多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范工程，降低液體燃料的生產(chǎn)成本，提高生物質資源化利用率和附加值。到2015年，開發(fā)木質纖維素類生物質綜合利用高效液化多元化技術集成體系，完成關鍵共性技術突破，建立萬噸級規(guī)模的技術集成綜合示范工程，形成擁有自主知識產(chǎn)權的成套生產(chǎn)工藝及裝備，總體技術達到國際先進水平。
其三是生物質原料專用機械及加工轉化成套技術裝備。
針對我國生物質能產(chǎn)業(yè)存在設備故障率較高，維修頻繁，影響連續(xù)生產(chǎn)，長時間連續(xù)運行的穩(wěn)定性不好，設備關鍵部件耐高溫和耐腐蝕性能不夠等問題，研制非糧生物質原料收集裝備等，到2015年實現(xiàn)生物質原料專用機械的規(guī)�；a(chǎn)，建設10萬噸級燃料乙醇成套技術裝備，達到工業(yè)化利用的經(jīng)濟性指標。
其四是農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物燃氣及其綜合利用示范工程。
針對我國沼氣工程基本采用濕發(fā)酵工藝和發(fā)酵原料單一等問題，研制高濃度、混合原料的濕發(fā)酵、干發(fā)酵技術等，實現(xiàn)生物質燃氣的高效生產(chǎn)與高值化利用。
針對我國沼氣工程裝備水平低下和沼氣利用途徑單一等問題，研制農(nóng)業(yè)廢棄物高效制備甲烷化生物燃氣等技術，實現(xiàn)沼氣資源從初級粗放型利用模式向著作為運輸燃料、車用燃料、城鄉(xiāng)生活燃料和基本化工原料等多元化利用模式轉變。到2015年，實現(xiàn)沼氣的高效生產(chǎn)與高值化利用，建成沼氣發(fā)電設施100萬千瓦，沼氣純化壓縮高質化利用量規(guī)模達到1000萬立方米/年。
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