理论教育 林业生物质能:可再生绿色能源的主角

林业生物质能:可再生绿色能源的主角

时间:2023-05-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:生物质能一直与太阳能、风能以及潮汐能一起作为新能源的代表,由于林业生物质资源量丰富且可以再生,其含硫量和灰分都比煤炭低,而含氢量较高,现在受关注的程度直线上升。目前液体生物质燃料主要被用于替代化石燃油作为运输燃料。开发生物质液体燃料是国际生物质能源产业发展最重要的方向,已开始大规模推广使用的主要液体燃料产品有燃料乙醇、生物柴油等。

林业生物质能:可再生绿色能源的主角

生物质能一直与太阳能风能以及潮汐能一起作为新能源的代表,由于林业生物质资源量丰富且可以再生,其含硫量和灰分都比煤炭低,而含氢量较高,现在受关注的程度直线上升。

(一)林业生物质能源发展现状与趋势

1.能源林培育

目前,世界上许多国家都通过引种栽培,建立新的能源基地,如“石油植物园”“能源农场”。美国已筛选了200 多种专门的能源作物—快速生长的草本植物和树木;法国、瑞典等国家利用优良树种无性系营造短轮伐期能源林,并且提出“能源林业”的新概念,把1/6 现有林用作能源林。最有发展前途能源作物是短期轮作能源矮林和禾本科类植物,选择利用的能源树种主要是柳树、杨树、桉树、刺槐、巨杉、梧桐等。围绕培育速生、高产、高收获物的能源林发展目标,在不同类型能源林树种选育、良种繁育、集约栽培技术、收获技术等方面取得了一系列卓有成效的研究成果。

欧洲柳树能源林研究与商业化应用早于北美,1976 年瑞典率先发起能源林业工程,并一直在寻找产量大、热值高的生物质材料,目前已经选择用于实际生产的高热值速生树种如柳树与杨树作为主要能源树种以提供生物燃料,占到瑞典能源的15%。目前瑞典柳树能源林商业化种植干物质产量是4 ~5t·公顷/年,在施肥清除杂草的措施下可达10t·公顷/年。

我国有经营薪炭林的悠久历史,但研究系统性不高、技术含量低、规模较小。1949 年后,开始搞一些小规模的薪炭林,但大都是天然林、残次生林和过量樵采的人工残林,人工营造的薪炭林为数不多,规模较小,经营管理技术不规范,发展速度缓慢,具有明显的局部性、自发性、低产性等特点。全国薪炭林试点建设阶段大体在“六五”试点起步,随后有了一定的发展。但近些年,薪炭林的建设逐年滑坡,造林面积逐年减少。根据第六次全国森林资源清查结果,薪炭林面积303.44 万 hm2,占森林总面积的1.7%;蓄积5627.00 万 m3,占森林总蓄积的0.45%;分别较第五次森林资源清查结果相比均减少了50%。说明我国薪炭林严重缺乏,亟须要发展,以增加面积和蓄积,缓解对煤炭、其他用途林种消耗的压力。并且,日益增长的对生物质能源的需求,如生物发电厂、固体燃料等,更加大了对能源林的需求。

在木本油料植物方面,我国幅员辽阔,地域跨度广,水热资源分布差异大,含油植物种类丰富,分布范围广,共有151 个科1553 种,其中种子含油量在40%以上的植物为154 个种,但是可用作建立规模化生物质燃料油原料基地乔灌木种不足30种,分布集中成片可建做原料基地,并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林建立起规模化的良种供应基地的生物质燃料油植物仅10 种左右,其中包括麻疯树、油桐、乌桕、黄连木、文冠果等。从世界范围来看,真正被用于生物柴油生产的木本油料优良品种选育工作才刚刚开始。

2.能源产品转化利用

(1)液体生物质燃料

生物质资源是唯一能够直接转化为液体燃料的可再生能源,以其产量巨大、可储存和碳循环等优点已引起全球的广泛关注。目前液体生物质燃料主要被用于替代化石燃油作为运输燃料。开发生物质液体燃料是国际生物质能源产业发展最重要的方向,已开始大规模推广使用的主要液体燃料产品有燃料乙醇、生物柴油等。

