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1.項目背景

1.1傳統(tǒng)化石能源逐漸走向枯竭

化石能源石油、煤炭和天然氣作為人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，支撐了19世紀(jì)到20世紀(jì)近200年來人類文明的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。然而，化石能源的不可再生性和人類對其的巨大消耗，使化石能源正在逐漸走向枯竭。據(jù)美國地質(zhì)局估計，全世界最終可采石油儲量為3萬億桶。由此推算，世界石油產(chǎn)量的頂峰將在2030年出現(xiàn)。由于剩余儲量開采難度增大，石油產(chǎn)量會快速下降。世界煤炭總可采儲量大約為8475億噸。長期來看，盡管世界煤炭可采儲量相對穩(wěn)定，但還是出現(xiàn)了下降的趨勢。按當(dāng)前的消費水平，最多也只能維持200年左右的時間。世界天然氣儲量大約為177萬億立方米。如果年開采量維持在2.3萬億立方米，則天然氣將在80年內(nèi)枯竭。 就我國而言，化石類能源探明儲量約7500億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，總量較大，但人均能源擁有量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。煤炭、石油、天然氣人均剩余可采儲量，分別只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。近幾年，我國的能源生產(chǎn)一直保持著快速增長勢頭。2010年，我國能源生產(chǎn)總量為296916萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，煤炭比重高達(dá)76.5%，原油比重下降為9.8%，天然氣占4.3%，其它核電、水電、風(fēng)電等占比9.4%。我國煤炭儲量相對豐富，但從中長期來看，仍面臨諸如儲存條件、勘探水平、運輸條件、安全因素等多方面因素的限制，能被有效開發(fā)利用的煤炭資源量明顯不足。隨著化石能源儲量的逐步降低，全球能源危機也日益迫近。以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)，具有明顯的不可持續(xù)性。 　

1.2化石能源的消耗使環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重

化石能源的利用是造成環(huán)境污染與惡化的關(guān)鍵因素。大量的化石能源消費，引起溫室氣體排放，使大氣中溫室氣體濃度增加、溫室效應(yīng)增強，導(dǎo)致全球氣候變暖。1860年以來，全球平均氣溫提高了0.4℃～0.8℃。IPCC（政府間氣候變化專門委員會）所做的氣候變化預(yù)估報告的結(jié)論是，CO2為溫室氣體的主要部分，其中約90%以上的人為CO2排放是化石能源消費活動產(chǎn)生的。化石能源，特別是煤炭的使用帶來大量的二氧化硫和煙塵排放，也是造成我國大氣污染的主要來源。盡管應(yīng)對措施初步遏制了酸雨范圍逐步擴大的趨勢，但酸雨仍在局部地區(qū)加重。機動車尾氣污染等問題日益嚴(yán)重，特別是在大城市，煤煙型空氣污染已開始轉(zhuǎn)向煤煙與尾氣排放的混合型污染。我國近幾年大氣污染呈現(xiàn)越來越嚴(yán)重趨勢，霧霾頻發(fā)，空氣惡劣，給人們工作生活和身體健康帶來嚴(yán)重影響。如何既要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，又要清水藍(lán)天，改變現(xiàn)有能源消費結(jié)構(gòu)就是唯一出路。2017年年底之前，我國許多省份實行禁止使用小于10蒸發(fā)噸的燃煤鍋爐，旨在有效緩解大氣污染狀況，有條件的可以改燒天然氣，但工業(yè)企業(yè)多數(shù)是分散的，并不具備天然氣使用條件，改燒生物質(zhì)燃料應(yīng)該是首選途徑。

目前，已經(jīng)有50多個國家制定了相關(guān)法律、法規(guī)或行動計劃，通過立法的強制性手段保障戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。2006年3月歐盟首腦會議指出，到2020年，可再生能源將占整個歐盟25國能源消耗量的20%，生物液體燃料的比例至少要達(dá)到10%。2005年，美國提出宏大目標(biāo)計劃，即未來利用風(fēng)電提供全美國20%的電力供應(yīng)，2030年生物液體燃料將占美國車用燃料30%以上。我國于2007年9月公布《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，明確提出，到2010年，可再生能源年利用量要達(dá)到3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費總量的10%；到2020年，可再生能源年利用量要達(dá)到6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費總量的15%。預(yù)計到2050年，可再生能源將占世界一次能源的三分之一，并滿足能源增長的大部分需求。事實說明，努力減少對化石能源的依賴，是保證未來人類文明得以延續(xù)的必然選擇，不斷提高可再生能源在全部能源中所占比重，最終實現(xiàn)對化石能源的替代，是人類社會發(fā)展的必然趨勢。

