秸杆燃料酒精及联产高效饲料化工程
成果信息
项目年度编号: 0600630006
限制使用: 国内
省市: 北京
中图分类号: X71 TQ223.122 S813.6
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2000
关键词: 秸杆 燃料酒精 联产 效饲 系统工程 废物综合利用
成果简介: (1)秸秆燃料酒精及联产饲料系统工程是利用秸秆、柴草等生物质材料,经秸秆固态发酵转化为酒精和高效饲料等,并通过取代汽油为汽车等提供洁净的动力资源、以及提供大量廉价的固态酒精糟饲料,是二十一世纪“绿色农业”、“生态农业”、“可持续发展”的方向。(2)秸秆能源利用,符合中国可持续发展战略。秸秆是一种可再生的自然能源资源,不像矿石能源使用给环境带来危害,可以“合理永续地利用自然资源”,不仅能缓解商品能源的短缺和提供高效饲料,而且有利于农业科技的全面推行和生物质的综合利用,对农村经济可持续发展和生态环境的保护起到积极的作用。(3)秸秆能源化工程,对农村的发展有广阔的积极影响。是可以提高综合利用率,大幅度地提高能源的洁净质量。是增加了秸秆适用量和养殖的饲料,而且解决了秸秆过剩造成的随意焚烧问题,成为实现经济、社会、能源、生态、环境协调发展的有效途径。(4)生产1000万t酒精需要2700万t粮食。这是一个很大的数量。如果能切实酒精联产饲料的方针,这个问题就能迎刃而解。如果节省每年一亿多万吨饲料粮中的50%,将是多么大的人类粮食食物,将为中国二十一世纪十六亿人口的食物安全提供一种保证。目的意义:1.秸秆利用工程是提高农村生活质量、保护人气环境的重要途径近年来,随着粮食产量的提高,秸秆产量也随之增加。每年6亿多吨桔秆过剩导致了一系列社会环境问题:(1)乱:乱放秸秆易引起火灾,又造成农村环境杂乱,卫生条件恶劣;(2)随意就地焚烧,造成夏秋两季空气严重污染;(3)给农村生活和经济建设带来负面效应,如成都双流机场、石家庄机场和多处高速公路因农民随意焚烧秸秆,烟雾迷漫,从而引发多起事故,被迫关闭机场和公路。随着能源工业发展,矿物燃料的资源和环保问题日益严重。中国矿储石油本已匮乏,不可能满足将来现代社会的需求,同时,矿物燃料排放大量二氧化硫和粉尘,给大气造成严重的污染,也给社会环境带来不可估量的危害。故而,一种既能解决环保替代石油,又能利用廉价资源得到高效饲料的能源工程-秸杆燃料酒精与饲料工程便成为一种最佳方案。2.提供高效饲料:10%的秸杆被利用即可提供饲料6千多万吨,将可节约上千吨的粮食。秸杆含有多种营养成分,但表皮的蜡质和特殊纤维影响其应用,采用揉搓和新型高压蒸煮喷爆膨化使蜡质和大纤维裂解,再经部分糖化和发酵产生大量有用产物,尤其采用新型半固态发酵即可保证“环保要求”得到燃料酒精又使秸杆糟化得到高效饲料。3.洁净能源工程:燃料酒精是一种洁净能源。从植物吸收大气CO<,2>到消耗酒精放出CO<,2>是一个平衡过程,不会影响大气变化,并且还是可再生能源。另外,燃料酒精代替汽油也可避免汽油不完全燃烧所产生的大量有害物质,还可避免“滥用子孙能源”。4.固态发酵技术的发展将促进“双重绿色革命”可持续发实现农业循环经济:走向知识经济和循环经济,是世纪之交人类社会可持续发展的两大趋势。前者要求加强经济过程中智力资源对物质资源的替代,实现经济活动的知识化转向;后者要求以环境友好的方式利用自然资源和环境容量,实现经济活动的生态化转向,促进所谓的“双重绿色革命”(ConwayReport)可持续发展。循环经济是针对工业化运动以来高消耗、高排放的线性经济而言。按照美国著名生态学家哈丁的说法,传统工业社会犹如一个可以由牧羊人肆意放枚的草场,是一种由“自然资源-产品和用品-废物排放”单通道组成的线性经济或“牧童经济”。在这种线性经济中,人们通过生产和消费把地球上的物质和能源大量地提取出来,然后又把污染和废物大量地扔弃到空气、水系、土壤、植被这类被当作地球“阴沟洞”或“垃圾箱”的地方。“牧童经济”,正是通过这种单方向的“从资源到产品,再从产品到垃圾”的流动,通过不断地加重地球自然环境的负荷来实现经济增长的。从根本上说,人口膨胀、资源衰竭、环境退化等三大危机,正是人类自己一手制造的这种“牧童经济”的恶果。