①燃料乙醇

燃料乙醇是近年来最受关注的石油替代燃料之一,以巴西和美国最为突出。美国生产燃料乙醇采用的技术路线为纤维素原料稀酸水解—戊糖己糖联合发酵工艺。欧盟有采用以植物纤维为原料,通过稀酸水解技术,将其中的半纤维素转化为绿色平台化合物糠醛;再将水解残渣(纤维素和木质素)进行真空干燥,并进行纤维素的浓酸水解,从而大幅度提高水解糖得率(大于70%),为木质纤维素制备燃料乙醇的经济可行性提供了较好的思路。

我国自20 世纪50 年代起,先后开展了稀酸常压、稀酸加压、浓酸大液比水解,纤维素酶水解法的研究并建成了南岔水解示范厂,主要利用原料为木材加工剩余物,制取目标为酒精和饲料酵母。与国外先进水平相比,存在着技术落后,设备老化,消耗高,效益低,成本居高不下。但这些研究目前在我国尚处于起步阶段,水解技术与国外相比仍有相当差距,而且很不经济。

从战略角度看,世界各国都将各类植物纤维素,作为可供使用生产燃料酒精丰富而廉价的原料来源,其中利用木质纤维素制取燃料酒精是解决原料来源和降低成本的主要途径之一。而纤维素生产酒精产业化的主要瓶颈是纤维素原料的预处理以及降解纤维素为葡萄糖的纤维素酶的生产成本过高。因此,该领域将以提高转化效率和降低生产成本的目标展开相关研究,如高效纤维素原料预处理和催化水解技术,用基因技术改造出能同时转化多种单糖或直接发酵纤维素原料为乙醇的超级微生物和能生产高活性纤维素酶的特种微生物,植物纤维资源制取乙醇关键技术的整合与集成等。

②生物柴油

生物柴油是化石液体燃料理想的替代燃料油,是无污染的可再生绿色能源,被认为是继燃料乙醇之后第二个可望得到大规模推广应用的生物液体能源产品。目前,生产生物柴油的主要原料有:菜籽油德国)、葵花籽油(意大利、法国)、大豆油(美国)、棕榈油(马来西亚)、亚麻油和橄榄油(西班牙)、棉籽油(希腊)、动物油脂(爱尔兰)、废弃煎炸油(澳大利亚)。生产方法可以分为3 大类:化学法、生物法和FT 合成技术。化学法包括裂解法、酯交换法、酯化法;生物法主要是指生物酶催化制备生物柴油技术。

③生物质油

生物质油是生物质热解生成的液体燃料,被称为生物质裂解油,与固体燃料相比,生物质油易于储存和运输,其热值为传统燃料用油的一半以上,并可作为化工原料生产特殊化工产品。目前,生物质油有2 种具有开发价值的用途:a.代替化石燃料;b.提取某些化学物质。国外热解实验装置归纳为5 种类型:携带床反应器、多层真空热解磨、流化床反应器、润旋反应器、旋转维壳反应器。Twente 所得产液率最高为70%。闪速热解液化可使液体产量最高达到80%。闪速热解在相对较低的温度下进行,较高的加热速率(1000 ~l0000℃/s),较短的停留时间,一般为1 秒,所以对设备的要求较高。在各种反应装置中,旋转锥式热解反应器具有较高的生物质油产率,以锯屑为原料经热解其生物质油产率为60%。

我国的山东理工大学、广州能源所、沈阳农业大学、浙江大学华东理工大学等在热解液化方面做了一系列的理论和实验研究工作。将来的研究工作主要集中在热解原料特性数据的搜集、检测,快速热解液化机理的研究,热解工艺过程的实验研究和液体产物处理等几个方面。

(2)气体生物质燃料

林业生物质气体燃料主要有生物质气化可燃气、生物质氢气以及燃烧产生的电能和热能。

①生物质气化

生物质气化是以生物质为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化介质,在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃部分转化为可燃气的过程,生物质气化时产生的气体有效成分为CO、H2 和CH4 等,称为生物质燃气。对于生物质气化过程的分类有多种形式。如果按照制取燃气热值的不同可分为:制取低热值燃气方法(燃气热值低于8MJ/m3),制取中热值燃气方法(燃气热值为16 ~33MJ/m3),制取高热值燃气方法(燃气热值高于33MJ/m3);如果按照设备的运行方式的不同,可以将其分为固定床、流化床和旋转床。如果按照汽化剂的不同,可以将其分为干馏气化、空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气—空气气化和氢气气化等。生物质气化炉是气化反应的关键设备。在气化炉中,生物质完成了气化反应过程并转化为生物质燃气。目前主要应用的生物质气化设备有热解气化炉、固定床气化炉以及流化床气化炉等几种形式。