1.3農(nóng)林生物質(zhì)是可再生清潔能源

農(nóng)林生物質(zhì)主要是各種農(nóng)作物秸稈、谷殼、玉米芯、果殼、樹枝、樹葉、鋸末、樹皮等。堆放和焚燒就是污染物，合理利用就是可再生能源。我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量為6.04億噸，其中造肥還田及其收集損失約占15%，剩余5.134億噸。用作農(nóng)戶炊事取暖、畜牧飼料和少量工業(yè)原料約占40%，即2.05億噸，棄于田間地頭直接焚燒的約占60%，即3.08億噸（相當(dāng)于1.54億噸標(biāo)準(zhǔn)煤），既危害環(huán)境，又浪費資源。
每年秋冬和開春，霧霾彌漫大地，焚燒秸稈是大氣污染的主要貢獻(xiàn)之一。隨著農(nóng)村生活質(zhì)量的提高，農(nóng)作物秸稈逐漸退出作為傳統(tǒng)燃料的舞臺，取而代之的是存儲和使用方便的煤炭，致使在工業(yè)燃料污染十分嚴(yán)重的情況下，又形成疊加效應(yīng)，雪上加霜。所以必須為農(nóng)業(yè)廢棄物尋找可行的出路。

農(nóng)林生物質(zhì)來源豐富，取之不盡，用之不竭。生物質(zhì)能源資源豐富，分布廣泛，全球生物質(zhì)能源潛在可利用量達(dá)350EJ/年，約合82.12 億噸標(biāo)準(zhǔn)油，相當(dāng)于2009年全球能源消耗量的73%。

農(nóng)林生物質(zhì)作為能源，是從太陽能轉(zhuǎn)化而來，通過植物的光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源，可實現(xiàn)能源的永續(xù)利用，使用過程生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循環(huán)平衡。生物質(zhì)能源中的有害物質(zhì)含量很低，屬于清潔環(huán)保能源。以農(nóng)林生物質(zhì)替代化石能源煤炭、石油和天然氣，既解決化石能源枯竭問題，又能化解地球環(huán)境污染。

1.4農(nóng)林生物質(zhì)液化燃料是發(fā)展趨勢

能源消耗主要是工業(yè)部門，占比70%以上。農(nóng)林生物質(zhì)加工新型燃料的商品化也應(yīng)著眼于工業(yè)應(yīng)用，才有發(fā)展動力和市場前景，因為民用畢竟用量有限，也存在市場運作分散的問題。農(nóng)林生物質(zhì)尤其農(nóng)作物秸稈通過物理壓縮后可以作為鍋爐和工業(yè)爐燃料，但對爐膛結(jié)構(gòu)、換熱面積、燃燒溫度和排灰形式都有特殊要求。農(nóng)林生物質(zhì)的熱值較低，無機鹽灰分較高，燃燒焦油量大，容易在受熱面結(jié)焦結(jié)渣，降低熱效率，停機檢修清理非常頻繁，影響生產(chǎn)。使用農(nóng)林生物質(zhì)固體燃料，需要特制鍋爐和工業(yè)爐，存量燃煤鍋爐和工業(yè)爐無法使用這種燃料，改造非常困難，出力也達(dá)不到用熱需求。使用固體農(nóng)林生物質(zhì)燃料，有收儲、晾曬、安全、灰處理等諸多問題的制約，影響企業(yè)規(guī)模使用的積極性。

將農(nóng)林生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體燃料油供應(yīng)工業(yè)使用，儲存方便、安全，占地面積?。贿\輸方便、費用低；尤其體積熱量密度高，能保證較高的熱效率；開停機方便，易于間歇操作；使用環(huán)境清潔，沒有處理灰的煩惱。使用液體燃料的鍋爐和工業(yè)爐，造價較低，存量燃煤鍋爐和工業(yè)爐不用改變?nèi)魏螤t體結(jié)構(gòu)，只增加一個燃油燃燒器就可以。所以說，將農(nóng)林生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體燃料油是適應(yīng)市場需求的最佳途徑，是農(nóng)林生物質(zhì)商品化新能源燃料的發(fā)展方向。

農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)的初級普通燃料油，可以直接用于鍋爐和工業(yè)爐燃料，也可以經(jīng)過簡單精制提質(zhì)，作為中低速內(nèi)燃機燃料，替代普通柴油和重油。經(jīng)過催化裂解和加氫裂解，生物油可以轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油，獲得汽油和柴油。????

