航天方案開啟生物質(zhì)“高值化”時代

圖為航天生物質(zhì)氣化技術(shù)成果發(fā)布會現(xiàn)場。

9月24日，一場以“智匯生物質(zhì) 氣化新碳索”為主題的航天生物質(zhì)氣化技術(shù)成果發(fā)布會在河北滄州召開。記者從會上了解到，本次發(fā)布的“航天生物質(zhì)炭化制粉氣化一體化技術(shù)”由航天長征化學工程股份有限公司（簡稱“航天工程”）自主研發(fā)，并于近日通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會（簡稱“中國石化聯(lián)”）組織的科技成果評價，標志著我國生物質(zhì)能氣流床高效轉(zhuǎn)化技術(shù)正式邁入工業(yè)化應用新階段。

成就這一技術(shù)的背后，既是我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的迫切需求，也是航天工程堅持自主創(chuàng)新、攻堅關(guān)鍵工藝的生動體現(xiàn)。這項歷時三年攻關(guān)的技術(shù)成果，成功將生物質(zhì)從“低附加值焚燒”轉(zhuǎn)向“高值化化工原料”，為我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生態(tài)環(huán)境保護提供了切實路徑，為行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了具備產(chǎn)業(yè)化前景的航天方案。

能源轉(zhuǎn)型呼喚生物質(zhì)能高效轉(zhuǎn)化

在我國全面推進能源結(jié)構(gòu)向清潔化、低碳化、高效化轉(zhuǎn)型的背景下，生物質(zhì)能作為“可再生+負碳”的優(yōu)質(zhì)資源，長期受制于轉(zhuǎn)化效率低、產(chǎn)業(yè)化難等難題，未能完全發(fā)揮其真實價值。

據(jù)介紹，當前能源轉(zhuǎn)型機遇與挑戰(zhàn)并存。一方面，我國新能源發(fā)展迅速，“十四五”以來，我國構(gòu)建起全球最大、發(fā)展最快的可再生能源體系，可再生能源發(fā)電裝機占60%左右；另一方面，歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機制等規(guī)則重塑國際綠色貿(mào)易，國際綠色甲醇、綠色航煤等標準體系對我國產(chǎn)業(yè)形成一定壓力。與此同時，國內(nèi)新能源政策持續(xù)推動新能源消納與系統(tǒng)建設(shè)，綠電-綠氫-綠醇產(chǎn)業(yè)鏈正在快速形成，為生物質(zhì)能的發(fā)展提供了廣闊的市場空間。

在這一背景下，航天生物質(zhì)炭化制粉氣化一體化技術(shù)的突破恰逢其時。航天工程董事長姜從斌指出：“煤化工作為重點排放行業(yè)，面臨明確的減排約束與轉(zhuǎn)型壓力。生物質(zhì)氣化耦合煤化工是當前技術(shù)條件下實現(xiàn)系統(tǒng)降碳的可行路徑。該技術(shù)通過‘生物質(zhì)頭’與‘煤頭’的有機結(jié)合，并依托現(xiàn)有園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施，實施‘兩頭一尾’模式，不僅能有效降低全生命周期碳排放，還能為傳統(tǒng)化工園區(qū)盤活資產(chǎn)、平穩(wěn)過渡至碳中和階段爭取到寶貴窗口期?！?/p>

圖為航天工程董事長姜從斌。

全鏈條技術(shù)打通產(chǎn)業(yè)化路徑

經(jīng)過三年技術(shù)攻關(guān)，航天工程成功研發(fā)出航天生物質(zhì)炭化制粉氣化一體化技術(shù)，實現(xiàn)了從機理研究-機理分析-實驗室小試-基地中試-工程示范的全鏈條產(chǎn)業(yè)化路線。

航天工程總經(jīng)理孫慶君介紹，在生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)方面，航天工程進行了系統(tǒng)性的探索和實踐。首先，開展深入的機理研究，系統(tǒng)分析了典型生物質(zhì)的預處理及氣化特性，建立了完善的生物質(zhì)物性數(shù)據(jù)庫；其次，創(chuàng)新性地提出了生物質(zhì)原料炭化制粉氣化一體化工藝，并成功開發(fā)了配套的專利裝備，實現(xiàn)了生物質(zhì)原料的易得性和預處理高效性。同時，建設(shè)完整的生物質(zhì)氣化中試裝置，開展了系統(tǒng)的試驗研究。目前，中試裝置已成功試燒了玉米秸稈、稻殼、灌木、蘆葦、牛糞等多種生物質(zhì)原料，充分驗證了生物質(zhì)氣流床氣化技術(shù)的可行性與適應性。

