生物燃料前景范文
時間：2023-10-31 18:08:12
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篇1
1.1 成型工藝
生物質燃料的致密成型工藝直接決定了生物質燃料的形狀和特性,根據成型條件的不同可以將生物質成型工藝分為常溫濕壓成型、熱壓成型、炭化成型和冷壓成型[10]。
(1)濕壓成型工藝:濕壓成型是利用水對纖維素的潤漲作用,纖維素在水中濕潤皺裂并部分降解,使其加壓成型得到了很明顯的改善。在簡單的裝置下加壓將水分擠出,形成低密度的壓縮燃料塊。此種方法多用于纖維板的生產。
(2)熱壓成型工藝:熱壓成型工藝是現在應用較多的生物質壓縮成型工藝之一,其工藝流程為:原料粉碎干燥混合擠壓成型冷卻包裝。對于不同的原料種類、粒度、含水率和成型設備,成型工藝參數也要隨之變化,但由于木質素在 70~100℃時開始軟化具有黏性,當溫度達到 200~300℃時呈熔融狀,黏性很高[11],在熱壓過程中可起到黏結劑的作用,所以加熱維持成型溫度一般在 150~300℃,使木質素、纖維素等軟化并擠壓成生物質成型塊。
(3)炭化成型工藝:炭化是在隔絕或限制空氣的條件下,將木材、秸稈等在 400~600℃的溫度下加熱,得到固體炭、氣體、液體等產物的技術,以生產炭為主要目的的技術稱為制炭,以氣體或液體的回收利用為重點的技術稱為干餾,兩者合稱為炭化[12]。炭化成型工藝是將碎料經過炭化,去除其中的揮發分,減少煙和氣味,提高燃燒的清潔性。根據炭化工序的先后可分為先成型后炭化工藝和先炭化后成型工藝。①先成型后炭化工藝為:原料粉碎干燥成型炭化冷卻包裝;②先炭化后成型工藝為:原料粉碎除雜炭化混合黏結劑成品干燥、包裝。纖維素類生物質經炭化后,成型時表面黏結性能下降,直接壓縮成型的生物質固體燃料易松散,不易貯存和運輸,因此要加入適當的黏結劑來增加其致密成型的強度,現有的黏結劑如脲醛樹脂(UF),水玻璃,糠醛廢渣,NaOH、硼砂、水和淀粉混合黏結劑,聚乙烯醇、淀粉和JTJ(代號)混合黏結劑[13],淀粉、木質素類、羧甲基纖維素及焦油等[14]。
(4)冷壓成型工藝:冷壓成型工藝是將生物質顆粒在高壓下擠壓,利用擠壓過程中顆粒與顆粒之間摩擦產生的熱量使木質素軟化并具有一定的黏結性,從而達到固定成型的效果。冷壓成型工藝生產的生物質致密燃料的物理性能沒有前幾種工藝生產的生物質燃料優良。
(5)生物質燃料的致密成型工藝評價指標:松弛密度和耐久性是衡量生物質燃料致密成型物理品質的兩個重要指標。適宜的壓縮時間,盡可能小的粒度,適當增加壓力、溫度或加黏結劑,可以達到提高松弛密度的目的。耐久性可以細化為抗變形性、抗跌碎性、抗滾碎性、抗滲水性和抗吸濕性等[15]。此外,將內摩擦角作為影響生物質致密成型燃料的評價指標,也有相應的研究[16]。
1.2 成型設備
(1)螺旋擠壓式成型機:螺旋擠壓成型機是靠螺桿擠壓生物質,并維持一定的成型溫度,使生物質中的纖維素、半纖維素和木質素得到軟化,從而減小內部的摩擦,擠壓成生物質致密成型塊。與纖維板的生產相類似,如果原料的含水率過高,在加熱壓縮的過程中致密成型塊也容易發生開裂和“放炮”現象,所以原料的含水率應控制在 8%~12%之間,成型壓力要隨著原料和所要求成型塊密度的不同而異,一般在4.9~12.74kPa之間,成型燃料的形狀通常為空心燃料棒(如圖 1(a)所示)。螺旋擠壓機運行平穩、生產連續性較好,但螺桿的磨損較嚴重,使用壽命較短,這也相應地增加了生產成本[17-19]。中國林業科學研究院林產化學工業研究所研制了螺旋擠壓式棒狀燃料成型機,西北農林科技大學研制出了JX7.5、JX11 和SZJ80A三種植物燃料成型機。
(2)活塞沖壓式成型機:活塞沖壓式成型機根據驅動方式的不同又分為機械驅動活塞式成型機和液壓驅動活塞式成型機,其中液壓沖壓式成型機允許加工含水率較高(20%左右)的原料,常用于生產實心燃料棒或燃料塊(如圖 1(b)所示),其密度在0.8~1.1g/cm3之間,成型致密燃料塊比較容易松散,但在壓縮過程中一般不需要加熱,也減小了成型部件的損耗。河南農業大學研制了液壓往復活塞雙向擠壓加熱成型的棒狀燃料成型機,首鋼研制了機械活塞沖壓式生物質塊狀燃料成型機,中國農業機械化科學研究院研制了 CYJ-35 型沖壓式成型機。
(3)壓輥式成型機:壓輥式成型機主要生產顆粒狀的生物質致密成型燃料(如圖 1(c)所示),其可分為環模成型機和平模成型機。該機對原料含水率要求較為寬松,一般在 10%~40%之間,顆粒成型燃料的密度在 1.0~1.4g/cm3之間,成型時一般不需要加熱,根據原料的狀況可適當添加少量黏結劑。壓輥式成型機的基本工作部件由壓輥和壓模組成。其中壓輥可以繞自身的軸轉動,壓輥的外周加工有齒或槽,用于壓緊原料而不致打滑。壓模有圓盤或圓環形兩種,壓模上加工有成型孔,原料進入壓輥和壓模之間,在壓輥的作用下被壓入成型孔內。從成型孔內壓出的原料就變成圓柱形或棱柱形,最后用切斷刀切成顆粒狀成型燃料。中南林業科技大學開發了生物質顆粒燃料成型機,河南省科學院能源研究所研制了在常溫下生產顆粒燃料的環模式成型機,清華大學清潔能源研究與教育中心研制了常溫成型顆粒燃料生產設備。
2生物質固體燃料成型和燃燒的影響因素
2.1原料種類
生物質固體成型過程中,依靠木質素在較高溫度下軟化呈熔融狀態、在外壓力作用下流動的特性,可以起到膠黏劑的效果,所以木質素在生物質中的含量直接影響燃料的成型。生物質的密度也對成型有一定的影響,密度大的原料較難壓縮成型。2.2原料含水率不同工藝對生物質的含水率都有相應的要求。顆粒成型工藝所用原料的含水率一般在15%~25%之間;棒狀成型燃料所用原料的含水率不大于 10%。在熱壓成型中,含水率過高,水蒸氣不容易從原料中溢出,會發生氣堵或“放炮”現象;而含水率過低又會影響木質素的軟化點。
2.3 原料粒度
粒度小的原料容易壓縮,可增大生物質固體燃料的密度。但采用沖壓成型時要求原料具有較大的尺寸或較長的纖維,以避免原料粒度過小而脫落,給運輸造成不便。
2.4成型壓力與壓模幾何形狀
成型壓力影響成型密度,但受設備能力的限制,制約了成型壓力的增加;壓膜的幾何形狀影響成型壓力以及摩擦力的大小。
2.5 成型溫度
成型溫度高會使原料本身變軟,木質素軟化,容易壓縮成型,但溫度過高會造成模子退火、耐磨性降低、壽命縮短,而且還會使物料炭化嚴重,降低表面黏結性能而影響成型。
2.6添加劑
生物質固體成型過程中使用的添加劑主要是聚環氯乙烷,其可以中和成型燃料顆粒表層和擴散層(水分)之間產生的電動勢,使成型塊的結合更加牢固[20]。
篇2
事實上，多年來，生物燃料作為一種新型能源一直被多國廣為探索。不久前，中國商用飛機有限責任公司也攜手波音公司進軍航空生物燃料研發高地，雙方成立節能減排技術中心，尋求提煉航空燃料的妙方。
而在這方面，英國算得上是佼佼者之一。早在2008年，英國的維珍大西洋航空公司就進行了首次使用生物燃料的航空飛行。這次飛行的機型是波音747，航程從倫敦到阿姆斯特丹，在一個飛機引擎中添加了20%的生物燃料，其原作物是椰子和巴西棕櫚樹。
生物燃料是當前全球應對氣候變化討論中的一個熱點話題。如今，英國作為積極應對氣候變化的國家，非常重視推動生物燃料的發展，在政策、商業、科研等方面都做了大量工作。雖然全球整個生物燃料市場的前景還面臨一些爭論，但英國的生物燃料產業仍在穩步發展。
1、用廢棄食用油換乘車打折卡
據統計，在2009/2010財年英國車輛所使用的生物燃料中，約71%是生物柴油，約29%是生物乙醇，還有很小一部分的生物甲烷。
目前，一些英國公司正在通過國際合作發展生物燃料。例如英國石油公司與美國Martek生物科學公司簽署了合作協議，共同開發把糖分轉變為生物柴油的技術。英國“太陽生物燃料”公司前幾年曾在非洲大量投資，購買土地種植麻風樹，以便從麻風樹果實中提煉生物燃料。
在英國國內，一些公司通過回收廢棄食用油來生產生物燃料。例如英國最大的公交和長途公共汽車運營商STAGECOACH就有這樣一個項目，該公司向居民發放免費容器盛裝廢棄食用油，居民以此換取乘車打折卡，所收集的廢油被送到一家能源公司制成生物柴油，供STAGECOACH公司的部分車輛作為燃料使用。
雖然生物燃料現在還主要應用于車輛，但英國一些航空公司已率先進行了航空業使用生物燃料的探索。例如“維珍大西洋”公司在2008年進行了全球首次使用生物燃料的試飛，在一架波音747客機的一個引擎中加入了20%的生物燃料，從倫敦飛到了阿姆斯特丹。
2、科學界熱衷生物燃料
據介紹，英國科學界非常熱衷于研究生物燃料，相關研究走在世界前列。有些研究關注如何降低生物燃料的成本，如帝國理工學院等機構研究人員在《綠色化學》上報告說，用木材制造生物燃料時常需要將木材粉碎成很小的顆粒，這個過程需要消耗不少傳統能源，估計每粉碎一噸木材需消耗約8英鎊的能源。但如果在粉碎過程中加入某種離子液體作為劑，可以把這個環節所消耗的能源量降低80%，把粉碎每噸木材消耗的能源成本降低到約1，6英鎊。據估算，最后得到的生物乙醇的價格有望因此降低1 O%。
除成本研究外，還有些研究在探索使用不同的原材料來生產生物燃料。使用甘蔗、玉米等農作物來制造生物燃料常被指責與民爭糧、與糧爭地，但如果使用通常廢棄的秸稈等部位來制造生物燃料就可以避免這個問題。秸稈的主要成分是纖維素，如何分解纖維素一直是個難題。
英國約克大學等機構的研究人員在美國《國家科學院學報》雜志上說，他們從真菌中發現了一種名為G H61的酶，它能夠在銅元素的幫助下以較高的效率分解纖維素，使其降解為乙醇，然后用以制造生物燃料。
此外，樹木枝干和許多植物的莖稈中還含有許多通常難以分解的木質素，英國沃里克大學等機構研究人員在《生物化學》雜志上說，一種紅球菌能分泌一種具有分解木質素能力的酶。這種紅球菌可以大量培養，因此也可以用于分解植物莖稈制造生物燃料。
3、民眾自制生物燃料
盡管生物燃料在英國獲得商界及科學界人士的“全方位”支持，但對于大部分英國民眾來說，是否在開車時使用生物燃料仍取決于它的價格，單純出于環保目的而使用生物燃料的人群畢竟還是少數。
對于使用柴油發動機的汽車來說，許多車輛不需要改裝就可以燒生物柴油，而現在英國一些加油站出售的柴油價格在每升1.4英鎊左右，有公司出售的生物柴油售價在1.25英鎊左右，但每升生物柴油能驅動車輛行駛的距離通常低于傳統柴油，因此消費者往往會隨著油價的波動和性價比的變化，選擇是否使用生物燃料。
有意思的是，有些具備相應知識的英國民眾還自制生物燃料，這樣會比買油便宜得多。
根據英國《每日電訊報》報道，薩默賽特郡的詹姆斯。莫菲就是這樣一個例子。他從兩家餐廳購入廢棄食用油，每升只需1 O便士；在篩去渣滓后，向其中加入甲醇和氫氧化鈉等化學物質，經過加熱和沉淀等過程，就能得到自制的生物柴油。
