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中国自主研发的生物航煤首次跨洋商运飞行成功
发布时间:[ 2017-11-30 15:30 ] 文章来源:< 综合 > 浏览量: 1809
    北京时间2017年11月22日02:11,美国中部时间2017年11月21日12:11,加注中国石化1号生物航空煤油的海南航空HU497航班波音787型客机,搭载186名乘客和15名机组人员,从北京首都国际机场起飞,跨越太平洋,航班全程6100海里,经过11小时41分飞行,平稳降落在美国芝加哥奥黑尔国际机场。这标志着中国自主研发生产的1号生物航煤首次跨洋商业载客飞行圆满成功,见证了中国在绿色低碳领域一项重大自主研发成果取得最新突破。
    中国成为继美国、法国、芬兰之后第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家。
    北京——芝加哥航线是中美两国政府确定的两国间一条绿色航线,这次飞行成功,标志着中国航空工业在减排之路又迈出重要一步。
    这是继2013 年技术验证试飞、2015年国内商业航班首次应用飞行之后的又一创举,表明我国生物航煤自主研发生产技术更加成熟,是中国石化携手民航业落实中央“五大发展理念”的具体实践成果,对我国生物质能源研发应用和绿色航空具有重要意义。
    所谓生物航煤,即生物航空煤油,它是以多种动植物油脂为原料,采用自主研发的加氢技术、催化剂体系和工艺技术加工生产而成。原料主要包括椰子油、棕榈油、麻风子油、亚麻油、餐饮废油、动物脂肪等。与传统石油基航空煤油相比,在全生命周期中具有很好的降低二氧化碳和颗粒污染物排放的作用。欧美主要国家从2008年陆续开展了生物航煤的研发和试验飞行,2011年起开始进行商业飞行。
    本次用于跨洋商业载客飞行的生物航空煤油是由中国石化下属镇海炼化公司生产的。中国石化是国内较早涉足生物航煤的企业,他们以可再生资源为原料生产航空煤油,走出了一条资源绿色应用的新路。中石化将进一步拓展生物航煤原料来源,持续提升技术
    水平和产品竞争力,为航空工业减排增效提供可靠的油品解决方案。
   
一、生物航煤既安全又环保
    气候变化已成当今全球面临的共同挑战,坚持绿色低碳发展也已成为当今时代发展的必然选择。海南航空这次联手中国石化、波音,执飞国际航线生物燃料航班,全程飞行都很顺利,跨越太平洋,顺利抵达芝加哥,说明我国自主研制的生物航空煤油的安全性是有保证的,这也是人们普遍关心的焦点问题。
    为确保民用航空器和乘客生命财产的安全,中国民航局将生物航煤作为航空零部件进行管理,把对航煤生产过程及质量保证的要求提高到航空器及发动机制造的标准,进行全面监督和管理。
    2012年2月28日,中国民航局正式受理了中国石化1号生物航煤适航审定申请。成立专家组对1号生物航煤的全套生产技术资料和试验数据进行了严格审查,并进行了发动机台架验证和试飞验证。2013年4月24日,中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场成功试飞。专家组历时两年最终审定认为,中国石化1号生物航煤生产质量稳定,性能满足实际使用要求,通过了适航审定程序和指标要求,具备商业化应用条件,可以颁发适航许可证书。2014年2月12日,中国民用航空局正式向中国石化颁发1号生物航煤技术标准规定项目批准书,可投入商业化应用。
    其实,早在2006年,中国石化就开始启动生物航煤研发工作。2009年,中国石化成功开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术。在此基础上,2011年9月,中国石化镇海炼化在下属生产基地改造建成一套生物航空煤油工业示范装置及调和设施。2011年12月,该装置首次生产出合格生物航煤。2013年4月24日,中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场由东航成功完成技术试飞,中国成为继美国、法国、芬兰之后第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家。2015年3月21日,中国石化1号生物航煤由海航执飞上海至北京首次商业飞行成功。
