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生物能源将成为不锈钢的增长机遇

前言

自从人类出现的早期以来,人们一直在使用木头、树叶和植物等形式的生物燃料。因此,很自然,当鲁道夫·狄塞尔在1895年发明柴油机时,驱动采用的就是植物油。狄塞尔在1900年在巴黎世博会上展示的柴油机就是采用花生油驱动的。

中世纪作曲家马肖(Machaut), 苏格兰玛丽女王和诗人艾略特(T S Elliot)都使用什么样的生物燃料?碰巧这些历史人物均与格言“生命的终点即是我的新生”有关。该格言同样适用于生物能源:自从人类早期学会钻木取火用来取暖和驱赶野兽以来,人类一直从有机物质中获得燃料。由于担心矿物燃料短缺,忧虑矿物燃料供应安全和全球变暖,在矿物燃料统治世界两个世纪后,人们又把生物燃料提上了议事日程。

  1、迅速发展的生物燃料

各国政府和大学科研机构正在与企业通力合作开发这种古老而又新型的能源,这种努力正在转变成为不锈钢发展的巨大机遇。在当前的燃料和能源市场中,虽然生物燃料发展很快,但所占份额仍然很小(在2001~2006年间,产量增加了一倍)。生产企业所用的原料也从昂贵的第一代原料玉米和大豆转向效率更高的非粮食类原料。中国和印度两国的麻风树的种植正在兴起。巴西和非洲也计划种植麻风树和蓖麻来生产生物柴油。通过税收优惠来刺激原料生产。但是,用来提炼糖的工艺用时太长,而且成本昂贵。生产纤维素乙醇的方法有两种,第一种是酶法水解, 在该工艺中,在发酵和蒸馏后将复合纤维素酶分解成单糖。第二种方法是在发酵或化学分解后进行气化。这两种方法最终都是生产纯乙醇。

这种新工艺刚刚开始商业化,人们对于工艺对环境的冲击和影响仍在争论不休。有些人认为从农业区去除有机物会使土壤贫瘠。但是,许多农民却对这种既能回收农业废物又能赚钱的机会表示欢迎。

目前正在研究将藻类转变成汽车和航空用油的方法。藻类吸收阳光和其他养分。在藻类成熟、干燥后,将油提炼出来,合成为燃料。专家认为每英亩藻类产生的油要比每英亩玉米或锯齿草要多15倍。如果向藻类内加入二氧化碳,产量还可进一步提高。

  2、不锈钢市场

预计2004~2008年间,美国的乙醇业消耗了约22.7万吨不锈钢。这显著地说明了美国两任总统大力倡导生物燃料而引起不锈钢市场突然扩张。典型的用途包括液化、发酵、酵母泥、发酵池、冲洗、废液和粮浆槽中用的玉米浸汁槽、离心机、过滤器、混料器、烘干器、蒸发器等。这些环境为中等腐蚀(在中等温度时,pH范围在5.8~2)。有些杂质,如有机酸、硫酸和含氯化物的盐等,可能会对水造成污染,在这种情况下,对碳钢来说就腐蚀性太强了。

最常用的钢种是304L, 剩下的10%中,主要是316L, 小部分是合金20( N08020)(32%~38%Ni合金)和各种双相不锈钢和铁素体不锈钢种。

由于双相不锈钢的强度重量比好,越来越多的厚壁槽是采用双相钢来制造的。世界上第一台用双相钢制造的生物燃料反应器用在瑞典的Perstorp Oxo AB公司的生物柴油生产设施上。该生物反应器是在2006年完工的,采用了经济型2304双相钢。自此以后,另外一种经济型双相不锈钢LDX 2101进入市场,实践证明,这种双相不锈钢是制造存储生物燃料和食品槽的常用选择。Cital公司使用该钢种为英国的生产厂家Vivergo FuelsLtd.制造了生物乙醇槽。有意思的是,由于镍价下跌,使304和316L不锈钢的价格与经济双相不锈钢的价格差不多,尽管如此,由于双相不锈钢的机械强度更高,可以轻量化,耐腐蚀性能更好,人们还是喜欢使用经济型双相不锈钢。瑞典Norrkopoing附近的Agroetanol乙醇生产厂扩建时,使用的就是LDX 2101。Oostwouder 公司在制造阿姆斯特丹港口的Noba Vetverdeling 生物燃料项目的存储槽的主要部分时,选用的也是LDX 2101双相不锈钢,但是,由于这些存储槽的底部腐蚀更严重,选用的材料是2304双相不锈钢。

  3、新一代的用途

利用木质纤维原料生产燃料需要使用优质耐腐蚀不锈钢。预处理槽内的条件为酸性,温度较高,制造酸性水解槽采用的是合金C-276和超级双相不锈钢。双相和超级双相不锈钢更适用于温度更高,腐蚀性更强的纤维素乙醇生产工艺中。然而,由于技术处于研发过程中,现在就说哪种钢种最适用还为时过早。

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