他說，自己開車每月消耗150升生物柴油，制造這些生物柴油的成本是每升約18便士，這比市場價格要便宜得多。根據英國稅務海關總署的規定，民眾每年自制生物柴油2500升以下無需交納任何費用。因此，像莫菲這樣自制生物柴油的民眾可以給自己省下一大筆錢。
4、政府穩步推進
在英國能源與氣候變化部201 1年的《英國可再生能源路線圖》中，有關機構專門列出了有關生物燃料的目標。其中提到，在2009/201 0財政年度，英國道路上行駛的車輛使用生物燃料的比例占道路交通所用總燃料的3，33%，這個比例在近幾年一直處于增長之中，英國計劃到2014年將其提高到5%。
由于生物燃料主要用于供給車輛，英國交通部也參與了相關管理工作，負責《可再生交通燃料規范》的實施。根據這項法規，英國每年銷售量在45萬升以上的燃料供應商必須使生物燃料等可再生能源在其銷售量中達到一定比例，如果自身銷售的生物燃料達不到相應比例，則需要花錢從其他超額完成任務的燃料供應商那里購買相應份額。
這個比例是逐年上升變化的，目前的指向是前面提到的在2014年5%的目標?？陀^地說，這是一個穩健的目標，每年的上升幅度不大，顯示出英國政府穩步推進生物燃料發展的態度。
此外，英國政府還對生物燃料的標準進行了規定，即與傳統化石燃料相比至少能減排溫室氣體35%以上，并且原料產地的生物多樣性不能因為生產生物燃料而受到影響。這是為了讓生物燃料能夠切實起到保護環境的效果。
5、前景還不明朗
需要說明的是，英國的生物燃料雖穩步發展，但仍稱不上達到“快跑”的程度。
一方面，英國商界雖然在發展生物燃料方面做出了諸多探索，但并沒有出現特別明顯的增長，一些項目還遇到了問題。比如有報道稱太陽生物燃料公司在非洲某些國家的項目已經終止，維珍大西洋公司雖然率先探索在飛機上應用生物燃料，但現在全球已有多家航空公司實現了使用生物燃料的商業化飛行，而維珍大西洋公司卻沒有太多進一步的消息。這可能與聯合國氣候變化談判結果波動和全球生物燃料市場本身的前景也還面臨一些爭論有關。
篇3
關鍵詞：生物質；生物質能；產業；沼氣；生物質發電；生物質燃料；能源作物
1 概 述
近年來，在能源危機、保護環境和可持續發展的呼聲中，可再生的清潔能源以及能源的多元化倍受關注，生物質能成為其中的一個新亮點。
為了促進可再生能源的開發利用，增加能源供應，改善能源結構，保障能源安全，保護環境，實現經濟社會的可持續發展，中國已經制定并實施了《可再生能源法》。可再生能源是清潔能源，是指在自然界中可以不斷再生、永續利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對環境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發利用。根據《可再生能源法》的定義，目前主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等非化石能源[1]。中國可再生能源資源非常豐富，開發利用的潛力很大，其中生物質能的開發潛力更大。
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它目前是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位[2]。據有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的重要組成部分，到下世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
生物質能是蘊藏在生物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質能轉變而來的。生物質能是可再生能源，通常包括以下幾個方面：一是木材及森林工業廢棄物；二是農業廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業有機廢棄物；六是動物糞便。在世界能耗中，生物質能約占14%，在不發達地區占60%以上。全世界約25億人的生活能源的90%以上是生物質能，直接燃燒生物質的熱效率僅為10%~30%[3]。生物質能的優點是燃燒容易，污染少，灰分較低；缺點是熱值及熱效率低，體積大而不易運輸。
目前世界各國正逐步采用如下方法利用生物質能：1）熱化學轉換法，獲得木炭、焦油和可燃氣體等高品位的能源產品，該方法又按其熱加工的工藝不同，分為高溫干餾、熱解、生物質液化等方法；2）生物化學轉換法，主要指生物質在微生物的發酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產品；3）利用油料植物所產生的生物油；4）把生物質壓制成成型狀燃料(如塊型、棒型燃料)，以便集中利用和提高熱效率。
“為了緩解中國能源短缺問題，保證能源安全，治理有機廢棄污染物，保護生態環境，建議國家應大力開發生物質能，實施能源農業的重大工程。”中國作物學會理事長路明研究員在接受記者采訪時說[4]，“生物能源開發工程應主要包括：沼氣計劃、酒精計劃、秸稈能源利用計劃和能源作物培育計劃等?！?/p>
在2006年8月召開的全國生物質能源開發利用工作會議上，國家發展與改革委員會副主任陳德銘提出，今后15年，中國在生物質能源方面將重點發展農林生物質發電、生物液體燃料、沼氣及沼氣發電、生物固體成型燃料技術四大領域，開拓農村發展新型產業，為農村提供高效清潔的生活燃料，并為替代石油開辟新的渠道。
綜上所述，目前，中國生物質能源的產業化利用途徑主要包括以下方面：沼氣利用工程、農林生物質發電、生物固體成型燃料、生物質液體燃料、能源作物培育利用等。
2 中國生物質能產業發展目標
中國農村生物質能是一座待開發的寶藏。根據《可再生能源中長期發展規劃》確定的主要發展目標，到2010年，生物質發電達到550萬千瓦（5.5GW），生物液體燃料達到200萬噸，沼氣年利用量達到190億立方米，生物固體成型燃料達到100萬噸，生物質能源年利用量占到一次能源消費量的1%；到2020年，生物質發電裝機達到3000萬千瓦，生物液體燃料達到1000萬噸，沼氣年利用量達到400億立方米，生物固體成型燃料達到5000萬噸，生物質年利用量占到一次能源消費量的4%[5]。
開發利用生物質能是當前國內外廣泛關注的重大課題，既涉及農業和農村經濟發展，又關系到國家的能源安全。今后5～10年，中國農村生物質能發展的重點是沼氣、固體成型燃料和能源作物。《農業生物質能產業發展規劃》確定的主要發展目標是[6，7]：到2010年，全國農村戶用沼氣總數達到4000萬戶，新建大中型養殖場沼氣工程4000處，生物質能固體成型燃料年利用量達到
100萬噸，能源作物的種植面積達到2400萬畝左右。
據統計，全世界每年通過光合作用生成的生物質能約50億噸，相當于世界主要燃料消耗的10倍，而作為能源的利用量還不到其總量的1%，中國的利用量更是遠遠低于世界平均水平[8]。2005年，中國可再生能源開發利用總量約1.5億噸標準煤（tce），為當年全國一次能源消費總量的7%(其中非水電可再生能源利用占1%)，根據政府的規劃目標，到2010和2020年可再生能源利用總量將達到2.7億tce和5億tce，分別占屆時能源消費總量的11%和16%(其中非水電可再生能源利用占2%和5%)[9]。因此，中國生物質能的發展利用空間很大。
3 中國生物質能產業化的發展前景
3.1沼氣利用工程的發展空間
沼氣的利用主要包括沼氣燃氣和沼氣發電。目前，中國農村生物質能開發利用已經進入了加快發展的重要時期。統計顯示，截至2005年底，中國農村中使用沼氣的農戶達到1807萬多戶，建成養殖場沼氣工程3556處，產沼氣約70億立方米，折合524萬噸標準煤，5000多萬能源短缺的農村居民通過使用了清潔的氣體燃料，生活條件得到根本改善[5]。中國已經建成大中型沼氣池3萬多個，總容積超過137萬立方米，年產沼氣5500萬立方米，僅100立方米以上規模的沼氣工程就達到630多處[10]。距離2010年預定目標的發展空間還很大。
中國經過二十多年的研發應用，在全國興建了大中型沼氣工程和戶用農村沼氣池的數量已位居世界第一。不論是厭氧消化工藝技術，還是建造、運行管理等都積累了豐富的實踐經驗，整體技術水平已進入國際先進行列。
沼氣發電發展前景廣闊，但目前還存在一些障礙，如技術障礙、市場障礙、政策障礙等，通過制定發展規劃、加強技術保障體系建設、引入競爭機制，創新投資體系，研究制定促進沼氣發展利用的國家級配套政策，等等。當技術、市場、政策等壁壘被克服后，沼氣發展前景廣闊，產業空間巨大。
3.2生物質能發電的發展前景
目前，生物質發電主要包括沼氣發電、生物質直燃發電、生物質混燃發電、農林秸稈生物質氣化發電、生物質炭化發電、林木生物質發電等。
生物質能源轉化為電能，正面臨著前所未有的發展良機：一方面，石油、煤炭等不可再生的化石能源價格飛漲；另一方面，各地政府頂著“節能降耗20%”的軍令狀，對落實和扶持生物質能源發電有了相當大的默契和熱情。國家電網公司擔任大股東的國能生物質發電公司目前已有19個秸稈發電項目得到了主管部門批準，大唐、華電、國電、中電等集團也紛紛加入，河北、山東、江蘇、安徽、河南、黑龍江等省的100多個縣、市開始投建或是簽訂秸稈發電項目[8]。
煤炭作為一次性能源，用一噸少一噸。而中國小麥、玉米、棉花等農作物種植面積很大，產量很高，而且農作物是可再生資源，相對于現在電廠頻頻“斷煤”、不堪煤價攀升的尷尬局面，推廣秸稈發電具有取之不盡的資源優勢和低廉的成本優勢。
生物質直接燃燒發電（簡稱生物質發電）是目前世界上僅次于風力發電的可再生能源發電技術。據初步估算，在中國，僅農作物秸稈技術可開發量就有6億噸，其中除部分用于農村炊事取暖等生活用能、滿足養殖業、秸稈還田和造紙需要之外，中國每年廢棄的農作物秸稈約有1億噸，折合標準煤5000萬噸。照此計算，預計到2020年，全國每年秸稈廢棄量將達2億噸以上，折合標準煤1億噸，相當于煤炭大省河南一年的產煤量。
為保障生物質發電原料供應，在強化傳統農業生產的基礎上，應大力開發森林、草地、山地、丘陵、荒地和沙漠等國土資源，充分挖掘生態系統的生物質生產潛力。重點加強高效光合轉化作物、速生林木與特種能源植物的培育推廣，大幅度擴大生物質資源的生產規模，逐步建立多樣化的生物質資源生產基地。
大力發展生物質發電正當其時。中國“十一五”規劃要求：建設資源節約型、環境友好型社會，大力發展可再生能源，加快開發生物質能源，支持發展秸稈發電，建設一批秸稈和林木質電站，生物質發電裝機達550萬千瓦。中國可再生能源發電價格實行政府定價和政府指導價兩種形式。其中生物質發電項目上網電價實行政府定價，電價標準由各?。ㄗ灾螀^、直轄市）2005年脫硫燃煤機組標桿上網電價加每千瓦時0.25元補貼電價組成[11]。 作為《中華人民共和國可再生能源法》配套法規之一的《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》規定，生物質發電項目補貼電價，在項目運行滿15年后取消。自2010年起，每年新批準和核準建設的發電項目補貼電價比上年批準項目遞減2%。發電消耗熱量中常規能源超過20%的混燃發電項目，不享受補貼電價[11]。通過招標確定投資人的生物質發電項目，上網電價按中標確定的價格執行，但不得高于所在地區的標桿電價。
