COMSYN：下一代生物質(zhì)發(fā)電的生物燃料的緊湊選擇
2021-05-17
Horizon 2020項(xiàng)目COMSYN，介紹了一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)是邁向具有競爭力的低碳能源解決方案以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)未來的下一步。 對先進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電生物燃料的需求正在迅速增長，需要新的生產(chǎn)解決方案。 歐盟第二號可再生能源指令(REDII)規(guī)定增加可再生能源的份額，其中一部分涉及運(yùn)輸部門?？傮w目標(biāo)是，到2030年，歐盟最終能源消耗總量的32%和運(yùn)輸部門所用能源的14%將來自可再生能源。REDII還為使用由特定原料(如木質(zhì)纖維素殘留物和廢物)生產(chǎn)的先進(jìn)生物燃料設(shè)定了3.5%的有約束力的次級目標(biāo)。 此外，作為可再生能源目標(biāo)的一部分，用于生物燃料的糧食作物和用過的食用油原料的使用是有限的。在2019年，歐盟先進(jìn)生物燃料的消費(fèi)量約為3兆噸，其中80%是以UCO為基礎(chǔ)的生物燃料。歐盟國家計(jì)劃到2030年將基于非uco原料的先進(jìn)生物燃料消費(fèi)量增加到800萬噸/噸。一些國際機(jī)構(gòu)估計(jì)，歐洲先進(jìn)生物燃料的消費(fèi)量到2030年將達(dá)到10-25兆噸，到2050年將達(dá)到50-140兆噸。因此，需要對木質(zhì)纖維素生物燃料生產(chǎn)進(jìn)行投資，以滿足未來對生物燃料的需求。 運(yùn)輸燃料的緊湊型氣化合成工藝 歐盟資助的COMSYN項(xiàng)目開發(fā)了一種新的生物質(zhì)-液體(Btl)生產(chǎn)概念，將生物質(zhì)分散初級轉(zhuǎn)化的好處與現(xiàn)有煉油能力的大規(guī)模和成熟技術(shù)相結(jié)合。生物質(zhì)氣化爐氣化、氣體凈化和費(fèi)舍爾-托合成技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)展，使得在靠近生物質(zhì)資源的中小型裝置中將各種生物質(zhì)殘留物轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的生物粗油是可行的。通過將這些一級轉(zhuǎn)化單元集成到當(dāng)?shù)氐臒崮芎碗娏ιa(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了80%的生物質(zhì)利用效率。初級轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品將在現(xiàn)有煉油廠提煉成高質(zhì)量的液體運(yùn)輸燃料。 COMSYN項(xiàng)目的技術(shù)目標(biāo)是對從生物質(zhì)氣化爐氣化到燃料運(yùn)輸?shù)恼麄€過程進(jìn)行中試規(guī)模的驗(yàn)證。這是要在三次試驗(yàn)活動中實(shí)現(xiàn)的。VTT在芬蘭埃斯波的Bioruukki研究中心，并在捷克共和國利特維諾夫奧倫統(tǒng)一汽油研究中心Unicre進(jìn)一步將液體中間體升級為燃料。在為期三周的試驗(yàn)過程中，三種原料(樹皮、森林殘留物和秸稈)被氣化，所獲得的原料氣被提升為超清潔的合成氣。利用INERATEC公司的強(qiáng)化費(fèi)-托技術(shù)，生產(chǎn)了170公斤生物粗油和蠟，用于煉油廠的研究。從驗(yàn)證活動中獲得的數(shù)據(jù)為企業(yè)概念的發(fā)展和COMSYN流程的商業(yè)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 選定領(lǐng)域的業(yè)務(wù)概念 可行的商業(yè)概念的先決條件是低成本原料的供應(yīng)、好的銷售前景和在可行運(yùn)輸距離內(nèi)的煉油廠進(jìn)行加工生產(chǎn)的可行性性。 在北歐和中歐條件下研究了COMSYN工藝的可行性。在北歐，計(jì)劃中的原材料是以木材為基礎(chǔ)的殘留物和廢物.木材殘?jiān)勺鳛榧垵{和鋸木廠的副產(chǎn)品。通常這些殘余物被用來生產(chǎn)能源，任何多余的都會賣給其他消費(fèi)者。如果用作生物原料油生產(chǎn)的原料，生產(chǎn)過程可以使用低成本的原材料，并且該過程的多余熱量可用于各自的紙漿或鋸木廠。 這一過程還可適應(yīng)城市條件，利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的不同廢液作為原料，并為城市提供地區(qū)供暖。據(jù)估計(jì)，附近含有加氫裂化裝置和HVO裝置的煉油廠是最適合進(jìn)行生物原料油的煉油廠，北歐國家可以找到這類煉油廠。據(jù)估計(jì)，該氣化裝置的規(guī)模為150~200 MW，用于制漿廠和通用CHP相關(guān)概念，80 MW用于鋸木廠。相應(yīng)的生物油產(chǎn)量為25~50 kt/a。 在中歐條件下(捷克共和國、波蘭、德國)，該工藝的原材料可以是據(jù)估計(jì)可獲得的秸稈，并在一些國家增加對能源和生物燃料的利用。該工藝產(chǎn)生的過剩熱量將用于區(qū)域供熱或加工工業(yè)用途。由于REDII的目標(biāo)，很有必要用可再生能源和工業(yè)余熱取代礦物燃料熱生產(chǎn)。可行的氣化裝置尺寸估計(jì)為150~200 MWth，由此產(chǎn)生的生物油產(chǎn)量為40~50 kt/a，成本為1.06歐元/L。在這種情況下，生物原料(共計(jì)200 kt/a)將被運(yùn)往奧倫聯(lián)合汽油的Litvínov煉油廠進(jìn)行共處理。 所有預(yù)測2050年歐盟內(nèi)部燃料消耗的情景都需要比現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的更多的生物燃料。COMSYN工藝概念是利用歐洲生物質(zhì)殘留物作為高質(zhì)量運(yùn)輸燃料的一種靈活和可行的選擇。該工藝的成功技術(shù)驗(yàn)證和通過的商業(yè)研究為COMSYN技術(shù)的商業(yè)化提供了良好的起點(diǎn)。
