生物质与煤互补的液体燃料-电力联产系统集成研究

发展生物质液体燃料有利于满足高品质能源的需求，改善生态环境，提高生物质能源综合利用水平和增加农民收入。然而生物质的供给受到季节的影响, 生物质单独气化的规模受到限制。如何规模化、高效利用生物质能是生物质能可持续发展必须回答的问题之一。本项目在我国液体燃料短缺、温室气体减排巨大压力的背景下，从煤化工领域与能源动力综合与学科交叉的层面，开展以下研究：生物质/煤综合互补利用方法及燃料化学能梯级利用机理；生物质/煤多能源互补多联产系统集成规律研究；若干有发展前景的多联产系统概念性方案设计和联产系统经济性、环境特性及能源利用效率的全生命周期分析与评价。本课题研究成果将为适合中国国情的生物质大规模、高效利用及低能耗、低成本CO2回收方法提供新思路与新方法，也为实现国家中长期规划中的碳减排目标提供可能的技术路线。

针对分散生物质利用效率低、煤基替代燃料系统能源利用效率低和温室气体排放高等问题，本项目设计了15个考虑CO2 地质埋存或EOR的生物质/煤互补液体燃料-电力联产系统，提出了表征多联产系统节能和温室气体减排的指标：边际发电效率和相对温室气体排放系数。通过理论研究、流程模拟和经济性评价对不同系统进行了详细的技术经济评价；基于全生命周期理论，对不同生物质利用比例和发电比例的生物质/煤互补多联产系统进行了全生命周期温室气体排放研究。研究结果表明：与单产系统相比，生物质/煤互补的液体燃料-电力多联产系统具有较高的边际发电效率；联产系统的CO2分离能耗为考虑CCS的IGCC系统的70%左右，为考虑CCS的超临界燃煤发电系统的40%左右；相对于其他生物燃料技术（比如：生物乙醇）来说，单位GJ的液体燃料消耗的生物质量较低；当联产35%-47%的生物质，则生物质/煤互补的多能源系统温室气体净排放接近零；基于经济性分析提出了若干具有发展前景的生物质/煤互补的多联产系统。结合国内生物质集中利用的4种供应模式，基于单岛收集模型，构建了生物质物流成本模型。能够定量描述不同预处理工艺对生物质物流成本的影响，从而可以更好的揭示生物质物流成本分布。利用“组分对口，分级转化；品位对口，梯级利用”的系统集成思想，提出了新型煤基汽油-电力联产系统。本项目的研究成果将为适合中国国情的生物质大规模、高效利用及低能耗、低成本CO2回收方法提供新思路与新方法。共发表5篇学术论文，其中SCI检索2篇。