新能源 燃气轮 公司发展生物燃气绿色新能源的产业定位与转型



1、液化石油气(LPG)业务前景堪忧

   公司原有业务为传统石化行业液化石油气(LPG)供应,主要业务范围在深圳市。深圳市居民燃气供应的发展趋势是天然气(LNG),深圳已顺利实现85万户管道石油气的天然气转换,特别是西气东输工程的建设,“西二线”深圳段建设全面铺开,2011年全面建成后,每年将向深圳市供应气量40亿立方米/年(相当于LNG约300万吨/年),占全线可分配气量261亿立方米/年的15.3%,深圳原有燃气气源问题得到很大的解决,天然气供应和性价比的优势逐步挤压液化石油气(LPG)市场。《深圳综合配套改革总体方案》已获国务院批准,特区范围扩大至全市,深圳特区的总面积将由现在的395平方公里扩容为1948平方公里,深圳关内关外的界限将取消,燃气集团管道气在原特区范围以外的关外将对瓶装气市场构成实质性竞争和挤压。

   当然,深圳的天然气主要依赖进口,受国际市场的影响很大,前期来自澳大利亚,西气东输“西二线”气源主要从中亚进口,在相当长时间内,深圳的液化石油气(LPG)与天然气并存的局面不可能改变。

   由于石化能源是不可再生能源,越用越少,而且,增加大气的温室气体排放,破坏环境,中国又是一个“缺油少气”的国家,中国的能源对外依存度已经超过50%,50%以上的能源依赖进口,能源安全形势十分严峻,国家制定了能源替代的国家战略,并通过立法和政策导向,大力发展可再生能源,替代石化能源。    

 新能源 燃气轮 公司发展生物燃气绿色新能源的产业定位与转型

   从公司未来发展的角度,参与天然气业务可能性很小,液化石油气(LPG)业务受到天然气的挤压,难有大的发展,实现公司发展战略转型是必然选择。

2、生物燃气的发展情况

   中国生物燃气的发展已有几十年的历史。

   最早的技术路线是通过微生物发酵制沼气。20世纪20年代后期,罗国瑞在广东的潮梅地区建成了我国第一个有实际使用价值的混凝土沼气池,成立了“中国国瑞瓦斯总行”,专门建造沼气池和生产沼气灯具等,推广沼气实用技术。60年代未到70年代初,我国出现了兴建沼气的热潮,1979年,国务院成立全国沼气建设领导小组,2009年新增中央预算投资中安排42.8375亿元,用于农村沼气建设。但微生物发酵制沼气的技术路线没有能够实现大规模的工业化和产业化。

    生物燃气的另一条技术路线是通过热裂解气化技术制取生物燃气。生物质热解气化技术已有100多年的历史,七十年代以来,欧美等发达国家对生物质气化技术的研究十分重视,许多单位在进行此项技术的研究,并达到了较高的水平。

如德国鲁奇公司正在进行100MW生物质燃气联合循环(IGCC)的示范工程,美国可再生能源实验室(NREL)和夏威夷大学进行IGCC的蔗渣发电系统的研究,荷兰特温特(Twente)大学进行流化床气化器和焦油催化裂解装置的研究,推出了近于实用的无焦油气化系统,英国Aston大学和美国的诸多研究单位在生物质热解液化的研究方面也取得了一定的突破。总体来说,由于技术没有成熟,生物热解气化技术在世界范围内尚未实现产业化和大规模的工业化。

    在热裂解气化制取生物燃气技术方面,中国后来居上,在工业化方面已经居于世界最先进水平。虽然与欧美一些国家相比,我国对生物质热解的研究起步较晚,但是,近十几年来,中国科学院广州能源研究所生物质能研究中心、浙江大学、东北林业大学等单位作出了杰出贡献,取得了突破性进展。其中广州能源所在技术开发和产业化方面代表了世界最先进水平和产业化发展方向。 