2010年，中國生物質能產量將達到22TWh，生物質發電裝機容量5.5GW，占全國總發電量的0.78%；2020年，中國生物質能產量達到120TWh，生物質發電裝機容量30GW，占全國總發電量的2.6%；2010年和2020年可再生能源發電占發電總量的比例仍然較小，分別為8.63%和11.86%[12]。國家發展與改革委員會計劃到2020年底將可再生能源發電的比例提升到15%~16%。
據農業部提供的數據[13]，中國擁有充足的可發展能源作物，如農作物秸稈年產6億噸、畜禽糞便年產21.5億噸、農產品加工業如稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣等副產品的年產量超過1億噸、邊際土地4.2億公頃，同時還包括各種荒地、荒草地、鹽堿地、沼澤地等。據中國科學院石元春院士估計，如果能利用現有農作物秸稈資源的一半，生物質產業的產值就可達近萬億元人民幣。截止到2005年底，中國生物質發電量2GW，距離2010年的5.5GW和2020年的30GW還有很大的發展空間。作為唯一可運輸并儲存的可再生能源，憑其優越的先天條件，中國生物質能發電產業具備廣闊的發展空間，擁有巨大的投資價值。
3.3 生物質固體燃料的發展模式
生物質固體成型燃料也是農業部今后的重點發展領域之一。農業部將重點示范推廣農作物秸稈固體成型燃料，重點在東北、黃淮海和長江中下游糧食主產區進行試點示范建設和推廣，發展顆粒、棒狀和塊狀固體成型燃料，并同步開發推廣配套爐具，為農戶提供炊事燃料和取暖用能。
豐富、清潔、環保又可再生的生物質能源過去卻沒有得到重視，而被白白浪費掉。河南農業大學張百良教授分析指出，除去飼養牲畜、工業用和秸稈還田，中國每年還具有4億噸制作成型燃料的資源可以生產1.5億噸成型燃料，可替代1億噸原煤，相當于4個平頂山煤礦的年產量[8]。以農作物秸稈為原料的生物質固體燃料產業規模雖然不是很大，但因目前開發程度低，發展空間仍巨大。
3.4生物質液體燃料的發展模式
3.4.1 生物液體燃料生產大國的典型模式
生物液體燃料具有替代石油產品的巨大潛力，得到了各國的重視，主要包括燃料乙醇和生物柴油。國際油價的持續攀升，提高了生物液體燃料的經濟性，在一些國家和地區已經具有了商業競爭力。目前，巴西燃料乙醇折合成油價約25美元／桶，低于原油價格。2005年，巴西和美國仍然是燃料乙醇的生產大國，分別以甘蔗和玉米為原料，摻混汽油，占其國內車用交通燃料的50%和3%，比2004年分別提高6%和1%。美國在2001~2005年，燃料乙醇產量已經翻了一番，2005年最新的能源法案中又提出，到2010年燃料乙醇產量再增加一倍的目標。歐盟確定了到2010年生物液體燃料在總燃料消耗的比例達到6%的目標[14]。
目前，生產生物液體燃料比較成功的典型模式有巴西模式和美國模式。
1）巴西甘蔗－乙醇模式
巴西是推動世界生物燃料業發展的先鋒。它利用從甘蔗中提煉出的蔗糖生產乙醇，代替汽油作為機動車行駛的燃料。如今巴西乙醇和其他競爭燃料相比，價格上已具有競爭性。這也是當前生物燃料業發展最為成功的典范。巴西熱帶地區的光照使得那里非常適合種植甘蔗?，F在，巴西已經是世界上最大的甘蔗種植國，每年甘蔗產量的一半用來生產白糖，另一半用來生產乙醇。
最近幾年，由于過高的汽油價格和混合燃料轎車的推廣，巴西燃料乙醇工業更是得到了長足的發展。混合燃料轎車能夠以汽油和乙醇的混合物為燃料，自從2003年在巴西大眾市場銷售后，銷量節節攀升，目前已經占據了巴西轎車市場的半壁江山。在混合燃料轎車需求的拉動下，巴西燃料乙醇的日產量從2001年的3000萬升增加到2005年的4500萬升，已能滿足國內約40%的汽車能源需求[14]。
用蔗糖生產乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法。在未來4年中，巴西計劃將新建40～50家大型乙醇加工廠。為了保證原料供應，甘蔗的種植面積也將不斷擴大。
當前巴西生物燃料發展戰略的成功，并不意味著巴西的蔗糖乙醇會成為世界生物燃料業未來的選擇。因為即使只替代目前全球汽油產量的10%，也需要將巴西現有的甘蔗種植面積擴大40倍。巴西不可能“騰”出這么多土地用于種植甘蔗。另外，由于甘蔗的品種有強烈的地域性，巴西的技術路線在別的國家很難走得通。就連非洲、印度、印度尼西亞都無法照搬，更別說主要地處溫帶的中國了。
因此，巴西模式盡管取得了迄今最大的成功，但卻不是未來世界生物燃料業發展的方向，更不適合地處溫帶、缺少耕地的中國。探索適合中國國情的生物液體燃料發展模式成為當務之急。
2）美國玉米－乙醇模式
美國是主要的燃料乙醇生產國之一，但與巴西不同，它用的不是甘蔗而是玉米。盡管有不少反對的聲音，但美國燃料乙醇的日產量仍從1980年的100萬升增加到現在的4000萬升。目前，美國已投入生產的乙醇生產廠有97家，另外還有35家正在建設當中。這些工廠幾乎都集中在玉米種植帶。
玉米中用于生產乙醇的主要成分是淀粉，通過發酵它可以很容易地分解為乙醇。這正是用玉米生產乙醇的優勢，但這也是人們反對的原因，因為淀粉是一種重要的糧食。2007年美國計劃投入4200萬噸玉米用于乙醇生產，按照全球平均食品消費水平，同等數量的玉米可以滿足1.35億人口一年的食品消耗[14]。
中國現在80%的乙醇的原料是谷類，由于原本過剩的谷物在2000年后產量快速減少，使得燃料乙醇的發展再次面臨挑戰[15]。玉米加工燃料乙醇業過快發展，一些地區甚至玉米主產區已在考慮進口玉米了。國家已經制定相關政策，對玉米加工燃料乙醇項目加以限制，強調發展燃料乙醇要以非糧原料為主，因為谷類供給安全問題對于擁有巨大人口的中國來說，始終應該放在首位。糧食安全始終是國家重大戰略問題。中國糧食不能承受“能源化”之重。中國國情和美國、巴西不一樣，其成功經驗雖有可資借鑒之處，但不能照搬他們的模式。
生物液體燃料方面新技術的研發，在很大程度上取決于解決生物燃料生產的原料供應問題。目前生產液體燃料大多使用的是糧食類作物，如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等。但是從能源的投入、產出分析，利用糧食類作物生產液體燃料是不經濟的。因此，利用木質纖維素制取燃料乙醇將是解決生物液體燃料的原料來源和降低成本的主要途徑之一。
3.4.2中國生物質液體燃料的產業化發展途徑
中國生物液體燃料的發展已初具規模。當前，中國以陳化糧為原料生產燃料乙醇的示范工程，年生產能力已達102萬噸，生產成本也達到了消費群體初步接受的水平。在非糧食能源作物種植方面，中國已培育出“醇甜系列”雜交甜高粱品種，并建成了產業化示范基地，培育并引進多個畝產超過3噸的優良木薯品種，育成了一批能源甘蔗新品系和能糖兼用甘蔗品種。具備了利用菜籽油、棉籽油、木油、茶油和地溝油等原料年產10萬噸生物柴油的生產能力[16]。
1）油菜籽－生物柴油模式
中國農科院油料作物研究所所長王漢中研究員呼吁：國家應大力推廣“油菜生物柴油”。生物柴油相對于礦物柴油而言，是通過植物油脂脫甘油后再經過甲脂化而獲得。發展油菜生物柴油具備三大優點：一是可再生；二是優良的環保特性：生物柴油中不含硫和芳香族烷烴，使得二氧化硫、硫化物等廢氣的排放量顯著降低，可降解性還明顯高于礦物柴油；三是可被現有的柴油機和柴油配送系統直接利用。因此，生物柴油在石油能源的替代戰略中具有核心地位。
目前，發展生物柴油的瓶頸是原料。木本油料的規模有限，大豆、花生等草本油料作物與水稻、玉米等主要糧食作物爭地，擴大面積的潛力不大。而作為生物柴油的理想原料，油菜具有其獨特的優勢。首先適應范圍廣，發展潛力大:長江、黃淮流域、西北、東北等廣大地區都適宜于油菜生長；其次油菜的化學組成與柴油很相近:低芥酸菜油的脂肪酸碳鏈組成與柴油很相近，是生物柴油的理想原料；第三，可較好地協調中國糧食安全與能源安全的矛盾：長江流域和黃淮地區的油菜為冬油菜，充分利用了耕地的冬閑季節，不與主要糧食作物爭地。
根據歐洲油菜發展的經驗和油料科技進步的情況，王漢中預計，只要政策、科技、投入均能到位，經過15年的努力，到2020年，中國油菜種植面積可達到4億畝，平均畝產達到200千克，含油量達到50%左右。屆時，中國每年可依靠“能源油菜”生產6000萬噸的生物柴油(其中4000萬噸來源于菜油，2000萬噸來源于油菜秸稈的加工轉化)，相當于建造3個永不枯竭的“綠色大慶油田”[17]。
2）纖維素－乙醇模式
在整個生物燃料領域，當前最吸引投資者的并不是用蔗糖、玉米生產乙醇，或是從油菜籽中提煉生物柴油，而是用纖維素制造乙醇。所有植物的木質部分--通俗地說，就是“骨架”--都是由纖維素構成的，它們不像淀粉那樣容易被分解，但大部分植物“捕獲”的太陽能大多儲存在纖維素中。如果能把自然界豐富且不能食用的“廢物”纖維素轉化為乙醇，那么將為世界生物燃料業的發展找到一條可行的道路。
雖然因技術上的限制，目前還沒有一家纖維素乙醇制造廠的產量達到商業規模，但很多大的能源公司都在競相改進將纖維素轉化為乙醇的技術。最大的技術障礙是預處理環節(將纖維素轉化為通過發酵能夠分解的成分)的費用過于昂貴。但是，要想用纖維素生產乙醇，預處理環節無法回避。技術上的不確定性，迫使制造乙醇的大部分投資仍集中在傳統的工藝--通過玉米、蔗糖生產乙醇，但這些辦法無法從根本上解決當前的能源危機。為了保證能源安全，美國總統布什說，美國政府計劃在6年內把纖維素乙醇發展成一種有競爭力的生物燃料。
因為發展能源不可能走犧牲糧食的道路。盡管現在技術上還存在障礙，但大部分人仍相信，利用纖維素生產燃料乙醇代表了未來生物燃料發展的方向。中國生物質液體燃料的未來也同樣寄希望于用纖維素生產燃料乙醇。一旦技術取得突破，纖維素乙醇產業化發展空間巨大，產值難以估量。但是，各國的國情與能源結構不同，不能寄希望于某個方面來解決，因為任何國家都不可能單靠技術引進發展本國的生物燃料產業。因此，需要因地制宜，多能互補。
3）能源作物－生物液體燃料模式
石元春院士表示，在能源結構的歷史轉型中，中國發展生物質能源有很強的現實性和可行性。目前，中國對石油的進口依存度為近40%；SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。中國發展生物質能源不僅原料豐富，而且還有自行培養的甜高粱、麻瘋樹等優良能源植物；燃料乙醇、生物柴油等主產品工業轉化技術基本成熟且有較大的改進空間，成本降幅一般在25%~45%，且目前在新疆、山東、四川等地已取得進展[4]。