2.生產(chǎn)技術(shù)

2.1農(nóng)林生物質(zhì)液化燃料技術(shù)概述

農(nóng)林生物質(zhì)是化石能源未普及使用之前的家庭傳統(tǒng)燃料，工業(yè)領(lǐng)域有效利用技術(shù)開始于20 世紀(jì)70 年代末期，主要是利用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣、液和固態(tài)多種能源產(chǎn)物和化學(xué)品。熱化學(xué)方法包括：直接燃燒、氣化和熱解。眾多的研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)熱解技術(shù)是生物質(zhì)利用的重要途徑，尤其隨著人們對熱解產(chǎn)物研究的不斷增加, 以獲得最大量液態(tài)產(chǎn)物( 生物燃油) 為目的的熱解技術(shù)的研究和應(yīng)用越來越受到重視。生物質(zhì)熱解是生物質(zhì)在一定的介質(zhì)條件下，產(chǎn)生液體( 生物油) 、氣體( 可燃?xì)? 、固體( 焦炭) 3 種產(chǎn)物的生物質(zhì)熱解降解過程。以獲得液體燃料為目的農(nóng)林生物質(zhì)熱解液化技術(shù)主要有三種途徑：①水解法，生物質(zhì)在高溫高壓（300℃、10MPa）、堿性催化劑作用的水熱狀態(tài)下轉(zhuǎn)化成液體燃料，生成物：油50%，木炭15%，氣體15%，水相中有機物含量20%左右。分離油、木炭，脫除水分，獲得生物質(zhì)燃油。這種生物質(zhì)液化方法對生物質(zhì)水分要求低，油的回收效率較高，可以達(dá)到50%以上，但運行費用高，沒有經(jīng)濟(jì)性，并且在水相和油相分離中排放大量廢水，處理污水是個難題。②氣化合成法，這種方法與煤的間接液化技術(shù)一樣，是將生物質(zhì)先氣化成煤氣，然后經(jīng)過費托法加氫合成，獲得烴類與醇和含氧化合物的混合燃油。間接液化技術(shù)已有80多年歷史，商業(yè)化裝置比較成熟，獲得的燃油，水分和含氧量較低，熱值和十六烷值較高，性能接近于石油基烴類輕質(zhì)燃料，產(chǎn)出汽油、煤油和柴油，可以作為車用燃油。但這種方法生產(chǎn)成本高，有廢水排放，尤其固定資產(chǎn)投資巨大，日產(chǎn)1500噸燃油為最低規(guī)模，噸投資額超過150萬元人民幣，并且要求原料能集中供應(yīng)。對于農(nóng)林生物質(zhì)的區(qū)域性、分散性和季節(jié)性的特點，采用間接液化技術(shù)沒有經(jīng)濟(jì)意義。③快速熱解法，是農(nóng)林生物質(zhì)在絕氧氧或缺氧條件下進(jìn)行熱分解， 最終生成焦炭、生物油和不可冷凝氣體的過程。三種產(chǎn)物的比例取決于熱解工藝的類型和反應(yīng)條件。一般地， 低溫低速熱解溫度不超過580℃，產(chǎn)物以木炭為主； 高溫快速熱解溫度范圍在700-?1100 ℃, 產(chǎn)物以不可冷凝的燃?xì)鉃橹?；中溫閃速熱解溫度在500-650 ℃，?產(chǎn)物中燃料油產(chǎn)率較高，可達(dá)到60%-80% 。農(nóng)林生物質(zhì)快速熱解技術(shù)就是將低品位的固體生物質(zhì)經(jīng)過中溫快速裂解、淬冷回收可燃液體燃料的技術(shù)過程，這種液體燃料由近三百種有機物組成，主要有醛類、酸類、醇類、酮類、酯類和酚類，呈深棕色酸性液體，有焦油氣味，含水和含氧量較高，熱值介于18-21 MJ/kg。這種液體燃料（油），易儲存、易運輸，體積能量密度較大，既可以直接作為鍋爐或工業(yè)爐燃料使用，也可以再加工提質(zhì)成輕質(zhì)燃料或提取化學(xué)品。農(nóng)林生物質(zhì)快速熱解技術(shù)，生產(chǎn)裝置投資小，生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚。容^靈活，比較適合農(nóng)林生物質(zhì)來源特點；生產(chǎn)能耗小，成本低，無污染物排放，產(chǎn)品既可直接做燃料，又具再加工性。在三種農(nóng)林生物質(zhì)液化技術(shù)中，具有明顯技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

