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生化燃油與傳統燃油的特性比較
表 1：燃油特性比較 – 木材製熱解燃油
參數 |
單位 |
分析方法 |
強化型生化燃油 |
生化燃油 |
2號燃料油 |
重油 |
| 高端熱值 | MJ/kg |
DIN51900 |
18-20 |
16-19 |
45.5 |
42.5 |
| 閃點 | 攝氏度 |
ASTM D93 |
50-60 |
48-55 |
38 |
60 |
| 傾點 | 攝氏度 |
ASTM D97 |
-11 |
-15 |
-6 |
- |
| 密度 (攝氏15度) | Kg/liter |
ASTM D4052 |
1.22-1.3 |
1.2 |
0.865 |
0.986 |
| 酸鹼度 | pH |
pH meter |
2-3 |
2-3 |
- |
- |
| 固體 (焦炭) | wt % |
不溶於乙醇 |
20-23 |
0.01-0.2 |
- |
- |
| 含水量 | wt% |
Karl Fisher |
20-25 |
20-25 |
- |
< 0.5 |
| 灰分 | wt % |
ASTM D482 |
<1 |
<0.02 |
Trace |
0.08 |
| 黏度 | cSt |
ASTM D445 |
- |
- |
- |
- |
| 攝氏20度 | - |
- |
1500-3700 |
70 |
3-6 |
2000-9000 |
| 攝氏40度 | - |
- |
300-500 |
19 |
1.8-3.5 |
500-1000 |
| 攝氏60度 | - |
- |
140-250 |
8 |
1.4-2.5 |
100-200 |
| 攝氏80度 | - |
- |
70-90 |
4 |
1.1-1.8 |
40-70 |
表2：不同燃料的最終分析 (重量所佔%)
生化燃油 |
強化型生化燃油 |
焦炭 |
2號燃料油 |
重油 |
|
| 灰分 | < 0.02 |
<1 |
< 8 |
< 0.01 |
0.02-0.08 |
| 炭 | 42-47 |
45-51 |
75-78 |
86.4 |
85.7 |
| 氫 | 6-8 |
5-6 |
3-4 |
12.7 |
10.5 |
| 氮 | < 0.1 |
< 0.3 |
< 0.3 |
0.006 |
0.18 |
| 硫磺 | < 0.02 |
< 0.06 |
- |
0.2-0.7 |
< 2.8 |
| 氧 (以差額計) | 46-51 |
43-49 |
7-14 |
0.04 |
0.38 |
煉鋁爐生化燃油燃燒測試
2006年7月12日至9月14日期間，達茂生化燃油及強化型生化燃油於Eclipse的Rockford試驗設施中的一台Eclipse 8V-HI Vortometric燃燒器內進行測試，測試採用了最能提高燃燒性能的噴嘴，並記錄了燃燒過程的操作數據。14V- HI 生化燃油運作參數
強化型生化燃油測試
達茂亦對強化型生化燃油進行了測試，目的是確認適合燃燒器的運作模式以及收集排放數據。強化型生化燃油比生化燃油持較高的噴嘴壓降且顯著消秏更大量的霧化氣。排放數據
低火點燃及高火為用以測試霧化氣及燃油參數敏感度底線的基本條件，Airtech以3MMBtu/hr的速度進行燒嘴及可行性測試，記錄了燃油在送進燃燒器前加熱及整個循環系統加熱兩項有效測試的排放數據，有關結果刊載於Airtech報告Di4700609291533。一般資料