發展能源作物不會威脅糧食安全與環保。曾有專家提出能源安全和糧食安全存在矛盾。解決這個問題需要充分認識到糧食安全和能源安全有統一性，發展能源農業將是促進農民增收、調動農民種糧積極性的有效措施。糧食作物和能源作物有很好的互補性。首先，能源作物大都是高產作物，既能滿足糧食安全的需求，又是很好的能源作物。其次，能源農業開發的領域很廣，可以做到不與或少與糧食爭地。能源農業開發的領域，大多是利用農業生產中的廢棄物，如利用畜禽場糞便、農產品加工企業的廢水與廢物開發能源，既能增加農民收入，又能為糧食生產提供優質肥料，是生產清潔能源、促進糧食生產、保證糧食安全和能源安全的雙贏舉措。
除糧食外，中國其他可用于生物質能生產的植物和原料還有很多，如甘蔗、甜菜、薯類等。廣西科學院院長黃日波說，僅廣西的甘蔗資源和木薯資源分別具備年產830萬噸和1300萬噸生物乙醇的生產潛力，加起來超過2000萬噸[15]。
科技部中國生物技術發展中心有關專家指出，根據能源作物生產條件以及不同作物的用途和社會需求，估計中國未來可以種植甜高粱的宜農荒地資源約有1300萬公頃，種植木薯的土地資源約有500萬公頃，種植甘蔗的土地資源約有1500萬公頃[15]。如果其中20%~30%的宜農荒地可以用來種植上述能源作物，充分利用中國現有土地與技術，生產的生物質可轉化5000萬噸乙醇，前景十分可觀。
據農業部科教司透露，為穩步推動中國生物質能源的發展，并為決策和進一步開發利用土地資源提供可靠的數據，該司決定按照“不與人爭糧，不與糧爭地”的原則，開展對適宜種植生物質液體燃料專用能源作物的邊際土地資源進行調查與評價工作，以摸清適宜種植能源作物邊際土地資源總量及分布情況[18]。
以能源作物為原料的生物液體燃料模式發展潛力巨大，將是未來生物質能源發展的方向之一。
4) 林木生物質－生物柴油發展模式
利用中國豐富的林木生物質資源生產生物柴油，將薪炭林轉變為能源林，實現以林木生物質能源對油汽的替代或部分替代，探索兼顧能源建設和生態環境建設的新模式，實現可再生能源與環境的可持續發展。開發林業生物質能產業是林業的一個很有潛力的新產業鏈，既是機會，也是創新，不僅具有巨大潛力和發展空間，更是林業發展新的戰略增長點。
“森林具有可再生資源的屬性。林業是天然的循環經濟。生物質能技術是林業發展的新契機。”專家研究指出，中國生物質資源比較豐富，據初步估計，中國僅現有的農林廢棄物實物量為15億噸，約合7.4億噸標準煤，可開發量約為4.6億噸標準煤[19]。專家預測2020年實物量和可開發量將分別達到11.65億噸和8.3億噸標準煤。中國現有木本油料林總面積超過600多萬公頃，主要油料樹種果實年產量在200多萬噸以上，其中，不少是轉化生物柴油的原料，像麻瘋樹、黃連木等樹種果實是開發生物柴油的上等原料。
中國現有300多萬公頃薪炭林，每年約可獲得近1億噸高燃燒值的生物量；中國北方有大面積的灌木林亟待利用，估計每年可采集木質燃料資源1億噸左右；全國用材林已形成大約5700多萬公頃的中幼齡林，如正常撫育間伐，可提供1億多噸的生物質能源原料；同時，林區木材采伐、加工剩余物、城市街道綠化修枝還能提供可觀的生物質能源原料[19]。
中國發展林業生物質能源前景十分廣闊。中國林業可用來發展生物質能源的樹種多樣，可作為能源利用的現有資源數量可觀。在已查明的油料植物中，種子含油量40%以上的植物有150多種，能夠規模化培育利用的喬灌木樹種有10多種。目前，作為生物柴油開發利用較為成熟的有小桐子、黃連木、光皮樹、文冠果、油桐和烏桕等樹種。初步統計，這些油料樹種現有相對成片分布面積超過135萬公頃，年果實產量在100萬噸以上，如能全部加工利用，可獲得40余萬噸生物柴油[19]。
目前全國尚有5400多萬公頃宜林荒山荒地，如果利用其中的20%的土地來種植能源植物，每年產生的生物質量可達2億噸，相當于1億噸標準煤；中國還有近1億公頃的鹽堿地、沙地、礦山、油田復墾地，這些不適宜農業生產的土地，經過開發和改良，大都可以變成發展林木生物質能源的綠色“大油田”、“大煤礦”，補充中國未來經濟發展對能源的需要[18]。國家林業局副局長祝列克介紹，“十一五”期間，中國主要開展林業生物質能源示范建設，到2010年，實現提供年產20萬噸~30萬噸生物柴油原料和裝機容量為100萬千瓦發電的年耗木質原料。到2020年，可發展專用能源林1300多萬公頃，專用能源林可提供年產近600萬噸生物柴油原料和裝機容量為1200萬千瓦發電年耗木質原料，兩項產能量可占國家生物質能源發展目標30%以上，加上利用林業生產剩余物，林業生物質能源占到國家生物質能源發展目標的50%以上[19]。
可見，林木生物質能源的發展將逐步成為中國生物質能源的主導產業，發展空間巨大，前景廣闊。
4 結 語
國家已出臺的《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發展專項規劃》及相關產業政策，明確提出“因地制宜，非糧為主”的發展原則，發展替代能源堅持“不與人爭糧，不與糧爭地”，要更加依靠非糧食原料。從大方向來看，用非糧原料能源替代化石能源是長遠方向，例如薯類和纖維質以及一些植物果實來替代。為避免糧食“能源化”問題[20]，必須開發替代糧食的能源原料資源。開發替代糧食資源，如以農作物秸稈和林木為代表的各類木質纖維類生物質，及其相應的生物柴油和燃料乙醇生產技術，被專家們認為是未來解決生物質液體燃料原料成本高、原料有限的根本出路。
生物質能源將成為未來能源重要組成部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質能源，主要通過生物質能發電和生物質液體燃料的產業化發展實現。
有關專家也對生物質能源的發展寄予了厚望，認為中國完全有條件進行生物能源和生物材料規模工業化、產業化，可以在2020年形成產值規模達萬億元。
雖然生物質能源發展潛力巨大、前景廣闊，并正在逐步打破中國傳統的能源格局，但是生物質能的產業化發展過程也并非一帆風順，因為生物質原料極其分散，采集成本、運輸成本和生產成本很高，成為生物質燃料乙醇業的致命傷，若不能妥善解決將可能成為生物質能產業發展的瓶頸。
生物質能的資源量豐富并且是環境友好型能源，從資源潛力、生產成本以及可能發揮的作用分析，包括生物燃油產業化在內的生物質能產業化開發技術將成為中國能源可持續發展的新動力，成為維護中國能源安全的重要發展方向。在集約化養殖場和養殖小區建設大中型沼氣工程也將成為中國利用生物能源發電的新趨勢。從環保、能源安全和資源潛力綜合考慮，在中國推進包括以沼氣、秸稈、林產業剩余物、海洋生物、工業廢棄物為原料的生物質能產業化的前景將十分廣闊。
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篇4
[關鍵詞]:鍋爐,污染,生物質燃料,環保
一、引言
我國能源生產結構中煤炭比例始終在67%及以上,煤炭是我國能源的主體。目前,我國已探明煤炭可采儲量約1145億噸,年消耗燃煤12億～15億噸,其中大多數直接作為燃料被消耗掉,以煤炭為主的中國能源結構可開采煤炭儲量約能使用150年。另外,以煤為主的能源結構直接導致能源活動對環境質量和公眾健康造成了極大危害。
二、生物質固體成型燃料簡介
生物質固體成型燃料(簡稱生物質燃料,俗稱秸稈煤)是利用新技術及專用設備將農作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、稻殼、麥秸麥糠、樹枝葉、干草等壓縮碳化成型的現代化清潔燃料(目前國內外常用的生物質成型工藝流程如圖1),無任何添加劑和粘結劑。既可以解決農村的基本生活能源,也可以直接用于城市傳統的燃煤鍋爐設備上,可代替傳統的煤碳。其直徑一般為6cm～8cm,長度為其直徑的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物質燃料是政府重點扶持的新農村建設項目之一。
三、生物質燃料燃燒技術
根據試驗研究及測試資料,生物質燃料燃燒特性為:生物質揮發物的燃燒效率比炭化物質快。燃燒著火前為吸熱反應;到著火溫度以后,生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰,為放熱反應。具體的燃燒性能見表1。
生物質燃料專用鍋爐燃燒原理如下:
①生物質燃料從上料機均勻進入高溫裂解燃燒室,著火后,燃料中的揮發份快速析出,火焰向內燃燒,在氣(固)相燃燒室內迅速形成高溫區,為連續穩定著火創造了條件;
②高溫裂解燃燒室內的燃料在高溫缺氧的條件下不斷地快速分解為可燃氣體,并送往氣相燃燒室內進行氣相燃燒;
③在氣相燃燒的同時,90%以上揮發份被裂解為炙熱燃料,由輸送系統輸送到固相燃燒室內進行固相燃燒,完全燃燒后的灰渣排往渣池或灰坑;
④在輸送過程中,小顆粒燃料和未燃盡的微粒在風動的作用下于氣(固)相燃燒室內燃燒;
⑤從多個配氧處可按比例自動調配、補充所需量的氧氣,為爐膛出口的燃燒助燃,完全燃燒后的高溫煙氣通往鍋爐受熱面被吸收后,再經除塵后排往大氣。
生物質燃料燃燒的特點為:
①可迅速形成高溫區,穩定地維持層燃、氣化燃燒及懸浮燃燒狀態,煙氣在高溫爐膛內停留時間長,經多次配氧,燃燒充分,燃料利用率高,可從根本上解決冒黑煙的難題。
②與之配套的鍋爐,煙塵排放原始濃度低,可不用煙囪。
③燃料燃燒連續,工況穩定,不受添加燃料和捅火的影響,可保證出力。
④自動化程度高,勞動強度低,操作簡單、方便,無需繁雜的操作程序。
⑤燃料適用性廣,不結渣,完全解決了生物質燃料的易結渣問題。
⑥由于采用了氣固相分相燃燒技術,還具有如下優點:
a從高溫裂解燃燒室送入了氣相燃燒室的揮發份大多是碳氫化合物,適合低過氧或欠氧燃燒,可達無黑煙燃燒及完全燃燒,可有效地抑制“熱力――NO”的產生。
b在高溫裂解過程中,處于缺氧狀態,此過程可有效地制止燃料中氮轉化為有毒的氮氧化物。
四、環境影響分析
生物質燃料燃燒污染物排放主要為少量的大氣污染物及可綜合利用的固體廢棄物。
(1)大氣污染物
生物質燃料纖維素含量高,為70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于貯存和運輸;產品形狀規格多,利用范圍廣;熱值與中質煤相當,燃燒速度比煤快11%以上,燃燒充分、黑煙少、灰分低、環保衛生;另在采取配套的脫硫除塵裝置后,大氣污染物排放種類少、濃度低。根據河南德潤鍋爐有限公司對生物質固體成型燃料專用鍋爐的研究:生物質燃料燃燒后可實現CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,煙塵排放量低于46mg/m3。新建使用生物質燃料鍋爐大氣污染物排放控制指標執行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2001)中燃氣鍋爐的排放標準。查閱該標準可知,燃氣鍋爐排放標準為:SO2≤100mg/m3、煙塵≤100mg/m3。生物質燃料鍋爐燃燒后大氣污染物排放濃度遠低于國家標準。