生物质气化发电技术是把生物质转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而且分布分散的缺点,又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而且污染少的优点,所以气化发电是生物质能最有效、最洁净的利用方法之一。气化发电系统主要包括3 个方面:一是生物质气化,在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;二是气体净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证燃气发电设备的正常运行;三是燃气发电,利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电,有的工艺为了提高发电效率,发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。

生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视,生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle 生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平,可生产中热值气体。据报道,美国有350 多座生物质发电站,主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其他林产品加工厂,这些工厂大都位于郊区。发电装机总容量达7000MW,提供了大约6.6 万个工作岗位。到2010 年,生物质发电将达到13000MW 装机容量,届时有16.2 万hm2 的能源农作物和生物质剩余物作为气化发电的原料,同时可安排约17 万名就业人员。美国能源部生物质发电计划的目标是到2020 年实现生物质发电的装机容量为45000MW,年发电2250 亿~3000 亿度。

欧洲也在生物质发电方面进行了很多研究,也建立了许多示范工程。促进生物质为基础的电力通过绿色电力发展,在2010 年从现在的可再生能源发电的14%上升到22%。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划,生物质能在总能耗中的比例由原来的3%增到目前的25%,已拥有装机容量为1M ~2MW 的区域供热站90 座。瑞典和丹麦正在实施利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求,以大大提高其转换效率。1999 年,瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中,26%是生物质能。芬兰是世界上利用林业废料/造纸废气物等生物质发电最成功的国家之一,其技术与设备为国际领先水平。福斯特威勒公司是芬兰最大的能源公司,也是制造具有世界先进水平的燃烧生物质的循环流化床锅炉公司,最大发电量为30 万kW。该公司生产的发电设备主要利用木材加工业、造纸业的废弃物为燃料,废弃物的最高含水量可达60%,排烟温度为140℃,热电效率达88%。

我国生物质气化供气,作为家庭生活的气体燃料,已经推广应用了400 多套小型的气化系统,主要应用在农村,规模一般在可供200 ~400 户家庭用气,供气户数4 万余户。用于木材和农副产品烘干的有800 多台。生物质气化发电技术也得到了应用,第一套应用稻糠发电的小型气化机组是在1981 年,1MW 级生物质气化发电系统已推广应用20 多套。气化得到的气体热值为4M ~10MJ/m3,气化的热效率一般为70%左右,发电的热效率比较低,小型的气化系统只有12%左右,MW 级的发电效率也不到18%。

提高气化效率、改善燃气质量、提高发电效率是未来生物质气化发电技术开发的重要目标,采用大型生物质气化联合循环发电(BIGCC)技术有可能成为生物质能转化的主导技术之一,效率可达40%以上;同时,开发新型高效率的气化工艺也是重要发展方向之一。

②生物质制氢

氢能是一种新型的洁净能源,是新能源研究中的热点,在21 世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。国际上氢能研究从20 世纪90 年代以来受到特别重视。美国早在1990 年就通过了SparkM.Matsunaga 氢能研究与发展、示范法案,启动了一系列氢能研究项目。日本通产省于1993 年启动了世界能源网络项目,到2020 年计划投入30 亿美元开发氢能系统的关键技术。目前制氢的方法很多,主要有水电解法、热化学法、太阳能法、生物法等。生物质制氢技术是制氢的重要发展方向,主要集中在生物法和热化学转换法。意大利开发了生物质直接气化制氢技术,过程简单,产氢速度快,成本显著低于电解制氢、乙醇制氢等,欧洲正在积极推进这项技术的开发。

生物质资源丰富、可再生,其自身是氢的载体,通过生物法和热化学转化法可以制得富氢气体。随着“氢经济社会”的到来,无污染、低成本的生物质制氢技术将有一个广阔的应用前景。

3.固体生物质燃料

固体生物质燃料是指不经液化或气化处理的固态生物质,通过改善物理性状和燃烧条件以提高其热利用效率和便于产品的运输使用。固体生物质燃料适合于利用林地抚育更新和林产加工剩余物以及农区燃料用作物秸秆。由于处理和加工过程比较简单,投能和成本低,能量的产投比高,是原料富集地区的一种现实选择,欧洲和北美多用于供热发电。固体生物质燃料有成型、直燃和混合燃烧3 种燃烧方式和技术。