圖為航天工程總經(jīng)理孫慶君。

該技術(shù)在國際領(lǐng)先的航天粉煤氣化技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化了炭化制粉環(huán)節(jié)。航天工程氫能事業(yè)部總經(jīng)理殷雨田指出，該技術(shù)成果解決了氣流床低成本、低功耗制粉的難題，使炭化制粉環(huán)節(jié)綜合能耗較傳統(tǒng)炭化技術(shù)降低約25%。同時，技術(shù)有效避免了堿金屬的粘結(jié)問題，并解決了高氯灰水腐蝕難題。此技術(shù)使得典型項目的甲醇生產(chǎn)成本控制在3200~3400元/噸，具有顯著經(jīng)濟可行性。

圖為航天工程氫能事業(yè)部總經(jīng)理殷雨田。

中試階段的數(shù)據(jù)為技術(shù)的可行性提供了有力支撐。航天工程工藝管道室副主任房華披露了中試裝置的關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)：國內(nèi)首套1.0t/h處理量的生物質(zhì)炭化制粉氣化一體化中試裝置累計運行超300小時，72小時連續(xù)考核期間安全平穩(wěn)。具體數(shù)據(jù)顯示，生物炭（干基）質(zhì)量收率88.8%，生物炭能量收率92.2%；在3.0MPa的氣體壓力下，碳轉(zhuǎn)換率98.6%，有效氣（CO+H?）含量80.6%，冷煤氣效率74.1%，各項指標達到或優(yōu)于設(shè)計值。

圖為航天工程工藝管道室副主任房華。

9月21日，在中國石化聯(lián)組織的科技成果評價會上，由七位行業(yè)專家組成的評價委員會一致認為，航天生物質(zhì)炭化制粉氣化一體化技術(shù)可行，具備工業(yè)化應用條件，同意通過評價，建議加快工業(yè)化示范應用。

航天工程熱工部副部長張文斌介紹，該技術(shù)建成行業(yè)首套“炭化制粉一體化+氣流床氣化”中試裝置，已詳細開展磨煤制粉、密相輸送和高壓氣化測試，累計運行300余小時。在同等炭化條件下，該裝置實現(xiàn)了能量和碳最大程度向有效氣轉(zhuǎn)化，避免了物料冷熱交替的問題，最大程度上實現(xiàn)了能量合理利用，尤其適合大規(guī)模生物質(zhì)炭化。

圖為航天工程熱工部副部長張文斌。

示范應用繪就綠色產(chǎn)業(yè)新藍圖

該技術(shù)的突破性進展獲得了業(yè)界的廣泛認可。與會專家一致認為，這項將低熱值、低密度的生物質(zhì)資源，高效轉(zhuǎn)化為高價值綠色能源和化學品的“變廢為寶”關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和“雙碳”目標的重要抓手。

中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會副會長魏鎖評價道，該技術(shù)將價值低、熱值低的生物質(zhì)資源，通過原料預處理和氣化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為高價值的甲醇、可持續(xù)航空燃料（SAF）等綠色燃料，極大地提升了生物質(zhì)的利用效率和經(jīng)濟價值，真正實現(xiàn)了資源循環(huán)利用與環(huán)境保護的雙贏。滄州臨港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會副主任孫瑋紅同樣表示，該技術(shù)為地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與國家能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了“可量化、可復制”的方案，期待加快示范應用落地。

市場反饋是最好的“試金石”。目前，該技術(shù)已吸引多家行業(yè)龍頭企業(yè)伸出合作橄欖枝，工業(yè)化示范應用的步伐正在加快。面向未來，姜從斌提出，航天工程將聚焦三方面推進后續(xù)工作：一是持續(xù)優(yōu)化工藝包，重點突破低溫氣化、近零碳排放等環(huán)節(jié)，提升整體技術(shù)經(jīng)濟性；二是推進示范項目落地，在條件成熟園區(qū)開展規(guī)?；炞C，形成可復制、可推廣的商業(yè)模式；三是積極參與標準制定工作，推動建立科學、務(wù)實、包容的生物質(zhì)燃料認證與交易機制，為產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展營造良好環(huán)境。

正如姜從斌所言：“能源轉(zhuǎn)型是一項長期而系統(tǒng)的工程，既需技術(shù)突破，也需政策協(xié)同、市場驅(qū)動與生態(tài)共建?！彪S著這項航天生物質(zhì)氣化技術(shù)從實驗室走向廣闊的田野與工廠，將為保障國家能源安全、深入推進“雙碳”目標，持續(xù)注入更為強勁而持久的“綠色動能”。一個屬于生物質(zhì)“高值化”利用的新時代，正隨著技術(shù)的成熟而加速到來。

圖為航天工程常務(wù)副總經(jīng)理朱玉營主持會議。