生物質(zhì)燃料的種類精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的生物質(zhì)燃料的種類主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)電廠；輸送系統(tǒng)；設(shè)備選型

前言

勉縣凱迪生物質(zhì)電廠1×30MW機(jī)組工程是利用當(dāng)?shù)亓謽I(yè)廢棄物、農(nóng)作物秸稈和稻殼等燃料發(fā)電的項目，電廠性質(zhì)為可再生能源項目。本工程一次建設(shè)1×30MW高溫超高壓供熱機(jī)組。對于生物質(zhì)電廠來說，其燃料系統(tǒng)的性能優(yōu)劣直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性，本文就其燃料輸送系統(tǒng)的設(shè)計特點進(jìn)行介紹和總結(jié)。

1 燃料設(shè)計資料

1.1 燃料分析資料

本項目燃料分析資料見下表：

檢測項目 符號 單位 設(shè)計燃料 校核燃料

固定碳 Fcar % 11.2 11.2

收到基水分 Mar % 28.69 40.8

收到基灰分 Aar % 7.3 3.408

收到基揮發(fā)分 Var % 52.81 45

可燃硫 St，ar % 0.052 0.048

收到基低位發(fā)熱量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55

1.2 燃料消耗量

燃料消耗量見下表：

燃料 小時耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）

設(shè)計燃料 30.228 665.016 24.18

校核燃料 33.945 746.79 27.156

注：日運(yùn)行小時數(shù)按22小時計，年運(yùn)行小時數(shù)按8000小時計。

2 燃料系統(tǒng)設(shè)計特點

本項目燃料系統(tǒng)設(shè)有四個干料棚，干料棚內(nèi)的燃料通過組合式給料機(jī)或螺旋給料機(jī)送到皮帶機(jī)上，然后通過皮帶直接輸送至鍋爐。由于爐前料倉存在堵料、蓬料的風(fēng)險，為了保證鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性，本項目采用的是物料通過皮帶直接輸送至鍋爐的方案。

2.1 卸料系統(tǒng)

燃料全部通過汽車運(yùn)輸進(jìn)廠，進(jìn)廠燃料分為兩大類，一類為整包料，主要是玉米、小麥秸稈等軟質(zhì)秸稈燃料；另一類燃料為成品料，主要是破碎好的林木廢棄物等其它硬質(zhì)秸稈。

對于軟質(zhì)秸稈，考慮采用整包進(jìn)廠，大部分物料采用橋式抓斗起重機(jī)或移動卸料設(shè)備卸至破碎機(jī)料斗內(nèi)經(jīng)破碎直接輸送至鍋爐進(jìn)行燃燒，這樣可以減少倒運(yùn)環(huán)節(jié)，降低運(yùn)行成本，超過破碎機(jī)破碎能力部分整包料堆放在燃料棚內(nèi)。

對于硬質(zhì)秸稈，部分成品料直接由自卸汽車卸到干料棚內(nèi)，通過給料機(jī)、帶式輸送機(jī)直接輸送至鍋爐進(jìn)行燃燒。對于不是采用自卸汽車進(jìn)廠的成品料，可以采用移動機(jī)械進(jìn)行卸料，輔助以人工清掃車廂的殘料的卸料方式。

2.2 給料設(shè)備

除鍋爐燃燒外，生物質(zhì)發(fā)電的另一個設(shè)計難點就是給料系統(tǒng)。由于生物質(zhì)燃料供應(yīng)的多樣性，不同種類燃料的分份、比重、外形都有較大的不同：即使是同種燃料，其物理性質(zhì)受外界的影響會很大；另外燃料供應(yīng)的季節(jié)性也較強(qiáng)，不同時間段內(nèi)可能將燃用不同的燃料。因此，給料系統(tǒng)在方案設(shè)計時要充分考慮以上因素的影響。

目前，用于生物質(zhì)電廠給料設(shè)備主要包括以下幾個方面：板式給料機(jī)，活底料倉給料機(jī)，無軸螺旋給料機(jī)，有軸螺旋給料機(jī)。

板式給料機(jī)，一般安裝在汽車卸車溝中，為滿足來料變化的要求，啟動平穩(wěn)，對破碎后的燃料給料能力強(qiáng)，缺點是造價偏高，帶負(fù)荷啟動能力差。

活底料倉給料機(jī)，適用于破碎后硬質(zhì)燃料，對于粒度≤50mm的燃料輸送效果較好，但是存在給料不均勻，出力不穩(wěn)定的問題。

無軸螺旋給料機(jī)適用于纏繞性不強(qiáng)、物料粒度大的燃料，由于本項目設(shè)計燃料有小麥秸稈類軟秸稈，同時螺旋體剛性不夠，易斷裂損壞。由于此類設(shè)備存在問題較多，目前在新建電廠中此類給料設(shè)備基本已經(jīng)不再應(yīng)用。

有軸螺旋給料機(jī)是目前使用最多最普遍的生物質(zhì)燃料給料設(shè)備，應(yīng)用非常廣泛。針對本項目，由于主要燃料為包含樹皮、林業(yè)丟棄物以及小麥玉米秸稈等，種類各異，軟硬質(zhì)秸稈均有，所以本工程破碎后的燃料采用有軸螺旋給料機(jī)。

2.3 破碎設(shè)備

目前在國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電項目中，不同規(guī)格不同出力的破碎機(jī)產(chǎn)品比較多，使用效果是各不一樣，價格差別很大，主要是兩類產(chǎn)品。

第一類，小出力的破碎機(jī)，這種設(shè)備以國產(chǎn)為主，設(shè)備性能較好，產(chǎn)品比較成熟，缺點是刀具易鈍化，基本每天要求磨刀幾次，不適宜長期穩(wěn)定運(yùn)行。

第二類，大出力的破碎設(shè)備，這類產(chǎn)品國內(nèi)市場上廠家較少。

在進(jìn)口破碎機(jī)產(chǎn)品上，在中國市場上在生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域有應(yīng)用業(yè)績目前有2家，一個是丹麥的M&J破碎機(jī)，一個是美國的威猛破碎機(jī)，此類產(chǎn)品的特點是價格昂貴，產(chǎn)品性能好，能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

針對該項目，根據(jù)選定的燃料技術(shù)方案，在本工程中，廠內(nèi)破碎設(shè)備使用進(jìn)口破碎機(jī)作主要破碎機(jī)型；廠外使用國產(chǎn)破碎機(jī)作為補(bǔ)充備用。這樣能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，又節(jié)約了工程投資。

2.4 輸送設(shè)備

根據(jù)對國內(nèi)大部分的生物質(zhì)發(fā)電項目進(jìn)行調(diào)研和收資，燃料輸送系統(tǒng)一般都能滿足使用要求，輸送設(shè)備主要包括以下幾種：普通帶式輸送機(jī)、大傾角帶式輸送機(jī)、擋邊帶式輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、管狀帶式輸送機(jī)等。

目前國內(nèi)采用普通帶式輸送機(jī)的生物質(zhì)電廠用的較多；管帶機(jī)在節(jié)約占地、密封輸送等方面有一定的優(yōu)勢，但由于在給料段和卸料段需要一定的展開距離，本項目輸送系統(tǒng)距離較短，管帶機(jī)無優(yōu)勢；鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)只能整包上料，不應(yīng)用于燃用多種燃料的電廠。大傾角帶式輸送機(jī)一般適用于場地受限的情況。針對本項目的具體特點，輸送設(shè)備采用普通帶式輸送機(jī)，通過加大一級帶寬和降低帶速，來防止運(yùn)行過程中撒料現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5 其它輔助設(shè)備的選型

燃料系統(tǒng)其它輔助設(shè)備主要包括汽車衡、計量裝置、噴霧抑塵設(shè)備、除鐵器等，都是廠用設(shè)備，是比較成熟的產(chǎn)品。由于目前還沒有適合生物質(zhì)電廠的采樣設(shè)備，目前投產(chǎn)的生物質(zhì)電廠均采用人工采樣，因此本項目也按人工采樣考慮。

3 總結(jié)

生物質(zhì)發(fā)電工程中燃料輸送系統(tǒng)是一個極其重要的環(huán)節(jié)，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異；每個生物質(zhì)電廠受地域影響，導(dǎo)致燃料特性差異較大；受氣候的影響，燃料的處理和儲存工藝差異較大；受燃料收集影響，導(dǎo)致實際燃料和設(shè)計燃料的差異較大，多方面的原因?qū)е氯剂陷斔拖到y(tǒng)的設(shè)計方案多樣化。本項目在設(shè)計時，考察和調(diào)研了國內(nèi)眾多的生物質(zhì)電廠及燃料設(shè)備制造廠家，進(jìn)行了多次技術(shù)交流。在以后進(jìn)行生物質(zhì)電廠設(shè)計時，根據(jù)項目的具體特點和燃料特性來選擇合適的相關(guān)設(shè)備，從而保證燃料輸送系統(tǒng)的設(shè)計是安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

第2篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

【關(guān)鍵詞】 生物質(zhì) 煤油氣 鍋爐 經(jīng)濟(jì)對比

隨著社會現(xiàn)代化建設(shè)的加快，人們對環(huán)保的要求日趨增高，節(jié)能減排已列入我國目前各級政府的工作重點。許多大中城市已禁止燃煤鍋爐的使用，取而代之的是燃油、燃?xì)饧半婂仩t，這三種鍋爐的運(yùn)行成本高，設(shè)備投資性大，使很多用戶不愿接受。另一方面，我國又是一個農(nóng)業(yè)大國，每年有大量的農(nóng)作物秸稈無法有效處理，隨意丟棄，嚴(yán)重影響了村容村貌。秸稈直接在田間焚燒帶來的大氣污染和消防安全問題更是危害巨大。這樣既浪費(fèi)了資源又污染了環(huán)境。生物質(zhì)鍋爐的問世，使農(nóng)作物秸稈等廢放棄物得到更好的利用。其經(jīng)濟(jì)性與燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t相比又會如何呢？

1 生物質(zhì)鍋爐

生物質(zhì)鍋爐是鍋爐的一個種類就是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐叫生物質(zhì)鍋爐， 他運(yùn)行環(huán)保，節(jié)省燃料，是現(xiàn)在社會比較提倡使用的鍋爐。分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐、生物質(zhì)熱水鍋爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐等。

2 生物質(zhì)燃料

生物質(zhì)燃料屬于國家支持推廣的新型燃料，生物質(zhì)燃料是指以農(nóng)村的玉米秸稈，小麥秸稈，棉花桿，稻草，稻殼，花生殼，玉米芯，樹枝，樹葉，鋸末等農(nóng)作物，固體廢棄物為原料，經(jīng)過粉碎后加壓，增密成型，即為“生物質(zhì)燃料”，是一種可再生資源。生物質(zhì)成型燃料，也被稱為生物質(zhì)壓縮燃料，其能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤，火力持久，燃燒性能好，是可以代替煤炭作為家庭生活燃料、工業(yè)或服務(wù)業(yè)鍋爐及生物質(zhì)電廠發(fā)電的燃料。生物質(zhì)固體成型燃料儲存、運(yùn)輸、使用方便，清潔環(huán)保，燃燒效率高，是一種重要的現(xiàn)代可再生能源。

3 生物質(zhì)燃料主要特點

3.1 環(huán)保

國家級部門檢測，完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

（1）單一氣體含量分別為（如表1）：

（2）熱值：油質(zhì)生物質(zhì)（花生殼、棉花棵等）4000大卡/公斤左右

（3）粉塵含量為：38g/m3。

（4）林格曼黑度：

（5）噪音、低噪音風(fēng)機(jī)≤55db（A）。

3.2 節(jié)能

3.2.1 燒生物質(zhì)燃料與煤相比：（1kg標(biāo)準(zhǔn)煤用1.3kg生物質(zhì)燃料即可替代）

（1）燃煤鍋爐的熱效率為68%，5000大卡/公斤標(biāo)準(zhǔn)煤實際熱值用量為5000大卡/公斤×68%=3400大卡。

（2）改為燃生物質(zhì)炭后，由于增加了燃燒器采用了先氣化燃燒后燃燒碳的特殊工藝，使生物質(zhì)燃料燃燒充分，因此熱效率可達(dá)80.7%。

生物質(zhì)燃料的熱值4000大卡/公斤左右。

4000大卡/公斤×80.7%=3225大卡

煤價5000大卡社會價950元/噸，生物質(zhì)燃料4000大卡社會價1150元/噸。

煤燃料鍋爐1蒸噸滿負(fù)荷用200公斤/小時×950元/噸=190元/小時。

生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸滿負(fù)荷用186公斤/小時×1150元/噸=214元/小時。

用煤燃料鍋爐1天按8小時計算190元/小時×8小時=1520元。

用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計算214元/小時×8小時=1712元。

實際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用煤鍋爐1天多消耗1712-1520=192元。

3.2.2 與天燃?xì)忮仩t相比：（1m3天燃?xì)饪捎蒙镔|(zhì)燃料2.3kg替代）

（1）天燃?xì)獾臒嵝蕿?5%，8600大卡/m3的天然氣實際熱值用量為：

8600大卡/m3×85%=7310大卡/m3

4000大卡/kg×80.7%=3228×2.3kg=7424.4大卡

用天然氣鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量82立方/小時×4.3元/m3=353元

（2）生物質(zhì)鍋爐的熱效率為80.7%，4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。

生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元

用天然氣鍋爐1天按8小時計算353元/小時×8小時=2824元

用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計算214元/小時×8小時=1712元

實際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用天然氣鍋爐1天8小時節(jié)能2824-1712=1112元

3.2.3 與燃柴油鍋爐相比：（1kg燃油用2.7公斤生物質(zhì)燃料替代）

（1）燃柴油鍋爐的熱效率85%，10200大卡/kg的燃油實際熱值用量為：10200大卡/kg×85%=8670大卡。

用柴油鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時69公斤×8.1元/公斤=559元

（2）生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%，4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。

生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元

用柴油鍋爐1天按8小時計算559元/小時×8小時=4472元

用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計算214元/小時×8小時=1712元

實際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用柴油鍋爐1天8小時節(jié)能4472-1712=2760元。

3.2.4 與燃重油鍋爐相比：（1kg燃油用2.3公斤生物質(zhì)燃料替代）

（1）燃重油鍋爐的熱效率76%，9700大卡/kg的燃油實際熱值用量為：9700大卡/kg×76%=7370大卡。

（2）用柴油鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時82公斤×4.8元/公斤=394元。

（3）生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%，4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實際熱值用

量為4000大卡×80.7%=3228大卡。

生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元

用重油鍋爐1天按8小時計算394元/小時×8小時=3152元

用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計算214元/小時×8小時=1712元

實際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用重油鍋爐1天8小時節(jié)能3152-1712=1440元。

3.2.5 與電鍋爐相比

（1）電鍋爐的熱效率96%，860大卡/度的電實際熱值用量為：860大卡/度×96%=825.6大卡。

用電鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量1小時727度×1.1元/度=800元。

（2）生物質(zhì)鍋爐的熱效率80.7%，4000大卡/公斤的生物質(zhì)燃料實際熱值用量為4000大卡×80.7%=3228大卡。

生物質(zhì)燃料鍋爐1蒸噸鍋爐滿負(fù)荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元

用電鍋爐1天按8小時計算800元/小時×8小時=6400元

用生物質(zhì)燃料鍋爐1天按8小時計算214元/小時×8小時=1712元

實際用生物質(zhì)燃料鍋爐比用電鍋爐1天8小時節(jié)能6400-1712=4688元。

4 生物質(zhì)燃料鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

推廣生物質(zhì)燃料鍋爐，可以部分解決企業(yè)的能源供應(yīng)，維護(hù)企業(yè)的正常生產(chǎn)，提升企業(yè)的贏利能力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。生物質(zhì)燃料是一種理想的可再生能源，它來源廣泛，不但可促進(jìn)農(nóng)民的每年增收，又可以防止水土流失。生物質(zhì)燃料作為一種新興的能源，它的使用，每年可節(jié)約天然氣6.84億立方米，可以有效地節(jié)約不可再生的石油類能源，促進(jìn)節(jié)能減排。因此，推廣生物質(zhì)燃料鍋爐，有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

第3篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

中圖分類號：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0338-021、生物質(zhì)顆粒的燃燒與結(jié)渣特性

生物質(zhì)成型顆粒燃料是經(jīng)過壓制粘合而成的，其密度遠(yuǎn)大于原生物質(zhì)。成型燃料的結(jié)構(gòu)與組織特征決定了揮發(fā)分的析出速度與傳熱速度都很低。生物質(zhì)成型燃料的燃燒過程可分為干燥脫水、揮發(fā)分析出、揮發(fā)分燃燒、焦炭燃燒和燃燼幾個階段。其燃燒過程是：1）燃料進(jìn)入燃燒室內(nèi)，在高溫?zé)崃浚ㄓ汕捌谌紵纬桑┳饔孟?，燃料被加熱和析出水分。?dāng)溫度達(dá)到約250℃左右，熱分解開始，析出揮發(fā)分，形成焦炭。氣態(tài)的揮發(fā)分和周圍高溫空氣摻混首先被引燃而燃燒，進(jìn)行可燃?xì)怏w和氧氣的放熱化學(xué)反應(yīng)，形成火焰。2）成型燃料表層部分的碳處于過度燃燒區(qū)，形成較長火焰。3）焦炭擴(kuò)散燃燒，燃燒產(chǎn)物CO2、CO及其氣體向外擴(kuò)散，CO與O2結(jié)合成CO2，在表面進(jìn)行CO的燃燒，在層內(nèi)主要進(jìn)行碳燃燒，在表面形成灰殼，并隨著燃燒，燃燼殼不斷加厚。當(dāng)可燃物基本燃盡，在沒有強(qiáng)烈干擾的情況下，形成整體的灰球，灰球變暗紅色成為灰渣，完成整個燃燒過程。在爐內(nèi)強(qiáng)烈氣流的干擾下，則有一部分細(xì)碎燃料，以飛灰形態(tài)隨煙氣逸出爐內(nèi)。

生物質(zhì)顆粒燃料本身的灰分中含有鈣、鈉、鉀等離子，這些離子在燃燒過程中容易形成渣層，且灰的軟化溫度較低，因此燃料本身的特性決定了結(jié)渣的特性和程度。燃燒過程中燃料層的溫度，爐膛溫度，燃料與空氣混合不充分以及鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行是造成結(jié)渣的重要因素。生物質(zhì)顆粒中還含有氯、硫等元素，對鋼材有腐蝕作用。