Airtech環保服務公司（Airtech）獲Eclipse公司（Eclipse）委約於其伊利諾州Rockford的設施進行氣體排放測試。測試於燃燒器試驗台上進行，目的是測定燃燒以木材製成的生化燃油所排放的顆粒物(PM)、二氧化硫(SO2)、氧化氮(NOx)及一氧化碳(CO)的排放。.參數
以下的特定參數已於測試場地測訂：
結果摘要 表1 - 結果摘要
第二及第三輪測試生化燃油 |
於紙漿與造紙廠的石灰窯燃燒生化燃油
生化燃油已被確認可替代石化燃料，用戶包括因應規模和用途而部分或全面採用替代燃料的本地、區域或全國電力生產商。工業用途亦多不勝數，在基本工業中的應用範圍有紙漿與造紙的窯爐和鍋爐、鋸木廠鍋爐的製熱過程、冶金、石油和氣體業，以及例如是溫室、區域發熱及固定發動機等第二產業。
熱解燃料有著複雜的化學成分，含多種不同的複合物，如何在工業過程和製造中利用這些複合物還是在初步探索階段。由生化燃油開發的高價值相連產品擁有龐大的市場潛力。
改用生化燃油取代固有燃料的主要條件
| 黏度 | 將生化燃油加熱至攝氏40度，選擇氣體或蒸汽霧化噴嘴，在較長時間的運作下管道直徑盡量避免小於1.5” ID。 |
| 酸鹼度 | 基於其腐蝕性，應避免碳鋼並應在所有強化型生化燃油的接觸面及儀器上使用不銹鋼或HDPE。 |
| 低熱值 | 選擇較大的供油泵或考慮把它完全轉換作專門抽吸強化型生化燃油的類型。 |
| 老化 | 避免持續加熱至攝氏60度以上，生化燃油應於三個月內使用。 |
| 點燃 | 點燃並非問題，一般適合燃料油的情況大致都適用於強化型生化燃油， 但在點燃前須注意燃料/助燃空氣的比例。 |
生化燃油的特性或許與用戶慣常使用的燃料有所分別，但改用熱解燃料所需的機械改動相對簡單及普遍。而機器製造商建議的標準檢查及保養程序仍需繼續執行，包括例如是機器及物料的適合程度、改動的要求或針對性的維修，以及燃燒生化燃油的檢查計劃。
公用事業用燃料 -- 發電
達茂與燃氣輪機及固定式柴油機的生產商共同測試和發展以生化燃油作熱電聯產，率先應用於達茂位於安大略省West Lorne的首座商業化生化燃油廠的OGT2500燃氣輪機聯合循環系統中。由於強化型生化燃油的固體含量高，故不適用於燃氣輪機及柴油機，但其高熱值使其成為理想的加熱用燃料。工業用燃料 -- 熱電聯產
達茂成功於燃燒器進行測試，以生化燃油取代工業鍋爐及窯爐用的天然氣、柴油和其他液體石化燃料，開拓了生化燃油作為清潔燃料在這億萬元市場中的早期商業應用。石灰窯及木材窯
實地測試證明了生化燃油與天然氣有著相同的熱效能和產品質素。鍋爐
生化燃油基本上能有效地取代各類型鍋爐所用的柴油、重油、輕油及天然氣。應用過程簡單，燃料噴嘴及運輸系統亦只需稍作改動，達茂並已成功於多種鍋爐中測試生化燃油。2005年6月於West Lorne生化燃油廠的荷蘭式燒木鍋爐作了單獨燃燒生化燃油的示範，結果符合了West Lorne電熱聯產項目示範階段中所要求的蒸汽、生產和壓力標準超過一小時。鍋爐所產生的蒸汽則用於艾瑞木材地板廠木材窯的加熱。合成氣體製造/氣化
傳統的液體運輸燃料如柴油或汽油都是以碳為基本的，生物質是唯一的再生碳來源。雖然氫被視為長遠的運輸燃料，但它要求全新的配送基建及引擎，例如燃料電池。類似的改變需花上數十年的時間來落實，短期來說還是以生物質製成的燃料取代傳統燃料比較合算。 目前能將生物質整體轉化成碳氫燃料的唯一可行方法就是先氣化後利用Fischer-Tropsch轉換成液體，即所謂生物質至液體(BTL)的過程。而其它以生物質為基本的燃料如乙醇或生化柴油則只能用上植物整體生物質的其中一部分。 燃油廠一定要有相當規模才能合符經濟原則(每天需要數千噸生物質原料)，這意味著運送大量生物質所需的較高成本。