(2)固體廢棄物
生物質燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分,可以回收做鉀肥,資源綜合利用。
五、環境效益分析
生物質燃料的環境效益主要體現在以下幾方面:
(1)生物質燃料代替煤等常規能源,能減少大氣污染物的排放量,有效改善城鄉空氣環境質量。生物質燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃燒能有效地減少大氣中二氧化硫的排放量;由于生物質在燃燒過程中排出的CO2與其生長過程中光合作用中所吸收的一樣多,所以從循環利用的角度看,生物質燃燒對空氣的CO2的凈排放為零。煤炭與生物質固體燃料的污染物燃燒排放比較見表2。
(2)燃燒后的固體廢物可綜合利用
灰分可以回收做鉀肥,實現“秸稈――燃料――肥料”的有效循環。
(3)合理處理廢棄的農作物,降低對環境的影響
僅秸稈而言,我國每年農作物秸稈產重約為7.06億千噸,河南省每年達7000萬千噸,占全國的1/10。若秸稈等廢棄的農作物自然腐爛,將產生大量的甲烷,通常認為甲烷氣體的溫室效應是二氧化碳的21倍。將廢棄的農作物做成燃料,既變廢為寶,節約資源,又可減排溫室氣體,保護環境。
六、結論
生物質燃料利用廢棄的農作物作為原料,可實現就地取材、就地生產,降低了農業廢棄物運輸成本與運輸過程中的污染,其產品具有節能、環保、保護不可再生資源等特點。生物質燃料生產的工藝、方法符合我國目前建設節約型社會要求和可持續發展的國策,具有突出的社會效益、經濟效益和環境效益,有很好的實用性和推廣價值,對緩解我國能源緊張和環境污染具有重大意義,有著廣泛的市場前景和應用空間。
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篇5
關鍵詞：代用燃料；粘溫特性；蒸餾特性
中圖分類號：TK421*.7 文獻標識碼：A
The Comparative Study of Physical and Chemical Properties of the Three Kinds of Alternative Fuels and Diesel
SunGuiping，ZhangYongliang，Zhaoxin，LinChaoqun，ZhangXuemin
（China Agricultural University， Beijing 100083）
Abstract： In this paper， based on the main physical and chemical characteristics of three kinds of alternative fuels （illegal cooking oil， DME， biodiesel ） and diesel ，their daily requirements and the engine combustion are analyzed . The density、solidifying point and flash point of the three kinds of alternative fuels and diesel are measured， the different requirements of its daily use are compared. Doing experiments of viscosity and distillation are due to study the difference of viscosity characteristic and distillation characteristic， numerical analysis is used based on the results of viscosity experiments. Experience formula is applied to calculate the surface tension of each fuel and its impact on the engine combustion is analyzed.
Key Words： Alternative fuels； Viscosity Characteristic； Distillation Characteristic
0引言
隨著我國經濟的發展，對能源的需求也越來越大。受資源的限制，2011年我國原油進口數量達2.5億噸。汽車工業是我國的支柱產業，進入21世紀后得到了飛速發展，汽車保有量不斷增長，但我國石油短缺、最終能源枯竭又是不爭的事實。一方面是汽車工業的迅速發展，另一方面是能源緊缺，因此開發代用燃料成為解決當前經濟的不斷發展和能源危機的重要途徑之一[1]。因此尋找合適的車用燃料替代品，對于補充我國能源總量的不足，促進汽車工業的發展有重大意義[2]。1
有關研究表明，目前比較有前途的石油替代燃料包括：氣態烴、醇類（甲醇、乙醇）、DME、生物柴油、地溝油等[2]。本文選取3種代用燃料（地溝油、DME、生物柴油）與柴油的主要理化特性進行對比，分析其未來的應用前景。
1 試驗簡介
1.1 試驗裝置和方法
采用閉口閃點測定器，按照SH/T0315-92《閉口閃點測定器技術條件》進行燃料閃點的測定；采用低溫油品凝點試驗儀器，按照GB/T510《石油產品凝點測定法》進行燃料凝點的測定；采用GB265型石油產品運動粘度測定儀，按照GB/T265試驗方法進行燃料粘溫特性試驗；采用石油產品蒸餾試驗器，按照GB/T6536《石油產品蒸餾測定法》規定的試驗方法進行燃料蒸餾特性試驗。
1.2 實驗材料
石化石油、地溝油、DME、生物柴油。其中，石化柴油為市售0#柴油；地溝油、DME和生物柴油是由國內某生物質有限公司提供，DME在常溫常壓下呈液態，是二甲醚的混合液體，生物柴油以豆油為原料。
2 3種代用燃料與柴油的概述
地溝油泛指在生活中存在的各種劣質油，如今不法商販將其簡單的的加工后用作食用油，給人們的身心帶來極大的傷害。而將地溝油合理利用，可以生產生物柴油、發酵成為乙醇和沼氣等，荷蘭還使地溝油為飛機提供燃料成為現實。因此，地溝油替代柴油成為車用燃料，有很廣泛的應用前景。
DME的制備原料來源廣泛，裝機生產能力已有很大的發展。DME的理化性質與柴油很相似，實驗測得十六烷值和低熱值分別是40.1和42.65，與柴油基本相同，有優良的燃燒性能，且現有的發動機基礎結構都完全適用于DME。將其作為車用燃料，碳煙和微粒排放為零，氮氧化物、一氧化碳等有害物的排放也得到很大程度的改善。
生物柴油是通過植物油與醇類進行酯化反應得到的，可實現工業化大量生產。其作為代用燃料，含氧和高十六烷值使得燃燒更充分，可降低尾氣中有害氣體的排放。同時燃燒過程中產生的二氧化碳與其原料生產過程中吸收大氣中的二氧化碳基本平衡，是真正的綠色代用燃料。
3 3種代用燃料與柴油的理化性質
代用燃料要替代柴油，必須具備與石化柴油相近的一些性質，其質量評價標準包括：密度、凝點、閃點、粘溫特性、蒸餾特性、表面張力、十六烷值、熱值等等，僅對發動機性能影響較大的幾項指標予以討論，其理化特性比較見表1.
3.1 凝點
凝點是衡量燃油低溫性能的重要指標，可用于估計燃油不經預熱即可輸送的最低溫度，有很重要的現實意義。同時柴油的低溫流動性較差，使得凝點成為柴油使用的重要評判標準。由于燃料是多種烴類的復雜混合物，而每一種烴類的凝點都不同，因此燃料的凝點只是一個近似的溫度。
DME、生物柴油和柴油，實驗測得凝點分別是-54℃、-30℃、-25℃，表明DME和生物柴油可以很好地補償柴油較差的低溫流動性，使得柴油發動機可以保持比較好的低溫使用性能；而地溝油的凝點只有-3.5℃，表明其對發動機的使用環境要求較高，適應性較差。
3.2 閃點
閃點是燃油霧化和蒸發性的評價指標，也是可燃性液體安定性的評價指標。閃點越低，燃油的霧化、蒸發性越強，發動機工作越粗暴，儲存、運輸越不安全。
地溝油、DME、生物柴油和柴油，實驗測得閃點分別是60℃、52℃、58℃、50℃，表明3種代用燃料的閃點都較柴油有一定的提高，它們的使用安全性更好，因此在生產、儲存和使用過程中，更安全可靠。
3.3粘度
粘度是用來表征液體性質相關的阻力因子，其對燃油在發動機內的霧化質量及燃燒情況有重要影響，是評價發動機燃油的一個重要指標。燃油粘度過大，噴油嘴噴出的油滴顆粒大且不均勻，霧化效果不好，與空氣混合不充分，導致燃燒不徹底。而粘度過小，會影響油泵、油嘴的，增加柱塞的磨損。
粘溫特性是指燃料的粘度隨溫度變化而變化的關系，反映了燃油的一個重要品質。本文對地溝油、DME、生物柴油和柴油，在20～100℃的溫度范圍內，進行粘溫特性試驗，得到3種代用燃料和柴油粘溫特性對比如圖1所示。
由圖1可以看出，隨著溫度升高，3種代用燃料的粘度值逐漸下降，與柴油的粘溫特性保持一致。柴油和DME的粘度受溫度影響較小，粘溫特性曲線較為平緩，而地溝油和生物柴油的粘度受溫度影響較大，粘溫特性曲線較為陡峭。
與柴油相比，DME在2℃的粘度值減小了12.60%，但40℃-100℃溫度范圍內，兩種燃料的粘度值差值很小，最大為7.24%，表明DME與柴油的粘溫特性有很好的一致性。大約60℃左右，生物柴油的粘度值大于柴油，但隨著溫度升高，差值越來越小，60℃-100℃，生物柴油的粘度值迅速下降了64.95%，遠小于柴油的粘度，且兩種燃料的差值隨溫度升高越來越大，最大差值較柴油減少了44.75%，表明高溫環境下生物柴油的粘度下降較大，高溫下對供油系統偶件（柱塞、柱塞套，出油閥、出油閥座，針閥、針閥體）的效果會變差，容易發生早期磨損，影響發動機的使用可靠性[6]。地溝油的粘度遠大于柴油，在20℃時較柴油粘度增加了73.88%，表明其霧化質量較差，燃燒不充分，熱效率低；且排氣污染增加，不利于環境保護[7]；若要替代柴油成為車用燃料，需要適當的添加劑來降低其粘度值以改善霧化質量[8]。
由圖1中4種燃料粘溫特性數據，應用數值分析的最小二乘法分析其粘溫特性。回歸公式如式（1）-（4）所示。
對于柴油：
υ=0.0003X2-0.0700X+4.8798 （1）
對于DME：
υ=0.0003X2-0.0476X+4.0336 （2）
對于生物油：
υ=0.0006X2-0.0814X+5.6875 （3）
對于地溝油：
υ=0.0003X2-0.1306X+8.5805 （4）
式中，υ為混合燃料的粘度，單位是mm/s，X為攝氏溫度，X∈[0，100].