2、固定爐排燃煤鍋爐改燃木柴、生物質(zhì)顆粒等

2.1 改燃木柴

在節(jié)能和環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天，部分地區(qū)已不準(zhǔn)許安裝蒸發(fā)量較小的固定爐排燃煤鍋爐，而原燃煤的固定爐排鍋爐也要進(jìn)行改造。因此，新裝的固定爐排燃煤鍋爐有部分直接燃用木柴、木板等，出現(xiàn)的問題有：

1）木柴燃燒過快，添加燃料時間短。木柴一般呈塊狀，開始燃燒時需要大量空氣，后一階段需要空氣量減少，過量空氣變多。

2）多數(shù)爐門處于常開狀態(tài)，增加了漏風(fēng)和散熱。

3）爐膛容積小，火焰較高，煙氣流速快，煙氣流程短，排煙溫度較高。在進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn)，燃燒時排煙溫度常超過300℃。

4）燃燒過程擾動不足，煙氣中CO含量高，未燃盡的碳顆粒較多。

5）燃燒中空氣分布不均勻，對水冷壁的沖刷嚴(yán)重。

這些問題一方面給鍋爐帶來了安全隱患，嚴(yán)重時會使鍋爐積灰結(jié)焦甚至出現(xiàn)受熱面變形的情況，另一方面，鍋爐的熱效率低下，燃燒不穩(wěn)定，鍋爐出力達(dá)不到使用要求。由于木柴、木板均為人工送料，鍋爐運(yùn)行的自動化程度較低，現(xiàn)場粉塵較大，操作環(huán)境差。

2.2 改燃生物質(zhì)顆粒

這種鍋爐改燃生物質(zhì)顆粒一般要增加送料器，改變?nèi)斯に土系姆绞健Ｏ旅嫱ㄟ^一個案例說明這種改造存在的缺陷。

在對某企業(yè)的鍋爐能效測試中發(fā)現(xiàn)：鍋爐經(jīng)過改造，由固定爐排手燒燃煤爐改為給料機(jī)輸送燃料的燃生物質(zhì)顆粒爐，在測試中發(fā)現(xiàn)尾部煙氣氧含量超過17%，并且經(jīng)過多次調(diào)節(jié)也無法降下來，鍋爐的配風(fēng)設(shè)計不合理，爐內(nèi)燃燒狀況極差。經(jīng)過觀察燃燒過程，發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒不佳的原因：

如圖1示，燃料由鍋爐前端位于爐排上方約0.6m高的送料口給入，為實現(xiàn)燃料均勻分布在爐排上，送料風(fēng)風(fēng)管鼓入大量熱風(fēng)將燃料顆粒吹撒在爐排上，而這一部分熱風(fēng)未能有效地參與燃燒反應(yīng)，反而增加了過量空氣，縮短了飛灰和可燃?xì)怏w成分的停留時間，使其不能充分參與燃燒，降低了鍋爐的熱效率。

由一次熱風(fēng)管送入的熱風(fēng)不足，因而在右側(cè)添加了一臺鼓風(fēng)機(jī)從底部供風(fēng)，降低了風(fēng)溫，不利于燃燒。燃料在爐排上堆積過厚（圖2示），難以燃盡并產(chǎn)生較多CO。因此這種設(shè)計極大的影響了鍋爐的熱效率。同時，該鍋爐的尾部還增加了空氣預(yù)熱器，由于引風(fēng)機(jī)的功率不足，導(dǎo)致爐膛呈微正壓燃燒，爐內(nèi)煙氣冒出，導(dǎo)致爐墻部分位置出現(xiàn)燒黑的現(xiàn)象。

同時，由于固定爐排不是專門針對生物質(zhì)顆粒進(jìn)行設(shè)計和制作的，往往會出現(xiàn)生物質(zhì)顆粒從爐排漏下去的情況，這樣也增加了燃料的固體未完全燃燒熱損失。

3、鏈條爐排鍋爐改燃生物質(zhì)顆粒的問題

鏈條爐排鍋爐作為一種常見的鍋爐結(jié)構(gòu)形式，由于其運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作方便，使用中較為常見，這種類型的鍋爐較多設(shè)計為燃燒煙煤的鍋爐，燃燒形式為層燃。在實際運(yùn)行中，有部分設(shè)計燃料為煤的鏈條

（1）當(dāng)直接改燃生物質(zhì)顆粒后，由于生物質(zhì)顆粒密度小于煤，且揮發(fā)份含量遠(yuǎn)高于煤，其燃燒主要在爐排上部的空間發(fā)生，因此燃料在爐內(nèi)的停留時間變短，許多焦粒和炭黑無法燃盡，還會造成整個火界后移，甚至引起尾部受熱面部位二次燃燒。（2）鏈條爐排燃煤鍋爐一般只有在爐排下方鼓入一次風(fēng)，不設(shè)置二次風(fēng)，而生物質(zhì)顆粒揮發(fā)份的燃燒需要大量空氣，因此會造成燃燒區(qū)缺氧的情況，產(chǎn)生較多CO。（3）受熱面布置與生物質(zhì)顆粒的燃燒情況不相符，造成換熱效果變差，爐膛出口煙氣溫度高。（4）生物質(zhì)顆粒的熱值較煤低，燃燒溫度低，燃燒強(qiáng)度小，不適宜較大的爐排面積，因此直接改燃生物質(zhì)顆粒的煤爐會出現(xiàn)出力不足的情況。（5）由于鼓風(fēng)一般偏高，而且生物質(zhì)顆粒的灰分較輕，飛灰量變大。

結(jié)合生物質(zhì)顆粒的特點及以上情況，改造要考慮到燃燒、積灰、結(jié)焦等眾多問題，而不宜直接將燃料更換為生物質(zhì)顆粒。

4、固定爐排鍋爐改燃粉狀生物質(zhì)

在某些企業(yè)中，粉狀生物質(zhì)如鋸末較易獲得，于是將固定爐排鍋爐改為燃粉狀生物質(zhì)鍋爐。這種改造一般是在前端的人孔接上給料管，生物質(zhì)粉末通過風(fēng)力輸送到爐膛中進(jìn)行燃燒。通過分析，這種改造會存在以下問題：

1）燃燒方式由層燃變?yōu)槭胰迹瑹煔饬鞒套兌?，煙氣中未燃盡碳顆粒和CO增多；

2）粉狀生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)點火程序不完善，存在點火爆燃現(xiàn)象，且木粉加料倉沒有防火防爆裝置；

3）燃燒中的顆粒和生物質(zhì)中的雜質(zhì)沖刷水冷壁，易造成較大磨損；

4）容易結(jié)焦。

5、燃油鍋爐改燃生物質(zhì)

這種改造的燃油鍋爐一般為臥式三回程結(jié)構(gòu)（圖3），然后在鍋爐前端加裝采用水冷的生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，燃燒機(jī)采用固定爐排，生物質(zhì)顆粒通過螺旋給料機(jī)給入，燃燒后產(chǎn)生的高匱唐進(jìn)入鍋爐爐膛和煙管換熱，接著進(jìn)入省煤器換熱。這種鍋爐存在的問題包括：

1）部分生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)不成熟，無相關(guān)的型式試驗即投入使用。生物質(zhì)顆粒在燃燒機(jī)內(nèi)氣化后產(chǎn)生的可燃?xì)怏w攜帶大量的生物質(zhì)粉塵進(jìn)入爐膽，對爐膽造成不同程度的磨損，當(dāng)引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)匹配不佳時，生物質(zhì)灰分容易在煙管里沉積。

2）爐膽前部布置過多的衛(wèi)燃帶，燃燒機(jī)出來的氣流溫度高，容易燒塌衛(wèi)燃帶，加上氣流溫度達(dá)到灰分的熔點，灰分容易粘附在受熱面上，燃料含硫量大時，長期作用對受熱面造成腐蝕損壞，同時灰分中含有的堿金屬離子也會對受熱面造成腐蝕。

3）燃燒機(jī)與鍋爐不匹配，鍋爐不能全部吸收燃燒機(jī)產(chǎn)生的高溫氣流，使鍋爐及其輔機(jī)長期處于超負(fù)荷狀態(tài)，造成煙管越堵、風(fēng)機(jī)越大、積灰越多的惡性循環(huán)。

4）生物質(zhì)燃料與油不同，灰分含量大，燃燒后的煙氣傳熱特性與油燃燒后的煙氣傳熱特性存在不同。改造的鍋爐未經(jīng)科學(xué)的熱力計算，多憑經(jīng)驗估算。

5、總結(jié)

由于燃料特性存在較大不同，無論什么型式的燃煤、油鍋爐直接改為燃生物質(zhì)鍋爐而不進(jìn)行設(shè)計或相應(yīng)改造，一般都不能取得較好的效果。要克服以上存在的問題，要針對燃料的特點對燃燒系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等進(jìn)行改造，才能實現(xiàn)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

第4篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

(一)化石能源儲量及開采情況

化石能源(石油、天然氣和煤炭)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和提高人民生活水平的物質(zhì)基礎(chǔ)。世界化石能源的剩余探明可采儲量為9000億噸油當(dāng)量(toe)。其中，石油和天然氣均為1600億toe左右；煤炭儲量最為豐富，為6000多億toe。

石油資源分布極不均衡。中東、俄羅斯和非洲的石油探明可采儲量占世界總量的77％，是世界商品石油的主要來源。亞太地區(qū)的石油探明可采儲量和消費(fèi)量分別占世界總量的3.3％和30％。中國相應(yīng)的份額分別為1.3％和9.3％，是石油資源相對短缺的國家。

石油是重要的化石能源資源，在全世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油所占的份額中約為40％左右，是形成現(xiàn)代工業(yè)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的動力。

煤炭是古老的燃料，從19世紀(jì)60年代開始大規(guī)模開采、使用。至今，在中國、美國等一些國家中，煤炭仍用作主要的發(fā)電燃料。中國是煤炭資源豐富的國家，煤炭仍然是主力一次能源，份額保持在70％左右。

為提高使用效率、減少排碳和對環(huán)境的污染，煤炭應(yīng)用的創(chuàng)新方向是發(fā)展?jié)崈舻拿禾考夹g(shù)和煤炭液化、轉(zhuǎn)化技術(shù)，生產(chǎn)運(yùn)輸用液體燃料和化工產(chǎn)品。

(二)石油消費(fèi)情況

世界石油年消費(fèi)總量近40億噸，工業(yè)化國家(經(jīng)合組織和俄羅斯)的消費(fèi)量占62％；占人口大多數(shù)的非工業(yè)化國家(新興市場經(jīng)濟(jì)體)，石油消費(fèi)量僅為38％。

美國是石油消費(fèi)量最多的國家，年消費(fèi)量為9.4億噸，相當(dāng)于其他5個消費(fèi)大國(中國、日本、德國、俄羅斯和印度)消費(fèi)量的總和；人均石油消費(fèi)量3噸多。中國的石油消費(fèi)量為3.6億噸，人均消費(fèi)量較低，僅為0.28噸左右。

不同國家的民用、商業(yè)和工業(yè)的能源消費(fèi)量和消費(fèi)品種均各不相同。交通運(yùn)輸部門的能源消費(fèi)以石油產(chǎn)品為主，石油總消費(fèi)量中約有70％用作運(yùn)輸燃料油，此份額的多少各國均不同。在氫燃料和燃料電池汽車大規(guī)模進(jìn)入市場之前，這種消費(fèi)形勢將不會有太大的變化。

中國是經(jīng)濟(jì)快速增長、尤其是以制造業(yè)為主的發(fā)展中國家，為了給生產(chǎn)廠增加原材料和能源供應(yīng)，運(yùn)輸服務(wù)功能就需要加強(qiáng)。人均收入提高之后就會促進(jìn)道路和航空運(yùn)輸服務(wù)的發(fā)展。近年來，中國運(yùn)輸、郵電和倉儲的石油消費(fèi)量約占石油總消費(fèi)量的25％左右；中國仍然是人均燃料油消費(fèi)量較低的國家。隨著汽車數(shù)量的增長，運(yùn)輸部門的燃料消費(fèi)量就會相應(yīng)上升。

美國的年人均運(yùn)輸燃料油消費(fèi)量2.3噸。歐盟各國平均1.0噸，中國僅為0.08噸。

(三)能源的轉(zhuǎn)型

在人類發(fā)展歷史中，在能源使用上已經(jīng)歷了好幾次能源轉(zhuǎn)型。從使用木材、薪炭為燃料到19世紀(jì)中葉大量使用煤炭，20世紀(jì)30年代開始向使用石油過渡，目前正在向以天然氣為主的方向轉(zhuǎn)變。隨著石油資源的逐漸減少，未來三四十年后產(chǎn)量即將達(dá)到峰值，此后進(jìn)入“后石油時代”。在石油資源將逐步被替代的前夕，科學(xué)技術(shù)界提出了林林總總的替代方案和工藝路線，替代能源課題涵蓋了眾多的科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)專業(yè)和產(chǎn)業(yè)行業(yè)。替代能源項目的實施會受到資源、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和實施條件等因素的約束，需要根據(jù)一定的時空條件做出技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估，規(guī)劃出發(fā)展路線。

氫燃料時代：構(gòu)建以氫燃料為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)是一項需要較長時間才能完成的系統(tǒng)工程，包括許多工程技術(shù)課題的研發(fā)，如原料開發(fā)、制氫方法、氫氣儲存運(yùn)輸技術(shù)、氫能燃料電池系統(tǒng)和車輛、氫能安全和氫能系統(tǒng)設(shè)施等技術(shù)。

發(fā)展氫燃料的三大課題是：開發(fā)高功率、長壽命、廉價的燃料電池；實現(xiàn)高能量密度的車載與地面氫燃料儲存設(shè)施；使用可再生能源的廉價制氫工藝技術(shù)有待突破。

從使用化石能源為主的時代過渡到氫燃料時代也許需要幾十年甚至一個世紀(jì)。

對于發(fā)展氫燃料仍存在著不同觀點。

支持者認(rèn)為應(yīng)該接受氫能，因為沒有其他有競爭力的運(yùn)輸燃料替代方案。電力、生物質(zhì)和化石基的合成油替代方案都不可行。

由于燃料電池汽車簡化了汽車的機(jī)械、液壓轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝；汽車制造商就會接受燃料電池汽車技術(shù)。汽車主了解燃料電池汽車具有加速快、行車安靜、維修量小等特點之后也會接受這種新型汽車。

反對氫燃料人士認(rèn)為“氫能是黑色的”，因為它目前主要來自煤炭等能源。發(fā)展氫能不能迅速解決能源、溫室氣體問題。發(fā)展汽車用燃料電池和氫氣的系統(tǒng)設(shè)施還面臨許多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的障礙。

總之，氫燃料作為替代石油產(chǎn)品在節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放和改善汽車性能等方面均有優(yōu)點。盡管對發(fā)展氫燃料仍有爭議、又難確定推廣日程，及早做出發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)論證是有意義的。

(四)石油替代

世界石油資源量終將逐漸減少以致最終枯竭，石油資源匱乏是人們關(guān)注的熱點問題。對于石油產(chǎn)量到達(dá)峰值時間，不同學(xué)者提出了各種不同論點。一些學(xué)者曾預(yù)測世界常規(guī)原油生產(chǎn)的峰值將在2010年到達(dá)，有的則認(rèn)為常規(guī)石油產(chǎn)量可持續(xù)增長20--30年或更長時間。按照目前石油年產(chǎn)量和年增長速率預(yù)測，當(dāng)石油年產(chǎn)量達(dá)到峰值(60億噸)后，產(chǎn)量就將逐步下降。

總體形勢是：(1)勘探、鉆采技術(shù)進(jìn)步可將更多的石油資源開發(fā)成為探明可采儲量；(2)非常規(guī)石油(包括油砂瀝青、特重原油和油頁巖等)儲量豐富，開采、煉制技術(shù)不斷進(jìn)步，將補(bǔ)充常規(guī)石油的不足；(3)替代燃料生產(chǎn)技術(shù)(包括風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源及核能的推廣應(yīng)用)、非常規(guī)石油資源開采及其加工技術(shù)、天然氣制油(GTL)技術(shù)、煤煉油技術(shù)(cTL)、生物質(zhì)制油技術(shù)(BTL)等的發(fā)展和應(yīng)用將可逐步替代部分石油資源；(4)燃料使用技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步將減緩石油消費(fèi)的增長。

從目前石油生產(chǎn)形勢看，約有63個產(chǎn)油國的產(chǎn)量處在峰值后期，35個國家尚未達(dá)到峰值。世界石油產(chǎn)量達(dá)到峰值的時間取決于石油消費(fèi)的年均增長率和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步等條件。較高的石油資源基數(shù)會推遲峰值產(chǎn)量到來的時間。近幾十年來，石油資源基數(shù)不斷攀升，已從上世紀(jì)40年代的820億噸，升至2000年美國地質(zhì)勘探局(USGS)估算的最高值5310億噸。

盡管石油產(chǎn)量的峰值有可能于本世紀(jì)中期出現(xiàn)(可能會推遲)，但如不未雨綢繆，屆時必定會m現(xiàn)全球性的能源危機(jī)。人們應(yīng)該認(rèn)識到：至本世紀(jì)中期(2050年)，盡管石油資源將逐漸減少，如果及時、積極地采取應(yīng)對措施，在石油產(chǎn)量達(dá)到峰值之前解決石油替代問題，那么石油資源匱乏問題將得到一定程度的化解。

中國油、氣資源相對短缺，發(fā)展替代能源尤其具有重要意義，也是解決能源問題的根本途徑。除了具體項目的實施需經(jīng)反復(fù)地技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證之外，具體發(fā)展方針、工藝路線更需要高層決策者根據(jù)國家資源條件、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，高屋建瓴地從國家的長遠(yuǎn)規(guī)劃角度和可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，預(yù)測到替代能源方案三五十年的發(fā)展前景，進(jìn)行統(tǒng)籌安排、制定替代能源發(fā)展