由於在將生物質轉化成生化燃油、強化型生化燃油及焦炭的過程中帶來的體積縮減，大大降低了運輸和儲藏成本，因此達茂視生化燃油為將生物質轉化成氫或合成氣過程中的重要中介產物。 生化燃油、強化型生化燃油及焦炭透過蒸汽氣化，可以作為適合生產中至高BTU合成氣體的原料。薩斯喀徹溫大學與加拿大天然資源部及CANMET研究室共同成功進行了實驗規模的測試，而達茂、未來能源及FZK(德國的一家研究所)亦於2005年9月成功進行了生化燃油/焦炭混漿(含30%焦炭)的氣化測試。
達茂West Lorne熱電聯產廠奧蘭德生化燃油燃氣輪機
奧蘭德麥哲倫航天公司
生化燃油其中一個最早期的應用是透過與奧蘭德航天公司的合作，利用生化燃油推動航天燃氣輪機發來發電，初期測試顯示生化燃油可取代燃氣輪機慣常使用的煤油餾分作燃料。將OGT 2500燃氣輪機的燃料準備及點燃系統加以改動後，一項全面的示範於多倫多麥哲倫航天中心展開，成功於2.5MW燃氣輪機燃燒生化燃油。這項目進而發展至將燃氣輪機轉送往加拿大安大略省West Lorne艾瑞木材地板公司，結合達茂的100噸生化燃油廠，成為世界上首座燃燒生化燃油的熱電聯產廠。
生化燃油所排放的二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物的實測水平與天然氣相約但低於柴油。生化燃油基本上是不含硫璜的燃料，因此二氧化硫水平幾近乎零。圖一展示了奧蘭德麥哲倫燃氣輪機(OGT 2500) 燃燒生化燃油的氮氧化物排放數據。
圖一：氮氧化物實測水平與發動機功率的對比
圖二：%微粒與發動機功率的對比
加拿大卑詩省Aldergrove Top Gro溫室
該項測試是以生化燃油替代2號燃料油於標準工業用100 psig Cleverbrook熱水火管鍋爐的簡單示範，利用固有的燃料裝置並將電子火焰安全系統、機械燃料空氣比例及燃燒器管理系統加以改動，以一噸的生化燃油作為單一的燃料，按加熱要求燃燒了數小時。煙道氣體氮化物的排放明顯減少，而現行的自動測試設備亦按負荷需求運行，且並無產生煙霧或殘留氣味，成功地進行了完整的燃燒測試。加拿大卑詩省溫哥華卑詩大學石灰窯
生化燃油於燃燒器的測試證明了它能替代天然氣，利用相同火焰時霧化和燃燒的能力俱佳，而軸向溫度及鍛燒數據亦相約，石灰反應並未受燃燒生化燃油影響。加拿大卑詩省Prince George Canfor木材廠的木材窯
在Prince George的一個木材烘乾窯進行了以白木及白木/樹皮製成的生化燃油的測試，兩批木材（各為168,000 fbm）分別被烘乾，烘乾前後的水分含量第一批為42% 及12.8%，第二批為56%及15.4%（每批的烘乾時間為46.9小時）。烘乾兩批木材共用上9,987公斤以白木/樹皮製成的及8,501,987公斤以白木製成的生化燃油。測試證明生化燃油的點燃性能良好，能有效地在木材烘乾窯中取代天然氣。加拿大魁巴克省Baie-Comeau ALCOA煉鋁廠
測試燃燒了19噸以硬木製成的生化燃油，該燃油來自達茂於安大略省West Lorne艾瑞木材地板廠的生化燃油廠。 測試分成兩部分，均已成功地進行。最初及最重要的階段包括將鋁高爐的溫度在限定時間內提升至要求的操作參數，第二階段則需要將鋁高爐內的溫度維持在操作參數。ALCOA對測試條件及溫度的嚴格要求均全面達到，顯示生化燃油是可行的替代燃料。 測試更進一步顯示生化燃油比2號燃料油（ALCOA目前使用的燃料）能在更嚴格的條件下燃燒，因為生化燃油的傳熱較佳，且要求較低的整體熱輸入量，有助節約能源。溫室氣體排放權
