玉米秸秆生产燃料乙醇的经济性分析

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1、扬州海晨电气有限公司玉米秸秆生产燃料乙醇的经济性分析0引言伴随全球能源与环境问题的日益突出，低碳经济浪潮正在到来【1】。在此背景下，燃料乙醇被广泛视为替代和节约汽油的最佳燃料，已成为世界上生产规模最大的生物质能源12J。以资源丰富的木质纤维素为原料生产燃料乙醇被认为是21世纪发展循环经济的有效途径13】。目前，国内外纤维乙醇技术研究步入一个新的时期件钾。美国国家可再生能源实验室示范线采用稀酸预处理．酶解发酵工艺，采用细菌z．mobilis的基因工程菌，进行连续厌氧发酵，乙醇体积浓度达到5．7％【6J。西班牙A

2、bengoa生物能源公司在Salamanca成立的首家生物质乙醇厂于2007年上半年开始生产，利用麦秸等农业残余废物，生产规模为500×104L／a的纤维燃料级乙醇产品【刀。加拿大Iogen公司2004年在渥太华建成40抛秸秆纤维乙醇示范生产装置。具有9．8×105L／a的生产能力IS]。Thomsen等在规模2．4t／d示范装置进行了小麦秸秆制取纤维乙醇的试验研究。采用稀酸预处理工艺，并添加0．5％H202，190℃条件下处理60min，纤维素与半纤维素的水解率分别达到71％和68％乙醇产量达到223kg／

3、t[9I。中科院过程所与山东泽生生物公司在2006年建立了3000t／a示范生产线，采用蒸汽热喷预处理，固态发酵工艺，全流程运转结果表明，纤维素转化达到70％，乙醇产率达到15％t10】。中国天冠集团和中粮集团等单位也在此领域进行一些试验【111。虽然一些关键技术上取得了重要进展，但距产业化发展目标还有一段距离本文在已有研究成果基础上，基于自主设计的300t／a玉米秸秆纤维乙醇示范工程线试验平台，初次系统地分析秸秆纤维乙醇技术指标和成本构成。试验采用稀酸预处理、酶解糖化发酵两段法工艺，在建立秸秆纤维乙醇技术指

4、标体系基础上，分析了纤维乙醇的生产成本及过程单元所占成本比例，以及每吨乙醇生产所需能耗，为进一步促进中国未来纤维乙醇工业发展提供重要依据。1材料与方法1．1工程示范线简介玉米秸秆生产纤维燃料乙醇示范线是以河南农业大学农业部可再生能源莺点实验室为技术支撑，新乡中科燎原生物能源有限公司投资为主体，设计规模300t／a，位于河南省新乡市小店工业区锦绣工业园。该工程示范线于2007年7月建设，2008年3月正式投产试运行。1．2秸秆收集与成分玉米秸秆原料主要来源于示范厂附近的延津县和封丘县，由当地专门成立的秸秆收集站

5、负责收集，有利于降低玉米秸秆原料大规模存储所带来潜在风险，运输收集半径约8km，秸秆自然风干后，含水率通常为120／'o_4：1％，玉米秸秆收购价格为220元／t。粉碎至40460目，粉碎与运输费用65～70元／t，然后运至秸秆乙醇示范厂的原料储存车间。经试验测定主要成分如表1所示。表1玉米秸秆主要成分(干基)Table1Maincomponentsofcornstraw成分质量分数％成分质量分数，％纤维素37．2可溶出物15．9半纤维素25．3尘土1．2木质素18．0总计100灰分2．31．3生产成本分析扬

6、州海晨电气有限公司参考BarryDSolomn对纤维素原料生产燃料乙醇的方、法【14l，计算公式如下Ca=Cb+Cx+Cl+Ce+Cm+Co+Pp式中：Ca——秸秆乙醇的成本，元／t；G——原料的预处理成本，元／t；Q——资金投入成本，元／t；C上——劳动力成本，元／t；Q——能量消耗成本，元／t；ck——原材料成本，元／t：Cb——其他相关费用，主要包括：维护费用、水、残余物处理费用等，元／t；砟——副产品的收益，元／t。1．4乙醇生产技术评价指标体系基于300t／a示范线生产运行过程，分别从技术指标、经济

7、指标和环境指标3方面考察，构建秸秆纤维乙醇的，评价体系，如表2所示，并在此基础上，着重研究玉米秸秆制取纤维乙醇生产过程中单位乙醇生产成本，以及各单元占乙醇生产成本的比例。表2玉米秸秆纤维乙醇生产技术评价体系Table2Productionevaluationsystemofcornstrawcellulosicethanol指标体系分类单位技术体系糖化率﹪乙醇质量浓度g∕L乙醇产率﹪经济指标水耗t/t能耗kj/t环境指标CO2排放t/t1．5生产线工艺技术路线本示范工程试验线主要采用稀酸预处理技术，混糖同步发

8、酵工艺，工艺流程示意图如图1所示。扬州海晨电气有限公司图l秸秆纤维乙醇工程试验线工艺流程示意图Fig．1Processflowofcellulosicethanoldemonstrationplant2．1项目投入分析纤维燃料乙醇示范厂建设周期约为8个月，基于建设过程和生产过程的财务现金流，项目投资主要包括生产设备、厂房和相关费用3部分，资金时间价值不计，其费用构成如表3所示。表3秸秆纤维乙醇示范厂