戰(zhàn)略和路線，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。

本文試圖以我國資源、技術(shù)條件為基礎(chǔ)，就發(fā)展運(yùn)輸燃料的宏觀經(jīng)濟(jì)評估問題做一探討。根據(jù)國內(nèi)石油用途及使用情況，論述內(nèi)容以運(yùn)輸燃料的替代為重點。結(jié)合我國的國情和資源狀況，著重介紹煤基和生物質(zhì)基的替代燃料生產(chǎn)技術(shù)和交通運(yùn)輸工具及其節(jié)能問題。拋磚引玉，供有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和決策者參考，其中涉及到的具體技術(shù)課題，請參閱筆者編著、即將由中國石化出版社出版的《石油替代綜論》一書。

二、宏觀評估的基準(zhǔn)

(一)原料資源及其可得性

生產(chǎn)替代燃料的原料種類繁多，性質(zhì)各異、可得性也不同。必須衡量資源量及可供應(yīng)量等做出評估。

煤炭資源：中國是煤炭資源較為豐富的國家，國土資源部公布的煤炭探明可采儲量為2040億噸。全國煤炭預(yù)測資源量約為4.55萬億噸。但我國又是人均煤炭擁有量偏低的國家(中國和美國的人均煤炭擁有量分別為160噸／人和800噸／人)。

中國的煤炭消費(fèi)以發(fā)電、供熱(占50％)和工業(yè)用煤(包括煉焦、建材等占40％)為主；民用、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和交通運(yùn)輸用煤占10％。

國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，使煤炭消費(fèi)量迅速增長，煤炭年產(chǎn)量已增至26億噸。

發(fā)展煤制油(CTL)產(chǎn)業(yè)，需耗用大量的優(yōu)質(zhì)煤炭原料(每生產(chǎn)1噸運(yùn)輸燃料油，約需耗煤4噸)，應(yīng)根據(jù)發(fā)電、工業(yè)和服務(wù)業(yè)發(fā)展的用煤量來綜合規(guī)劃替代燃料生產(chǎn)的煤炭可供應(yīng)量。

天然氣資源：是生產(chǎn)替代燃料、氫燃料的重要原料，我國的天然氣資源相對較少。

生物質(zhì)資源：包括谷物和油料植物、木質(zhì)纖維素秸稈和能源作物。數(shù)據(jù)顯示：中國乃至亞洲均為可再生能源(包括生物質(zhì)、太陽能、風(fēng)能、地?zé)岷退?短缺地區(qū)，人均擁有量僅為100公斤(世界人均值為300公斤)。中國農(nóng)業(yè)、林業(yè)生物質(zhì)廢料資源不足、也未建成生物能源產(chǎn)業(yè)。有合適水資源的荒漠地區(qū)可發(fā)展生物質(zhì)能源的種植。

生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均為農(nóng)作物，不僅占用良好耕地、光合效率也低。我國的人均糧食、油料占有率均較低(人均糧食占有率僅0.38噸／人?年)，所以玉米生產(chǎn)乙醇和食用植物油生產(chǎn)生物柴油均不應(yīng)是替代燃料發(fā)展方向。

中國農(nóng)作物秸桿資源量約為6億噸?？鄢暳稀⑦€田用肥料等，可供作能源資源量約折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.7億噸，林業(yè)廢料約折合標(biāo)準(zhǔn)煤3.7億噸。

甜高粱制乙醇是開發(fā)中的技術(shù)。莖桿中的糖分可發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，榨汁后的纖維素和半纖維素也可用作生產(chǎn)乙醇原料。

生產(chǎn)薯類作物地區(qū)可以發(fā)展薯類制乙醇技術(shù)，用木薯制乙醇每畝地可產(chǎn)乙醇0.2噸。除了薯類的前期預(yù)處理過程與玉米原料不同外，其他工序均相近。薯類發(fā)酵的殘渣營養(yǎng)價值較低，通常用作沼氣或肥料。加工薯類淀粉的水耗量較大，污水處理難度較大。

(二)能耗與能效率

替代石油生產(chǎn)過程的能耗是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

煤直接液化為高壓高溫操作、生產(chǎn)流程長。水電等公用工程和氫耗量均較高，生產(chǎn)過程綜合能效率為50％左右，即使用2噸一次能源(煤)最終轉(zhuǎn)化為1噸油品。

煤間接液化采用一次通過式合成流程、與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的聯(lián)產(chǎn)流程是生產(chǎn)運(yùn)輸燃料油的優(yōu)化路線。聯(lián)產(chǎn)合成油的IGCC電站系統(tǒng)可以提高能效率(達(dá)到52％--55％，常規(guī)合成僅為42％左右)，并可降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用。

目前玉米生產(chǎn)燃料乙醇的能效率已達(dá)1.34。每生產(chǎn)1公斤高熱值的燃料乙醇需消費(fèi)化石能源0.34公斤(包括玉米耕種、玉米收獲、乙醇生產(chǎn)和燃料乙醇分配)。

生物柴油的能效率為1.313。即每生產(chǎn)1公斤能量的生物柴油需消費(fèi)化石能源0.313公斤。

所以嚴(yán)格說，目前的生物燃料并非完全的“綠色燃料”。

(三)環(huán)境影響與溫室氣體(GHG)排放

用碳基化石能源生產(chǎn)替代燃料造成的溫室氣體排放量超過原油煉制過程。以煤炭生產(chǎn)合成油為例，煤炭中約70％含碳在合成過程轉(zhuǎn)化為CO2排入大氣中，造成溫室氣體效應(yīng)。即使采取CO2回收或填埋技術(shù)后，也仍有約10％含碳未能回收而排入大氣中。

在CTL生產(chǎn)流程中應(yīng)考慮CO2回收、利用，以解決溫室氣體排放問題。CTL生產(chǎn)過程中增加碳回收將導(dǎo)致過程的能效率降低2％--3％，生產(chǎn)成本約增長25％。建設(shè)投資也將相應(yīng)增加。

以CITL為例：每噸合成油的碳排放量2--2.4噸(聯(lián)產(chǎn)電力的合成油廠，碳排放量約相當(dāng)于進(jìn)料含碳量的72％--77％。CO2回收系統(tǒng)的碳撲集量約相當(dāng)于原料煤含碳量的70％)。

替代燃料生產(chǎn)過程還可能造成大氣污染物的排放，對局部的環(huán)境和居民健康構(gòu)成危害。例如：硫氧化合物(SOX)擴(kuò)散范圍可達(dá)幾百公里。形成“酸雨”危害土壤和農(nóng)作物生產(chǎn)。澳大利亞曾計劃發(fā)展大型油頁巖工業(yè)項目，由于未能解決二惡英毒害防治問題而被迫擱置、停建。

(四)建設(shè)投資

煤炭直接液化或間接液化工廠的單位油品(噸/年)的建設(shè)投資約1.2萬元，煉油能力為500---1000萬噸／年的燃料型煉油廠，單位生產(chǎn)能力(噸/年)的建設(shè)投資約在1500--2000元。據(jù)此估算，與投資有關(guān)的折舊費(fèi)、維修費(fèi)用和保險費(fèi)等項均相應(yīng)增大，煤制油項目的固定成本約為煉油項目的6倍。

煤直接液化過程包括高苛刻度的加氫過程和大量的固體物料破碎、研磨過程；水電等公用工程能耗為20公斤／噸產(chǎn)品，使生產(chǎn)成本增高。

宏觀而言，CTL項目應(yīng)包括相應(yīng)的采煤、鐵路運(yùn)輸、供電及供水等公用工程設(shè)施，綜合投資費(fèi)用就更高了。

(五)生產(chǎn)成本與價格

替代燃料的生產(chǎn)成本與原料價格、公用工程消耗量和建設(shè)投資密切相關(guān)。由于CTL是投資密集的工業(yè)，不僅固定成本會相應(yīng)增加，稅率和資金回報率也應(yīng)相應(yīng)增加，才能促進(jìn)資金積累和鼓勵投資信心?？紤]這些因素，CTL的投資利潤率應(yīng)不低于12％。

上述增加成本因素必然導(dǎo)致替代燃料價格上升，對石油燃料的競爭力降低。

(六)占用土地

多數(shù)生物質(zhì)能源是靠光合作用、攝取太陽能獲得的。發(fā)展生物質(zhì)原料生產(chǎn)需占用大量耕地或開墾荒漠土地。就土地的“能量收獲密度”而言，不同產(chǎn)品差別很大。糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：單位耕地面積的乙醇產(chǎn)量差別很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3噸／公頃。

每生產(chǎn)1噸生物柴油占用耕地面積(公頃)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕櫚油：0.2。

黃連木每畝地可產(chǎn)生物柴油60公斤(產(chǎn)1噸油需占地17畝)，麻風(fēng)樹果可產(chǎn)生物柴油180公斤(產(chǎn)1噸油需占地5.6畝)。

微藻生物柴油每公頃可達(dá)到40--60噸產(chǎn)量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但對日照強(qiáng)度和二氧化

碳供應(yīng)有特定要求。

(七)水資源

替代燃料生產(chǎn)過程需耗用一定量的水資源。直接液化CDTL的耗水指標(biāo)為7--8噸／噸生成油；間接液化CITL的耗水量指標(biāo)為8--10噸／噸生成油。若包括原料煤的水洗，則總耗水量可達(dá)10--12噸／噸生成油。水資源也是發(fā)展CTL工業(yè)的制約因素。中國北方是水資源短缺地區(qū)。

微藻生產(chǎn)生物柴油，在微藻培育過程需要補(bǔ)充水，可使用鹽堿水或海水等非飲用水源，取決于藻類的品種。在荒漠地區(qū)發(fā)展微藻生物柴油尤其需要考慮水源問題。

三、石油替代方案

運(yùn)輸車輛的能耗與客貨運(yùn)輸量、車輛的效率、使用燃料種類有關(guān)、提高運(yùn)輸車輛的效率對于節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放均具有重要意義。

替代燃料的發(fā)展路線應(yīng)與汽車發(fā)動機(jī)和汽車發(fā)展趨勢相適應(yīng)。從使用內(nèi)燃機(jī)汽車、推廣混合動力汽車(HEV)到未來的燃料電池汽車是必然的發(fā)展趨勢。這一發(fā)展時程要經(jīng)歷較長時間和逐漸的過渡。因此，不同時期需要有不同的替代燃料發(fā)展路線。最先是解決汽、柴油和航空燃料的替代；然后是為推廣插電式混合動力汽車(PHEV)或電動汽車提供電力；最終則是為燃料電池汽車提供氫燃料。

改進(jìn)、提高運(yùn)輸車輛效率的節(jié)能效應(yīng)是顯著的。例如：常規(guī)內(nèi)燃機(jī)汽車通過改進(jìn)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、機(jī)泵負(fù)荷、驅(qū)動系統(tǒng)和減低車身重量等就可提高汽車的行車效率。汽車內(nèi)燃機(jī)的均勻充氣壓燃技術(shù)可大大節(jié)約油耗。推廣HEV汽車和發(fā)展燃料電池汽車的節(jié)油效應(yīng)更為顯著。1公斤氫燃料就約相當(dāng)于8升汽油。

按照油箱到車輪(TTW)表示的運(yùn)輸過程能量效率計算：常規(guī)火花塞式的汽油內(nèi)燃機(jī)汽車的TTW效率為16.7％；混合動力汽油內(nèi)燃機(jī)汽車為20.7％；可使燃料經(jīng)濟(jì)性提高24％。未來的氫氣燃料電池汽車可按40％計算；燃料經(jīng)濟(jì)性約可提高150％。

生產(chǎn)替代燃料的原料包括煤炭、天然氣、生物質(zhì)、太陽能、風(fēng)能、核能等。不同發(fā)展時期的使用的替代燃料有：液體替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是電力，最終是使用氫燃料。

以下按不同的原料(煤炭、天然氣和生物質(zhì)等)生產(chǎn)各類替代燃料工藝方案的宏觀經(jīng)濟(jì)性論述如下：

(一)煤炭

在內(nèi)燃機(jī)汽車時代，用煤制油技術(shù)生產(chǎn)液體替代燃料的兩種工藝均有在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化示范的項目。國內(nèi)具備了煤制油技術(shù)的工程設(shè)計和建設(shè)能力

在油價較高、煤炭價格相對較低的條件下，在煤資源豐富地區(qū)適合建設(shè)煤制油工廠。

煤制油是投資密集的產(chǎn)業(yè)，還需要配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤礦、交通運(yùn)輸和公用工程系統(tǒng)設(shè)施。全系統(tǒng)的綜合投資可能高于深海天然石油、非常規(guī)石油的開發(fā)，做好CTL建設(shè)項目的綜合宏觀技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證是必要的。

煤制油過程造成了溫室氣體排放效應(yīng)，需要采用CO2回收和埋存技術(shù)以減少排碳。建設(shè)減排設(shè)施將降低過程的能效率，還將導(dǎo)致每噸油品增加上千元的減排費(fèi)用。

1、煤直接液化(CDTL)技術(shù)

國內(nèi)建設(shè)的CDTL項目，在工藝流程、工藝設(shè)備和控制技術(shù)等方面均有改進(jìn)和創(chuàng)新；已進(jìn)展到大型工業(yè)示范階段。

CDTL為高壓加氫技術(shù)，工藝特點是使用高壓、高溫工藝設(shè)備，操作條件苛刻；耗用大量氫氣。汽油質(zhì)量好、柴油十六烷值低，需經(jīng)過調(diào)合才能出廠

2、煤間接液化(CITL)技術(shù)

國內(nèi)正積極推動CITL技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，已建設(shè)了3個示范廠。

主要優(yōu)點：生產(chǎn)潔凈的成品油、柴油質(zhì)量好；生產(chǎn)費(fèi)用低于CDTL，適合于在生產(chǎn)過程中回收C2。

主要缺點：工流程較長；能效率較低(常規(guī)流程42％，聯(lián)產(chǎn)電力較高、約50％--55％)，石腦油不適合制造汽油，而適合用作裂解(生產(chǎn)乙烯)的原料。

由整體燃?xì)饣?lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電與合成工藝組成的油一電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高系統(tǒng)能效率(55％)，相應(yīng)降低建設(shè)投資。

發(fā)展合成油工廠的幾個技術(shù)問題：

①由大型煤氣化爐、先進(jìn)合成技術(shù)和IGCC發(fā)電系統(tǒng)組成的聯(lián)合工廠在工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行上均缺乏經(jīng)驗。

②聯(lián)合工廠耗水量大，(用水指標(biāo)約為8--12噸／噸合成油)，污水處理和對地下水源污染問題也值得關(guān)注。

③煤礦規(guī)模應(yīng)與合成油工廠配套，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)合成油300萬噸合成油廠，年耗煤量為1500---1600萬噸(包括發(fā)電和燃料用)，需要配置大型煤礦基地。國家應(yīng)根據(jù)資源條件配合電廠擴(kuò)建考慮建設(shè)油電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。

④溫室氣體排放問題：每噸合成油的碳排放量2--2.4。

3、煤電為電動車提供能源需要采用潔凈的煤燃燒技術(shù)提高發(fā)電的效率。IGCC煤發(fā)電技術(shù)的能效率達(dá)40％。建設(shè)投資較高(約8000元／kW)

4、煤制氫：在氫燃料推廣初期將以煤制氫為主要方式。采用先進(jìn)技術(shù)的大型煤制氫工廠，氫燃料成本就可降到燃料電池汽車可接受的水平

(二)天然氣

近年來我國天然氣資源量有了較快增長。但是，目前國產(chǎn)天然氣量和進(jìn)口液化天然氣數(shù)量仍不能滿足城市民用燃料和調(diào)峰發(fā)電的需要。考慮到資源可得性和原料價格等因素，應(yīng)慎重評估建設(shè)天然氣制油(GTL)項目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

(三)生物質(zhì)

在內(nèi)燃機(jī)汽車時代，生物質(zhì)替代燃料的主要發(fā)展路線為燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物質(zhì)制油等項。

1、燃料乙醇

(1)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇。纖維素(如秸稈)制燃料乙醇技術(shù)：用農(nóng)業(yè)秸稈或能源作物生產(chǎn)燃料乙醇可望于5--10年內(nèi)實現(xiàn)工業(yè)化。纖維素制乙醇的技術(shù)課題是提高纖維素水解效率、降低纖維素酶的成本、開發(fā)木糖發(fā)酵用的微生物菌種和優(yōu)化生產(chǎn)過程，如果這些關(guān)鍵技術(shù)能在今后10年內(nèi)取得突破性進(jìn)展，2020年將有可能達(dá)到替代率達(dá)到20％的水平。開發(fā)中的技術(shù)包括：

①開發(fā)水解用的纖維素酶：纖維素酶是由具有不同功能多種酶的重組體。美國研發(fā)目標(biāo)是降低酶的生產(chǎn)成本(把酶的有效成本從170美元／噸乙醇降低lO倍，達(dá)到17美元／噸乙醇)、提高酶的比活性。近期把纖維素酶的比活性提高3倍(相對于Trichodermareesei系統(tǒng))，最終目標(biāo)是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我國也應(yīng)制定相應(yīng)的目標(biāo)。

②糖類發(fā)酵用的微生物：為了實現(xiàn)秸稈生產(chǎn)乙醇技術(shù)的工業(yè)化，需采用DNA重組技術(shù)開發(fā)出一種新的微生物重組體，以便可以同時將葡萄糖、木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇。研究發(fā)現(xiàn)：植入幾種DNA基因體的發(fā)酵單胞菌可以同時進(jìn)行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的發(fā)酵。已經(jīng)開發(fā)出了具有乙醇產(chǎn)率高、可在低PH值條件下發(fā)酵、副產(chǎn)物產(chǎn)率低的菌種；適合于工業(yè)生產(chǎn)使用。

③聯(lián)合流程：為了將纖維素生物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為乙醇需要采用聯(lián)合發(fā)酵流程。使用可以同時將葡萄糖、

木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇的微生物，在生產(chǎn)上可降低耗電量；減少冷卻水用量；將發(fā)酵罐生產(chǎn)能力從2.5克／升小時提高至5克／升小時，從而可以大大降低發(fā)酵罐的容量，降低建設(shè)投資。

(2)糧食生產(chǎn)乙醇不是發(fā)展方向，這是因為：糧食作物的光合作用的效率低；糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：單位耕地面積的乙醇產(chǎn)量(噸／公頃)：甜高粱為4.0；甘蔗為3.1；玉米為1.3；中國的可耕地面積少，人均糧食水平偏低(僅約為0.38噸／人?年)。