以生化燃油取代石化燃油亦可獲取溫室氣體排放權，在本地交易系統或京都議定書所訂的國際機制中進行交易。排放權的數量和價值視乎生化燃油所取代的是哪種石化燃油及在哪裏進行交易。儲存穩定性
雖然生化燃油非常穩定，但若置諸不理一段時間的話（通常幾個月），它會逐漸分隔成較重的成分（木質素成分），形成幾吋高黏如蜜糖的底層。該底層與上層並沒有明顯的分界，只有漸變的界線，不似水油混合般分明。另外，燃油表面亦會形成約0.5”-2”厚的浮層。在強力的搞動下，尤其在加入5%酒精及/或加熱至攝氏40-60度後，這些分層會再混合變回生化燃油。高溫會加速這些過程的進行，因此應避免把生化燃油長期存放在攝氏60度以上的環境內。在 “碎木質素” 的底層中，水分含量可被降至15%，但密度仍維持在1.2 kg/litre，而高熱值則升至18-22 MJ/kg。生化燃油最理想是在三個月內使用，以避免分層。儲存及運送溫度
生化燃油的傾點為攝氏-15度，能儲存於冰點以下，但會變得非常黏及難以抽吸和運送（參看表2熱解油黏性）。最佳的儲存方法是將它不停搞動和隔熱，並加熱至最少攝氏10度，同時又可隨時（用電或蒸汽）被加熱至攝氏40度以上。正如之前提到，將生化燃油加熱至攝氏60度或以上容易引起內部反應和聚合，長期存放在高溫下的反應會更為強烈。過度加熱的另一後果是導致某些抽取物或有商業用途的產品減少和流失。從貯油罐或容器拿取生化燃油樣本的步驟
拿取樣本前要確保生化燃油已被徹底地混和。運送及貯存容器的物料
由於生化燃油屬酸性(pH of 2.2-3.0)，其所有接觸面必須是不銹鋼304、316、HDPE、EPDM、PVC 或 Teflon。
溫度
在貯存及運送期間，生化燃油應經常保持在攝氏15度以上以維持流動性，但應避免超於攝氏40度以防聚合。
混和
在貯存期間生化燃油應被搞動或維持流動，以確保混合良好。
抽吸
抽吸大量生化燃油（超過10噸）時，所有管道必須夠寬，吸入時直徑不小於3"（盡量短並有足夠汽蝕餘量）及排放時不小於2"，可能的話使用強化PVC喉管。
壓力
生化燃油不會在與水溫差異大時施壓，用以運載柴油或同類燃油的器具同樣適用於生化燃油。
清理生化燃油油缸
清除生化燃油最好是採用變質的乙醇，視乎用家對生化燃油的要求，所收集到的洗滌物可混回到生化燃油中，尤其當生化燃油是作燃油使用。切勿用水清洗因會引起分隔。乙醇亦比甲醇為佳，運輸者最好攜帶少量變質乙醇以方便清洗工具和活門。
清理水中洩漏
不像漏油，生化燃油比較重，它會迅速沉到水底，而由於其部分水溶性（J. Blin, G. Volle, P. Girard, “Biodegradability of Fast Pyrolysis Oil”, 法國國際農業研究與發展中心CIRAD林業部），大多會逐漸溶解（高至65%）。
生化燃油是一種自然產品，就算洩漏亦相信不會造成石化燃油般的巨大損害，但它對海洋生態的真正影響還在探索中（C. Peacocke, “Transport, Handling and Storage of Fast Pyrolysis Liquids”, 愛爾蘭轉換及資源評估價有限公司）。由於生化燃油的密度高於一，海洋運輸或需依從有關類似高密度化學品的規定。
法國CIRAD在歐盟資助項目所作的毒物化驗初步報告中，提出生化燃油（定義為水解木材）為非爆炸性及非毒性，進一步測試正在進行中。
生化燃油油輪裝運數據表
TDG資料
UN編號：UN1993
TDG裝運名稱：易燃液體N.O.S. (木質素溶液)
TDG分類：第 3類，包裝組別III
清潔劑
要清潔設備上的生化燃油，變質的乙醇（建議使用）及甲醇都是理想的清潔劑。MSDS資料顯示它們有各自的危險（