    中国石化1号生物航煤是中国民航局适航批准的首个生物航煤产品的跨洋应用,飞行成功标志着我国在生物航煤的研发生产和商业化应用方面取得又一个重大突破。
  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,自主研发的1号生物航煤更是代表了我国生物质燃料研发应用的最高水平。
  绿色低碳发展已成全球共识。国际民用航空组织(ICAO)已经提出了国际航空碳抵消机制的建议。对于航空业来说,生物航煤是重要的工具之一,可以实现自2020年起碳中和增长。中国民航局出台的《民航节能减排“十三五”规划》提出,到2020年,行业单位运输周转量能耗与二氧化碳排放五年平均比“十二五”下降4%以上,行业运输机场单位旅客吞吐量能耗五年平均值较“十二五”末下降15%以上。
  真实的数据会说话。据测算,1吨石油基航煤排放3.2吨二氧化碳,我国目前的航煤消费量年均约3000万吨,如全部以生物航煤替代,每吨生物航煤至少减排30%,一年可减排二氧化碳约3300万吨,相当于植树近3亿棵、近2000万辆经济型轿车停开一年。此外,这种燃料不仅可以再生,且具有可持续性,无需对发动机进行改装,具有很高的环保优势。
  生物航煤是全球航空燃料发展的重要方向,发展绿色可替代清洁能源,推动国家自主知识产权生物航煤的研发和应用,是我国切实打造绿色低碳航空的一次重要创新。
  生物航煤低碳环保,大幅减少温室气体排放。同时,还有可能改变餐饮废油流向餐桌的扭曲走向,探索其变废为宝的绿色通道,意义重大。
  中国石化表示, 下一步,将统筹利用国内国外生物质资源和市场网络,与各航空公司继续深入合作,在推进生物航煤的商业化应用的同时,继续加强与国内外优势企业合作,积极发展非粮生物燃料,加快推进先进生物燃料示范。
   
二、我国生物航煤的开发历程
    中国生物航煤的研发之路,记载于下面的大事记中——
  2006年,中国石化启动生物航煤研发工作。
  2009年,中国石化成功开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术。
    2011年9月,中国石化镇海炼化在下属生产基地改造建成一套生物航空煤油工业示范装置及调和设施。12月,该装置首次生产出合格生物航煤。
    2012年10月,又成功将餐饮废油转化为生物航煤产品,2011年12月5日,中国石化正式向中国民航局提交了中国石化1号生物航煤的适航审定申请。
    2013年4月24日,中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场由东航成功完成技术试飞,标志着中国自主研发生产的1号生物航煤在商业客机首次试飞取得圆满成功,中国成为国际上少数几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12日,中国民用航空局正式向中国石化颁发1号生物航煤技术标准规定项目批准书,可投入商业化应用。
    2015年3月21日,中国石化1号生物航煤由海航执飞上海至北京首次商业飞行成功。
    一步一个脚印的扎实工作背后有着严格的考核,中国民航局将生物航煤作为航空零部件进行管理,把对航煤生产过程及质量保证的要求提高到航空器及发动机制造的标准,进行全面监督和管理。所有的努力都直指一个目标:确保乘客生命财产的安全。
    继2013年技术验证试飞、2015年国内商业航班首次应用飞行,2017年11月22日HU497航班跨洋飞行的圆满成功,表明我国生物航煤自主研发生产技术更加成熟,对我国生物质能源研发应用和绿色航空具有重要意义。