3.4 餾程
餾程是石油產品的主要理化指標之一，用來判定油品輕、重餾分組成的多少，可以控制產品質量和使用性能等。柴油的混合燃料需要具備良好的低溫流動性，要有一定的輕質餾分加快其蒸發速度，有利于形成可燃混合氣，避免滯然期過長和突然爆震，同時減少碳煙等未燃混合物的排放，因此餾程是保證柴油在發動機燃燒室里迅速蒸發氣化和燃燒的重要指標[9]。本文對地溝油、DME、生物柴油和柴油進行蒸餾試驗，其結果如圖2所示。
由圖2可以看出，餾出率為50%時，3種代用燃料的蒸發溫度遠小于柴油，表明它們的平均蒸發性較柴油有所改善，在較低溫度下可以有大量燃料揮發與空氣混合，縮短暖車時間，而且從低負荷向高負荷過度時，能夠及時地供給所需的可燃混合氣[5]。餾出率為90%時，3種代用燃料的蒸發溫度遠大于柴油，表明它們的重質成分含量較多，在汽缸中不易揮發而附著在氣缸壁上，燃燒時容易產生積碳，或者沿著汽缸壁流入油底殼而稀釋油，同時不宜完全燃燒，影響燃燒效率[5]。
柴油的蒸餾曲線幾乎是一條斜率一定的曲線，餾出率的增加隨溫度的升高幾乎不變，而3種代用燃料的蒸餾曲線先是較為平緩，然后非常陡峭。分析其初餾溫度相差不大，地溝油、DME、生物柴油和柴油分別是171℃、166℃、188℃、180℃，但終餾溫度有很大的差別，分別較柴油升高了16.5℃、37.5℃、34.5℃，說明代用燃料的重質餾分過多，使燃料的霧化和蒸發性能變差。
3.5 表面張力
燃料的表面張力是評判其品質的另外一個重要指標。燃料在發動機氣缸內的撕裂、破碎、霧化、吸熱和汽化等過程都與表面張力有關，它影響著燃料在噴射過程中所受的阻力、蒸氣和液滴與熱空氣之間的傳熱和混合等[10]。相同霧化壓力下，表面張力大的燃油霧化顆粒粒徑相對較大，即霧化質量相對較差[11]。
表面張力與燃料的化學成分、密度和溫度等有關。溫度越低、密度越大，表面張力越高，其經驗公式為[12]
■ （5）
其中，σ為燃料在一定溫度下的表面張力，ρ為燃料在該溫度下的密度。
經過計算，20℃下地溝油、DME、生物柴油和柴油的表面張力（單位是10-3N/m）分別是25.587、24.562、25.157、25.355。與柴油表面張力相比，生物柴油減少了0.78%，DME減少了4.07%，這兩種燃油的霧化質量有所改善。而地溝油的表面張力增加了0.92%，霧化質量變差，不利于其在發動機氣缸內的燃燒。
4. 結論
（1）DME和生物柴油可以很好地補償柴油較差的低溫流動性，而地溝油的低溫流動性較差。
（2）3種代用燃料的閃點都較柴油有一定的提高，在生產、儲存和使用過程中安全性更好。
（3）柴油和DME的粘度受溫度影響較小，粘溫特性曲線較為平緩且有很好的一致性。生物柴油的粘度受溫度影響較大，尤其在高溫環境下粘度值下降了64.95%，供油系統偶件的效果會變差，影響發動機的使用可靠性。地溝油的粘度遠大于柴油，在20℃時較柴油粘度增加了73.88%，表明其霧化質量較差。
（4）3種代用燃料的平均蒸發性較柴油有所改善，但重質餾分過多，燃燒不充分，不利于環境的保護。
（5）生物柴油和DME的表面張力較柴油有所下降，霧化質量有所改善，地溝油的表面張力較柴油增加了0.92%，霧化效果變差，不利于其在發動機氣缸內的燃燒。
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基金項目：中央高?；究蒲袠I務費（2012QJ013）.
篇6
【關鍵詞】生物質；綜合利用；稻殼
生物質是指有機物中除化石原料外的所有來源于動、植物能再生的物質，是一種理想的可再生的綠色資源，由于它的廣泛性、可再生性、清潔性而受到人們的關注。燃燒后產生的CO2能被植物循環利用，CO2的凈排放量為零，是典型的綠色可再生資源。
生物質種類繁多，主要包括農業廢棄物、林業廢棄物、動物油脂、制糖業和造紙業蔗渣等工業廢棄物。稻殼是一種農業秸稈，大量的稻殼在農村或在糧米加工廠堆積如山，成了難以處理的廢棄物。因此，下面對生物質的研究也是針對農作物廢棄物稻殼為對象的。
稻殼是稻谷加工的主要副產品之一。我國每年擁有稻殼量在3.6億噸以上，是一種量大價廉的再生資源。稻殼所含木質素和硅質較高，所以它不易吸水，直接施放到田間作肥料不易腐爛。正是因為稻殼本身具有這一特性，所以限制了對它的開發利用。
本文主要從稻殼的各個組成部分分析其用途，使其變廢為寶，造福于社會。
1 稻殼的物理和化學性質
稻殼表面粗糙、有細小毛刺、呈空心梭形狀，長度一般在5 mm左右， 寬約2.5mm～5mm，，厚不到0.5mm。
稻殼富含半纖維素、纖維素、木質素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白質等含量極低。
2 稻殼的應用
稻殼的氣化與應用
（1）發酵成沼氣：稻殼在農村的產量非常大，人們將稻殼堆放成山，大量的稻殼聚集在一起，經過日曬、雨淋后，堆砌的稻殼內部溫度上升，微生物迅速生長，在無氧的環境下進行發酵，而發酵的主要氣體就是甲烷，即沼氣。而沼氣的用途很多，如發電、供熱等。據資料報道，目前我國廣東省能源研究所在海南開發建成了1.2MW植物生物質能氣化示范發電站，該電站是我國乃至整個亞洲最大的植物生物質能氣化發電系統，其綜合技術參數及整個系統的運轉水平均達到了國際先進水平。從經濟意義分析，該示范電站的建成，每年可增加產值（人民幣）約500萬元，具有明顯的經濟效益。
（2）稻殼直接燃燒發電：進入稻殼煤氣發生爐的空氣預熱后與氧化層稻殼接觸燃燒，產生大量的熱能和CO2，CO2氣體在還原層與赤紅的稻殼反應生成CO，同時CO與水蒸氣反應分解出H2，在還原層中形成煤氣。這種利用稻殼產生的煤氣經過凈化后進入燃氣內燃機燃燒，產生的巨大熱能動力帶動發電機進行發電。雖然以農業廢棄物做燃料的發電廠，其投資比一般發電廠高，但發電成本低廉、燃料獲取容易，有助于解決發展中國家電力緊張的情況。例如廣東省建成了生物質能氣化發電站；山東省推行“惠農九九氣化爐”，利用稻殼轉化為為天然氣來為人們提供服務。
3 稻殼直接作為燃料
當今，能源的來源主要是礦物燃料，而礦物燃料資源是有限的。21世紀，生物質作為一種清潔燃料及可再生能源己受到各國的高度重視。稻殼燃燒熱值為12600～16800KJ/kg，每3kg的稻殼所產生的熱量相當于1kg的燃料油或1.5kg的煤所產生的熱量，我們可以利用稻殼燃燒所產生的熱能來發電、供熱。稻殼的堆積密度小，一般為100～140 kg/m3，如果通過壓縮成型制成燃料棒（塊），則能降低運輸及貯存成本，方便使用，且大大地提高其燃燒效率。
4 飼料工業
稻殼所含營養物質很少，易受農藥殘毒污染，不宜直接作為飼料。但如果經過加工處理，使纖維軟化或酵解，就可制成粗飼料。甚至還要進行進一步加工處理，將其膨化處理。作為飼料效果較理想。
即使是粉碎后的稻殼粉直接喂飼畜禽，也不易消化吸收，但膨化后的稻殼按10%的比例添加到配合飼料中，畜禽消化率明顯提高，總消化率可達17%～20%，綜合指標提高1倍以上。據日本飼料專家介紹，膨化后的稻殼按10%的比例添加到配合飼料中，奶牛產奶量可提高11%；豬日增重提高14%；雞產蛋率提高4.6%。
5 在建材方面的應用
5.1 制水泥
稻殼煅燒后灰分中的二氧化硅與石灰化學反應便可生成黑色稻殼灰水泥。如印度采用稻殼灰制作高標號水泥；韓國利用稻殼燃燒時形成活性高的黑色炭粉后，與石灰化學反應，便可生成黑色稻殼灰水泥，具有防潮、不結塊的特性。
5.2 制磚
稻殼內含20%左右優良的無定型硅石，是制磚的好原料。日本將稻殼類與水泥、樹脂混合均勻后、再經過快速模壓制成磚塊，具有防火、防水及隔熱性能，其質量輕，且不易破碎的特性。
5.3 制防水材料
印度是多雨水的國家，一科研所把稻殼灰配入瀝青鋪于屋頂防滲漏獲得成功，新材料可耐80℃高溫，防水性能優異，有效使用壽命20年以上，現已批量生產。印度某科研所把稻殼灰配入瀝青鋪于屋頂防滲漏獲得成功。
6 在農業中的應用
6.1 無土育苗
浸透的稻殼可做苗床使用。在苗床播種后用粉碎的稻殼覆蓋，即可實現無土育苗，且無需封閉滅草。即使用篩過土覆蓋，也可達到節土育苗的效果。
6.2 土壤改良劑
稻殼灰是稻殼經過炭化以后的產物，利用膨化后的稻殼灰容易吸水的特點，摻入少量尿素或碳氨；再加入石灰水作催化劑，使其自然發酵30天左右；待顏色變黑后，施撒到地里作為固體有機肥料使用，具有化肥不可比擬的改良土壤、肥田增產的功效。稻殼灰是一種很好的土壤改良劑，可保持土壤的疏松性和透氣性。
7 結論
綜上所述，稻殼的綜合利用的前景廣闊，在能源、工業、建材、農業等方面經濟效益十分顯著。利用廉價的稻殼為原料，經過一系列的加工和特殊的工藝處理，可制備多種附加產品。稻殼的綜合利用可以回收資源和能源，創造經濟效益，符合國家節能減排和可持續發展的基本國策。
生物質資源種類繁多，范圍較廣，本文選擇我國豐富的農業秸稈稻殼為例，對其利用現狀進行簡要介紹，從一個側面論證了生物質資源的優勢與光明前景，隨著科學技術的不斷發展與提高，相信生物質資源將會發揮更加重要的作用，對工業、農業、能源安全等眾多方面產生重要的影響。
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篇7
“看不到產業化的方向!”青云創投總裁介文治認為，垃圾處理企業發生的一幕再次在北京的生物質燃料企業上演：目前北京的生物質燃料生產只能部分解決地方需求，還無法達到規模化的經營，對投資人來說，吸引力不大。
政府補助不夠，銀行貸款困難，投資人捂緊腰包，再加上煤價已經難以成為推動消費者為生物質燃料掏腰包的動力，使這個行業的大部分企業日子過的并不好。他們面臨的困難還不止如此：原材料收集困難、運輸及儲存成本過高、加工能耗大，產品發熱量低……都不同程度地制約了這個產業發展壯大。具有環保，可再生特點的生物質燃料，其產業化進程注定是一條坎坷之路。
困局：不經濟、不規模
“近期有人來買生物質鍋爐時，我還會勸他們慎重。”1月11日，北京某鍋爐公司市場部經理對記者說，“生物質燃料的成本太高了!”
