□ 本刊记者 许帆婷 贾广华
□ 中国石化工作人员与海南航空机组人员庆祝生物航煤首次商业飞行成功。胡庆明 摄
研发生产具有中国自主知识产权的生物航空燃料,体现了中国顺应全球航空业发展趋势,减少二氧化碳排放的努力。
3月21日,加注了中国石化1号生物航空煤油的海南航空HU7604航班的波音737-800型飞机,从上海虹桥机场飞抵首都国际机场,标志着中国自主研发生产的1号生物航煤首次商业载客飞行获得圆满成功。中国成为世界少数几个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家之一。
承担中国石化1号生物航煤研发任务的中国石化石油化工科学研究院,长期致力于生物质燃料的研发工作,获得了丰硕的成果。本刊记者就生物航煤研发的相关问题,采访了石科院院长龙军。
记者:从2009年中国石化正式立项生物航煤加氢技术研究,到2015年自主研发的生物航煤首次商业载客飞行,经历了6年的时间。这项技术是如何发展、成熟起来的?请简单介绍一下中国石化的攻关经历。
龙军:石科院对生物质燃料的关注要早于此。2006年开始生物油脂加工技术的探索研发,2007年起由中国石化立项,开展动植物油脂加工的研发工作。2009年6月,加氢法生物航煤技术研发项目正式立项。
以动植物油脂为原料生产符合喷气燃料要求的生物航煤产品,在我国还是全新课题。接到任务后,石科院立刻投入9个研究室的骨干力量,组建攻关团队。
在研发模式和方法上,石科院应用领先的分子水平炼油理念,从分子水平对原料和产品进行深入细致的分析、表征,在此基础上,有针对性地进行动植物油的加氢处理和产品调和等技术的开发。最终在较短的时间内,完成了将动植物油转化为生物航煤的成套技术开发。包括中国石化在内,目前国际上只有少数几家公司开展这方面的研发。
从2009年到2011年底,我们仅用两年时间完成科研攻关,开发出具有自主知识产权的加氢法生产生物航煤成套技术。2011年采用该技术在镇海炼化杭州炼油厂建成一套工业示范装置,并进行制备生物航空煤油的工业试验,生产出合格的1号生物航煤产品。
2011年12月5日,中国石化向中国民航局正式递交生物航煤及其调和产品适航审定申请书。2012年2月28日,中国民航局正式受理了适航审定申请。
在完成台架试验之后,中国石化1号生物航煤于2013年4月24日在上海虹桥机场成功试飞。试飞时,民航局的试飞人员对1号生物航煤的各项性能给予高度评价。这标志着中国成为继美国、法国、芬兰之后第4个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家,中国石化成为国内首家拥有生物航煤自主研发生产技术的企业。
2014年2月,1号生物航煤获得中国第一张生物航煤生产许可证。今年3月21日,1号生物航煤完成首次商业载客飞行。
记者:中国石化自主生产研发的生物航煤,在安全性、环保性能、燃料性能各方面有哪些特点?在同行业处于什么水平?
龙军:通过国内外大量的实验室试验、台架试验,以及试飞、商业飞行,我们看到,生物航煤在安全性上没有任何问题,而且无须对发动机进行改装。2008年以来,国外多家航空公司进行过生物航煤的飞行测试和商业飞行,都没有出现过安全问题。
□ 试飞结束后,海航副总裁、执飞机长蒲明(左)表示飞行很顺利。胡庆明 摄
燃烧性能上,与普通航煤一样。2013年3月,我们在上海东方航空—惠普合资发动机修理厂进行1号生物航煤发动机台架试验。结果表明,1号生物航煤各项指标均在试验要求范围内,部分指标甚至优于常规3号航煤,对航空发动机无不良影响。在今年3月21日首次商业飞行过程中,执飞机长蒲明说:“今天的飞行很顺利,飞行体验和以往相比没有差别。”
中国石化自主生物航煤技术,达到国际先进水平。中国石化是国内唯一掌握该项技术且有批量生产能力的企业,是世界少数几个掌握生物航煤自主研发生产技术的企业之一。
记者:生物航煤是生物质燃料的一种,中国石化在生物质燃料的研发方面现状如何?在国内外处于什么地位?对中国石化来说研发生物质燃料有何意义?