2.2農(nóng)林生物質(zhì)快速熱裂解制取燃料油是生物質(zhì)能源的發(fā)展趨勢

生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化是各國能源科學(xué)家的重點研究課題，而生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體燃料才具備替代化石能源的實際意義。比較而言，快速熱裂解農(nóng)林生物質(zhì)制取燃料油，是技術(shù)可行、最為經(jīng)濟(jì)的辦法，各國都在這方面加大投入，研究開發(fā)和實施生產(chǎn)。2007年，美國時任總統(tǒng)布什提出了到2017年每年生產(chǎn)350億加侖（1324.8935億升）可再生替代燃料的目標(biāo)。并多次視察了美國新能源各個研究機構(gòu)，以推動可再生能源的發(fā)展。美國太平洋西北國家實驗室（PNNL）和國家可再生能源實驗室（NREL）在評價多年來快速熱解和生物油精制研究成果的基礎(chǔ)上，提出了日處理木質(zhì)生物質(zhì)2000噸/天、年產(chǎn)7600萬加侖汽油和柴油的快速熱解工程實方案，并付諸實施。該工程采用循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng)制取粗生物油，然后經(jīng)由催化加氫、加氫裂解和水蒸氣重整制氫組成的生物油精制系統(tǒng)，將粗生物油轉(zhuǎn)化成汽油和柴油。每噸生物質(zhì)可以制取378.5L汽柴油，生產(chǎn)成本低于石油煉制汽柴油，結(jié)果非常樂觀，表現(xiàn)出生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)的美好前景。

2.3循環(huán)流化快速熱解農(nóng)林生物質(zhì)制取燃料油的技術(shù)優(yōu)勢

農(nóng)林生物質(zhì)熱解制油工藝裝置的技術(shù)關(guān)鍵有兩個方面：一是熱裂解反應(yīng)器形式；二是能耗控制。美國、加拿大、西班牙、英國、意大利、芬蘭、荷蘭、法國等各國開發(fā)了多種熱裂解反應(yīng)器形式，流化床反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器、燒蝕反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器、引流床反應(yīng)器、輸送床反應(yīng)器、真空移動床反應(yīng)器等作為工業(yè)示范裝置。而規(guī)?；?、商業(yè)化運行比較好的就是采用循環(huán)流化床反應(yīng)器的加拿大國際能源轉(zhuǎn)換公司（RTI）和美國可再生燃料技術(shù)公司（ENSYN）。荷蘭的旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)裝置也實現(xiàn)了示范性運營，但產(chǎn)能達(dá)到10000t/a非常困難。

我國近十年各院校和科研機構(gòu)在農(nóng)林生物質(zhì)熱解液化技術(shù)開發(fā)方面也做了大量工作，技術(shù)最成熟的也是循環(huán)流化床反應(yīng)形式，已經(jīng)在吉林等地建起工業(yè)化示范裝置，生物質(zhì)熱解液化燃料油技術(shù)逐漸趨于成熟。

循環(huán)流化熱解是指熱介質(zhì)的循環(huán)加熱、放熱以及介質(zhì)與生物質(zhì)粉體的接觸流化和混合傳熱。使用熱介質(zhì)給生物質(zhì)傳熱，是為了增加換熱面積，達(dá)到迅速轉(zhuǎn)熱和熱解均勻徹底的目的。熱介質(zhì)的循環(huán)，可以實現(xiàn)最大限度的節(jié)約能耗，避免熱量排放和散失。循環(huán)流化床工藝模式，較其它工藝模式的優(yōu)勢在于單套系統(tǒng)可以實現(xiàn)較大規(guī)模的產(chǎn)能，熱效率高，熱解均勻徹底，出油率較高，裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)壽命比較長，維修量少。但系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要在工程設(shè)計、設(shè)備選型、材料和控制儀表選用方面做到計算精確、重視細(xì)節(jié)和深知物性。