(3)其他原料：非糧乙醇生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐澇耐鹽堿等特性。每畝地可收獲鮮莖桿4--5噸。莖桿的榨汁作為發(fā)酵制乙醇的原料。目前，莖稈的儲存、防止霉化變質(zhì)和木質(zhì)纖維素利用等技術(shù)問題尚未解決。薯類：在盛產(chǎn)薯類地區(qū)可適當(dāng)發(fā)展燃料乙醇的生產(chǎn)。

2、生物柴油

2006年世界生物柴油總產(chǎn)量約為750萬噸，相當(dāng)于680萬噸(油當(dāng)量)。

生物柴油的原料種類繁多。除了食用植物油外、發(fā)展木本油料作物、回收餐飲廢油等非食用油資源是發(fā)展生物柴油的方向。 發(fā)展生物柴油工業(yè)，需要為副產(chǎn)甘油開發(fā)新的用途。生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供選擇。

植物油經(jīng)過加氫處理生產(chǎn)綠色柴油是第二代生物柴油工藝。產(chǎn)品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烴等特點。國外已建成了工業(yè)生產(chǎn)裝置。此類裝置適合于建在煉油廠內(nèi)部以充分利用已有的供氫和水電供應(yīng)設(shè)施。

10萬噸／年生物柴油工廠的建設(shè)投資約3億元左右，折合單位能力的建設(shè)投資指標(biāo)為3000元／噸／年。

以大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油工廠的生產(chǎn)成本與植物油原料價格密切相關(guān)。大豆價格為3000元／噸和4000元／噸時，生物柴油生產(chǎn)成本分別約為4700元／噸柴油當(dāng)量和5100元／噸柴油當(dāng)量。

3、微藻柴油

美國等國家已經(jīng)對微藻生產(chǎn)生物柴油課題進(jìn)行了近30年的開發(fā)研究，經(jīng)過實驗室和戶外研究，已經(jīng)在優(yōu)選藻類品種、光合作用機(jī)理、培育方法和條件、培育水池構(gòu)造等方面取得成果。一些公司正在積極從事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反應(yīng)器”的開發(fā)，推動微藻柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。

微藻生產(chǎn)生物柴油的工業(yè)化取決于地區(qū)擁有的資源條件、微藻生產(chǎn)技術(shù)和工藝設(shè)備的開況。

資源條件主要包括：氣候和日照條件、C2和營養(yǎng)物的來源；微藻柴油工廠應(yīng)靠近煉油廠、發(fā)電站、油田天然氣田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育過程需要補(bǔ)充水，可使用鹽堿水或海水，取決于藻類的品種。

微藻培育：培育微藻設(shè)施已經(jīng)研制了光生物反應(yīng)器和露天培育水池兩種方案。在建設(shè)投資和運(yùn)行上各有優(yōu)缺點，均處于研究、開發(fā)階段。尚未進(jìn)入工業(yè)示范階段。

微藻生產(chǎn)技術(shù)包括微藻收獲、生物質(zhì)干燥、提取生物油等過程，均為開發(fā)中的技術(shù)。

微藻柴油的主要優(yōu)點是單位土地面積產(chǎn)率比用植物油生產(chǎn)柴油高出幾十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面積的開放式培養(yǎng)池或密閉式光生物反應(yīng)器，需要巨額投資。

4、生物質(zhì)制油(BTL)

國外已開發(fā)成功了木質(zhì)纖維素兩段氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)，并已建成了合成氣生產(chǎn)運(yùn)輸燃料的示范裝置。

生物質(zhì)制油包括生物質(zhì)氣化和合成2個工序，系統(tǒng)熱效率較高(50％--55％)。但生物質(zhì)原料的集運(yùn)困難，考慮適宜的原料收集半徑，BTL生產(chǎn)規(guī)模以年產(chǎn)生物油≤10萬噸為宜。BTL單位投資約為1.5--1.8萬元／噸／年，高于CTL。

5、生物質(zhì)發(fā)電廠

規(guī)模為25--50MWe熱效率(28％)，遠(yuǎn)低于大型IGCC燃煤電廠。建設(shè)投資也高于后者。

生物質(zhì)發(fā)電改為煤一生物質(zhì)混燒具有減少排碳效應(yīng)，是更適宜的組合。

四、對比方案

石油替代的宏觀規(guī)劃存在諸多的不確定因素，除了應(yīng)反復(fù)論證、及時修訂外，尤其需要根據(jù)資源、工藝路線和目的產(chǎn)品等條件做出不同方案的橫向比較，才能得出較為切合實際的發(fā)展方針、路線。

許多一次能源(如煤、天然氣、生物質(zhì)和微生物)都能通過CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技術(shù)路線轉(zhuǎn)化為烴燃料，但它們同時也可是發(fā)電(CTE、GTE、BTE)的原料。從而可組成不同的橫向?qū)Ρ确桨?。例如：既可引出諸如煤發(fā)電一生物質(zhì)制油與煤制油一生物質(zhì)發(fā)電的兩組宏觀對比方案。又可引出(用太陽能的)微藻制油一煤發(fā)電與煤制油一太陽能發(fā)電兩組宏觀對比方案。另外，電力汽車的能耗低于內(nèi)燃機(jī)汽車，于是，從原料煤開始，可以有煤制油、煤發(fā)電兩組對比方案，從中可以看出發(fā)展電動汽車對社會和消費(fèi)者的節(jié)約效應(yīng)。實例說明如下：

(一)煤或生物質(zhì)交叉生產(chǎn)電力或運(yùn)輸燃料

設(shè)定煤制油―生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)制油―煤發(fā)電兩組方案。煤制油和生物質(zhì)制油規(guī)模均為年產(chǎn)運(yùn)輸燃料油100萬噸；或是用煤、生物質(zhì)為發(fā)電燃料，進(jìn)行兩組方案的對比。原料年消耗量分別為：煤炭330萬噸，生物質(zhì)原料600萬噸。綜合比較主要結(jié)果如下：

能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物質(zhì)發(fā)電能效率(28％)低于IGCC燃煤發(fā)電(40％)：

建設(shè)投資：BTL規(guī)模較小，單位建設(shè)投資比CTL高(約20％)。原料煤量同等的CTL31)--投資(140億元)高于煤IGCC發(fā)電廠投資(110億元)；

生產(chǎn)規(guī)模：生物質(zhì)大規(guī)模集中運(yùn)輸困難，BTL只能到年產(chǎn)10萬t級規(guī)模，生物質(zhì)發(fā)電廠規(guī)模在25--50MWe之內(nèi)；

環(huán)境效應(yīng)：CTL的溫室氣體排放率為石油煉廠的1.8倍，煤―生物質(zhì)聯(lián)合制油(CBTL)的GHG排放率僅相當(dāng)于原油煉制過程的20％，故環(huán)境效益好于CTL；

生物質(zhì)發(fā)電改為煤―生物質(zhì)混燒也是合理的組合。

(二)電動汽車和汽油汽車的能效率對比

實質(zhì)上是CTL-煤發(fā)電的能效率對比。

HEV汽車可將回收的動力轉(zhuǎn)化為電力再利用，插電式混合動力汽車(PHEV)可直接用電力替代汽油。若常規(guī)內(nèi)燃機(jī)汽車每百公里耗油量按7.2升計、電動汽車耗電量按18kWh計，則相應(yīng)的油-電當(dāng)量為：2.5kWh電力可替代1升汽油。

若汽油和電力均為來自煤炭，上述事例既說明先進(jìn)交通運(yùn)輸工具的節(jié)能意義，又表明不同煤炭利用路線的經(jīng)濟(jì)性。說明如下：

暫按4.0kWh電力替代1升汽油計算，即5.4MWh電力(即1kW裝機(jī)容量)相當(dāng)于1噸汽油。可以就CTL和煤發(fā)電兩條工藝路線，從原料消耗和能效率、投資和社會效益等方面對比，生產(chǎn)同等數(shù)量燃料的效果作出如下比較：

煤耗和能效率：CTL生產(chǎn)1噸燃料需耗用標(biāo)準(zhǔn)煤3.5噸，綜合能效率為45％；IGCC煤發(fā)電生產(chǎn)5，4MWh電力耗用標(biāo)準(zhǔn)煤1.8噸，能效率為40％；生產(chǎn)等量運(yùn)輸

燃料的耗煤比率為制油：發(fā)電=1：0.51。 建設(shè)投資：CTL工藝，1噸生產(chǎn)能力的建設(shè)投資約為1.4萬元；1KW發(fā)電能力的IGCC電廠建設(shè)投資約為0.8萬元；燃煤電廠投資大大低于CTL技術(shù)。

消費(fèi)者收益：駕駛PHEV汽車按每年節(jié)約汽油0.5萬元、支付電費(fèi)0.24萬元，凈節(jié)約燃料費(fèi)0.26萬元；購車差價按2萬元計算。則增加購車費(fèi)的靜態(tài)回收期達(dá)8年。為推動“以電代油”，國家應(yīng)實施購買PHEV汽車的優(yōu)惠政策。

環(huán)境效應(yīng)：PHEV汽車可實現(xiàn)零碳排放。GHG效應(yīng)優(yōu)于汽油車。

(三)2種原料―2種產(chǎn)品交叉方案

太陽能是地球一次能源的唯一來源，可采用塔式集熱技術(shù)發(fā)電、也可為微藻生物柴油的生產(chǎn)提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技術(shù)生產(chǎn)燃料油的原料、也可用作IGCC技術(shù)的發(fā)電燃料。這就可組成煤制油―太陽能發(fā)電(方案甲)和微藻柴油―煤發(fā)電(方案乙)兩組對比方案。

以年產(chǎn)替代燃料100萬噸為基準(zhǔn)，CTL制油和發(fā)電用煤量相等。設(shè)定太陽能集熱發(fā)電規(guī)模與煤發(fā)電相等。進(jìn)行此兩組方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。主要結(jié)果如下：

a)相同煤加工量的煤制油投資(140億元)高于IGCC煤發(fā)電(110億元)。

b)煤制油能量轉(zhuǎn)化效率(45％)高于IGCC煤發(fā)電(40％)；但如上所述，電代油具有節(jié)能效應(yīng)。

c)太陽能塔式集熱發(fā)電按峰值計算達(dá)70GWP，折合年均20GW，投資高(280億元)(應(yīng)還有降低空間)；微藻柴油尚未建成工業(yè)裝置(全部按高效的光生物反應(yīng)器估算投資約為300億元)。兩者的投資均為數(shù)量級估算，投資額接近。

d)同等規(guī)模的微藻柴油工廠建設(shè)投資大大高于CTL。

e)微藻柴油―煤發(fā)電組合方案有利于電廠煙氣的C02利用。

f)太陽能集熱發(fā)電、微藻柴油均需占用大量土地。適合于建在光照條件好、地勢平坦的荒漠(微藻需有水源)地區(qū)。

g)根據(jù)數(shù)據(jù)粗略估算；方案甲的經(jīng)濟(jì)性好于方案乙。

五、小結(jié)

1、煤制油技術(shù)基本成熟，是正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化示范的技術(shù)。煤制油的發(fā)展規(guī)模受到煤炭的可供應(yīng)量(煤炭是發(fā)電和工業(yè)的重要燃料；我國煤礦產(chǎn)能已位居世界第一)和石油價格趨勢等因素的約束，只能適度發(fā)展。在地區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)上宜通過論證及早確定全國發(fā)展規(guī)模，不宜各行其是。預(yù)期中遠(yuǎn)期的石油替代規(guī)模約可相當(dāng)于“一個大慶”。

2、油砂瀝青和特重質(zhì)原油約占世界原油資源總量的一半，油頁巖也是重要的非常規(guī)石油資源。預(yù)計今后20--30年期間，非常規(guī)石油生產(chǎn)將有較大的發(fā)展以補(bǔ)充常規(guī)石油的短缺。預(yù)測表明：2030年非常規(guī)原油的產(chǎn)量將可增長至占世界石油總產(chǎn)量的10％左右。我國擁有油頁巖煉油工業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)展油頁巖工業(yè)需要改進(jìn)加工、煉制技術(shù)，提高生產(chǎn)規(guī)模，解決環(huán)保技術(shù)問題。

3、生物質(zhì)制油發(fā)展規(guī)模受資源可得性、資源綜合利用等因素的約束。發(fā)展生物質(zhì)能源作物的種植、充分利用生物質(zhì)廢料(秸稈、林業(yè)廢料、生物垃圾)，在發(fā)電、制油和其他用途優(yōu)化利用、綜合平衡的基礎(chǔ)上，可考慮用3億噸原料生產(chǎn)替代燃料0.5億噸(石油當(dāng)量)作為中遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)。

第5篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

關(guān)鍵詞：生物能；開發(fā)利用；綜述；能源植物；生物質(zhì)能源

Abstract

With the intensification of world energy crisis， the exploitation of biomass energy has become a hot

point at the present in the world. Giving a overview of the present research evolvement and the exploiting and using state both at home and abroad in energy plant， production technology of energy plant is introduced simply， some existing problems are analyzed and certain suggestions which accorded to the characteristics of energy plant and national situations are proposed in this paper.

Keywords: bioenergy; exploitation and utilization; recapitulate;energy plant; biomass energy

0. 引言

能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基 礎(chǔ)，隨著社會的發(fā)展，能源危機(jī)已成為當(dāng)今 世界面臨的巨大挑戰(zhàn)。據(jù)世界能源權(quán)威機(jī)構(gòu)1999 年底的分析，世界已探明的主要礦物燃 料儲量和開采量不容樂觀，其中石油剩余可 采年限僅有 40 年[1]，其年消耗量占世界能源 總消耗量的 40.5％[2]。從發(fā)展的角度看，化 石能源終將耗竭，加之其燃燒時產(chǎn)生的有害 物質(zhì)嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu) 已經(jīng)開始調(diào)整，作為未來的主要能源只能依 賴于可再生能源和受控核聚變能。因此，國 內(nèi)外的能源研究人員正積極探索發(fā)展替代 燃料和可再生能源。

生物質(zhì)是一種重要的可再生能源。生物 質(zhì)能是指利用生物可再生原料和太陽能生 產(chǎn)的清潔和可持續(xù)利用的能源，包括燃料酒 精、生物柴油、生物制氫、生物質(zhì)氣化及液 化燃料等。能源植物是最有前景的生物質(zhì)能 之一。本文從能源植物的概念、分類入手， 對其國內(nèi)外研究進(jìn)展和開發(fā)利用現(xiàn)狀、生物 能源生產(chǎn)技術(shù)及存在的問題進(jìn)行了綜述。

1. 能源植物定義

綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化 為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部，這種生物質(zhì) 能實際上是太陽能的一種存在形式。所以廣 義的能源植物幾乎可以包括所有植物。植物 的生物質(zhì)能是一種廣為人類利用的能源，其 使用量僅次于媒、石油和天然氣而居于世界

能源消耗總量第四位。但以目前的技術(shù)水

平，還不能將所有植物都用于能源開發(fā)。因 此，一般意義上講能源植物通常是指那些利 用光能效率高，具有合成較高還原性烴的能 力，可產(chǎn)生接近石油成分和可替代石油使用 的產(chǎn)品的植物以及富含油脂、糖類淀粉類、 纖維素等的植物[3，4]。

2. 能源植物的分類

能源植物種類繁多，生態(tài)分布廣泛，有 草本、喬木和灌木類等。目前全世界已發(fā)現(xiàn) 的能源植物主要集中在夾竹桃科、大戟科、 蘿科、菊科、桃金娘科以及豆科，品種主要 有綠玉樹、續(xù)隨子、橡膠樹、西蒙德木、甜 菜、甘蔗、木薯、苦配巴樹、油棕櫚樹、南 洋油桐樹、黃連木、象草等。為了研究利用 方便，這里按其使用的功能和轉(zhuǎn)化為替代能 源的化學(xué)成分將能源植物主要分為四類。

2.1 富含類似石油成分的能源植物

這類植物合成的分子結(jié)構(gòu)類似于石油 烴類，如烷烴、環(huán)烷烴等。富含烴類的植物 是植物能源的最佳來源，生產(chǎn)成本低，利用 率高。目前已發(fā)現(xiàn)并受到能源專家賞識的有 續(xù)隨子、綠玉樹、西谷椰子、西蒙得木、巴 西橡膠樹等。例如巴西橡膠樹分泌的乳汁與 石油成分極其相似，不需提煉就可以直接作 為柴油使用，每一株樹年產(chǎn)量高達(dá) 40L。我 國海南省特產(chǎn)植物油楠樹的樹干含有一種 類似煤油的淡棕色可燃性油質(zhì)液體，在樹干 上鉆個洞，就會流出這種液體，也可以直接用作燃料油。

2.2 富含高糖、高淀粉和纖維素等碳水

化合物的能源植物

利用這些植物所得到的最終產(chǎn)品是乙 醇。這類植物種類多，且分布廣，如木薯、 馬鈴薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高 粱、玉米等農(nóng)作物都是生產(chǎn)乙醇的良好原料

[5]。

2.3 富含油脂的能源植物

這類植物既是人類食物的重要組成部 分，又是工業(yè)用途非常廣泛的原料。對富含油 脂的能源植物進(jìn)行加工是制備生物柴油的 有效途徑。世界上富含油的植物達(dá)萬種以 上，我國有近千種，有的含油率很高，如桂北 木姜子種子含油率達(dá) 64.4%，樟科植物黃脈 釣樟種子含油率高達(dá) 67.2%。這類植物有些 種類存儲量很大，如種子含油達(dá) 15%～25% 的蒼耳子廣布華北、東北、西北等地，資源 豐富，僅陜西省的年產(chǎn)量就達(dá) 1.35 萬 t。集 中分布于內(nèi)蒙、陜西、甘肅和寧夏的白沙蒿、 黑沙蒿，種子含油 16%～23%，蘊(yùn)藏量高達(dá)

50 萬 t。水花生、水浮蓮、水葫蘆等一些高 等淡水植物也有很大的產(chǎn)油潛力。生存在淡 水中的叢粒藻（綠藻門四胞藻目），就如同 產(chǎn)油機(jī)，能夠直接排出液態(tài)燃油[6]。