    在生物技术方面,人类经历了三个发展阶段,中国在每一个阶段都有不菲的成就:基因工程的医药生物技术阶段,中国研制了胰岛素;农业生物技术阶段,中国的杂交稻,在世界范围内实现了产业化,为解决世界粮食问题作出了杰出贡献;国际生物技术发展的“第三次浪潮” 工业生物技术阶段,以广州能源研究所为代表的生物气化技术的工业化和产业化发展,中国处于世界领先地位。

    广州能源研究所生物质能研究中心,目前研究方向重点为生物质热化学转化过程的机理及热化学利用技术。其研究内容为:(1)高能环境下的热解机理研究:等离子体热解气化、超临界热解等;(2)气化新工艺研究:高温气化、富氧气化、水蒸汽气化等;(3)气化技术系统集成及应用:新型气化装置、气化发电系统等;(4)生物质气化燃烧与直接燃烧:气化燃烧技术、热解燃烧技术、直接燃烧等。

2009年1月9日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,胡锦涛等党和国家领导人出席并颁布了2008年度国家科学技术奖,中国科学院广州能源研究所“农业废弃物气化燃烧能源化利用技术与装置”成果获得2008年度国家科技进步二等奖。

    获奖项目“农业废弃物气化燃烧能源化利用技术与装置”是以气化为核心技术,配套自主开发的低热值气体燃料内燃发电机组,技术指标及设备规模两方面均取得了突破,形成了适合于我国国情的农业废弃物气化发电系统,设备已全部实现国产化,技术处于国际先进水平,投资不到国外同类技术的2/3, 运行成本也降低50%左右。已建设的生物质气化发电站装机容量占目前国内市场份额的70%,总装机容量40余MW,累计合同额金额1.5亿元。该项目的液化生物燃气分项目,5年前已在山东能源研究所建成了100吨/年生产装置,运行结果完全达到设计目标,目前,在广东博罗的1000吨/年生物燃气产业化中式基地最核心的部分:气化产气系统已经安装调试完毕并投入使用,生物燃气源源不断地生产出来,其合成、液化设备正在安装调试,8月以前,气化、液化、合成生物燃气系统将全部投入运行。

液化合成生物燃气项目是国家两项863计划项目和科技部知识创新工程项目的有机结合,中央财政已投入1800万元研究经费,作为国家科技支撑计划的重要组成部分,科技部已将生物燃气划分为三个专项:沼气、生物天然气(管道)和生物液化气(DME) (瓶装),广州能源所与瓶装液化气公司合作,共同实现生物液化气(DME)(瓶装)大规模的产业化。

3、生物液化气DME与天然气LNG及液化石油气LPG的比较

(1)煤基二甲醚的尴尬:煤基二甲醚DME为什么没有代替液化石油气LPG?

   由于中国煤炭资源相对于石油、天然气资源来说,比较丰富,中国能源结构中,煤炭占70%的份额,为提高煤资源利用效率和清洁环保利用煤资源,中国开发了煤基二甲醚DME的产业化方向,通过煤基甲醇脱水制取DME,已实现了产业化,中国煤基二甲醚DME生产能力已达1400万吨,煤基二甲醚DME的廉价和环保两大优势,大有代替液化石油气LPG、天然气LNG和柴油,用于汽车和民用燃料供应的趋势。

2007年4月国家发改委发布二甲醚行业产品标准,2007年8月建设部颁布《城镇燃气用户二甲醚标准》,但这两个标准,没有明确产品名称和针对液化气掺烧二甲醚的标准,导致了液化石油气LPG掺烧煤基二甲醚DME的市场混乱和安全隐患:二甲醚对金属基本无腐蚀,但对橡胶具有浸润性,试验表明,当使用二甲醚做燃料时,造成灶具上的胶管溶解粘结,胶阀和密封件泄露。

