COMSYN：下一代生物質發(fā)電的生物燃料的緊湊選擇
2021-05-17
Horizon 2020項目COMSYN，介紹了一項技術，該技術是邁向具有競爭力的低碳能源解決方案以實現(xiàn)可持續(xù)未來的下一步。 對先進生物質發(fā)電生物燃料的需求正在迅速增長，需要新的生產解決方案。 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，其中一部分涉及運輸部門。總體目標是，到2030年，歐盟最終能源消耗總量的32%和運輸部門所用能源的14%將來自可再生能源。REDII還為使用由特定原料(如木質纖維素殘留物和廢物)生產的先進生物燃料設定了3.5%的有約束力的次級目標。 此外，作為可再生能源目標的一部分，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，歐盟先進生物燃料的消費量約為3兆噸，其中80%是以UCO為基礎的生物燃料。歐盟國家計劃到2030年將基于非uco原料的先進生物燃料消費量增加到800萬噸/噸。一些國際機構估計，歐洲先進生物燃料的消費量到2030年將達到10-25兆噸，到2050年將達到50-140兆噸。因此，需要對木質纖維素生物燃料生產進行投資，以滿足未來對生物燃料的需求。 運輸燃料的緊湊型氣化合成工藝 歐盟資助的COMSYN項目開發(fā)了一種新的生物質-液體(Btl)生產概念，將生物質分散初級轉化的好處與現(xiàn)有煉油能力的大規(guī)模和成熟技術相結合。生物質氣化爐氣化、氣體凈化和費舍爾-托合成技術的創(chuàng)新進展，使得在靠近生物質資源的中小型裝置中將各種生物質殘留物轉化為高質量的生物粗油是可行的。通過將這些一級轉化單元集成到當?shù)氐臒崮芎碗娏ιa中，實現(xiàn)了80%的生物質利用效率。初級轉化后的產品將在現(xiàn)有煉油廠提煉成高質量的液體運輸燃料。 COMSYN項目的技術目標是對從生物質氣化爐氣化到燃料運輸?shù)恼麄€過程進行中試規(guī)模的驗證。這是要在三次試驗活動中實現(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進一步將液體中間體升級為燃料。在為期三周的試驗過程中，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公司的強化費-托技術，生產了170公斤生物粗油和蠟，用于煉油廠的研究。從驗證活動中獲得的數(shù)據(jù)為企業(yè)概念的發(fā)展和COMSYN流程的商業(yè)化提供了堅實的基礎。 選定領域的業(yè)務概念 可行的商業(yè)概念的先決條件是低成本原料的供應、好的銷售前景和在可行運輸距離內的煉油廠進行加工生產的可行性性。 在北歐和中歐條件下研究了COMSYN工藝的可行性。在北歐，計劃中的原材料是以木材為基礎的殘留物和廢物.木材殘渣可作為紙漿和鋸木廠的副產品。通常這些殘余物被用來生產能源，任何多余的都會賣給其他消費者。如果用作生物原料油生產的原料，生產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。 這一過程還可適應城市條件，利用當?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，附近含有加氫裂化裝置和HVO裝置的煉油廠是最適合進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，該氣化裝置的規(guī)模為150~200 MW，用于制漿廠和通用CHP相關概念，80 MW用于鋸木廠。相應的生物油產量為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，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。可行的氣化裝置尺寸估計為150~200 MWth，由此產生的生物油產量為40~50 kt/a，成本為1.06歐元/L。在這種情況下，生物原料(共計200 kt/a)將被運往奧倫聯(lián)合汽油的Litvínov煉油廠進行共處理。 所有預測2050年歐盟內部燃料消耗的情景都需要比現(xiàn)有技術生產的更多的生物燃料。COMSYN工藝概念是利用歐洲生物質殘留物作為高質量運輸燃料的一種靈活和可行的選擇。該工藝的成功技術驗證和通過的商業(yè)研究為COMSYN技術的商業(yè)化提供了良好的起點。