當煤炭在經歷自由落體式價格下沖的同時，與它榮枯與共的生物質燃料也上演了“覆巢之下無完卵”的一幕：雖然近期生物質燃料示范點在北京郊區遍地開花：北京市首個林業生物質能源生產線新年前夕正式進入試生產階段，大興長子營鎮200個農業大棚已經率先使用了生物質燃料供暖……這些仍然不能改變這個行業市場需求不旺的現實。
根據記者了解，目前北京市場上的生物質固體燃料主要由秸稈木屑、花生殼等生物質原料通過高溫高壓而成(有些還添加了部分煤粉)，由于生物質本身是清潔能源，所以受到各地政府的大力推廣。這些固體燃料中熱值比較高的品種在北京的市場價是800－1100元／噸，如老萬鍋爐，創字牌鍋爐等使用的生物質燃料為800－950元／噸；北京郊區取暖使用較為普遍的型煤每塊市場價為1.05－1.10元，折合800元／噸；北京盛昌綠能科技有限公司生產的木質顆粒燃料市場售價1000元／噸。顯然，在煤價高位下滑的時期，生物質燃料的價格和煤比越來越沒有優勢：熱值不到煤的三分之二，不具備市場競爭力。
價格居高不下一直是制約生物質燃料推廣的瓶頸所在。采訪中，北京盛昌綠能科技有限公司董事長傅友紅告訴記者，造成這種情況的一個直接原因在于收集成本過高?！澳壳氨本┦袌龌疽越斩挘r作物廢棄物、林業廢棄物、木屑等為原材料。秸稈的收購價是150元／噸，花生殼可達到200元／噸。”而據記者了解，這種固體燃料生產一般采用高溫高壓法，擠壓設備主電機為15－45千瓦，每噸耗電量平均為150－295度之間，按工業用電0.7元／千瓦時算，每噸用電費用平均為150元，同時，這種生產工藝對設備器件的損耗特別大，這也是一塊比較大的費用。難怪北京市節能環保促進會會長王維誠曾經感慨：“新能源的發展對全社會是有益的，但是成本很高!”
傅友紅給記者算了一筆賬：以秸桿顆粒燃料為例，如果每噸成本為400元，發熱量為3700－4000大卡之間，如果再加進一些花生殼，果皮等助燃物，每噸的燃料燃盡率為98％，比煤的燃盡率要高，“這樣可以追回500－1000大卡。如果把燃料效率計算進去，和煤應該是持平的。生物質燃料雖然環保并有較好的社會效益，但價格卻不具備優勢。”
“燃料沒有價格優勢決定了生物質燃料的推廣前景并不明朗。”傅友紅介紹，他的公司一開始的目標客戶定位于農民的炊事用料，可是經過推廣發現由于價格過高，農民使用不起。
新風險投資中國項目總監葉維佳認為，生物質燃料的推廣是否成功，關鍵在于成本能否降到一定的水平。由于這種燃料熱量比較低，做好了熱量也僅為標煤的三分之二，因此決定了這種燃料的大規模使用應該從價格上入手：“產業化的方向是降價，理想的價格應該只有煤價的一半，可是目前市場上大多數產品的價格比煤價還高，總體說來，中國清潔能源的價格競爭性不強。”
生物質燃料對用戶來說還有一個“不經濟”的因素，那就是對爐具有特殊要求；當前國內的爐具都適合燒煤，并不適合生物質燃料，因此大規模推廣生物質燃料，必然要進行一場爐具的改革，給大家配置生物質鍋爐。在這點上，葉維佳建議’對此國家應該有投入，最好政府能夠制定相關的配套政策，這樣就易于推廣。目前國內的爐具生產技術還不成熟，好一點的鍋爐都是進口國外的?，F在生物質爐具的買家幾乎全部都是政府!”
生物質燃料在產業化過程中遇到的另一個障礙就是很難做到規模化經營。
北京市節能環保促進會常務副會長柴曉鐘給記者介紹，由于生物質原料都分散在農民手里，收集起來非常困難，再加上生物質原料密度小、體積大，運輸和儲存成本很高，一般只能在生物質原料相對比較集中的地方就地建廠，很難產生規模效應。此外，在原料收集成本上還有一個潛在的不確定性，那就是建廠后農民有可能大幅度提高原料的出售價格，給企業帶來成本的風險。
“如何獲得經濟的穩定的，數量可觀的原料供應源，這對于生物質燃料企業很關鍵，而要解決這個問題，可能需要一些創新，包括經營模式的創新和技術的創新?！辈駮早姳硎尽?/p>
介文治對柴曉鐘的觀點表示認同，他認為生物質能如果產業化，一定要解決原材料收集的問題，原材料分散而有限，規模就無法做大，這樣就使企業無法規模化經營，“最多只能解決地方需求，而無法達到規?；Ｈ绻粋€企業能夠像麥當勞經營一樣，在北京各地以同樣規模和生產方式產生同樣的經濟模式，那樣就容易滾大了。”
在介文治看來，只要解決這兩個問題中的任何一個，產業化就能迎刃而解了?！澳壳皼]有標準化和規模化，對投資人的吸引力不大；由于這樣的企業多為高科技小企業，固定資產有限，也不易獲得銀行貸款。”
正由于生物質行業本身在產業化過程中存在這兩個比較明顯的瓶頸問題，使得很多生物質燃料企業融資難的問題更為突出。傅友紅告訴記者，如果資金充裕，他們公司是可以很快實現產業化的。“我們已經具備大規模推廣的技術基礎，目前最大的困難是資金不足。從開始到現在，都是靠自有的1500萬資金滾動發展起來的。2008年公司銷售量為800萬噸，利潤僅130萬，這些利潤還不包含折舊。今年我們想在延慶、大興和房山中選擇建兩個生物質集中供暖示范項目和兩個年產1萬噸的生物質成型燃料廠，每個燃料廠大約需要600萬資金，即使每一個能夠獲得政府200萬元的補助，兩個項目共800萬的建設資金對我們來說仍是一個不小的壓力。僅
靠每年的利潤滾動發展，發展規模是很有限的。”
探索之一：尋找低成本的解決辦法
對于當前的生物質燃料市場，北京市節能環保促進會常務副會長柴曉鐘有一個很形象的比喻：“這個行業仍處于春秋戰國時代?！庇浾叩恼{查與柴曉鐘的比喻如出一轍；目前全北京有生物質燃料相關企業不下100家，也有個人生產，主要賣給老萬鍋爐，市場上產品種類很多，各種新技術，新專利也層出不窮，共同的瓶頸就是價格居高不下。用北京新日月科技有限公司董事長湯廣武的話來說：這是一個群雄并起的時代，逐鹿的方向是誰先降低成本誰就能先產業化。
后起之秀湯廣武堅信自己的公司就是介文治口中“從市場經濟的角度看待這個行業”的企業。他的自信來源于獨一無二的“湯氏型煤秘笈”；“我們的成型生物質燃料能夠解決當前生物質燃料產業化的瓶頸問題?！睋{查記者發現，這種燃料具有“兩高兩低”兩大特點：能耗低，成本低，發熱量高，單產量高，在原料收集上也能實現規?；媸啦痪镁秃迷u連連，自然也吸引了不少偷學技者。
在原材料的收集和使用上，湯廣武的公司技高一籌：“我們產品原料主要是由生活污泥或管網污泥，還有餐廚垃圾，再加上部分農業秸稈或林業廢棄物(所有的植物類廢棄物均可用)，與10％的煤混合而成，經權威檢測機構檢測，部分品種的發熱量接近4000大卡，有些產品已經超過4000大卡，完全可以替代普通煤炭用于生活和工業。”
當然，最讓使用者動心的還是他們比同行低得多的價格：以產生相同熱量為標準，同類產品的市場價大約在700－1000元／噸之間，而新日月的價格僅僅500元／噸，這還沒有扣除使用淤泥政府給予的補貼(230元／噸)!“按5500大卡熱量計算，假設煤的價格是550元／噸，我們的產品可以做到200元／噸。”面對煤價驟跌帶給同行的不安，新日月還有很大的空間。
湯廣武告訴記者，正是較低的原材料成本和低能耗使他們的產品具有如此大的價格優勢：“我們從原材料收集就開始嚴把成本關。我們的技術對農林廢棄物質量要求不高，只要是植物廢棄物都可使用，在北京市場一直沒有攻克成型技術的棉花桿我們也能用。因此收集成本也相對低廉，15以下水的秸稈往往幾十元就能收到一噸。至于枯枝樹葉，我們都是自己派人去拉，這個是不花錢的；在生產過程中，由于我們的產品是常溫常壓，因此電的消耗很低，每噸耗電不超過10度!主電機不超過7.5千萬，產量卻是高溫高壓法的10倍!”
湯廣武的自信還來自于他們公司的產品對爐具要求非常低：“由于我們的產品成型可以根據用戶要求做成任何形狀，因此任何爐具都能使用，非常耐燒，每公斤能燃燒3小時，燃料率基本能達到100％，不產生煤核，二氧化硫微量，二氧化碳零排放。家庭取暖送貨上門是500元／噸，熱值4500大卡左右的燃料400元／噸：工業鍋爐我們的價格可以控制在400元／噸之內。”
“以一家三口的農村家庭為例，一個冬季取暖使用我們的產品大約3噸左右，價格不會超過2000元，如果再除去從今年開始政府對使用生物質燃料每噸150元的補貼，價格不超過1200元，還能減少二氧化碳和二氧化硫的排放。這可是真正的清潔能源。”
葉維佳認為湯廣武公司的模式為北京生物質能燃料高成本找到了一個聰明的解決辦法。“目前北京生物質能對原材料使用苛刻，這也是產量上不去、能耗大的主要原因之一。解決了收集成本問題，這個產業能向前邁進一大步。”而在他看來，北京的資源稟賦決定了這個產業在北京是有廣闊發展前景的，他認為新日月的發展模式適合大規模推廣“在生物質資源比較集中的幾個區縣(如通州、大興、延慶、昌平)可以考慮建中等規模的熱電聯廠――這種用戶不是零散客戶，應該是工業用戶，歐洲有很多這種成功案例?！?/p>
湯廣武的公司又先行了一步：截至記者發稿之前了解到，他的公司將與順義區相關政府部門聯合建一個生物質發電項目和一個年產200萬噸燃料的供應基地?！斑@個項目總投資500萬元，日產燃料300噸?！彪m然大規模推廣在即，介文治仍然對新日月的發展模式未加評論。在他看來，只有一個企業對整個地區原材料取得、產品和市場都安排好了，能復制若干個成功范本才算成功。
探索之二：政府支持下的產業化解決方案
北京市發改委能源發展處處長高新宇指出，目前北京市生物質固體燃料等技術仍停留在小規模應用階段，生物質能利用量僅為1.1萬噸標煤，占可開發量的1％。北京聯合創業有限公司總經理徐冬利就認為 北京生物質資源是能源利用量的10倍，僅林管站砍下的資源就成災，利用好了這些“放錯了地方的資源”又將產生巨大的能量!
