农林生物质定向热转化油气炭联产技术

20241008

科学研究和技术服务业

中国石油大学（北京）张玉明教授课题组专门从事重油、生物质等含碳资源的分子表征、转化工艺与装备开发等研究，作为项目承担单位组织了南京林业大学、中国科学院过程工程研究所等本领域优势科研单位，联合巴西、俄罗斯、印度、南非等四个金砖国家。项目团队前期承担了2019年度政府间国际科技创新合作重点专项指南3.4 金砖国家合作项目-新能源、可再生能源及能效，项目名称“生物质定向热转化与功能炭材料制备一体化技术基础研究（2018YFE0183600）”，已于2023年结题。项目负责人张玉明教授主要从事重油加工、生物质热转化技术开发，参与建成了2 t/d的中试装置并实现稳定运行，开发了重油与生物质等含碳原料的热解-气化耦合工艺技术，授权中国发明专利16项、美国发明专利5项，在生物油制备内燃机燃料，生物炭制备电极碳材料、炭基肥与催化剂等方面与金砖国家开展了合作研究，发表论文30余篇。

小麦、水稻、玉米等农作物是我国主要的粮食作物，农作物秸秆年产量超过8亿吨，可收集量超过7亿吨，存在科学还田和高值利用水平低等问题。本项目以典型粮食作物的秸秆作为农业生物质原料，在前期技术开发的基础上，提出面向“水-能源-粮食”可持续发展的生物质综合利用方案。面向当前双碳目标，一是具有秸秆、木屑等农林生物质原料资源，能够实现煤炭 、天然气等化石能源的有效替代；二是所在厂区有蒸汽或热电需求，能够消纳生物质热转化所产生的热电与蒸汽等；三是本项目能够联产生物炭，可用于后续炭基肥、活性炭基材等高值化利用，可以开展下游加工与高值化利用。

可国（境）内外转让

本项目将在前期项目研究的基础上，推进生物质热转化与炭材料制备等项目成果的转化应用，探索并给出基于农业生物质热转化技术系统应对气候变化的解决方案。

北京市昌平区人民政府

生物质作为可再生能源中的唯一“碳源”，当前技术存在产品单一、废气废渣污染等问题，多依靠政府补贴。我国生物质资源丰富，以农业秸秆、果壳、林业加工废弃物为代表的农林生物质年产量接近10亿吨。根据农林类生物质粒径、密度与含水率等特点，提出基于原料特性以及产物需求的定向热转化工艺及其配套设备，提出通过热解-气化耦合过程联产热（蒸汽）、炭/肥（生物质半焦）技术。该工艺能够在过程中实现燃气/蒸汽/热/电等产物的灵活切换，副产高价值生物炭，技术经济性强，同时热解-气化多联产技术能够实现全生命周期的二氧化碳负排放，将生物质的传统能源化利用拓展为资源化与高值化协同利用。