2.4 用于薪炭的能源植物

這類植物主要提供薪柴和木炭。如楊柳 科、桃金娘科桉屬、銀合歡屬等。目前世界 上較好的薪炭樹種有加拿大楊、意大利楊、 美國梧桐等。近來我國也發(fā)展了一些適合作 薪炭的樹種，如紫穗槐、沙棗、旱柳、泡桐 等，有的地方種植薪炭林 3~5 年就見效，平 均每公頃（10 000 m2，15 畝）薪炭林可產(chǎn) 干柴 15 t 左右。美國種植的芒草可燃性強(qiáng)， 收獲后的干草能利用現(xiàn)有技術(shù)輕易制成燃 料用于電廠發(fā)電。

3. 國內(nèi)外能源植物研究開發(fā)和利用概況

3.1 國際能源植物的研究開發(fā)和利用

情況國際上能源植物的研究始于 20 世紀(jì) 50 年代末 60 年代初，發(fā)展于 70 年代，自 80 年代以來得到迅速發(fā)展。1986 年美國加州大 學(xué)諾貝爾獎獲得者卡爾文博士在加州福尼 亞大面積地成功引種了具有極高開發(fā)價值 的續(xù)隨子和綠玉樹等樹種，每公頃可收獲

120~140 桶石油，并作了工業(yè)應(yīng)用的可行性 分析研究，提出營造“石油人工林”，開創(chuàng)了 人工種植石油植物的先河[7]。至此在全球迅 速掀起了一股開發(fā)研究能源植物的熱潮，許 多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃。如日 本的“陽光計劃”、印度的“綠色能源工程”、 美國的“能源農(nóng)場”和巴西的“酒精能源計劃” 等。隨著更多的“柴油樹”、“酒精樹”和“蠟樹” 等植物的發(fā)現(xiàn)及栽培技術(shù)的不斷成熟，世界 各地紛紛建立了“石油植物園”、“能源林場” 等，栽種一些產(chǎn)生近似石油燃料的植物。英 國、法國、日本、巴西、俄羅斯等國也相繼 開展石油植物的研究與應(yīng)用，借助基因工程 技術(shù)培育新樹種，采用更先進(jìn)的栽培技術(shù)來 提高產(chǎn)量。

目前，美國已種植有一百多萬公頃的石 油速生林，并建立了三角葉楊、榿木、黑槐、 桉樹等石油植物研究基地；菲律賓有 1.2 萬 公頃的銀合歡樹，6 年后可收 1000 萬桶石 油；日本則建立了 5 萬 m2 的石油植物試驗 場，種植 15 萬株石油植物，年產(chǎn)石油 100 多桶；瑞士“綠色能源計劃”打算用 10 年種 植 10 萬公頃石油植物，解決全國一年 50%

石油需求量。 泰國利用椰子油制作的汽車燃料加油

站在泰國中部巴蜀府開始營業(yè)，成為世界上 第一個椰子油加油站。巴西是乙醇燃料開發(fā) 應(yīng)用最有特色的國家，實施了世界上規(guī)模最 大的“乙醇種植”計劃。2004 年，巴西的乙醇 產(chǎn)量達(dá) 146 億 L，乙醇消費(fèi)量超過 122 億 L。 目前巴西乙醇產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 44%，出 口量的 66%。美國通過采用基因工程技術(shù)，

對木質(zhì)纖維素進(jìn)行了成功的乙醇轉(zhuǎn)化。從

1980 年到 2000 年的 20 年內(nèi)，美國的燃料乙 醇生產(chǎn)量由 66.24 億 L 增加到 617 億 L。

此外，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些很有前景的能 源植物資源。南美洲北部有一種本土植物

——苦配巴(Copaífera L.)，主要生長在巴西 亞馬遜流域的密林和叢林中，其樹高大，有 粗大的樹干和光滑的表皮，只要在樹干上鉆 一個孔，就能流出金黃色的油狀樹液，每株 成年樹每年能產(chǎn)油 10kg～15kg，成份非常接 近柴油。阿聯(lián)酋大學(xué)的瑟林姆教授等人發(fā)現(xiàn) 了一種名叫“霍霍巴(Jojba)”的植物—希蒙得 木(Simmondsia chinensis (Link) Schneider)， 生長在美洲沙漠或半沙漠地區(qū)，種子含油率 達(dá) 44％～58％，其油在國際上被譽(yù)為“液體 黃金”、“綠色石油”，廣泛用于航空、航天、 機(jī)械、化工、等領(lǐng)域。產(chǎn)于澳大利亞的古巴 樹(又稱柴油樹)，每棵成年樹每年可獲得約

25 L 燃料油，且這種油可直接用于柴油機(jī)。 油棕櫚樹也是一種石油樹，3 年后開花結(jié)果， 每公頃可年產(chǎn)油 1 萬 kg。柳枝稷(Panicum virgatum L.)是美國草原地區(qū)用于水土保持 或作為牛飼料的鄉(xiāng)土植物，自從發(fā)現(xiàn)它可被 用來生產(chǎn)乙醇后，美國聯(lián)邦政府認(rèn)為這種植 物具有成為能源作物的潛力并加緊了對這 種植物的研究。澳大利亞北部生長的兩種多 年生野草—桉葉藤(Cryptostegia grandiflora R. Br)和牛角瓜(Calotropis gigantean (Linn.) Dryanderex Aiton f.)，其莖、葉含碳?xì)浠?物，可以用于提取石油。這些野草生長速度 極快，每周長 30 cm，每年可以收割幾次。 美國加州 “ 黃鼠草 ”(Ixeris chinensis (Thunberg) Nakai)，每公頃可生產(chǎn) 1 t 燃料 油，如果人工種植，草和油的產(chǎn)量還能提高， 每公頃生長的草料可提煉出 6 t 石油[8]。日 本科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)一種芳草類芒屬植物“象 草”，1 hm2 平均每年可收獲 12 t 生物石油， 比現(xiàn)有的任何能源植物都高產(chǎn)，且所產(chǎn)生的 能源相當(dāng)于用油菜籽制作的生物柴油的 2 倍，但其投入不及種植油菜的 1/3，因此是

一種理想的石油植物。

3.2 國內(nèi)能源植物的開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國是“貧油大國”，也是世界能源消費(fèi) 大國。1993 年我國由石油凈出口國變?yōu)閮暨M(jìn) 口國，石油進(jìn)口量逐年上升，目前對石油進(jìn) 口依賴度已超過 1/3[9]。我國對能源植物的 研究及開發(fā)利用起步較晚，與歐美發(fā)達(dá)國家 相比還存在很大差距。但我國植物資源豐 富，早在 1982 年分析了 1581 份植物樣品， 收集了 974 種植物，并編寫成了《中國油脂 植物》、《四川油脂植物》，選擇出了一些 高含油量的植物，如烏桕(Sapium sebiferum (Linn.)Roxb)、小桐子(Jatropha curcas L.)、油 楠(Sindora glabra Merr.ex De Wi)、四合木 (Tetraena monglica) 、五 角楓 (Acer mono Maxim)等。已查明我國油料植物為 151 科

697 屬 1554 種，種子含油量在 40％以上的 植物 154 種；新近調(diào)查表明，我國能夠規(guī)模 化利用的生物質(zhì)燃料油木本植物有 10 種， 這 10 種植物均蘊(yùn)藏著巨大的潛力，具有廣 闊的發(fā)展前景。

我國對能源植物的利用雖處于初級階 段，但生物柴油產(chǎn)業(yè)得到了國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)和國 家計委、國家經(jīng)貿(mào)委、科技部等政府部門的 高度重視和支持，并已列入國家計劃。“七 五”期間，四川省林業(yè)科學(xué)研究院等單位利 用野生小桐子（麻瘋樹的果實）提取生物柴 油獲得了成功；中科院“八五”重點項目“燃 料油植物的研究與應(yīng)用技術(shù)”完成了金沙江 流域燃料油植物資源的調(diào)查研究，建立了小 桐子栽培示范區(qū)。湖南省在此期間完成了光 皮樹制取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性 的研究；“九五”期間根據(jù)《新能源和可再生 能源發(fā)展綱要》的框架，在中央有關(guān)部委和 地方制定的計劃中，優(yōu)先項目是：對全國綠 色能源植物資源進(jìn)行普查，為制訂長期研究 開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)；運(yùn)用遺傳工程和雜交育 種技術(shù)，培育生產(chǎn)迅速、出油率高，更新周 期短的新品種；進(jìn)行能源植物燃料的基礎(chǔ)研 究和開發(fā)研究，包括能源植物燃燒特性，提 煉工藝及綜合利用和開發(fā)[10，11]。中國工程院

有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，中國“十五”計劃發(fā)展綱要

提出發(fā)展各種石油替代品，將生物與現(xiàn)代化 農(nóng)業(yè)、能源與資源環(huán)境等項目列入國家 863 計劃，把大力發(fā)展生物液體燃料確定為國家 產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。據(jù)了解，“十一五”期間，我國 規(guī)劃生物柴油原料林基地建設(shè)規(guī)模 83.91 萬 公頃，原料林全部進(jìn)入結(jié)實期后，將形成年 產(chǎn)生物柴油 125 萬多噸的原料供應(yīng)能力。目 前，已有一些頗具實力的企業(yè)和國外大型能 源企業(yè)，進(jìn)入麻瘋樹生物柴油這一領(lǐng)域，在 各地籌建起有相當(dāng)規(guī)模的生物柴油生產(chǎn)企 業(yè)，預(yù)計未來全國麻瘋樹種植面積至少可達(dá)

200 萬公頃以上，顯示了良好的資源開發(fā)利 用前景。

國內(nèi)對能源植物產(chǎn)品研究與開發(fā)主要 集中在生物柴油和乙醇燃料兩類上。生物柴 油的研究內(nèi)容涉及油脂植物的分布、選擇、 培育、遺傳改良及加工工藝和設(shè)備等。用于 生產(chǎn)生物柴油的主要原料有油菜籽、大豆、 小桐子、黃連木(Pistacia chinens Bunge)、油 楠等。小桐子含油率 40%～60%，是生物柴 油的理想原料[12]。海南正和生物能源公司、 四川古杉油脂化工公司和福建新能源發(fā)展 公司都已開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)， 并相繼建成了規(guī)模近萬噸級的生物柴油生 產(chǎn)廠。德國魯奇化工股份有限公司、貴州省 發(fā)改委、貴州金桐福生物柴油產(chǎn)業(yè)有限公司 就中德合作貴州小油桐生物柴油示范項目 簽訂了合作協(xié)議。西南生物柴油生產(chǎn)企業(yè)— 華正能源開發(fā)有限公司，總投資 8 000 萬元， 年生產(chǎn)能力可達(dá) 2 萬噸。

用于生物乙醇燃料加工的原材料主要 有甜高粱、木薯、甘蔗等。其中甜高粱具有 耐澇、耐旱、耐鹽堿、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，成 為當(dāng)前世界各國關(guān)注的一種能源作物。我國 種植的沈農(nóng)甜雜 2 號甜高粱，收獲后每公頃 可提取 4011L 酒精。此外，我國自 2000 年 開始啟動陳糧轉(zhuǎn)化燃料乙醇計劃，目前已年 產(chǎn)百萬噸燃料乙醇，在吉林、黑龍江、河南、 安徽等省普遍推廣燃料乙醇- 汽油混合燃 料。秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇新技術(shù)已經(jīng)試驗成功，山東澤生生物科技有限公司建成了年

產(chǎn) 3 000 噸秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示 范工程。

轉(zhuǎn)貼于 4. 生物能源的生產(chǎn)技術(shù)

4.1 生物柴油生產(chǎn)方法

生物柴油的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)法、生 物酶法、超臨界法等。

(1) 化學(xué)法 國際上生產(chǎn)生物柴油主要 采用化學(xué)法，即在一定溫度下，將動植物油 脂與低碳醇在酸或堿催化作用下，進(jìn)行酯交 換反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸酯，再經(jīng)洗滌干 燥即得生物柴油[13]。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程 中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設(shè)備與一般制油設(shè)備相 同，生產(chǎn)過程中副產(chǎn) 10%左右的甘油。但化 學(xué)法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，醇必須過量；油脂原料 中的水和游離脂肪酸會嚴(yán)重影響生物柴油 得率及質(zhì)量；產(chǎn)品純化復(fù)雜，酯化產(chǎn)物難于 回收，成本高；后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的回收 裝置，能耗高，副產(chǎn)物甘油回收率低。使用 酸堿催化對設(shè)備和管線的腐蝕嚴(yán)重，而且使 用酸堿催化劑產(chǎn)生大量的廢水，廢堿（酸） 液排放容易對環(huán)境造成二次污染等。

(2) 生物酶法 針對化學(xué)法生產(chǎn)生物柴 油存在的問題，人們開始研究用生物酶法合 成生物柴油，即利用脂肪酶進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反 應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合 成生物柴油對設(shè)備要求較低，反應(yīng)條件溫 和、醇用量小、無污染排放。Xu 以大豆油 為原料，采用固定化酶的工藝[14]，酶用量為 油的 30％，甲醇與大豆油摩爾比為 12:1，反 應(yīng)溫度 40℃，反應(yīng) 10 h 生物柴油得率為 92

％。因酶成本高、保存時間短，使得生物酶

法制備生物柴油的工業(yè)化仍不能普及。此 外，還有些問題是制約生物酶法工業(yè)化生產(chǎn) 生物柴油的瓶頸，如脂肪酶能夠有效地對長 鏈脂肪醇進(jìn)行酯化或轉(zhuǎn)酯化，而對短鏈脂肪 醇轉(zhuǎn)化率較低（如甲醇或乙醇一般僅為

40%～60%）；短鏈脂肪醇對酶有一定的毒 性，酶易失活；副產(chǎn)物甘油難以回收，不但

對產(chǎn)物形成抑制，而且甘油也對酶也有毒

性。

(3) 超臨界法 即當(dāng)溫度超過其臨界溫 度時，氣態(tài)和液態(tài)將無法區(qū)分，于是物質(zhì)處 于一種施加任何壓力都不會凝聚的流動狀 態(tài)。超臨界流體密度接近于液體，粘度接近 于氣體，而導(dǎo)熱率和擴(kuò)散系數(shù)則介于氣體和 液體之間，所以能夠并導(dǎo)致提取與反應(yīng)同時 進(jìn)行。超臨界法能夠獲得快速的化學(xué)反應(yīng)和 很高的轉(zhuǎn)化率。Kusdiana[15]和 Saka[16]發(fā)現(xiàn)用 超臨界甲醇的方法可以使油菜籽油在 4 min 內(nèi)轉(zhuǎn)化成生物柴油，轉(zhuǎn)化率大于 95%。但反 應(yīng)需要高溫高壓，對設(shè)備的要求非常嚴(yán)格， 在大規(guī)模生產(chǎn)前還需要大量的研究工作。

4.2 生物乙醇生產(chǎn)情況

生物乙醇的生產(chǎn)是以自然界廣泛存在 的纖維素、淀粉等大分子物質(zhì)為原料，利用 物理化學(xué)途徑和生物途徑將其轉(zhuǎn)化為乙醇 的一種工藝，生產(chǎn)過程包括原料收集和處 理、糖酵解和乙醇發(fā)酵、乙醇回收等三個主 要部分。發(fā)酵法生產(chǎn)燃料酒精的原料來源很 多，主要分為糖質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料和纖維 素類物質(zhì)原料，其中以糖質(zhì)原料發(fā)酵酒精的 技術(shù)最為成熟，成本最低。木質(zhì)纖維原料要 先經(jīng)過預(yù)處理再酶解發(fā)酵，其中氨法爆破

（ammonia fiber explosion，即 AFEX）技術(shù)， 被認(rèn)為是最有前景的預(yù)處理方法。隨著耐高 溫、耐高糖、耐高酒精的酵母的選育和底物 流加工藝，發(fā)酵分離耦合技術(shù)的完善，工業(yè) 發(fā)酵酒精的成本還將越來越低。

5. 能源植物替代能源存在的問題及建議

目前，對于能源植物的利用還處于摸索 階段，在應(yīng)用上存在著一些問題，如能源植 物原料資源相對匱乏，生物柴油原料短缺， 供應(yīng)量隨季節(jié)變化；原料的栽培技術(shù)及油脂 加工技術(shù)不成熟，成品生產(chǎn)力不高等；生物 柴油理化性質(zhì)也限制了其應(yīng)用，如生物柴油 油脂的分子較大（約為石化柴油的 4 倍）、粘度較高（約為石化柴油的 12 倍）導(dǎo)致其

噴射效果不佳，揮發(fā)性低、不易霧化，造成 燃燒不完全，形成燃燒積炭， 影響發(fā)動機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)效率。再有生物柴油生產(chǎn)處于初級階段， 缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，難以形成統(tǒng)一的市 場，生物原料價格也是限制生物柴油市場應(yīng) 用的瓶頸。

針對以上的問題并結(jié)合我國的具體國 情提出以下建議：

第一、制定和完善有關(guān)法規(guī)政策，為我 國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)提供良好的政策環(huán)境與 保障。如加強(qiáng)立法，通過稅收及其它經(jīng)濟(jì)手 段，將能源的外部社會成本和環(huán)境成本計入 能源成本中，以增強(qiáng)生物質(zhì)能源的競爭力； 對有前景但技術(shù)經(jīng)濟(jì)性或商業(yè)化條件尚未 完全過關(guān)的技術(shù)，要加大風(fēng)險資金的投入力 度；加強(qiáng)生物質(zhì)利用技術(shù)的商品化工作、提 高并考驗生物質(zhì)能源的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，讓 開發(fā)生物質(zhì)能源有利可圖，支持鼓勵其工業(yè) 化生產(chǎn)。

第二、加快能源植物的培育，增加生物 能源的資源量。就是要依據(jù)植物的生態(tài)地理 空間分布格局，利用基因工程等生物技術(shù)選 育產(chǎn)量高、含油量高、與生物柴油的脂肪酸 組成相適應(yīng)的脂肪酸組成高的能源植物，同 時高度重視大規(guī)?？稍偕茉椿氐拈_發(fā)， 因地制宜，變荒山為油田，在保證農(nóng)業(yè)的基 礎(chǔ)上退耕還林，進(jìn)行油料作物的栽培，擴(kuò)大 生物原料資源。

第三 建立生物質(zhì)能源系統(tǒng)研究平臺， 加快科技發(fā)展，為可再生能源的開發(fā)利用提 供有力的科技支撐。根據(jù)生物質(zhì)能源利用的 要求和特點，建立相關(guān)研究條件和試驗基 地，選擇重點研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)問題，進(jìn) 行技術(shù)創(chuàng)新及系統(tǒng)集成，形成從生物質(zhì)生 產(chǎn)、轉(zhuǎn)換機(jī)理、技術(shù)開發(fā)和集成系統(tǒng)應(yīng)用示 范的研究體系。

第四、開展國際合作，引進(jìn)國際先進(jìn)技 術(shù)和資金，推進(jìn)生物質(zhì)能源的市場化進(jìn)程。 目前，我國生物柴油因其產(chǎn)量小，還沒有進(jìn) 入中國三大壟斷石化企業(yè)（石化、中石油和中海油）的銷售網(wǎng)絡(luò)，隨著產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的擴(kuò)

大，與石化企業(yè)的合作不為是打開未來市場 的一條有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 王敬誠. 世界石油儲量還可開采 40 年[N]. 經(jīng) 濟(jì)參考報， 2004: 6~19.

