生物质气化费托合成的经济性分析

江宏玲， 周 成

(1.安徽省·淮委水利科学研究院，安徽合肥 230088；2.安徽国际商务职业学院，安徽合肥 231131)



生物质气化费托合成的经济性分析

江宏玲1， 周 成2

(1.安徽省·淮委水利科学研究院，安徽合肥 230088；2.安徽国际商务职业学院，安徽合肥 231131)

以生物质稻秸为研究对象，基于已有的生物质费托(FT)合成的模拟工艺流程，计算得到了转化过程的生产成本。总结了生物质FT合成油生产成本的构成比例，并与煤基FT合成油生产成本进行了对比，另外针对生物质原材料成本做了敏感性分析。结果表明，以现阶段煤价为例，考虑生物质补贴，生物质制FT合成油的生产成本会低于煤基FT合成油的生产成本。随着更多生物质的经济补贴机制的建立，以生物质为原料制取FT合成油的市场前景广阔。

生物质气化；费托合成；经济性分析；成本

费托合成(Fisher-Tropsch Synthesis，简称FT合成)是指以合成气(主要成分是CO和H2)为原料，通过催化剂转化生成烃类和含氧化合物的过程。以生物质为原料，制备合成气，通过FT合成生产的液体燃料，能够直接应用于交通运输、能源动力及化工等领域，在一定程度上缓解了由于石油短缺而带来的压力[1]。同时，费托燃料不含有硫元素[2]，不会对环境造成污染，所以这是一种很有发展潜力的生物质利用方式[3-4]。

目前国内外有关FT合成已发表过一些相关技术经济数据，但是生物质FT合成尚处于实验室研究和工业中试阶段，过程的经济性缺乏相关的数据资料参考，而且在不同背景，比如不同地区、不同生产工艺条件下，经济性也是不尽相同的，甚至大相径庭[5]。因此，笔者以稻秸为原料，基于串行流化床生物质气化FT合成技术[6]，对生物质气化FT合成系统进行经济性分析，得出生产成本费用的结果，并与传统煤基合成油进行比较，探讨生物质FT合成的市场前景。

1　生物质气化FT合成成本计算基础

该研究借助参数估算类经济分析方法，估算出年产5万t FT合成油的稻秸气化FT合成系统的投资费用。

1.1基础数据①产品：FT合成油，5万t/a。②项目实施进度：项目拟2年建成，第三年投产，当年生产负荷达到设计能力的80%，第四年直至以后生产负荷为100%，生产期为15 年。③资金来源：固定资产投资的30%为自有资金，不还本不计息，其余70%为银行贷款，贷款利率确定为6.12%。

1.2投资估算投资估算是经济评价的重要基础工作之一，其构成及计算方法应遵照技术规定有关章节进行。该研究中固定资产的投资估算采用生产规模指数法[7-8]，即利用已经建成项目的投资或其设备投资，估算某一特定规模的项目投资或其设备投资的方法，计算公式为：

(1)

式中，n表示生产规模指数。选取n值的原则是：改变设备装置数量或生产场所规模，从而改变项目生产规模，n取0.8～1.0；改变设备、装置的功能和效率，从而改变项目生产规模，n取0.6～0.7。

1.3生产成本生产成本包括原材料费、用水耗电费、工资及福利费、维修费、折旧费和其他费用等[2，9]：

原材料费(生物质、催化剂)=原材料消耗量×材料单价

(2)

用水费=系统给水量×水价

(3)

耗电费=系统耗电量×电价

(4)

职工工资及福利=职工人数×人年工资×(1+福利费系数)

(5)

维修费=固定资产原值×维修费率

(6)

(7)

其他制造费=固定资产原值×其他制造费率

(8)

式(5)中，福利费系数取15%，人年工资取行业平均水平4万元/(人·a)；式(6)中，维修费率取3%；式(7)中，固定资产形成率按95%计算，折旧年限为15年，不考虑生产设备的回收报废；式(8)中，其他制造费率取值1%。

2　生物质FT合成油生产成本计算

2.1投资费用估算基于文献[6]中生物质气化FT合成的工艺数据，查阅相关文献的数据[10-12]，估算出年产5万t FT合成油的稻秸气化FT合成系统的投资费用，如表1所示。

表1稻秸FT合成系统投资费用(5万t FT合成油/a)

Table 1Investment cost for rice straw FT synthesis system (5×104t synthetic oil/a) 万元

项目Item设备购置Equipmentpurchase安装工程Installationworks建筑工程Constructionworks合计Total供电系统Powersupplysys-tem13701374111918水系统Watersystem17105149603184加料系统Feedingsystem8228230143918气化系统Gasificationsystem74002466164411510净化系统Cleaningsystem411020554526617合成系统Synthesissystem162755178296024413公用工程Utilities288531624808084辅助系统Auxiliarysystem4555650101041530974953

估算得出该套生物质FT合成油系统的投资费用约为7.5亿元，其中30%，即2.25亿元为股本金，不还本不计息；其余70%即5.25亿元为人民币贷款。

2.2生产成本计算以稻秸为例，按照前文中介绍的生产成本计算方法，估算出稻秸FT合成油的生产成本，具体计算数据见表2。

生物质制FT合成油的生产成本构成情况见图1。从图1可以看出，生物质制FT合成油的生产成本中生物质原料费用占的比例最大，说明生物质FT合成油生产成本对生物质原料的价格变动更为敏感；其次是基本折旧费，折旧费与整个稻秸制FT合成油的生产设备投资费用相关，提高科技水平、改进生产技术，可降低单位FT合成油的生产成本；水费和其他制造费所占的比例很小。

表2　稻秸FT合成油生产成本

图1　稻秸FT合成油生产成本构成Fig.1　Structure of production cost for rice straw FT synthetic oil