    中国石化多年来一直努力履行社会责任,持续推进科技创新,积极践行绿色低碳发展理念,致力于节能减排、生物质燃料技术开发和应用。生物航煤技术的研制成功对减少碳排放至关重要。在2009年研制生物航煤技术那段时间,欧盟频繁发出消息,准备对所有入境的航空公司征收航空碳排放税。中国的航空公司若没有碳减排的应对措施,不仅是钱的问题,还是大国形象的问题。
  石科院调集一半以上的研究室人员从事生物航煤技术攻关,研制生物航煤技术时,大家基本天天泡在实验室里,常常为一些技术细节反复做实验,实验结果出来才会休息。技术能这么快研制成功,一方面是石科院前辈的基础打得好,一方面也是石科院的研究团队有那么一股拼劲。
  现在,看着生物航煤技术从实验室走向工厂,再跨越太平洋飞到美国,团队里的青年工程师们觉得自己这辈子已经“及格”了,没有辜负国家和石科院的信任。
    回忆生物航煤技术的工业化过程,研发团队成员纷纷说来之不易。从研发到生产最后到应用,每个阶段都困难重重、意外不断,他们说,技术从实验室走向工厂,有太多意想不到的事。
    按照计划,1号航煤生产时,原料经预处理后,如果过程顺利,就可以很快地将系统中的石油基原料置换出来。但在实际生产过程中,反应却过于剧烈,温度上升速度很快超过范围。
  加氢工艺温度上升几度是不得了的事情,当时温度突然上来以后大家都很紧张。温度不可控风险很大,当时大家讨论是不是先停下来,再想办法调整,但这个方案被否决了。
  据介绍,当时的情况是非常紧急的,如果项目停下来,时间和成本都耗不起。最后,大家一起拿出预案,按现场重新调整、优化,终于克服了困难,温度也稳定了下来。
  稳定了反应温度,到了分馏时,问题又出现了。因为原来的分馏塔是基于石油基原料设计的,而生物基原料的烃分子相对单一、集中,温度达不到要求时,蒸不上去,但温度超过了,就很容易冲塔,操作弹性很小。由于分馏塔操作难度非常大,为了尽快拿到合格的生物航煤产品,大家只能轮班倒,24小时盯着,慢慢通过优化调整操作调节控制参数,让它慢慢稳定。
  工业试验是有风险的,生产中的许多问题实验室是看不见的,工业试验也是“摸着石头过河”,出现问题必须有预案及时应对,不可能再回实验室去,所幸这次大家都挺过了。
    就这样磕磕绊绊,又是一路“有惊无险”,1号航煤走到了今天,其成果真是来之不易。
   
三、让“地沟油”远离餐桌飞上蓝天
    如何让餐饮废油上天?这是1号航煤技术所要解决的问题。餐饮废油俗称“地沟油”,其去向一直为人所担心,不良商贩的牟利之举很可能将“地沟油”带回餐桌,危害人们的健康。中国石化科研团队所研制的1号航煤技术就是将“地沟油”进行处理转换成航空煤油供飞机飞行所用。
    中国石化之前做过生物柴油,对生物航煤技术也有一定的探索,所以做这事也有一定的基础。十多年前,中国石化启动生物航煤研发工作以后,他们团队先后完成了原料筛选、技术路线设计、工艺条件优化和催化剂配方定型等实验室研究工作,成功解决了一系列难题,终于在2009年,开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术。
  在此基础上,2011年12月12日,经过前期的试验,中国石化镇海炼化分公司首次生产出合格生物航煤。2013年4月24日,中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场由东航成功完成技术试飞。而这次的跨洋飞行则又是一个创举,证明了1号航煤的稳定性和技术的成熟。
  据介绍,此次用于跨洋飞行的生物航煤以“地沟油”为原料,并以15:85的比例与传统石油基航空煤油调和而成。生物航煤可能改变餐饮废油流向餐桌的扭曲走向,让“地沟油”远离餐桌飞上蓝天,探索其变废为宝的绿色通道。同时,与传统石油基航空煤油相比更低碳环保,有利于大幅减少温室气体排放。
    “地沟油”航班引发关注的同时,类似燃料的推广仍存在困难。业内人士指出,相对高昂的生产成本、回收、销售端的“小作坊”式运作,致使“地沟油”燃料全面使用尚需时日。
    “地沟油”燃料高昂的生产成本也确实让一些企业忘而却步。镇海炼化厂一名工作人员介绍,按国际标准测算,生物航煤的生产成本,是传统石油基航空煤油的2至3倍。