WANG Jingcheng. World petroleum reserves can only exploit for 40 years[N]. Report of economy reference， 2004， 6-19.(in Chinese)

[2] 英國石油公司. BP 世界能源統(tǒng)計評論[R].

2002， 7.

British Petroleum Company. Comment on the world energy stat. in BP [R]， 2002，7. (in Chinese)

[3] 翔實. 植物燃料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 科技與

經(jīng)濟(jì)， 1996， 12: 43~45.

XIANG Shi.The study and development on plant fuel

[J]. Scientific Chinese ，1996，12:43-45. (in Chinese)

[4] 秦向華. 能源植物姍姍走來[J]. 森林與人類，

2004， 11: 49.

QIN Xianghua. Energy plants come closely[J]. Forest and Humankind ，2004， 11:49. (in Chinese)

[5] 楊世誠. 綠色能源: 植物是明天[J]. 森林與人

類， 2000， (5): 11~12.

YANG Shicheng. Green energy: Plant is the future[J]. Forest and Humankind， 2000(5):11-12. (in Chinese)

[6] 繆曉玲， 吳慶余. 微藻生物質(zhì)可再生資源的開

發(fā)利用[J]. 可再生能源， 2003， 3: 13~16.

MIU Xiaoling， WU Qingyu. Exploitation of biomass renewable energy sources of microalgae [J]. Renewable Energy， 2003，3:13-16.James A. Duke.

Handbook of energy crops. Unpublished，1983. (in

Chinese)

[7] 忻耀年， Sondermann B， Emersleben B. 生物柴

油的生產(chǎn)和應(yīng)用[J]. 中國油脂， 2001， 26(5): 72~77.

XIN Yaonian， Sondermann B， Emersleben B.

Production and Application of Bio Diesel Fuel．China

Oils and Fats ，2001，26(5):72-77.(in Chinese)

[8] 李永新. 用科學(xué)發(fā)展觀審視我國能源可持續(xù)

發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 中國能源， 2004， 9(9).

LI Yongxin. China's Sustainable Development Strategy and Scientific Development Concept[J]. Energy of China， 2004，9(9) (in Chinese)

[9] 史立山. 中國能源現(xiàn)狀分析和可再生能源發(fā)

展規(guī)劃[J]. 可再生能源， 2004， 5: 1~4.

SHI Lishan. Analyzed of Chinese energy status and programming of renewable energy [J]. Renewable Energy，2004，5:1-4. (in Chinese)

[10] 李改練， 王遠(yuǎn)紅， 楊繼濤， 等. 中國生物質(zhì)能

利用狀況及展望 [J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2004，

38(1): 100~104.

LI Gailian，Wang Yuanhong ，Yang Jitao. Utilization condition and outlook of biomass energy in China [J]. Journal of Henan Agricultural University， 2004，38(1):

100-104. (in Chinese)

[11] Azam M M， Waris A， Nahar N M. Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India Biomass Bioenergy 2005， 29， 293~302

[12] 李為民， 章文峰， 鄔國英. 菜籽油油腳制備生

物柴油[J]. 江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報， 2003， 15(1): 7~10.

University .2003，15(1):7-10. (in Chinese)

[13] Xu Yunyuan. A novel enzymatic route for biodiesel production from renewable oils in a

solvent-free medium [J]．Biotechnology Letters， 2003，

25: 1239~l24l.

[14] KUSDIANA D， SAKA S. Kinetics of transesterification in rapeseed oil to biodiesel fuel as

treated in supercritical methanol [J]. Fuel， 2001， 80:

693~698.

[15] SAKA S， KUSDIANA D. Biodiesel fuel from rapeseed oil as treated in supercritical methanol [J].

第6篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)是環(huán)境友好、高效經(jīng)濟(jì)的規(guī)模化利用技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊.總結(jié)了現(xiàn)有生物質(zhì)混燃技術(shù)和國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了一種生物質(zhì)能高效利用的新方式，即在煤粉爐中使用獨立噴燃技術(shù)燃用生物質(zhì)成型燃料的方案，該方案將成為未來發(fā)展方向.分析了生物質(zhì)在大容量煤粉爐中混燃發(fā)電技術(shù)的可行性，討論了該混燃技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備選型配置情況和系統(tǒng)要求，指出了該混燃技術(shù)要實現(xiàn)規(guī)?；茝V存在的主要矛盾，并提出了相應(yīng)的建議.

關(guān)鍵詞：

生物質(zhì)發(fā)電； 混燃； 技術(shù)； 設(shè)備

中圖分類號： TK 6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Analysis of the biomass co firing technology and key equipment

for pulverized coal power boilers

LU Wang lin， LIU Bing chi

（1. Shanghai Power Equipment Research Institute， Shanghai 200240， China；

2. Shanghai Electric Power Generation Group， Shanghai 201199， China）

Abstract：

The biomass co firing power generation is an environment friendly and cost effective technology for large scale biomass utilization. In this paper， types and application situations of the biomass co firing technology are summarized. A new， promising co firing plan for high efficiency utilization of biomass is recommended， by which pulverized biomass fuel is combusted with separate burners on the same pulverized coal furnace. The feasibility of biomass co firing for power generation on large capacity pulverized coal boilers is analyzed. Key equipment selections and system requirements for the technology are discussed. In addition， the major problem for large scale application of the plan is discussed and relevant suggestions are provided.

Key words：

biomass power generation； co firing； technology； equipment

我國目前的生物質(zhì)燃燒發(fā)電以直燃技術(shù)為主，裝機(jī)容量在30 MW以下，基本采用振動爐排爐或流化床技術(shù)[1].受燃料供應(yīng)不穩(wěn)定，供電效率低及基建投資高等因素影響，這些生物質(zhì)發(fā)電廠雖然享受電價補(bǔ)貼，但經(jīng)營狀況仍然不佳.而生物質(zhì)混燃技術(shù)是指將生物質(zhì)與煤在傳統(tǒng)的燃煤鍋爐中混合燃燒技術(shù).它能充分利用現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠的投資和基礎(chǔ)設(shè)施，是一種低成本、低風(fēng)險且靈活的可再生能源利用方式.它既可減緩常規(guī)電站對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，又可減少傳統(tǒng)污染物（SO2，NOx，PM等）和溫室氣體（CO2，CH4等）的排放，具有積極的社會效益和環(huán)境效益.

1生物質(zhì)混燃技術(shù)分類和國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

從混燃技術(shù)上可分為：（1）直接混合燃燒：經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)直接輸入鍋爐系統(tǒng)燃燒；（2）間接混合燃燒：將生物質(zhì)氣化后的燃?xì)廨斎脲仩t系統(tǒng)燃燒；（3）并聯(lián)燃燒：生物質(zhì)在與傳統(tǒng)鍋爐并聯(lián)的獨立鍋爐中燃燒，將所產(chǎn)蒸汽供給發(fā)電機(jī)組.根據(jù)混合點位置不同，直接混合燃燒又可分為共磨方案（在磨煤機(jī)前混合）、共管方案（在磨煤機(jī)后煤粉管道內(nèi)混合）和獨立噴燃方案（在鍋爐燃燒室混合）.獨立噴燃方案將成為未來發(fā)展方向[2].從生物質(zhì)形態(tài)上可分為直接破碎混燃和成型顆?；烊?

歐洲及北美等發(fā)達(dá)國家從上世紀(jì)90年代開始進(jìn)行了多種混燃技術(shù)的示范工程，取得了一系列重要的成果[2]：如丹麥的Studstrupvrket 1#機(jī)組150 MW煤粉爐混燃了熱量比20%的秸稈類生物質(zhì)，約合輸出電力30 MW；荷蘭的Gelderland電廠635 MW機(jī)組的EPON計劃中混燃了木材粉末（約占3%的鍋爐輸入熱），合輸出電力20 MW；英國的Drax電廠6×660 MW機(jī)組混燃了熱量比2%左右的生物質(zhì)燃料，合輸出電力80 MW；比利時的Ruien發(fā)電廠540 MW機(jī)組及奧地利的Zeltweg 137 MW機(jī)組嘗試了間接氣化混燃技術(shù)；丹麥的Avedore 2# 的430 MW機(jī)組嘗試了并聯(lián)燃燒方式.目前在英國10余家燃煤電站（總裝機(jī)超過20 000 MW），實現(xiàn)了生物質(zhì)混燃技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)行.近年來，國際能源署IEA的生物質(zhì)能協(xié)定任務(wù)32（Task 32）對該技術(shù)進(jìn)行了較為深入的總結(jié)及調(diào)查研究.2007年，世界范圍內(nèi)有152個生物質(zhì)混燃項目成功投入商業(yè)運(yùn)行，到2009年已增長至228個，機(jī)組容量覆蓋50～700 MW，其中100多個項目分布在歐洲，超過40家分布在北美，還有部分項目分布在澳洲[3].國內(nèi)生物質(zhì)混燃技術(shù)起步較晚，應(yīng)用較少.最為典型的為山東十里泉電廠140 MW機(jī)組混燃秸稈示范項目.它是我國成功商業(yè)運(yùn)行的生物質(zhì)在煤粉爐中混燃的唯一項目[4].截至目前，國內(nèi)未見在煤粉爐中使用獨立噴燃方案燃用生物質(zhì)成型燃料的實際工程實例報道.

2生物質(zhì)混燃技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)分析

受散狀生物質(zhì)收集半徑所限，常規(guī)秸稈類生物質(zhì)無法遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，在一定程度上限制了生物質(zhì)混燃電站的生物質(zhì)供應(yīng)鏈，而蓬勃發(fā)展的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)將會使生物質(zhì)混燃技術(shù)進(jìn)入全新的發(fā)展階段.先進(jìn)的生物質(zhì)顆粒成型燃料的加工能耗約為70 kWh·t-1 [5]，約僅占其熱值的2%左右.由于成型后燃料密度大（800～1 400 kg·m-3），且水分低（

2.1生物質(zhì)成型燃料的儲存運(yùn)輸處理系統(tǒng)配置要求

入廠原料采用生物質(zhì)成型顆粒燃料的混燃技術(shù)，一般要求顆粒粒徑在10 mm左右.此模式能克服傳統(tǒng)生物質(zhì)易堵塞特性.歐洲實踐經(jīng)驗表明，生物質(zhì)顆?？纱娣庞诜忾]式料場，通過刮板機(jī)上料；也可在電廠內(nèi)存放于大型筒倉之中，通過皮帶輸運(yùn).為了釋放長期存儲可能產(chǎn)生的熱量，筒倉通常需要設(shè)置螺旋給料、斗提等自循環(huán)系統(tǒng)，并配有可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測裝置及爆破門，以進(jìn)一步提高安全性.由于生物質(zhì)成型燃料的加工過程已經(jīng)完成了纖維破碎，因此可經(jīng)倉儲、輸送過程后直接進(jìn)入后續(xù)的制粉工藝.

2.2粉碎設(shè)備

生物質(zhì)混燃共磨方案使用電站原有的磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)磨制生物質(zhì)燃料有一定的局限性，運(yùn)行期間需要關(guān)注磨煤機(jī)電流、石子煤量、出口風(fēng)溫等特性指標(biāo)，需嚴(yán)格控制較低的混燃比例，以免造成生物質(zhì)燃料阻塞磨煤機(jī)，引起磨煤機(jī)故障.另外，需要嚴(yán)格關(guān)注送粉管道揮發(fā)分濃度，避免出現(xiàn)爆燃事故.該系統(tǒng)設(shè)備簡單，但可靠性稍差.

共管及獨立噴燃方案需要單獨配置生物質(zhì)粉碎設(shè)備.經(jīng)國內(nèi)外調(diào)研，粉碎終點粒度控制在3 mm以下較佳[1]，可在約1 000℃的爐膛內(nèi)充分燃燼.目前主要有兩種類型設(shè)備可實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用.

（1） 錘片粉碎機(jī)（Hammer Mill）

如圖1所示，此類設(shè)備非常適合粉碎處理秸稈、木材等生物質(zhì)類物料，技術(shù)成熟可靠[6].通常為臥式結(jié)構(gòu)，錘片在機(jī)內(nèi)高速飛轉(zhuǎn)，將物料錘碎至需要的過篩尺寸.國內(nèi)主要應(yīng)用于飼料及食品行業(yè)，國產(chǎn)設(shè)備單機(jī)最大生產(chǎn)能力約5～10 t·h-1.近期，隨著生物質(zhì)成型燃料加工行業(yè)的興起，也有個別廠家能夠設(shè)計生產(chǎn)能力20 t·h-1以上的產(chǎn)品，但目前尚無實際運(yùn)行業(yè)績支撐.國外設(shè)備經(jīng)驗較豐富，如瑞典BRUKS公司的最大型號單機(jī)額定功率500 kW，配有470塊錘片，轉(zhuǎn)子直徑1 600 mm，錘片末端線速度達(dá)78 m·s-1，濾網(wǎng)面積可達(dá)8 m2，設(shè)備價格高達(dá)300萬元.

圖1錘片粉碎機(jī)

Fig.1

Hammer mill

（2） 雷蒙磨粉機(jī)（Raymond Mill）

如圖2所示，此類設(shè)備歷史悠久，在國內(nèi)外礦產(chǎn)品粉體加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[7] .該設(shè)備為立式結(jié)構(gòu)，工作原理為：旋轉(zhuǎn)磨輥在離心力作用下緊滾壓在磨環(huán)上，將物料碾壓破碎成粉；內(nèi)置旋轉(zhuǎn)鏟刀防止物料堆積；磨內(nèi)通風(fēng)把成粉的物料吹起，達(dá)不到粒度要求的物料被分析機(jī)阻擋后重回到磨腔繼續(xù)研磨；達(dá)到粒度要求的物料則可通過旋轉(zhuǎn)分析機(jī)后進(jìn)旋風(fēng)分離器分離收集.國內(nèi)一些制造廠對傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行升級，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物質(zhì)領(lǐng)域的適應(yīng)性尚不明確.國內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商維科重工曾配合筆者單位進(jìn)行了生物質(zhì)成型顆粒燃料的試磨試驗，可以預(yù)期185 kW最大型號設(shè)備單機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)20～40 t·h-1，成品粒度在0.5 mm以下.

圖2雷蒙磨粉機(jī)

Fig.2

Raymond mill

2.3燃燒器要求及氣力輸送配置

生物質(zhì)燃料收到基含有約70%的揮發(fā)分，極易點燃及燃燼.國外一些公司開發(fā)了先進(jìn)復(fù)雜的生物質(zhì)專用燃燒器，但在筆者調(diào)研時發(fā)現(xiàn)十里泉電廠混燃示范項目實踐中丹麥進(jìn)口燃燒器的故障率較高，電廠已將其改造為簡單的鋼管燃燒器，且運(yùn)行效果佳.燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵是將一次風(fēng)量與燃料量相匹配，經(jīng)初步計算四角切圓煤粉爐中獨立噴燃方案，配10 t·h-1的生物質(zhì)燃燒器推薦配一次風(fēng)量為4 000 Nm3·h-1.合理地選擇一次風(fēng)速，并將其作為輸送介質(zhì)將生物質(zhì)粉末吹送入燃燒器時宜選擇稀相壓送式裝置，這在氣力輸送行業(yè)有豐富的經(jīng)驗，在此不再贅述[8].

2.4混燃對鍋爐受熱面的影響

堿金屬氯化物（KCl等）的低溫沉積腐蝕問題一直是困擾生物質(zhì)直燃領(lǐng)域的一個技術(shù)難點，直接燃燒產(chǎn)生KCl等物質(zhì)在含Cr合金鋼受熱面上發(fā)生沉積而導(dǎo)致嚴(yán)重的氯腐蝕問題.堿金屬氯化物的高溫腐蝕，直接限制了熱力工質(zhì)參數(shù)的進(jìn)一步提高，導(dǎo)致目前生物質(zhì)直燃電站的熱電轉(zhuǎn)換效率偏低.但在混燃技術(shù)領(lǐng)域，實驗室及現(xiàn)場測試均表明，燃煤中含量較高的S元素及Al，Si，F(xiàn)e類灰成分，將會使K等堿金屬形成高熔點化合物，Cl元素則以超低濃度氣相HCl的形式隨煙氣排放，因此混燃時的腐蝕速率比直燃技術(shù)低很多數(shù)量級[9].控制混燃熱量比在15%以下（質(zhì)量比

2.5環(huán)境影響分析

生物質(zhì)低灰低硫高揮發(fā)分的特性，宜與燃煤形成互補(bǔ)效應(yīng).大量研究表明，在傳統(tǒng)電站中混燃少量的生物質(zhì)后，單位供電量下的SO2，NOx，粉塵等污染物排放強(qiáng)度均可降低，且不會對原配置的環(huán)保設(shè)備造成負(fù)面影響，特別適宜在一些受污染物排放總量減排政策制約的電站中推廣使用.值得關(guān)注的是，對于某些秸稈類生物質(zhì)內(nèi)的高堿金屬，燃燒煙氣可能有促使釩基SCR催化劑中毒的風(fēng)險[10]，尚需進(jìn)一步研究其機(jī)理后，對不同生物質(zhì)的混燃比進(jìn)行限制.