毒性及易燃性）。
裝運生化燃油
生化燃油油輪
註：
生化燃油物質安全資料表
第I節 危險成份
成份 |
CAS登記號碼 |
濃度 (%-重量/重量) |
冰醋酸 |
64-19-7 |
1至5 % |
丙酮 |
67-64-1 |
1至5 % |
甲醛 |
50-00-0 |
1至5 % |
甲酸 |
64-18-6 |
1至5 % |
乙二醛 |
107-22-2 |
1至5 % |
第II節 準備資料
由達茂能源股份有限公司草擬 230 - 1700 West 75th Avenue, Vancouver, B.C. V6P 6G2, 電話 604-267-6000
日期：2006年7月18日
達茂能源股份有限公司
加拿大總公司
Angus Corporate Centre| (604) 267-6000 | 總機 |
| 1-877-863-2268 | 免費專線（北美） |
| (604) 267-6005 | 傳真 |
| info@dynamotive.com | 電郵 |
達茂美國公司
1655 North Fort Myer Drive| (703)248-2612 | 總機 |
| (703) 248-2615 | 傳真 |
| info@dynamotive.com | 電郵 |
第III節 產品資料
| 製造商： | 緊急電話號碼： | ||||||||||||||
|
達茂能源股份有限公司 加拿大總公司 Angus Corporate Centre1700 West 75th Avenue Suite 230 Vancouver BC Canada V6P 6G2
達茂美國公司 1655 North Fort Myer DriveSuites 702 - 704 Arlington, Virginia U.S.A. 22209
|
達茂 (604) 267-6000 |
| 產品名稱： | 生化燃油 |
| 同義字： | 熱解油、生物質熱解油 |
| UN編號： | UN1993 |
| TDG裝運名稱： | 易燃液體N.O.S. (木質素溶液) |
| TDG分類： | 第 3類，包裝組別III |
| 用途： | 工業用液體燃料或原料 |
第IV節 物理數據
| 物理狀態： | 液體 |
| 形態： | 深褐色液體 |
| 氣味： | 煙薰味 |
| 氣味閥值： | 不適用 |
| 蒸汽壓： | ~5 kPa 於攝氏38度 |
| 蒸氣密度： | 不適用 |
| 蒸發率： | 不適用 |
| 沸點： | 不適用 |
| 冰點： | 不適用 |
| 酸鹼度： | ~2.2 |
| 特定重力： | ~1.2 / ASTM D4052 |
| 傾點： | 攝氏-21至-33度 / ASTM D97 |
| 水/油分佈係數： | 不適用 |
第V節 火災或爆炸危險
| 易燃情況： | WHMIS B級，第3類易燃液體，在極高溫下容易著火。生化燃油含約25%水分， 當生化燃油被蒸餾至攝氏250度時，所收集的蒸餾液約是原來重量的35%。 |
| 滅火劑： | 水、泡沫、二氧化碳、乾化學劑。消防員應佩戴完備的呼吸器具。 |
| 閃點/方法： | 攝氏48 – 55度 / ASTM D93 |
| UEL： | 不適用 |
| LEL： | 不適用 |
| 自動點燃溫度： | ~攝氏500度 |
| 有害燃燒物品： | COx |
| 爆炸數據 | 對機械撞擊的爆炸數據敏感度： 無 對靜電放電的敏感度： 無 |
第VI節 反應數據
| 非穩定的情況： | 一般穩定 |
| 不相容物： | 氧化劑 |