(1)生物质成型燃料

生物质燃料致密成型技术(BBDF)是将农林废弃物经粉碎、干燥、高压成型为各种几何形状的固体燃料,具有密度高、形状和性质均一、燃烧性能好、热值高、便于运输和装卸等特点,是一种极具竞争力的燃料。从成型方式上来看,生物质成型技术主要有加热成型和常温成型两种方式。生物质成型燃料生产的关键是成型装备,按照成型燃料的物理形状分为颗粒成型燃料、棒状成型燃料和块状燃料成型燃料等形式。

我国在生物质成型燃料的研究和开发方面开始于20 世纪70 年代,主要有颗粒燃料和棒状燃料两种,以加热生物质中的木质素到软化状态产生胶粘作用而成型,在实际应用过程中存在能耗相对较高、成型部件易磨损以及原料的含水率不能过高等不足。近几年在借鉴国外技术的基础上,开发出的“生物质常温成型”新技术大大降低了生物质成型的能耗,并开展了产业化示范。

(2)生物质直接燃烧技术

直接燃烧是一项传统的技术,具有低成本、低风险等优越性,但热利用效率相对较低。锅炉燃烧发电技术适用于大规模利用生物质。生物质直接燃烧发电与常规化石燃料发电的不同点主要在于原料预处理和生物质锅炉,锅炉对原料适用性和锅炉的稳定运行是技术关键。

林业生物质直接燃烧发电主要集中在美国、芬兰和瑞典等国家,其中美国是世界上林业废物直接燃烧发电规模最大的国家,拥有超过500 座以林业生物质为原料的电厂,大部分分布在纸浆、纸制品和其他木材加工厂的周围,美国生物质直接燃烧发电占可再生能源发电量的70%,生物质发电装机容量已达1050 万千瓦,预计到2015 年装机容量将达1630 万千瓦。芬兰燃用林业生物质的流化床锅炉技术国际领先。瑞典在林业生物质收集技术方面居世界领先地位,生物质热电厂也多采用循环流化床锅炉。过去,林业生物质直燃发电大多采用中温中压层燃炉,以降低锅炉结渣和腐蚀的风险。随着技术的发展,高温高压流化床锅炉发电也越来越多地采用;装机容量一般大于20MW,高的可以达到100MW 以上,芬兰和瑞典也在尝试在较小的生物质发电项目中利用循环流化床锅炉。

生物质直接燃烧发电的关键是生物质锅炉。我国已有锅炉生产企业曾生产过木柴(木屑)锅炉、蔗渣锅炉,品种较全,应用广泛,锅炉容量、蒸汽压力和温度范围大。但是由于国内生物质燃料供应不足,国内市场应用多为中小容量产品,大型设备主要是出口到国外生物质供应量大集中的国际市场常州综研加热炉有限公司与日本合资开发了一种燃烧木材加工剩余物的大型锅炉,用于木材加工企业在生产过程中所需要供热系统的加热,以降低木材产品生产的成本。(www.daowen.com)

(3)生物质混燃技术

混燃是最近10 年来许多工业化国家采用的技术之一,有许多稻草共燃的实验和示范工程。混合燃烧发电包括:直接混合燃烧发电、间接混合燃烧发电和并联混合燃烧发电3 种方式。直接混合燃烧发电是指生物质燃料与化石燃料在同一锅炉内混合燃烧产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电,是生物质混合燃烧发电的主要方式,技术关键为锅炉对燃料的适应性、积灰和结渣的防治、避免受热面的高温腐蚀和粉煤灰的工业利用。

国内很多研究机构和发电企业开始自主进行燃煤锅炉直接混燃生物质发电的研究和实践,清华大学热能工程系和秦皇岛福电集团在75t/小时燃煤循环流化床锅炉上进行直接混燃发电试验。研究表明:在入炉生物质的量占入炉总热值的20%以下,只需要增加一套生物质预处理设备,燃煤锅炉几乎不需要进行任何改变,锅炉即可稳定运行,甚至还可以改进燃烧性能。

生物质混合燃烧发电技术具有良好的经济性,但是,由于目前一般混燃项目还不能得到电价补贴政策的优惠,生物质混合燃烧发电技术在我国推广应用,还需要在财税政策方面的改进,才可能有大的发展。