  2008年3月7日,国家质检总局发出《关于气瓶充装有关问题的通知》。明确提出,不得在民用液化石油气中掺入二甲醚后充入液化石油气钢瓶或在焊接气瓶中擅自加入不明化学添加剂,主要是为了避免二甲醚造成液化石油气瓶胶阀泄漏,带来安全问题。质检总局叫停掺烧煤基二甲醚DME以后,整个行业处于尴尬境地。

据了解,建设部《城镇燃气用户二甲醚标准》主要针对二甲醚100%替代液化气、天然气而制定的,二甲醚作为民用燃料如果完全代替天然气LNG及液化石油气LPG,需要专用燃气具,因此,国家标准委建议建设部,考虑制定二甲醚以20%比例掺烧液化气、天然气以及煤气,并希望此标准与之前制定的标准共同上升为国家标准,二甲醚以20%参烧,普通民用燃气具不需要更换,因而对二甲醚的推广更为简单、快捷。国家标准《城镇燃气用二甲醚液化石油气》已完成征求意见稿并于2008年8月20日前完成了在全国公开征求意见,原计划2008

年底发布执行,但是至今没有颁布。

由于生物液化气(DME) (瓶装)国家科技进步,产业化取得了成功,国家

目前已经调整了原有的能源替代战略,不再支持不可再生的煤基二甲醚DME替代天然气LNG及液化石油气LPG,转而支持可再生的生物液化气(DME) (瓶装)产业发展。生物液化气(DME) (瓶装)可以100%替代天然气LNG及液化石油气LPG,只要更换液化气钢瓶胶阀和软管、密封件,用四氟乙烯材料胶阀、软管、密封件就完全可以安全使用了。2008年10月30日财政部财建[2008]735号文《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》明确规定:中央财政安排补助资金支持秸秆能源化利用,支持对象为从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的企业。其中,秸秆气化企业的补助标准为每吨秸秆150元。

(2)煤基DME与LNG及LPG的理化特性比较

    煤基二甲醚DME分子式为C2H6O,分子量46.07,常压下是一种无色气体,具有与液化石油气(LPG)相似的特性,煤基二甲醚DME与LNG及LPG燃料特性比较如下:

 

(3)生物液化气DME与LNG及LPG的经济性比较

    煤基二甲醚生产物耗:世界范围内,二甲醚DME的生产方法主要是甲醇脱水法和二氧化碳加氢法两种技术路线,其中,甲醇脱水法又分为一步法和两步法生产二甲醚DME,唯有广州能源研究所开创了生物质气化一步法制取生物液化气(生物基二甲醚DME)的第三条技术路线并实现了产业化。

按照成熟技术的两步法生产煤基二甲醚DME,2.5吨煤炭可以生产出1吨甲醇, 1.5吨甲醇可以生产1吨二甲醚,煤基二甲醚DME生产物耗为:4吨煤生产1吨煤基二甲醚DME,其生产成本与煤炭价格挂钩,受国际市场价格波动和石化能源枯竭的影响比较大。

   广州生物能源研究所的生物气化技术生物基二甲醚DME生物液化气,其生物质实际物耗为6吨秸秆生产1吨生物基二甲醚DME生物液化气(理论物耗为5吨),生产原料为可再生的农林副产品废弃物,价格低廉,既经济又环保,原料充足、稳定,不受石化资源枯竭和国际市场价格的影响。如果考虑中央财政依据财政部财建[2008]735号文《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》,每吨秸秆补助150元的支持政策,广州生物能源研究所生物基二甲醚DME生物液化气的工业生产成本约1000元/吨,只相当于进口天然气LNG及液化石油气LPG价格的1/4至1/3左右。

   从经济的角度讲,生物基二甲醚DME生物液化气大规模的产业化,对国家能源替代战略和能源自主战略,对世界范围内应对气候变化与能源危机以及我国国民经济的发展,其经济价值与环境价值是不可估量的,不亚于袁隆平杂交稻(国家科技进步一等奖)的含金量。

  

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