由于生物質(zhì)內(nèi)C元素在自然界中是循環(huán)利用的，同直燃技術(shù)一樣，混燃技術(shù)中由生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的CO2可不視為溫室氣體排放.年消耗約15萬t生物質(zhì)（收到基碳含量按40%計）的混燃技術(shù)項目，可因少用煤炭而折算的CO2減排50萬t以上.如果未來實施全球碳排放交易，由此產(chǎn)生的收益將達(dá)到1億元人民幣數(shù)量級（參考?xì)W洲目前碳排放交易經(jīng)驗，每噸CO2的減排補(bǔ)貼為25歐元）[11].

2.6混燃比計量與檢測設(shè)備

混燃比是衡量混燃電廠供電中的可再生能源份額的重要指標(biāo).混燃比計量可分為兩種方式：

（1） 燃料側(cè)計量：實際應(yīng)用中，綠色電力份額可轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)混燃熱量比考慮，可由入廠原料汽車衡裝置，或者皮帶及給料機(jī)上設(shè)置的重力式傳感器計量混燃的生物質(zhì)重量，之后再綜合入爐煤重量及生物質(zhì)與煤的熱值實驗室分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換取得.但對多種生物質(zhì)燃料的取樣分析過程繁瑣，數(shù)據(jù)精度不高，且過程中存在大量的人為因素，有以虛假信息換取巨額綠電補(bǔ)貼的可能性.

（2） 煙氣側(cè)計量：其原理同考古領(lǐng)域常見的14C斷代法基本相同，已經(jīng)拓展至環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期為5 730 a，其化學(xué)性質(zhì)與常見的12C相同，且大氣環(huán)境及生物質(zhì)燃料中的14C/12C比例基本穩(wěn)定在10-12數(shù)量級.由于化石燃料形成年代距今達(dá)上億年之久，基本檢測不到14C，因此可通過測量混燃鍋爐排煙中的14C/12C比例精確計量電站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先進(jìn)加速器質(zhì)譜AMS技術(shù)測量同位素比值的靈敏度可達(dá)10-15至10-16，可對混燃比作出非常準(zhǔn)確的判斷.歐美多國已經(jīng)制定了針對燃料的生物基份額的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如ASTM D6866、CEN 15591/15747等，并在積極開發(fā)14C同位素同步在線監(jiān)測技術(shù).我國尚未開展此方面的研究工作.

3當(dāng)前面臨的主要矛盾及建議

生物質(zhì)直燃發(fā)電的單位造價在萬元·kW-1數(shù)量級，而混燃改造的投資低得多，采用國產(chǎn)設(shè)備的混燃系統(tǒng)投資僅在百元·kW-1數(shù)量級，且混燃技術(shù)的燃料熱電轉(zhuǎn)化效率明顯優(yōu)于直燃技術(shù)，是一種生物質(zhì)能利用的有效方式.

生物質(zhì)混燃在發(fā)電技術(shù)層面的問題已經(jīng)明晰落實，但受國內(nèi)監(jiān)管體系制約，電網(wǎng)公司很難核實混燃電站實際運(yùn)行中的生物質(zhì)消耗量，可再生能源補(bǔ)貼量因此很難確定.混燃計量檢測技術(shù)已經(jīng)成為綠電價格補(bǔ)貼政策無法拓展到生物質(zhì)混燃領(lǐng)域的主要瓶頸因素，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)性較好的混燃技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用.

按照2006年頒布的《可再生能源發(fā)電價格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》中有關(guān)“發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20%的混燃發(fā)電項目，視同常規(guī)能源發(fā)電項目，執(zhí)行當(dāng)?shù)厝济弘姀S的標(biāo)桿電價，不享受補(bǔ)貼電價”的規(guī)定，也就是說生物質(zhì)在燃料比例中要大于80%才能享受補(bǔ)貼，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物質(zhì)混燃項目并不能享有與直燃電廠等效的電價補(bǔ)貼[14].從目前市場現(xiàn)狀來看，單位熱值的生物質(zhì)燃料價格仍高于對應(yīng)的煤價，如無電價補(bǔ)貼等刺激性政策，火力發(fā)電廠更加愿意燃用煤，這是目前我國生物質(zhì)混燃技術(shù)無法規(guī)模推廣應(yīng)用的一個主要原因.

建議盡快開發(fā)監(jiān)測生物質(zhì)使用量的客觀評價體系和煙氣側(cè)14C同步在線檢測技術(shù)，政策上盡快完善燃料側(cè)監(jiān)管體系和制度，引領(lǐng)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]張明，袁益超，劉聿拯.生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)的發(fā)展研究[J].能源研究與信息，2005，21（1）：15-20.

[2]雅克·范魯，耶普·克佩耶.生物質(zhì)燃燒與混合燃燒技術(shù)手冊[M].田宜水，姚向君，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]Al MANSOUR F，ZUWALA J.An evaluation of biomass co firing in Europe[J].Biomass and Bioenergy，2010，34（5）：620-629.

[4]謝方磊.十里泉發(fā)電廠140 MW機(jī)組秸稈發(fā)電技術(shù)應(yīng)用研究[J].山東電力技術(shù)，2006（2）：65-68.

[5]肖宏儒，宋衛(wèi)東，鐘成義，等.生物質(zhì)成型燃料加工技術(shù)與裝備的研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)·新能源產(chǎn)業(yè)，2009（10）：16-23.

[6]祖宇，郝玲，董良杰，等.我國秸稈粉碎機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：1753-1756.

[7]劉佳欣.雷蒙磨粉機(jī)：歷史與未來發(fā)展趨勢展望[J].中國粉體工業(yè)，2011（1）：4-6.

[8]李詩久，周曉君.氣力輸送理論與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[9]LOO S V，KOPPEJAN J.The handbook of biomass combustion and co firing[M].London：Earthscan，2010.

[10]BAXTER L，KOPPEJAN J.Biomass coal co combustion opportunity for affordable renewable energy[J].Fuel，2005，84（10）：1295-1302.

[11]李定凱.對芬蘭和英國生物質(zhì) 煤混燃發(fā)電情況的考察[J].電力技術(shù)，2010，19（2）：2-7.

[12]劉衛(wèi)，位楠楠，王廣華，等.碳同位素比技術(shù)定量估算城市大氣CO2的來源[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（4）：1041-1048.

[13]奚嫻婷，丁杏芳，付東坡，等.用一年生植物研究大氣14C分布與化石源CO2排放[J].科學(xué)通報，2011，56（13）：1026-1031.

[14]胡潤青，秦世平，樊京春，等.生物質(zhì)混燃發(fā)電政策研究[J].可再生能源，2008，30（5）：22-25.

收稿日期： 2012-10-14

第7篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

關(guān)鍵詞：微生物燃料電池 污水處理 產(chǎn)電

前言：微生物燃料電池（MFC）是一種通過微生物代謝生物質(zhì)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，兼具處理廢水與產(chǎn)電的功能，從而大大降低污水處理成本。早在1911年英國植物學(xué)家Potte就發(fā)現(xiàn)利用酵母菌和大腸桿菌可以產(chǎn)生電流[1]；但是一直未受到人們的關(guān)注。直到20世紀(jì)80年代美國科學(xué)家設(shè)計了一種利用宇航員的排泄物和活細(xì)菌作為電極活性物質(zhì)的細(xì)菌電池，這種電池可為宇宙飛船提供電能，但其發(fā)電效率較低；到2004年，廢水首次被用作MFC的燃料來發(fā)電，并獲得了146±8mW m-2的功率密度。此后大量研究表明多種類型的廢水都可以用于MFC中，MFC在廢水處理方面的研究獲得了較大進(jìn)展。在近20年的研究中，MFC的規(guī)模在逐步擴(kuò)大。目前，實驗室所用MFC的大小從幾微升到幾升之間。產(chǎn)電功率得到了明顯提升，產(chǎn)電功率已達(dá)到2.8kW m-3。近年來，對MFC的研究逐漸引起了國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。

一、 MFC的工作原理

一個典型的 MFC 共由四部分組成：陽極、陰極、電解池和外電路。它以陽極室中的微生物作為催化劑，以陽極液中的有機(jī)物質(zhì)作為燃料，利用微生物降解生物質(zhì)，從而產(chǎn)生電子，產(chǎn)生的電子到達(dá)陽極，由陽極轉(zhuǎn)移到外電路，最后通過外電路傳遞到陰極。微生物在降解有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生電子的同時還產(chǎn)生質(zhì)子，產(chǎn)生的質(zhì)子通過兩極室之間的質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極。在陰極催化劑的作用下，質(zhì)子、電子和氧化劑發(fā)生反應(yīng)生成還原劑。從而完成電池內(nèi)的電流傳遞過程，產(chǎn)生電能。當(dāng)外電路接入負(fù)載時，MFC 產(chǎn)生的電能足夠多時，MFC 便能夠支持負(fù)載工作。

二、MFC的分類

根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，MFC的分類方法有所不同。

（一）根據(jù)不同類型的微生物，MFC可分為沉積物型、異養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型三種類型。

（二）依據(jù)電池中電子不同的傳輸方式，MFC可分為介體MFC和無介體MFC。

（三）根據(jù)電子不同的傳遞方式可將MFC分為直接MFC和間接MFC。

（四）根據(jù)反應(yīng)器外觀上的不同可分為：雙極室MFC和單室MFC。

三、MFC的特點

（一）原料較廣泛：各種有機(jī)物，微生物的呼吸可以利用的代謝產(chǎn)物、光合作用的產(chǎn)物，甚至是污水都可以作為其燃料。

（二）工作條件比較溫和：其利用微生物作為電池的催化劑，一般對操作條件的選擇比較溫和，微生物生長的環(huán)境一般為中性，在室溫和常壓的條件下，微生物可以穩(wěn)定生長。

（三）較好的生物相容性：由于MFC可以利用糖類和氧氣作為燃料，因此，可以把小型化的MFC植入人體，從而為人在器官的運(yùn)行提供能量支持。

（四）無污染 5、無能量輸入 6、高效的能量利用率

四、 MFC的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）有機(jī)廢水發(fā)電與同步處理：與一般的化學(xué)燃料電池不同，因為微生物的代謝產(chǎn)物中含有各種酶，能夠有效的催化和降解有機(jī)物，所以MFC的一個獨特優(yōu)勢是能夠在獲得電能的同時降解有機(jī)污染物。

（二）MFC產(chǎn)氫：Liu[2]等人率先設(shè)計出了一種能夠在陰極室產(chǎn)出氫氣的MFC。產(chǎn)氫MFC在結(jié)構(gòu)上和經(jīng)典雙室MFC幾乎相同，只是將陰極的電子受體氧氣換成了質(zhì)子。陰極表面的質(zhì)子和電子在鉑等催化劑的催化下可直接生成氫氣。

（三）生物傳感器：MFC潛在的應(yīng)用是對有機(jī)污染物濃度的在線監(jiān)控[3]。能被微生物降解的有機(jī)物在MFC陽極室中的轉(zhuǎn)化率或者電池電壓和有機(jī)物濃度在一定的濃度范圍內(nèi)成線性相關(guān)。因此，可以根據(jù)測定的電信號推算出有機(jī)物的濃度，在有機(jī)廢水處理中能夠?qū)崿F(xiàn)生化需氧量（BOD）的在線監(jiān)測。

（四）特殊環(huán)境中的電源：產(chǎn)電細(xì)菌遍布自然界，容易篩選出，而且微生物在產(chǎn)電時同樣具有良好的生物兼容性。因此，MFC可以為一些特殊的環(huán)境下的設(shè)備提供電能。MFC還可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)的無線數(shù)據(jù)傳輸提供電源，或?qū)μ照局袕U物循環(huán)利用等方面也有發(fā)展前景。此外，MFC還可為人體植入裝置如心臟起搏器等提供電源。

五、MFC的發(fā)展方向

由于MFC自身擁有巨大的優(yōu)點，因此MFC具有良好的發(fā)展前景，但是MFC要作為實際電源應(yīng)用于生產(chǎn)與生活，還有許多的問題需要解決。比如與其他電池相比，MFC的輸出功率密度較低，差距較大。另外，MFC所用的電極材料和催化劑的成本較高，因此其運(yùn)行成本也相對也較高。如果解決了MFC成本較高和發(fā)電效率較低的問題，將會節(jié)省龐大的開支。因此，在MFC未來的研究過程中，我們有必要在開展以下幾方面的工作：

（1）篩選活性較高的微生物作為陽極催化劑、選擇對微生物無毒性、價格低廉，催化活性高的陰極催化劑。使MFC電流和功率密度得到進(jìn)一步提高；

（2）對多個多個MFC進(jìn)行串聯(lián)，組建電池堆，提高電壓和功率密度；

（3）對MFC電極及反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)論

由于全球性的能源短缺問題和環(huán)境污染的為難題日益突出，MFC的潛能巨大。對于全世界任何國家來說，MFC具有的既能處理廢水的又能發(fā)電的特性，無疑具有相當(dāng)大的吸引力。因此，我國應(yīng)該加大MFC研究的投入，以使其早日應(yīng)用與生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)

[1] Potter M C. Electrical effects accompanying the decomposition of organic compounds[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series B， Containing Papers of a Biological Character， 1911： 260-276.

第8篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

1.1 能源分類

凡是能夠間接或經(jīng)過轉(zhuǎn)換而獲取某種形式能量載能體的自然資源統(tǒng)稱為能源。在自然界里有一些自然資源本身就擁有某種形式的能量，其在一定條件下能夠轉(zhuǎn)換成人們所需要的能量形式，這種自然資源就是能源，如煤、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、核能等（一般稱為一次能源）。但生產(chǎn)和生活過程中由于某種需要或便于運(yùn)輸和使用，常將一次能源經(jīng)過一定加工轉(zhuǎn)化，使之成為更符合使用要求的能量形式，如煤氣、電力、焦炭、蒸汽、沼氣、氫能等（一般稱為二次能源）。而根據(jù)能源是否可以再生，又分為再生能源和非再生能源。能源分類見表 1～2。

1.2 能源概況

能源是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)現(xiàn)代化及提高人民生活水平的重要保障。隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)械化、電氣化、自動化程度的不斷提高，對能源的需求量也越來越大。一般說來，一個國家的國民生產(chǎn)總值和它的能源消費(fèi)量大致成正比。能源是主要動力來源，能源的消費(fèi)量越大，產(chǎn)品的產(chǎn)量就越多，經(jīng)濟(jì)就越發(fā)展，整個社會就越富裕，人民的生活水平就越高。發(fā)達(dá)國家的人口總和約占世界人口的1/5，而能源消費(fèi)量卻占了世界能源總消費(fèi)量的70％左右。1990 年以來，我國能源生產(chǎn)總量雖已位居世界前列，但由于人口重多，人均占有能源消費(fèi)量只有發(fā)達(dá)國家的 5％～15％，而且在能源結(jié)構(gòu)中還是以煤炭為主，致使環(huán)境污染問題嚴(yán)重，發(fā)達(dá)國家平均煤炭消費(fèi)量只占能源總消費(fèi)量的25％左右。近二三十年來，雖然我國能源開發(fā)利用發(fā)展很快，但無論是從生產(chǎn)到生活，還是從城市到農(nóng)村，煤、油、電等能源仍然十分短缺。如何解決能源短缺問題，有兩條出路可以選擇：一是降低經(jīng)濟(jì)增長速度；二是加大能源開發(fā)力度、狠抓節(jié)約能源工作。近 10 余年來，我國國民生產(chǎn)總值（GDP）增長速度很快，但人均 GDP 仍然很低，如果過分降低經(jīng)濟(jì)增長速度，要在本世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平的目標(biāo)將難以實現(xiàn)。因此只有加大能源開發(fā)力度、提供足夠的能源才能使我國經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)發(fā)展。根據(jù)我國國情，最經(jīng)濟(jì)、最豐富的能源資源就是煤炭。因此，我國必須在增加煤炭生產(chǎn)的同時，狠抓節(jié)煤工作，提高其利用效率，加強(qiáng)環(huán)境治理與保護(hù)，決不能走發(fā)達(dá)國家先污染、后治理的老路。石油在我國能源構(gòu)成比例中占20％，其是交通工具的主要動力能源，其中汽車是石油的最大用戶。汽車發(fā)動機(jī)排放的氣體是城市大氣污染的主要來源。因此在狠抓節(jié)煤工作、提高其利用效率的同時，還必須狠抓節(jié)油工作，提高其燃燒效率，降低汽車尾氣中的有害物排放量。根據(jù)世界能源發(fā)展新戰(zhàn)略的規(guī)劃，發(fā)達(dá)國家的人均能耗從1980年的 6.78t 標(biāo)煤下降到 2020 年的 3.44t標(biāo)煤，到2020 年能源總消費(fèi)量將為 120 億 t 標(biāo)煤，只增加10％，而經(jīng)濟(jì)增長仍可達(dá)到 50％～100％。我國是低收入國家，但每萬美元國民生產(chǎn)總值能耗為世界之首，為發(fā)達(dá)國家的 4～6 倍；產(chǎn)品能耗平均為發(fā)達(dá)國家的 2 倍，使用能源的設(shè)備效率要低10％～40％。因此，要使經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，在增加能源生產(chǎn)的同時，還必須提高能源利用率、節(jié)約能源及解決環(huán)境保護(hù)問題。

2木質(zhì)生物質(zhì)能源技術(shù)的發(fā)展

2.1生物質(zhì)能源

生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。它的轉(zhuǎn)換利用技術(shù)有熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)、生物質(zhì)壓塊成型技術(shù)及化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)。目前我國生物質(zhì)能源的發(fā)展還存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）各學(xué)科技術(shù)開發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡；

（2）技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造能力有待提高；

（3）技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與國外先進(jìn)水平差距較大；

（4）生物質(zhì)能源資源評價、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢測和認(rèn)證等體系不完善；

（5）人才培養(yǎng)不能滿足市場快速發(fā)展的要求；

（6）沒有形成支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)服務(wù)體系。工業(yè)大革命以后，煤、石油和天然氣一直是人類能源的主角，然而對地球上現(xiàn)有礦物質(zhì)能源的樂觀估計也只能再用 100 年。根據(jù)世界能源權(quán)威機(jī)構(gòu) 1999 年底的分析，世界已探明的主要礦物燃料儲量和開采量不容樂觀：石油剩余可采年限僅有 40 年，其年消耗量占世界能源總消耗量的40.5%；天然氣剩余可采年限為61.9年，其年消耗量占世界能源總消耗量的 24.1%；煤炭剩余可采年限為 230 年，其年消耗量占世界能源總消耗量的 25.2%；鈾剩余可采年限為 73 年，其年消耗量占世界能源總消耗量的7.6%。

