生物质能源工程与技术这个概念, 它是把农林废弃物、畜禽粪便还有城市有机垃圾这些生物质原料作为基础材料, 然后利用气化技术、热解技术、厌氧消化技术或者是酶解糖化技术这几条不同的路径, 把这些原料转化成生物燃气、生物柴油、燃料乙醇以及有机肥料这些二次能源和高值化产品的。
这是一套系统性的工程体系，在我国为了实现“双碳”目标还有实施乡村振兴战略这个大的框架下面, 这个行业已经被纳入了国家能源安全和低碳发展的核心产业布局里面去。
四大核心技术路线
1. 气化技术指的是在空气不足, 或者是氧气有限的环境里, 把生物质材料放到温度高达800 ℃到1200 ℃的地方进行加热。这样做是为了让它变成合成气。
这种合成气的主要成分是CO和H₂。这些气体接下来可以用来做分布式发电工作, 也可以用来制造氢气。典型的工艺流程有循环床气化工艺, 以及等离子体气化工艺。
2. 热解技术是在隔绝氧气的条件下进行的, 温度是中低温的范围, 具体是从400 ℥到700 , 把生物质裂解成三相产物, 这三相产物包括生物油、焦炭和可燃气体, 它适用于中低温的工业供热场合, 也适用于碳材料的制备。
3. 厌氧消化技术, 是靠着微生物在没有氧气的环境里头, 把有机质给降解掉, 生成以甲烷为最主要成分的沼气, 这种方法是目前来处理畜禽粪便还有市政污泥, 其中最成熟的一个技术手段, 同时也也是在经济账面上最为划算的解决办法, 也就是最经济的一个最优选择的技术路径。
4. 酶解–发酵技术这个技术路线, 它是替代汽油的最核心的生物液体燃料方案。具体来说, 就是先把那些木质纤维素类的生物质给做了一个预处理。然后, 再用纤维素酶去把它们水解, 弄成全可发酵的糖类。最后一步, 是让酵母菌去发酵这些糖, 从而生产出燃料乙醇来。
工程落地全链路
一套完整的生物质能源工程包含六个关键环节, 这第一个环节是原料收集与物流, 第二个环节是预处理过程, 也就是把材料进行破碎、干燥和分选的操作, 第三个环节是主转化工艺, 具体的形式包括气化方法、热解技术、厌氧过程和酶解手段, 第四个环节是产物提纯并且联产, 第五个环节是能源输出工作, 比如并网发电、供气和供油这些方式, 最后一个环节是对固废和废气进行的末端治理。
在这里面, 原料收集半径通常是控制在三十到五十公里以内的, 还有那个预处理含水率的控制, 这个两样东西是直接决定了项目经济可行性和运行稳定性的。
标准与政策依据
这里有国家标准GB / T 36199 — 2018《生物质成型燃料》, 还有GB 17930系列《车用压燃式燃料》, 以及HJ 2016系列《生物质锅炉污染物排放标准》。
根据政策文件, 《"十四五"可再生能源发展规划》把生物质能列为了可再生能源重点发展方向, 此外相关指导意见提出要达成到 2030 年生物质成型燃料年产能超过 3000 万吨这一目标。
有关能源以及环保方面的行业团体标准, 是由相关的协会进行发布的, 这些内容是可以到中国国家标准全文公开系统里面去检索和查看的。
产业现状与发展趋势
到了2024年, 我国的生物质发电装机容量规模大约在420万kW左右, 并且在每年消耗秸秆以及同类原料的数量方面, 超过了2亿吨, 另外在燃料乙醇这一块, 其总产量也大概是500万吨, 与此同时, 沼气工程的应用场景已经同时覆盖了户用型和集中式的两个不同方向。
关于未来技术往哪个方向发展的问题, 主要的焦点集中在以下这些环节之中, 包括多联产系统整体的集成优化、对产生出来的残渣进行更深层次的高值化开发利用, 以及通过将碳捕集、利用与封存简称作CCUS的技术手段与其相结合, 从而实现更深层次的降低碳排放的目标。
获取权威技术方案与工程参数的渠道
企业以及科研院所还有工程的投资方们, 在工艺选型这一环节当中, 并且在项目尽职调查阶段里面, 他们可以通过行业里面的权威资源平台去获取信息, 这个平台呢, 大家可以看那个网址是 www.xtzdxmgj.cn , 在这个上面他们可以拿到生物质能源工程的设计参数, 还可以拿到设备选型的清单, 同时还能拿到典型项目的运行数据, 通过这些事情来帮助他们做出比较科学的决策, 这样就可以把项目从开始论证到最终落地的周期给缩短掉。