(二)林业生物质能源发展的重点领域

1.专用能源林资源培育技术平台

生物质资源是开展生物质转化的物质基础,对于发展生物产业和直接带动现代农业的发展息息相关。该方向应重点开展能源植物种质资源与高能植物选育及栽培。针对目前能源林单产低、生长期长、抗逆性弱、缺乏规模化种植基地等问题,结合林业生态建设和速生丰产林建设,加速能源植物品种的遗传改良,加快培育高热值、高生物量、高含油量、高淀粉产量优质能源专用树种,开发低质地上专用能源植物栽培技术,并在不同类型宜林地、边际性土地上进行能源树种定向培育和能源林基地建设,为生物质能源持续发展奠定资源基础。能源林主要包括纤维类能源林、木本油料能源林和木本淀粉类能源林3 大类。

(1)木质纤维类能源林

以利用林木木质纤维直燃(混燃)发电或将其转化为固体、液体、气体燃料为目标,重点培育具有大生物量、抗病虫害的柳树、杨树、桉树、栎类和竹类等速生短轮伐期能源树种,建立配套的栽培及经营措施;解决现有低产低效能源林改造恢复技术,优质高产高效能源林可持续经营技术,绿色生长调节剂和配方施肥技术,病虫害检疫和预警技术。加强沙生灌木等可在边际性土地上种植的能源植物新品种的选育,优化资源经营模式,提高沙柳、柠条等灌木资源利用率,建立沙生灌木资源培育和能源化利用示范区。

(2)木本油料能源林

以黄连木、油桐、麻疯树、文冠果等主要木本燃料油植物为对象,大力进行良种化,解决现有低产低效林改造技术和丰产栽培技术;加快培育高含油量、抗逆性强且能在低质地生长的木本油料能源专用新树种,突破立地选择、密度控制、配方施肥等综合培育技术。以公司加农户等多种方式,建立木本油料植物规模化基地。

(3)木本淀粉类能源林

以提制淀粉用于制备燃料乙醇为目的,进行非食用性木本淀粉类能源植物资源调查和利用研究,大力选择、培育具有高淀粉含量的木本淀粉类能源树种,在不同生态类型区开展资源培育技术研究和高效利用技术研究。富含淀粉的木本植物主要是壳斗科、禾本科、豆科、蕨类等,主要是利用果实、种子以及根等。重点研究不同种类木本淀粉植物的产能率,开展树种良种化选育,建立木本淀粉类能源林培育利用模式和产业化基地,加强高效利用关键技术研究。

2.林业生物质热化学转化技术平台

热化学平台研究和开发目标是将生物质通过热化学转化成生物油、合成气和固体碳。尤其是液体产品,主要作为燃料直接应用或升级生产精制燃料或者化学品,替代现有的原油、汽油、柴油、天然气和高纯氢的燃油和产品。另外,由于生物油中含有许多常规化工合成路线难以得到的有价值成分,它还是用途广泛的化工原料和精细日化原料,如可用生物原油为原料生产高质量的黏合剂和化妆品;也可用它来生产柴油、汽油的降排放添加剂。热化学转化平台主要包括热解、液化、气化和直接燃烧等技术。

3.林业生物质糖转化技术平台

糖平台的技术目标是要开发使用木质纤维素生物质来生产便宜的,能够用于燃料、化学制品和材料生产的糖稀。降低适合发酵成酒精的混合糖与稀释糖的成本。美国西北太平洋国家实验室(PNNL)和国家再生能源实验室(NREL)已对可由戊糖和己糖生产的300 种化合物,根据其生产和进一步加工高附加值化合物的可行性进行了评估和筛选,提出了30 种候选平台化合物。并从中又筛选出12 种最有价值的平台化合物。但是,制约该平台的纤维素原料的预处理以及降解纤维素为葡萄糖的纤维素酶的生产成本过高、戊糖/己糖共发酵菌种等瓶颈问题尚未突破。

4.林业生物质衍生产品的制备技术平台

(1)生物基材料转化

在进行生物质能源转化的同时,开展生物基材料的研究开发亦是国内外研究热点。应加强生物塑料(包括淀粉基高分子材料、聚乳酸、PHA、PTT、PBS)、生物基功能高分子材料、木基材料等生物基材料制备、应用和性能评价技术等方面的研究,重点在现有可生物降解高分子材料基础上,集成淀粉的低成本和聚乳酸等生物可降解树脂的高性能优势,开发全降解生物基塑料(亦称淀粉塑料)和地膜产品,开发连续发酵乳酸和从发酵液中直接聚合乳酸技术,降低可生物降解高分子树脂的成本,保证生物质材料的经济性;形成完整的生产全降解生物质材料技术、装备体系。