按目前的消耗估算，本世紀(jì)下半葉，人類不但將面臨嚴(yán)峻的能源危機(jī)，而且還將面臨過度使用礦物質(zhì)能源而造成的生態(tài)環(huán)境危機(jī)。與礦物質(zhì)能源相比，生物質(zhì)能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質(zhì)能源具有以下特點：①可再生性，且產(chǎn)量大；②可儲藏性和可替代性；③資源豐富；④二氧化碳零排放，生物質(zhì)能源燃料燃燒所釋放出的二氧化碳大體上相當(dāng)于其生長時通過光合作用所吸收的二氧化碳，所以應(yīng)用生物質(zhì)能源時二氧化碳的排放可認(rèn)為是零。我國是最大的發(fā)展中國家，同時又是一個人口大國，能源短缺及利用水平低是阻礙國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的瓶頸之一。我國石油資源相對不足，如果繼續(xù)增加煤炭用量將加劇環(huán)境污染，21 世紀(jì)將面臨經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。從能源長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略高度來審視，尋求一條可持續(xù)發(fā)展的能源道路、大力利用新能源和可再生（新）能源以減少對環(huán)境污染，加快新能源對傳統(tǒng)能源的新舊更替，已成為我國近期急需解決的重大問題。改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源，對建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)都具有重大意義。我國陸地林木生物質(zhì)資源總量在 180 億 t 以上，可用于生產(chǎn)生物質(zhì)能源的主要是薪炭林、林業(yè)廢棄物和平茬灌木等。林業(yè)生物質(zhì)能資源在我國農(nóng)村能源中占有重要地位，我國農(nóng)村消耗的林業(yè)生物質(zhì)能資源約占農(nóng)村能源總消費(fèi)量的 20%。在山區(qū)和林區(qū)，農(nóng)民 50%以上的生活用能依靠林業(yè)資源。目前我國的生物質(zhì)能源利用率很低，生物質(zhì)能源綜合利用效率僅為 16%，薪柴超伐量達(dá) 54%，秸稈直接燃燒用量占 60%。生物質(zhì)能源的不合理消耗，加劇了農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡的失調(diào)。木材是生物能源的主體，是最古老的能源物質(zhì)，與化石能源相比，其是一種可再生能源；與秸稈相比，其能量密度高，種類豐富，一次栽種多年受益，是實現(xiàn)大規(guī)模能源化的理想生物質(zhì)資源。但長期以來我國對木質(zhì)生物質(zhì)能源的利用方式一直是以直接燃燒為主，只是近年來才開始采用新技術(shù)加以利用，但規(guī)模小，普及程度較低，在農(nóng)村乃至國家的能源結(jié)構(gòu)中只占有極小的比例。

2.2生物質(zhì)能源應(yīng)用技術(shù)

人類對木質(zhì)生物質(zhì)能源的利用已有悠久的歷史，但多是以直接燃燒的方式來利用它的能量，直到 20 世紀(jì)，特別是近 20 年來，木質(zhì)生物質(zhì)能源的研究和應(yīng)用才有了快速的發(fā)展。目前國內(nèi)外已有的木質(zhì)生物質(zhì)能源利用技術(shù)主要有以下幾方面。

（1）燃燒木質(zhì)燃料：通過直接燃燒木質(zhì)生物質(zhì)而獲得熱能是目前木質(zhì)生物質(zhì)能源利用的最主要方式，木質(zhì)燃料主要包括薪材和木質(zhì)壓縮成型燃料。木質(zhì)壓縮成型燃料是以木屑、樹皮等林業(yè)剩余物為原料，在加壓（49～196MPa）、加熱條件下，壓縮成棒狀、顆粒狀且質(zhì)地堅實的成型物體，可作為工業(yè)鍋爐、民用灶爐以及工廠和家庭取暖的燃料，也可以進(jìn)一步加工成木炭和活性炭。

（2）氣化：氣化是指木質(zhì)生物質(zhì)在高溫條件下，與氣化劑（空氣、氧氣和水蒸氣）反應(yīng)后得到的小分子可燃?xì)怏w的過程。目前使用最廣泛的是以空氣為氣化劑，產(chǎn)生的氣體主要作為燃料用于鍋爐、民用爐灶發(fā)電等場合，也可以作為合成甲醇的化工原料。

（3）液化：液化是指采用化學(xué)方法將木質(zhì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成液體產(chǎn)品的過程。液化技術(shù)主要分間接液化和直接液化兩種。間接液化就是把木質(zhì)生物質(zhì)氣化成氣體后，再進(jìn)一步合成為液體產(chǎn)品；或者采用水解法，把木質(zhì)生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為多糖，然后通過生物技術(shù)將其發(fā)酵成乙醇。直接液化是把木質(zhì)生物質(zhì)放在高壓設(shè)備中，添加適宜的催化劑，在一定的工藝條件下反應(yīng)制成液化油，作為汽車用燃料或進(jìn)一步分離加工成化工產(chǎn)品。

（4）熱解：木質(zhì)生物質(zhì)在隔絕或少量供給氧氣的條件下，加熱分解的過程稱為熱解。熱解過程所得產(chǎn)物主要有氣體、液體和固體，其比例根據(jù)不同的工藝條件而不同。

3我國木質(zhì)生物質(zhì)能源的發(fā)展及應(yīng)用

（1）薪炭林：薪炭林是以生產(chǎn)木材燃料（薪材）為主要目的的樹種，在我國有悠久的經(jīng)營利用歷史。我國從1981年開始實施薪炭林工程，截至到 2000 年，已營造551.3萬 m2，生物質(zhì)獲得量達(dá) 2000 萬 t/a，相當(dāng)于 1143.2萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤。長期以來，我國的廣大農(nóng)村一直以木質(zhì)燃料作為廉價燃料，營造薪炭林已成為解決我國農(nóng)村能源問題的有效途徑。

（2）木質(zhì)壓縮成型燃料：我國木質(zhì)壓縮成型燃料研發(fā)工作起步較晚，但現(xiàn)在已達(dá)工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。1990 年中國林科院林化所與東海糧食機(jī)械廠合作，完成了國家“七五”攻關(guān)項目———木質(zhì)棒狀成型機(jī)的研發(fā)工作，并建立了 1000t 級的棒狀成型燃料生產(chǎn)線，而且還出口到馬來西亞、埃塞俄比亞、印度尼西亞等國家。1998 年林化所又與江蘇正昌糧機(jī)集團(tuán)公司合作，研發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機(jī)，其生產(chǎn)能力為 250～300kg/h，生產(chǎn)的顆粒成型燃料特別適用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亞取暖器材有限公司從美國引進(jìn)了適用于家庭使用的取暖爐技術(shù)，通過消化吸收，現(xiàn)已形成了工業(yè)化生產(chǎn)。此外，還從美國引進(jìn)了一套生產(chǎn)能力為1.5t/h的顆粒成型燃料生產(chǎn)線，1999年開始正式生產(chǎn)，目前運(yùn)行情況良好。

（3）氣化發(fā)電：經(jīng)過十幾年的研究、試驗、示范，生物質(zhì)氣化技術(shù)已基本成熟。木質(zhì)生物質(zhì)氣化主要分為兩種工藝類型，一是中國林科院林化所研究開發(fā)的以林業(yè)生產(chǎn)剩余物為原料的上吸式氣化爐，其氣化效率達(dá) 70%以上，最大生產(chǎn)能力達(dá) 6.3×106kJ/h（消耗木片量為300kg/h），產(chǎn)生的水煤氣用于集中供熱和居民家庭使用；二是循環(huán)流化床氣化爐，其氣化效率達(dá) 75%，最大輸出功率約 2900MW，該系統(tǒng)主要是處理木材加工的廢棄物（如木粉等）為工廠內(nèi)燃機(jī)發(fā)電提供燃料。

（4）林業(yè)生物乙醇：生物乙醇是近年最受關(guān)注的石油替代燃料之一。目前糧食淀粉的生物乙醇已基本實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但成本較高。纖維素生物質(zhì)作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料豐富而廉價，利用木質(zhì)纖維制取燃料乙醇是解決原料來源和降低成本的主要途徑?！鞍宋濉逼陂g，我國開始利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的探索和研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發(fā)酵技術(shù)，并在“九五”期間進(jìn)入中間試驗階段；“十五”期間又開展了用木屑為原料稀鹽酸水解制備酒精、水解木質(zhì)素制備高吸收能活性炭的研究。南京林業(yè)大學(xué)從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始對植物纖維生物轉(zhuǎn)化制取乙醇的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用開發(fā)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。隨后，我國開展了生物質(zhì)原料的高壓蒸汽爆破預(yù)處理技術(shù)、纖維素酶制備技術(shù)、大規(guī)模酶降解技術(shù)、戊糖己糖同步發(fā)酵技術(shù)、微生物細(xì)胞固定技術(shù)、在線雜菌防治技術(shù)以及副產(chǎn)品木質(zhì)素的深加工利用技術(shù)等項研究工作，目前這些技術(shù)仍處于研發(fā)階段。

（5）熱解：我國從 20 世紀(jì) 50～60 年代就開始進(jìn)行木材熱解技術(shù)的研究工作。中國林科院林化所在北京光華木材廠建立了一套生產(chǎn)能力為 500kg/h 的木屑熱解工業(yè)化生產(chǎn)裝置，在安徽蕪湖木材廠建立了年處理能力達(dá)萬噸以上的木材固定床熱解系統(tǒng)。黑龍江鐵力木材干餾廠曾從前蘇聯(lián)引進(jìn)了一套年處理木材10 萬 t的大型木材熱解設(shè)備。但以木材為原料來制取化工產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，難以與石化產(chǎn)品競爭，因此研究工作轉(zhuǎn)向以熱解產(chǎn)品的深加工開發(fā)，如活性炭、木醋液等應(yīng)用研究領(lǐng)域。國內(nèi)在快速熱解制取液化油的研究開發(fā)方面尚未見報道?？傊?，我國在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)方面做了許多工作，取得了明顯進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然差距甚遠(yuǎn)。

第9篇：生物質(zhì)燃料的種類范文

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；壓縮；參數(shù)分析

基金項目：河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究重點項目――生物質(zhì)壓縮成型參數(shù)分析及工程應(yīng)用研究，項目編號：ZD2014095

中圖分類號： S216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2017.06.061

中國生物質(zhì)資源豐富，每年產(chǎn)生大批的農(nóng)作物秸稈，主要有玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、棉花稈和高粱稈[1]，除了豐富的草、灌木、水生植物資源外，每年還有大量的林業(yè)加工廢棄物產(chǎn)生[2]。這些生物質(zhì)資源為生物質(zhì)綜合利用提供了條件。生物質(zhì)資源的特點是本身松散，不容易收集、儲存和運(yùn)輸，也不容易直接利用，最有效的利用方法是對其進(jìn)行壓縮成型處理。壓縮成型處理后的生物質(zhì)體積可以大大減小而密度增大，將其壓縮成捆狀或塊狀，可以用作飼料使用，也可以當(dāng)作燃料使用。

1 生物質(zhì)壓縮成型方法

生物質(zhì)壓縮成型有壓捆處理和壓塊處理兩種方式，是一種干儲方法，壓捆處理的物料密度相對較低，常用作飼料，物料經(jīng)過切割晾曬后，使用方草捆壓捆機(jī)或圓捆壓捆機(jī)進(jìn)行壓縮處理。壓塊處理的物料密度較高，其既可以用作飼料，也可以用作燃料，物料經(jīng)過切割晾曬后，利用各種類型的壓塊機(jī)壓縮成型。無論是壓捆機(jī)還是壓塊機(jī)，其作用原理都是物料在機(jī)械壓縮力的作用下，讓物料通過壓縮室或通過模具型腔后壓縮成型。

2 生物質(zhì)壓縮工作原理

物料在壓縮室內(nèi)壓縮的作用原理圖見圖1。由曲軸帶動活塞在一個矩形截面的導(dǎo)向槽內(nèi)移動，松散的物料從開口處喂入。當(dāng)材料與活塞接觸并被向前推進(jìn)時就被相對壓縮，進(jìn)入壓縮室的材料達(dá)到所要求的密度時，物料克服相對于壓縮室的靜摩擦阻力，物料被推動向出口移動而被壓出壓縮室。

3 生物質(zhì)壓縮成型的影響參數(shù)

生物質(zhì)壓縮成型質(zhì)量的影響參數(shù)較多，其成型機(jī)理也比較繁雜，國內(nèi)外學(xué)者對壓縮成型的影響參數(shù)進(jìn)行過大量的試驗研究，對于各參數(shù)的最優(yōu)選擇并不一致，因為生物質(zhì)的種類很多，壓縮時采用的方法也不盡相同。影響壓縮成型質(zhì)量的主要參數(shù)包括以下幾個方面。

3.1物料品種

不同品種的物料，其壓縮時呈現(xiàn)的物料特點也不相同，物料的品種對壓縮后能得到的壓捆或壓塊的密度有影響，對壓縮設(shè)備的生產(chǎn)效率及其能量消耗也會產(chǎn)生影響。

3.2物料含水率

物料含水率也是生物質(zhì)壓縮成型的主要影響參數(shù)，其和產(chǎn)品的密度和壓縮過程中所需的壓縮力有直接關(guān)系。如果物料的水分適宜則壓縮成型后質(zhì)量將會得到改善，物料含水率如果不在要求的范圍之內(nèi)則成型質(zhì)量就得不到保證。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在熱壓成型中，物料的水份含量過高會影響傳熱，使物料與模具之間的摩擦力增大；而含水量過低，會導(dǎo)致物料在壓縮過程中物料之間的抗壓強(qiáng)度加大，最終導(dǎo)致能量消耗增加。研究者研究還表明，當(dāng)施加的壓力一定時，隨著物料含水量的增加，可以得到較大的物料壓縮密度。當(dāng)要求的物料壓縮后的密度一定時，隨著含水率的增加，壓縮所需要的壓力也在增加。目前國內(nèi)外對于物料含水率最佳值的研究還存在不同意見，主要是因為物料在壓縮時所用的壓縮方法及壓縮設(shè)備不相同造成的。

3.3物料的顆粒度

顆粒度越小的物料越容易被壓縮。有關(guān)研究者在對同顆粒度的物料進(jìn)行壓縮試驗，結(jié)果表明，顆粒度越小，壓縮成型越容易，在小顆粒度條件下，這種傾向性表現(xiàn)得更加顯著。物料的顆粒度對物料壓縮時的生產(chǎn)效率也有較大影響，物料顆粒度越大，成型設(shè)備的能耗就越高，生產(chǎn)效率越低。物料的顆粒大小不均勻?qū)?dǎo)致成型制品質(zhì)量的下降，使壓縮成型制品的表面出現(xiàn)裂紋，使其密度和強(qiáng)度降低。

3.4壓縮時的壓力與模具型式

生物質(zhì)壓縮時，必須施加合適的壓力才能得到合適密度的壓縮塊。研究者曾經(jīng)在試驗中研究模具直徑與壓縮所用的比能耗的關(guān)系，結(jié)果表明，隨著模具直徑的增大，當(dāng)壓縮成型物料的密度一定時，壓縮所用的比能耗呈指數(shù)級下降[5]。有的研究者也用試驗研究模具直徑與壓縮所用比能耗的關(guān)系，得出結(jié)論，隨著模具直徑的減小，物料與模具壁的摩擦力減小，從而引起比能耗也隨之減小。國內(nèi)壓縮成型用的模具多為圓柱體模具，使用錐形模和矩形模進(jìn)行壓縮的相對較少。錐形模具的尺寸，如模具的錐度、長度和入口直徑都是影響壓縮質(zhì)量的主要因素，因為其能引起物料壓縮過程中摩擦力和壓縮能的變化。學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在用錐形模具壓縮成型時，模具的錐度對壓縮時物料的流動性有影響，模具錐角過大或過小都會影響壓縮質(zhì)量。

3.5加工溫度

生物質(zhì)在熱壓成型過程中，加工溫度對成型質(zhì)量會產(chǎn)生重要影響，其對物料塊的質(zhì)量和加工生產(chǎn)時的效率都有影響。研究者研究發(fā)現(xiàn)，熱壓成形時的加工溫度必須適宜，如果加工囟忍高，會造成模具的耐磨性降低，直接影響模具的使用壽命，影響壓縮成型質(zhì)量。物料水分含量過高時，溫度過高容易產(chǎn)生高壓蒸汽，引起物料成型表面出現(xiàn)裂紋；如果加工溫度過低，尤其當(dāng)模具直徑比較大時，熱量傳遞不到被壓縮物料的中心，就會影響最終的成型質(zhì)量。有的研究者還發(fā)現(xiàn)，在其他壓縮條件相同時，如果不是熱壓成型，則不同的加工溫度不會影響加工質(zhì)量的變化。

4結(jié)論

當(dāng)前，國內(nèi)外對生物質(zhì)壓縮成型理論已經(jīng)有了研究的積累，但能耗高、生產(chǎn)率低、關(guān)鍵部件磨損嚴(yán)重的問題在壓縮成型中仍比較突出，導(dǎo)致生物質(zhì)壓縮產(chǎn)品前期投入和加工成本大，這也是制約生物質(zhì)壓縮成型燃料、壓塊飼料等產(chǎn)品推廣應(yīng)用的主要瓶頸。因此，進(jìn)一步研究影響生物質(zhì)壓縮成型質(zhì)量的主要參數(shù)及各參數(shù)對壓縮質(zhì)量的影響規(guī)律，為獲得高品質(zhì)的生物質(zhì)成型制品提供理論基礎(chǔ)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]謝光輝，王曉玉，任蘭天.中國作物秸稈資源評估研究現(xiàn)狀[J].生物工程學(xué)報，2010，26（07）：855-863.

[2]劉祖軍，張大紅，米鋒，等.生物質(zhì)成型燃燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2010，（03）.

[3]Cz.卡那沃依斯基.收獲機(jī)械[M].北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1983.