与此不同,循环经济是一种善待地球的经济发展新模式。它要求把经济活动组织成为“自然资源一产品和用品一再生资源”的反馈式流程,所有的原料和能源都能在这个不断进行的经济循环中得到最合理的利用,从而使经济活动对自然环境的影响控制在尽可能小的程度。循环经济是可持续发展战略的经济体现。显然,只有当人们的行为从高排放的“牧童经济”转变为低排放的循环经济的时候,一个可持续发展的社会才会真正来临。循环经济不但要求人们建立“自然资源-产品和用品-再生资源”的经济新思维,而且要求在从生产到消费的各个领域倡导新的经济规范和行为准则。“3R原则”(“减量化、再使用、再循环”)和避免废物产生是把循环经济的战略思想落实到操作层面的两个指导性原则。通过贯彻它们,旧的“牧童经济”可以逐步地改变为新的循环经济。首先,循环经济要求以“3R原则”为经济活动的行为准则。其次,循环经济要求以避免废物产生为经济活动的优先目标。实际上,这反映了20世纪下半叶以来人们在环境与发展的认识问题上经历的3个过程:首先,以环境破坏为代价追求经济增长的观念终于被抛弃,人们的思想从排放废物进到了要求净化废物(通过末端治理方式);随后,由于环境污染的实质是资源浪费,因此要求进一步从净化废物升华到利用废物(通过再使用和再循环);最后,人们认识到利用废物仍然只是一种辅助性手段,环境与发展协调的最高目标应该是实现从利用废物到减少废物的质的飞跃。固态发酵正是这一“飞跃”的技术关键。固态发酵是中华民族传统的利用自然资源的方式,它既利用微生物的复杂的生物转化功能又不象液态法那样产生大量极难解决的废液污染环境。因此,近年来固态发酵在现代新技术的改造下开始重担重任。5发展的必然性:如果说,当代知识经济的主要技术载体是以信息技术和生物技术为主导的高新技术,那么循环经济的技术载体就是环境无害化技术(EnvironmentSoundTechnology)。环境无害化技术的特征是污染排放量少、合理利用资源和能源、更多地回收废物和产品,并以环境可接受的方式处置残余的废弃物。环境无害化技术主要包括预防污染的少废或无废的工艺技术和产品技术,但同时也包括治理污染的末端技术。其主要类型有:(1)污染治理技术即传统意义上的环境工程技术,即消除污染物质的技术。它们主要生产用于工农业生产的各类控制和净化废弃物的装置和设备,其中包括汽车尾气控制和煤烟脱硫等大气污染防治技术、水污染防治技术、填埋和焚烧等同体废物处理技术、噪声污染防治技术、环境污染综合防治技术等。(2)废物利用技术这是用来进行废弃物再利用的技术,通过这些技术实现产业废弃物和生活废弃物的资源化处理。按照循环经济,垃圾只不过是放错了地方的资源,所有的废弃物都可以找到它的有效用途,因此废物利用技术是循环经济的重要技术载体。(3)清洁生产技术这是用来进行无废少废生产的技术,通过这些技术实现生产过程的零排放和制造产品的绿色化。它们在环境无害化技术体系中占据着核心位置。清洁生产技术包括清洁的生产和清洁的产品两方面的内容,即不仅要实现生产过程的无污染或少污染,而且生产出来的产品在使用和最终报废处理过程中也不会对环境造成损害。清洁生产的观念,不但含有技术上的可行性,还包括经济上的可盈利性,它充分体现了发展循环经济在环境与发展问题上的双重意义。应该看到,环境无害化技术与高新技术已经成为当代共同发展、互相支撑的两大科技发展方向。上述环境无害化技术一旦取得突破,必将给21世纪的循环经济发展带来强有力的技术支撑。人类将有可能真正实现在经济持续增长的同时拥有清洁的生活环境的凤愿。循环经济是“点绿成金”的经济,它给世界带来全新的环境效益的同时,正在给人们带来巨大的经济效益。据日本环境厅1995年资料;环境保护型技术和产品正随着国际绿色贸易的扩大而增长。世界环保技术和产品的市场规模约为4000亿美元(其中德国占了18%左右份额,领先于美国而为世界第一),预测到2000年能扩大到5000-6000亿美元。重要的是人们认识到,靠污染环境去赚钱的方式将日益陷入困境,而靠维护环境去赚钱的方式将越来越如鱼得水而成为致富的捷径。与此同时,循环经济的赚钱领域正在从净化废物的末端日益前移到利用废物和减少废物的前沿。