    以餐饮业废油为例,大概3吨不含水的油脂,才能产出1吨生物航煤。工作人员说,因此尽管在技术上已相对成熟,但目前这种由餐饮废油炼化而来的“地沟油”燃料距离大规模推广,仍有相当一段距离。 
    中国石化生物航煤生产技术适应的原料范围广泛,不但可以用菜籽油、棉籽油、棕榈油、酸化废油、微藻油、FT合成油等为原料,还能以餐饮废油为原料,解决了餐饮废油科学、合法、高效应用的难题,走出了一条餐饮废油资源化绿色应用的新路。中国石化将进一步拓展生物航煤原料来源,持续提升技术水平和产品竞争力,为航空业减排增效提供可靠的油品解决方案。
  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。下一步,中国石化将统筹利用国内国外生物质资源和市场网络,与各航空公司继续深入合作,推进生物航煤的商业化应用的同时,继续加强与国内外优势企业合作,积极发展非粮生物燃料,加快推进先进生物燃料示范。到2020年,成为国内先进生物燃料行业领先者。
   
四、其它国家生物燃料的发展情况 
    他山之石,可以攻玉。让我们来看看其他一些国家对发展生物燃料都采取了哪些支持政策。
    为增强能源多样性,实现能源独立和安全,不少国家对生物燃料生产制定鼓励政策,尤其针对用于交通运输的生物燃料制定了特殊优惠政策,主要激励措施包括:制定强制性调合标准、对生物燃料提供补贴、减免税赋、给予研发资金支持等。
  目前有31 个国家确定了生物燃料(燃料乙醇和生物柴油)调合标准,至少有19 个国家和地区(包括10 个欧盟国家和4 个发展中国家)实施了燃料免税和生产补贴政策。
  世界上主要生物燃料生产国或组织主要有美国、巴西和欧盟。美国以玉米乙醇为主、巴西以蔗糖乙醇为主,欧盟以生物柴油为主,他们制定的生物燃料补贴政策分别代表了发达国家、发展中国家以及区域性国际组织在制定生物燃料补贴政策时不同的侧重点及特色。
  美国:美国主要通过税收减免条款、燃料中乙醇混合比例的规定以及制定乙醇消耗量的方式推动生物燃料的发展。《能源独立和安全法案》要求到2022 年生物燃料用量达到360 亿加仑。美国汽油一般调合10%乙醇。
  在税收方面,根据燃料乙醇特许权税课税扣除制度规定,燃料乙醇调合商可享受0.45美元/加仑的消费税减免优惠,适用于所有燃料乙醇与汽油的混合燃料;对生产能力不超过6000万加仑的小型乙醇生产厂,其中的1500万加仑乙醇可享受0.1美元/加仑的税收优惠;对于纤维素乙醇,既享有0.45美元/加仑的消费税减免优惠,还享有0.56美元/加仑的生产税优惠。同时对国外乙醇进口实行54美分/加仑进口关税。
    巴西:生物燃料政策是要求在汽油中混合20%-25%的乙醇。蔗糖乙醇补贴从《国家酒精计划》开始,后形成法律,建立起一个以政府补贴与对甘蔗种植者和提炼者进行税收削减为基础的全国生物燃料生产链,有力促进了蔗糖乙醇的发展。同时,无论是纯乙醇还是混合乙醇,都可以免除消费税。生物燃料补贴政策主要针对交通部门,通过补贴乙醇混合能源动力型汽车,以乙醇混合性能源替代传统能源的使用,来推动蔗糖乙醇的发展。
    一些欧美国家从2008年开始,广泛开展了生物喷气燃料的示范飞行,2011年开始进行生物喷气燃料的商业飞行。这些生物燃料主要以椰子油、棕榈油、麻疯籽油、亚麻油、微藻油、餐饮废油、动物脂肪等为原料生产。
    2008年,英国维珍航空公司率先以波音747飞机进行了混合燃油的飞行试验;2011年4月起,德国汉莎航空公司在一架往返于法兰克福与汉堡的空客A321型客机上使用生物混合燃料;荷兰航空公司采用餐饮废油提炼生物燃料,从2011年9月起启用使用生物燃料的客机;英国汤普森航空公司2011年10月成功推出由英国机场始发的“餐饮废油航班”。
    中国石化1号生物航煤是中国民航局适航批准的首个生物航煤产品的跨洋应用,飞行成功标志着我国在生物航煤的研发生产和商业化应用方面取得又一个重大突破。生物航煤是全球航空燃料发展的重要方向,发展绿色可替代清洁能源,推动国家自主知识产权生物航煤的研发和应用,是我国打造绿色低碳航空的一次重要创新。(白林)