循環(huán)流化熱解工藝過程是先將農(nóng)林生物質(zhì)粉碎，連續(xù)輸送到干燥機干燥，脫去全部表面水分和大多數(shù)結(jié)構(gòu)水分，再連續(xù)進(jìn)入到循環(huán)流化床熱解反應(yīng)器裂解。高溫?zé)峤橘|(zhì)也連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器與生物質(zhì)粉體混合傳熱，使生物質(zhì)迅速升溫、快速裂解成小分子氣體，氣體進(jìn)入冷凝裝置快速冷凝成液體，不凝的氣體是可燃?xì)?，輸送到燃燒爐燃燒加熱介質(zhì)。從反應(yīng)器出來的介質(zhì)和焦炭混合物經(jīng)過分離，介質(zhì)再循環(huán)到加熱爐連續(xù)加熱，加熱過的熱介質(zhì)再連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器。加熱裝置的尾氣送入生物質(zhì)干燥裝置作為干燥熱源。分離出的焦炭經(jīng)過間接冷卻送入焦炭加工工序，或生產(chǎn)活性炭，或制成塊狀燃料，或用于生產(chǎn)炭基肥料。

石家莊東昊化工研究院有限公司開發(fā)的循環(huán)流化熱解工藝，針對國外工業(yè)裝置和國內(nèi)實驗裝置存在的問題，進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)和完善，熱解溫度、熱解時間和氣體停留時間可控性更強；生物油水分可以控制在15%以內(nèi)，利于直接使用和精制提質(zhì)；熱能回收系統(tǒng)更完善，全系統(tǒng)處于完全密閉保溫狀態(tài)，散失和排放熱量非常少，出油率更高，一般達(dá)到50%以上；對于高水分含量的生物質(zhì)，系統(tǒng)余熱完全能夠滿足干燥用熱，不需另外補充熱能；適合各種農(nóng)林廢棄生物質(zhì)的熱解制油，無粉塵燃爆風(fēng)險；裝置易損件少，維修量小，連續(xù)運轉(zhuǎn)故障率低，裝置壽命長；單套系統(tǒng)生物油產(chǎn)能可在5000-40000噸/年之間任意選擇合適的裝置規(guī)模。該工藝裝置已實現(xiàn)萬噸級工業(yè)轉(zhuǎn)化，并以“農(nóng)林廢棄生物質(zhì)熱解制取工業(yè)燃料油生產(chǎn)裝置”獲得專利。

3.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.1生產(chǎn)成本

噸生物油生產(chǎn)成本：

原料：單價300元/噸，單耗2.2噸/噸，金額660元；

電：單價0.85元/kwh，單耗120kwh/噸，金額102元；

人工：單價4萬/年.人，共30人，平均金額120元；

合計：882元

其它費用：折舊攤銷費用、管理費用、銷售費用、修理費用，金額300元

合計：1182元/噸

3.2經(jīng)濟(jì)效益

噸銷售價格：生物油熱值4500kcal/kg，參照工業(yè)商業(yè)天然氣價格3.65元/m3按熱值折算，生物油銷售價格1825元/噸。

噸利潤總額：1825-1182=643元

3.3扶持政策

財政部、國家稅務(wù)總局2015年6月12日印發(fā)（2015）78號通知《資源綜合利用產(chǎn)品和勞務(wù)增值稅優(yōu)惠目錄》第四類，餐廚垃圾、畜禽糞便、稻殼、花生殼、玉米芯、油茶殼、棉籽殼、三剩物、次小薪材、農(nóng)作物秸稈、蔗渣，以及利用上述資源發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣。生產(chǎn)生物質(zhì)壓塊、沼氣等燃料，電力、熱力。增值稅退稅比例100%.

財政部、國家稅務(wù)總局（2008）47號《資源綜合利用企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄》，農(nóng)作物秸稈、殼皮、鋸末、樹皮、樹枝，利用70%的深加工，減計征收企業(yè)所得稅，即減少賬面收入的辦法減少應(yīng)稅額。

財政部《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》規(guī)定，年消耗秸稈1萬噸以上，即可享受財政補貼。國家和地方都有補貼，補貼標(biāo)準(zhǔn)各地有少許區(qū)別。