因此,通过固态发酵既得酒精又得饲料是既有社会意义又有经济意义。因此,加速环境无害化技术开发并促进其产业化,在循环经济的思想框架内构建产业体系,已经成为世纪之交各国政府面临的重要课题。90年代初以来,欧盟国家、加拿大、日本、澳大利亚以及中国也都开始实施绿色标签制度,发起了消费领域的循环经济运动。对于回收利用产业(包括旧物流通和废物利用),发达国家已把它们看作21世纪的支柱产业之一来加以扶持。如果课题组利用生物技术的新成就,使上述固态发酵的淀粉利用率提高5到10个百分点,那么这种技术就可以推广。全国有几千中小白酒厂面临停产,如能对这些酒厂进行不大的改造,使其加工饲料粮,进行酒精联产饲料,所产酒精只需为粗酒精(酒精度60%-80%),每个县搞一个中心厂,集中将粗酒精加工成燃料酒精。这样,就能化不多的投资,不用另拨专用粮,迅速地扩大燃料酒精的产量,而且不造成新的污染。发酵强度的单位是克酒精/(升·小时)。发酵强度越大,设备利用率越高,投资金额则越少。为此,国外非常重视该参数。连续发酵、高浓度酒精发酵、固定他酵母(细菌)发酵等技术都是提高发酵强度的有力措施。国外实验室数据的发酵强度己超过100,中国也可达30-40。较工厂数据高20倍以上。在糖质原料(包括糖蜜、甘蔗、甜菜在内)酒精发酵和淀粉质原料清液发酵时应研究开发应用高强度酒精发酵技术,以便减少投资,降低酒精成本。研制开发内容与目标:秸秆燃料酒精及联产高效饲料化工程的技术特点是经新型揉搓机揉搓和特型膨化机膨化后的物料通过半固态糖化和发酵既得到燃料酒精又同时获得经充分降解营养丰富的饲料。该工程需应用多学科的技术原理,属90年代的高新技术范畴。其工艺流程为:原料-揉搓-膨化-半固态糖化和发酵-酒精-饲料。产品市场与经济、社会效益分析:投资、价格和效益问题:1.投资问题从报纸的报道获悉,中国将与哈萨克斯坦合作开发该国的石油资源,并将投资20亿美元在哈境内铺设一条输油管,以便每年获得1000万t原油。1000万t原油只能加工得到约700万t汽油。20亿美元相当于165.4亿人民币。如果在21世纪,我们能将酒精联产饲料、固态发酵利上述其它一系列先进技术都研究成功,并应用到酒精生产中去,加上利用大量现有中小白酒厂场地、厂房和设备,则每万吨酒精投资1500万就有可能。这样,投资150亿就可以得到1000万t燃料酒精,相当于1000万t汽油。与此同时,可至少增加50万人的就业机会。为此,这笔投资是划得来的。2.价格问题酒精的成本大约比汽油贵一倍,在采用上述多项增效、节能、降本和综合利用的新技术后,有望将成本降低1/3左右,加上政府在财政和税收等方面的优惠政策,燃料酒精的价格将接近汽油。3.效益问题燃料酒精的开发应用目的在于石油短缺时能部分替代汽油,作汽车的燃料。在当前特别强调保护环境和可持续发展的时候,课题组应充分认识到应用燃料酒精会给人们带来的环境效益和社会效益。能否有经济效益,取决于课题组科技工作者的智慧和努力。经济效益分析以200户秸秆煤气系统工程为例分析:总投资26万元,年运行费用2万元,年产气36万立方米。消耗秸秆约2200吨,每立方米气体运营成本艾0.1元,收费0.25元/立方米。年效益为9.2万元(其年净效益为5.4万元),5.5年收回投资。由上述分析论证可知,秸秆能源化项目是适合国情的,是可行的。大庆油田的地下宝藏留给了子孙后代享用,经济效益之大可想而知,其社会效益亦不可估量。项目与工程化、产业化工作的衔接:1.布局原则优先发展北京、天津、山东、河北等经济发达的区域,进而再推向东北、西北地区。通过示范工程逐步在全国形成推广的局面。2.选示范点的要求(1)资源丰富,秸秆剩量较大的农村;(2)农民生活水平已普遍较高,对气体能源要求迫切;(3)集体经济基础较好;(4)容易集中联片,有利于发挥规模效益;(5)当地政府对该务术有较高的认识和积极性。
申报信息
相关人信息
完成单位: 中国农业大学(东区)
行业及专利信息
应用行业名称: 饲料加工 非金属废料和碎屑的加工处理
应用行业码: 132 432
转让信息
投资信息
推广信息
联系信息
联系单位名称: 中国农业大学
联系单位地址: 北京市海淀区圆明园西路2号
邮政编码: 100094