| 有所反應的情況： | 高溫或會引致產生極易燃帶揮發性的有機物 |
| 危險的分解物： | 一氧化碳、丙酮、甲醛及其他帶揮發性的有機物 |
第VII節 毒性特質
| 進入途徑： | ||
| * 皮膚接觸： * 皮膚吸收： * 眼部接觸： |
或會引起刺痛 資料欠奉 眼睛對生化燃油很敏感，接觸可導致眼角膜損害。 急救措施請參閱第IX節 |
|
| * 吸入： * 咽下： |
刺痛並損害呼吸管道 刺痛並損害胃腸管道 |
|
| LC50： | 不適用 | |
| LD50： | > 2000 mg/kg 體重 (口服，老鼠) | |
| 接觸極限： | 欠奉 | |
| 急性接觸的影響： | 可導致咳嗽或呼吸困難 | |
| 慢性接觸的影響： | 資料欠奉 | |
| 刺激度： | 實驗資料欠奉 | |
| 敏感能力： | 資料欠奉 | |
| 致癌度： | 資料欠奉 | |
| 再生毒性： | 資料欠奉 | |
| 致畸度： | 資料欠奉 | |
| 致突變性： | 致突變性測試： | |
| * * * |
Ames測試(沙門氏菌)：陽性 利用老鼠口腔強飼進行骨髓微核測試：陰性 於L5178TK老鼠淋巴瘤細胞進行微核測試：輕微突變活動 |
|
| 毒性協同產品： | 資料欠奉 | |
第VIII節 預防措施
| 工程控制： | 以工程控制措施來降低危險是較佳的方法，包括機械通風（稀釋及局部排氣）、控制與人的接觸、改善工程環境及程序。有時甚至需要行政上的控制及個人保護工具。 | |
| 個人保護工具： | ||
| * 手套： * 呼吸保護： * 眼睛保護： * 衣服： |
尼奧普林、乳膠或同類物料 防煙兜帽或NIOSH/MSHA核准的有機煙霧呼吸器 化學安全護目鏡 合適的塑料圍裙、袖子及靴 |
|
| 存儲要求： | 貯存在標籤好的防酸鋼或塑料，例如PETE、PP、HDPE容器。容器在不使用或空置時應保持緊閉，避免受損毀。存放在陰涼、乾燥及空氣流通的地方，遠離氧化劑及陽光直接照射。 | |
| 處理程序及工具： | 按照日常安全處理程序 | |
| 清理洩漏： | 清理洩漏前應採取有關安全措施，通知其他人保持安全距離及關掉所有可能引起點燃的源頭。 | |
| 棄置處理： | 按照國家、省及本地對棄置的所有規定，只顧用持有牌照的棄置及廢物搬運公司。處理小量的洩漏物可參考「清理洩漏」一欄，大量洩漏需要分開處置並經由合格棄置公司處理。 | |
| 特別裝運資料： | 依從所有TDG規定並參照第III節的分類 | |
第IX節 急救措施
皮膚： |
以溫水將患處沖洗至少十五分鐘，除去被沾污衣物，小心勿將化學物散開。如果沾污的範圍廣，應在流淌著的水下除去衣物，棄掉衣物或在使用前先淨化。除非接觸輕微，否則應尋求醫生協助，如果刺痛持續亦應求醫。 |
眼睛： |
揭開眼瞼，以溫水將受感染的眼睛沖洗至少十五分鐘，小心勿將污水弄進另一隻眼睛，所有關乎眼睛的意外都應該求醫。 |
吸入： |
在嘗試提供救援前應先採取適當措施以確保個人安全，將污染源頭移走或將傷者移到空氣流通的地方。如果傷者停止呼吸，應由受過訓練的人員施以人工呼吸，或如果心跳停止，應立即施以心肺復甦術(CPR)。尋求醫生協助。 |
咽下： |
如果傷者迅速失去知覺或正在昏迷或抽搐，切勿餵食任何東西。用水將口部徹底清洗，切勿引起嘔吐。讓傷者喝下200 -400毫升的水以作稀釋。如果傷者停止呼吸，應由受過訓練的人員施以人工呼吸，或如果心跳停止，應立即施以心肺復甦術(CPR)。 |
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