龙军:中国石化在生物质燃料的研发应用方面始终走在国内前列。近年来,中国石化加快开发生物燃料关键技术,发展生物质液体燃料产业,积极销售生物质液体燃料,燃料乙醇、生物柴油、生物航煤等得到有序发展。
较欧美国家生物航煤而言,中国石化自主生物航煤技术的原料范围更加广泛,不但可以使用棉籽油、棕榈油、大豆酸化油等,也可以利用餐饮废油、海藻油和动物油脂及FT合成生成油等。该技术开辟出一条餐饮废油资源化绿色应用的新路。
中国石化成功自主研发生物质燃料意义重大。一是开辟了生物燃料的生产技术路线;二是拓展了原料来源,具备了利用菜籽油、棉籽油、棕榈油、大豆酸化油、餐饮废油等为原料生产生物柴油、生物航煤的生产技术与能力;三是解决了餐饮废油科学合法、高效应用的难题,走出一条餐饮废油资源化绿色应用的新路;四是大幅减少温室气体,为我国实现2020年单位国内生产总值二氧化碳排放下降40%~50%的目标提供支撑,也将为建设生态文明、美丽中国,实现“中国梦”做出重要贡献。
记者:我国目前年消费航空燃料2000多万吨,是消费大国,随着国家的发展,能源消费未来还会不断增长。生物航煤将来能够在多大程度上取代传统航煤?生物航煤有哪些优点?
龙军:我国2013年的航空燃料消费量是2260.9万吨,居世界第二位。据预测,我国航空煤油需求将以每年10%以上的速度增长。在石油炼制过程中,直馏航空煤油馏分仅占原油总量的10%左右,即使加上部分重油的加氢裂化,航空煤油馏分也仅占20%左右。根据国际航空运输协会预测,2020年生物航煤将达到航油总量的30%,生物航煤将会成为石油基航空煤油的有力补充。
生物航煤具有一些明显优点。生物航煤的原料是现存的生物质,它生长时吸收大量的二氧化碳,把现存的生物转化成燃料,从原料的全生命周期来看,相较于传统航煤,生物航煤可实现减排二氧化碳55%~92%,具有显著的环保优势。另外,生物航煤硫含量低,是高效、清洁的可持续能源,对航空业实现低碳减排,具有重要意义。
记者:目前世界各国对生物航煤的研发、生产与应用,处于什么阶段?全世界各国争相研发生物航煤,有哪些政治、经济、社会等方面的考虑?
龙军:2008年以来,国外多家航空公司在大型客机上对生物质航煤比例不大于50%航煤油品进行过飞行测试。2012年后,美国、荷兰等多家航空公司开始进入生物航煤商业运行。总体来说,目前生物航煤在全球范围内刚刚起步,实现产业化还需时日。
研发生产具有中国自主知识产权的生物航空燃料,体现了中国顺应全球航空业发展趋势,减少二氧化碳排放的努力,将有力缓解中国航煤资源紧缺压力,也有利于解决餐饮废油科学合理利用的难题。
生物航煤作为绿色低碳的新型航空燃料,具有显著的温室气体减排效果。如果以我国生物航煤达到航煤总量的30%、每吨生物航煤至少减排35%来计算,一年可减排约670万吨二氧化碳,相当于植树近6100万棵、近450万辆经济型轿车停开一年。
生物航煤将会成为石油基航空煤油的有力补充,可拓展非石油资源生产航空煤油的新途径,减轻我国对进口石油过分依赖的压力。还可作为战略储备用油,提升国家石油安全战略水平。
生物航煤技术是各个国家能源战略的秘密武器,是各国核心竞争力的体现,是用多少钱都买不来的技术。根据欧洲议会和欧盟委员会通过的法案,2012年1月1日起将国际航空业纳入欧盟碳排放交易体系。中国石化掌握了生物航煤成套技术,成功打破西方发达国家的技术壁垒,为我国航空业应对欧盟碳税政策提供了有力的谈判砝码。
记者:生物航煤作为一种很有发展前途和战略意义的新燃料,商业化应用的前景如何?如果将来想要更大规模地商业化使用,需要解决哪些方面的问题?
龙军:生物航煤市场前景广阔是毋庸置疑的。生物航煤作为具有减排优势的航空煤油之一,定会成为航空燃料的一个方向。中国石化在国内率先研制出具有中国自主知识产权的生物航煤产品并成功试飞,充分体现我国顺应全球航空业发展趋势,减少二氧化碳排放的积极努力。
目前生物航煤的价格是普通航煤的2~3倍,成本比较高,经济性的突破是关键。同时,原料持续供应也是需要解决的问题。若能采用新原料生产航空煤油,如微藻养殖生产生物航煤,以及餐饮废油加工生产航煤等等,则生物航煤的未来市场前景将不可限量。