(2)生物基化学品转化

利用可再生的生物质原料生产生物基化学品同样具有广阔的前景。应加快生物乙烯、乳酸、1,3-丙二醇、丁二酸、糠醛、木糖醇等乙醇和生物柴油的下游及共生化工产品的研究,重点开展生物质绿色平台化合物制备技术,包括葡萄糖、乳酸、乙醇、糠醛、羟甲基糠醛、木糖醇、乙酰丙酸、环氧乙烷等制备技术。加强以糠醛为原料生产各种新型有机化合物、新材料的研究和开发。

(三)林业生物质能源主要研究方向

1.能源林培育

重点培育适合能源林的柳树、杨树和桉树等速生短轮伐期品种,建立配套的栽培及经营措施;在木本燃料油植物树种的良种化和丰产栽培技术方面,以黄连木、油桐、麻疯树、文冠果等主要木本燃料油植物为对象,大力进行良种化,解决现有低产低效林改造技术;改进沙生灌木资源培育建设模式,提高沙柳、柠条等灌木资源利用率,建立沙生灌木资源培育和能源化利用示范区。

2.燃料乙醇

重点加大纤维素原料生产燃料乙醇工艺技术的研究开发力度,攻克植物纤维原料预处理技术、戊糖己糖联合发酵技术,降低酶生产成本,提高水解糖得率,使植物纤维基燃料乙醇生产达到实用化。在华东或东北地区进行以木屑等木质纤维为原料生产燃料乙醇的中试生产;在木本淀粉资源集中的南方省(自治区)形成燃料乙醇规模化生产。

3.生物柴油

重点突破大规模连续化生物柴油清洁生产技术和副产物的综合利用技术,形成基于木本油料的具有自主知识产权、经济可行的生物柴油生产成套技术;开展生物柴油应用技术及适应性评价研究。在木本油料资源集中区开展林油一体化的生物柴油示范。并根据现有木本油料资源分布以及原料林基地建设规划与布局,形成一定规模的生物柴油产业化基地。

4.生物质气化发电/供热

主要发展大规模连续化生物质直接燃烧发电技术、生物质与煤混合燃烧发电技术和生物质热电联产技术;针对现有生物质气化发电技术存在燃气热值低、气化过程产生的焦油多的技术瓶颈,研究开发新型高效气化工艺。在林业剩余物集中区建立兆瓦级大规模生物质气化发电/供热示范工程;在柳树、灌木等资源集中区建立生物质直燃/混燃发电示范工程;在三北地区建立以沙生灌木为主要原料,集灌木能源林培育、生物质成型燃料加工、发电/供热一体化的热电联产示范工程。通过示范,形成分布式规模化生物质发电系统。

5.固体成型燃料

重点以降低生产能耗、降低产品成本、提高模具耐磨性为主攻方向,开发一体化、可移动的颗粒燃料加工技术和装备,开发大规模林木生物质成型燃料设备以及抚育、收割装备;形成固体成型燃料生产、供热燃烧器具、客户服务等完善的市场和技术体系。在产业化示范的基础上,在三北地区建立一定规模的以沙生灌木为原料的生物质固化成型燃料产业化基地;在东北、华南和华东等地建立具有一定规模的以林业剩余物或速生短轮伐期能源林为原料的生物质固化成型燃料产业化基地。

6.石油基产品替代

重点研究完全可降解、低成本生物质塑料,用生物质塑料取代石油基塑料;开发脂肪酸酯、甘油、乙烯、乙醇下游产品,以增加生物质产业的领域范围和经济效益。

7.生物质快速热解制备生物质油

重点研究林业生物质原料高温快速裂解、催化裂解液化、高压裂解液化、超临界液化、液化油分离提纯等技术,并开展相关的应用基础研究,在此基础上开发生物质油精制与品位提升的新工艺,提高与化石燃料的竞争力。

8.林业生物质能源相关技术和产品标准研究

根据林业生物质能源利用发展的总体要求,重点制定林业生物质能资源调查、评价技术规定和标准,能源林培育、栽培技术规程,生物质发电、成型燃料等产品标准以及相应的生产技术规程。实现产地环境、生产原料投入监控、产品质量、包装贮运等方面的标准基本配套,建立起具有国际水准的绿色环保的林业生物质能源利用的标准体系程。实现产地环境、生产原料投入监控、产品质量、包装贮运等方面的标准基本配套,建立起具有国际水准的绿色环保的林业生物质能源利用的标准体系。

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