我国对生物质燃料发展近来大力支持，已建立了相应的经济补贴和激励机制[13]，目前对生物质燃料的具体补贴额度与当地的政策及燃料价格等因素有关[14]，该研究选取安徽省某地对生物质燃料的扶持政策：对于生物质液体燃料的平均补贴额度大约是140元/t生物质。考虑补贴费用1 826元/t之后，稻秸制FT合成油的生产成本为4 446元/t。

3　煤基合成气FT合成成本估算

目前国内外生物质FT合成油的经济性，缺乏相关的数据资料参考[15]，但煤间接液化的经济技术指标，已有相关的数据[16-19]，根据文献[20]中煤基合成油项目的主要基础数据，如表3所示。规模为18万t/a的煤基FT合成油系统投资费用约为25.1亿元，按照前文的计算方法，估算煤间接液化制合成油的生产成本费用，如表4所示。

表3　煤基合成油项目主要基础数据

计算时，按照煤价是600元/t，得到煤制FT合成油的生产成本约为5 022元/t合成油。对比前文生物质基FT合成油的生产成本可知，不考虑生物质补贴时，生物质基FT合成油的生产成本高于煤基FT合成油；若考虑生物质补贴，生物质制FT合成油的生产成本显著降低，会低于煤基FT合成油的生产成本。随着国家对生物质制备液体燃料技术的不断重视和大力支持，会有更多的经济补贴和激励机制建立，生物质制备FT合成油，作为一个能源项目是可行的，所显示出的市场前景十分广阔[21-22]。

表4煤间接液化制合成油生产成本费用

Table 4Production cost for synthetic oil by indirect coal liquefaction

序号No.项目名称Itemname成本Cost元/t合成油占比Percentage%1原材料费311161.95其中:煤费285656.87 催化剂费2555.082用水费340.683耗电费4007.964职工工资及福利370.745维修费4188.326基本折旧费88317.587其他制造费1392.77生产成本合计Totalproductioncost5022

4　敏感性分析

生物质基FT合成工艺流程中，生物质原材料成本费用的份额最大，由于市场因素，稻秸的价格会发生变化，甚至会使原料成本产生很大的波动，从而导致生物质制取FT合成油的成本费用产生很大变化[23-24]，因而有必要进行相应的敏感性分析。FT合成油生产成本随原材料价格变化趋势见图2。

从图2可以看出，随着原料价格的变化，生产成本都是随着原材料价格的增加而增大，且变化范围很大。以稻秸为例，稻秸价格是600元/t时的合成油成本，与稻秸价格是200元/t时的合成油成本大概相差5 216元/t合成油。

按照目前稻秸的市场价格300元/t估算生产成本，由图2a可知，若不考虑生物质补贴，只有当煤价高于900元/t时，生物质基FT合成油才有价格优势。由图2b可知，若考虑生物质补贴政策，煤价只要不低于500元/t，生物质基FT合成油均具价格优势。从现阶段的煤价来看，生物质基FT合成油的生产成本是很可能低于煤基FT合成油的，以生物质为原料制取FT合成油市场前景广阔。

注：a.不考虑生物质补贴;b.考虑生物质补贴。　Note:a. Not containing biomass subsidies；b. Containing biomass subsidies图2　FT合成油生产成本随原材料价格变化Fig. 2　Price variation of raw materials for production cost of FT synthetic oil

5　结论

(1)该研究估算了年产5万t生物质基FT合成油的投资费用约为5.47亿元；估算出稻秸FT合成油生产成本，补贴前约为为6 272元/t，补贴后约为4 446元/t。

(2)在生物质气化制取FT合成油的生产成本中生物质原料成本占的份额最大，说明生物质基FT合成油对生物质原料的价格变动更为敏感，其次是基本折旧费。

(3)生物质制FT合成油的生产成本随着生物质价格的增大而增大，且生产成本的变化范围很大。按照目前稻秸市场价格300元/t，若不考虑生物质补贴，只有当煤价高于900元/t时，生物质基FT合成油才有价格优势；若考虑生物质补贴政策，煤价只要不低于500元/t，生物质基FT合成油均具价格优势。

利用生物质通过FT合成的方法制高品位液体燃料仍是实验室研究的初步摸索阶段，还需要进一步放大，提高生物质基液体燃料产率、降低合成成本是生物质制备液体燃料研发过程中尚需解决的关键问题。综观近年来生物质基FT合成油的技术进展，其总体投资费用和生产成本等有望在不久的将来达到与现行传统炼厂相竞争的水平，FT合成燃料的发展前景看好。

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Economic Analysis of Biomass Gasification Fischer-Tropsch Synthesis

JIANG Hong-ling1, ZHOU Cheng2

(1. Anhui & Huaihe River Institute of Hydraulic Research, Hefei, Anhui 230088; 2. Anhui Institute of International Business, Hefei, Anhui 231131)

Based on the existing simulated process of biomass Fischer-Tropsch oil (bio-FT-oil), the cost of bio-FT-oil was obtained, taking straw as the research object. The cost of bio-FT-oil was compared with coal-FT-oil after summarizing its composition. Furthermore, the sensitivity analysis was carried out for the biomass raw material cost. Results show that the cost of bio-FT-oil could be lower than coal-FT-oil for the current coal price, taking the biomass subsidies into account. With the more establishment of economic mechanism of subsidy for biomass, the biomass FT-oil will have a broad prospect.

Biomass gasification; Fischer-Tropsch synthesis; Economic analysis; Cost

国家重点基础研究发展计划资助项目(2010CB732206)。

江宏玲(1987-)，女，安徽六安人，工程师，硕士，从事新能源研究。

2016-05-27

S-9；TK 63

A

0517-6611(2016)21-201-04