北京盛昌綠能科技有限公司2007年曾經做過的調研數據統計：北京市可利用的生物質能源總量大約為180萬噸；北京新日月科技有限公司統計數據則是按兩季作物保守估計，北京市可利用的秸稈量為300萬噸，以北京市430萬畝基本農田計算，兩季作物加上雜草每年有100萬噸，樹葉不低于50萬噸；僅北京排水集團每年污泥生產量就為80萬噸。對于生物質能源廣闊的發展前景，中國工程院曹湘洪院士曾說過：中國未來30年至少可發展約20億噸的生物質能源，合10億噸標煤。
正是看到了北京生物質資源巨大的開發潛力，政府出臺了一系列鼓勵生物質燃料推廣使用的政策和措施。采訪中企業提到，政府推出的支持生物質能企業在北京的試點工作對使用生物質燃料的農戶提供150元／噸的補助等措施使他們倍受鼓舞。在政府的支持下，眾多的生物質能企業進行了產業化解決方案的不懈探索。
盛昌綠能一開始的目標客戶定位于農民的炊事用料，可是經過推廣發現由于價格過高農民使用不起后，即改變了推廣方向，生產出針對不同使用群體的產品，實行差異化戰略。
“目前我們主要有三系產品木質顆粒主要用于別墅，城區工業鍋爐等高端市場，農作物秸稈顆粒主要用于中小企業工業鍋爐；塊狀燃料主要用于民用炊事?！备涤鸭t告訴記者，以他們公司的實踐經驗來看，建集中供暖示范項目和農業大棚使用今后會是生物質固體燃料的發展方向。“去年我們開始在大興推廣農業大棚生物質燃料供暖項目，這個項目的實施每年可資源化利用廢棄秸稈3000噸，減少煤炭消耗2000噸，年減排二氧化碳950噸，二氧化硫23噸，對于改善生態環境意義重大?！?/p>
盛昌綠能的規劃還不僅于此，傅友紅介紹，如果條件允許，他們還將興建6座生物質能成型燃料廠?！敖K端拉動還是要靠消費，北京新城重點鎮的建設也給我們帶來了更多機會。今后中心城鎮集中供暖也將是我們發展的一個主要方向。示范項目加上燃料廠的建設是可大大拉動燃料市場的。只有產業化才能大大降低成本?！?/p>
葉維佳表示，除了居高不下的價格，布局混亂產業鏈不完善也是制約這個行業產業化的因素之一：“目前北京仍然沒有一種清晰的產業化發展模式”。不過他
認為，盛昌綠能的發展應該算是一種有益的探索，“盛昌綠能在產業鏈的各個環節：從前期原材料的收集到燃料的生產，包括爐具的改造和生產都有涉及，這個企業近幾年一直呈上升發展態勢，目前在北京已經設立了5個廠，規模在行業中也是名列前茅。這種實踐充分說明了盛昌綠能的發展模式是有牢靠的市場根基的?！蓖瑫r他也提到，這個行業發展到充分成熟時還會出現一些專注于產業鏈某一個環節的企業，這樣的企業也會有較好發展前景的?！叭绻@樣的企業聯合發展，形成一條完整的產業鏈，力量也會大得多。這個行業的相關行業標準還沒有規范，如果企業聯合發展，統配合，也會有助于規范和建立行業標準。”
北京皓天綠能生物質能有限公司正是在這種情況下應運而生的。該公司總經理王勇告訴記者，他們公司所填補的正是“北京市生物質能資源采集沒有產業化雛形”。他認為北京市發展生物質能燃料具有得天獨厚的優勢：較其他城市而言，北京市推出的扶持政策最多也最好，這里也是生物質公司和技術最集中的地方。“能夠做好原材料采集產業化一項對我們來說就足夠了?！?/p>
雖然介文治認為皓天綠能這樣的公司不能解決原材料的規?；瘑栴}：“在一個區域內能收集到的廢料都是固定的，而一旦廢料變得有價值，它的成本就會提高?！钡撬舱J為皓天綠能這樣的公司的出現也是這個行業市場不斷細分的結果?！爸挥袑I化才能產業化，聯合才能發展――對于生物質能源公司來說，單打獨斗的力量是很有限的?！痹诓稍L中記者發現，聯合發展在企業之間暗流涌動。如目前新日月公司就與聯合創業，百利鍋爐公司優勢聯合：“百利鍋爐是國內最好的爐具廠家之一，我們和百利就有很好的合作關系，他們采買我們的型煤，我們也使用他們的鍋爐；”北京聯合創業有限公司總經理徐冬利也告訴記者，他們公司不久前已經開始使用新日月公司的產品做制氣原料?！袄蠝麄児镜漠a品價格低，質量好，燃燒充分又清潔，如果什么都要自己做，成本太高了?！?/p>
在采訪中記者還了解到位于延慶的某生物質能基地，由于涉及產業鏈的幾個環節，該基地既生產鍋爐又制造燃料，促使成本太高，即便是在有政府補貼的基礎上，發展也是舉步維艱。于是，公司另辟蹊徑，把CDM結合起來，去年把自己的二氧化硫減排指標賣給一家英國公司獲得了數百萬的收入。
在生物質能源產業化呼聲四起的大背景下，柴曉鐘認為北京的生物質能源要實現產業化，還應該在方向上和規范化上做文章，尋找最合適北京市情的發展道路?！敖涍^幾年的實踐我們已經發現走農民炊事用料的道路行不通，從而轉向適當集中的方向，如小城鎮集中供暖和農作物大棚供暖。雖然目前已經曙光初現，但還應繼續努力，使收集、儲存，運輸、生產等幾個環節不斷趨于規范化。面向農村市場的爐具和燃料，還要考察農民是否有承受能力和消化成本的能力。”對于前文中提到的爐具問題，他認為不妨可以考慮引進國外先進設備，在“拿來”中不斷學習和創新。
葉維佳認為北京生物質能產業化的方向應該是燃燒效率高的中大規模的工業鍋爐和熱電聯廠，大的作物區可建1－2千瓦的電站，配合電站應該出現收集原料的廠家或者農民專業合作社；其次是大型沼氣生物質能，北京這樣的超大型城市完全可以用污水處理廠的淤泥或者汽油發電。對此，柴曉鐘表示用生物質燃料發電是“小馬拉大車”，存在很多問題。上生物質發電項目應該慎重。對于這一點，介文治也認為，從目前全國各地出現的100多個純生物質發電廠看來，沒有哪個的發展特別滿意，但他認為，一旦解決了成本和產量的問題，北京是有條件做好生物質發電的。
“我認為像北京上海這樣的一級城市，具有旺盛的消費潛力，是有能力產業化的，因為這樣城市產業化的東西馬上可以提供到市場。關鍵是要有整套的產業化解決方案，這個是瓶頸。如果企業有整套的解決方案，我認為是值得看的。但這很不容易，因為只有對管理和市場經營有很深理解的人才能做出來?！?/p>
篇8
【關鍵詞】乙醇;生產;性質
0.前言
隨著人們對全球性能源危機認識的不斷加深及環境保護意識的不斷加強，從20世紀70年代中期開始，利用生物技術和可再生資源進行乙醇的工業化生產，并以此作為石油能源的替代物成為各國的研究熱點。更重要的是, 乙醇是太陽能的一種表現形式，在整個自然界大系統中，乙醇的生產和消費過程可形成無污染的閉路循環，永恒再生永不枯竭。
1.燃料乙醇在我國的發展情況[1]
早在20 世紀30 年代,美國就開始了燃料乙醇的研究及應用工作[2]。我國以燃料乙醇為代表的生物質液體燃料的發展始于20世紀90年代中期，經歷了試點、擴大試點兩大階段。由于燃料乙醇在中國的推廣使用還處在初級階段，產銷的各個環節政府行為色彩比較濃，離真正的市場化有很大距離。為了合理的利用資源，國家對燃料乙醇的立項投產非常謹慎，受到嚴格控制。2004年2月10日，八部委聯合下發《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》，在我國部分地區開展車用乙醇汽油擴大試點工作。
根據統計，2007 年全球生物乙醇產量已達4500 萬t，預計2020 年前后將發展到2 億t，相當于現在世界石油生產量的5%。我國已有吉林燃料乙醇有限責任公司、河南天冠集團、安徽豐原生物化學股份有限公司、黑龍江華潤酒精有限公司4 家燃料生物乙醇生產企業，基礎產能132 萬t/a。根據國家“可再生能源中長期發展規劃”，我國非糧燃料生物乙醇產量在2010 年將達200 萬t/a，在2020 年將達1 000 萬t/a。
2.燃料乙醇的理化性質及其發展前景
乙醇的分子組成是C2H5OH，無限溶于水，而與烴類燃料的相溶性很差。乙醇的理化性質見表1。乙醇可以單獨作為燃料使用，也可以和汽油等混合使用。使用乙醇體積分數為85%與汽油體積分數為15%的混合燃料，而不改變其他條件，與常規汽油相比， 碳氫化合物排放降低5%，氮氧化合物排放減少40%，CO增加約7%[3]。
乙醇的理化性質:
顏色：無色
氣味：特殊香味
揮發性：易揮發
溶解性：能與水互溶；也能溶解很多有機物
狀態：液體
乙醇熱值較低、汽化潛熱較高、抗爆性能好、氧含量高, 在少量水存在的情況下還容易產生相分離。
3.結束語
隨著乙醇技術的不斷完善及工業化的成功運行，纖維素、木薯等將為燃料乙醇的生產提供幾乎無限的原料保障。據有關部門統計，目前，全國每年僅農作物秸稈約有7億噸，其中作為農村燃料消耗2億噸。若將其余5億噸用來生產乙醇，可產乙醇7000萬噸。加上木材工業下腳料，制糖造紙工業下腳料和城市廢纖維垃圾，總計可得乙醇8500萬噸，比全國汽油消耗總量還要多[4]。
雖然燃料乙醇在我過的生產水平還處于初級階段，相關技術和標準還有待于完善。相信隨著我國社會經濟的不斷發展，科技的不斷創新，燃料乙醇的應用范圍也將由車用乙醇汽油擴展到車用乙醇柴油等更為廣泛的領域，從而保證人們在享受高水平生活質量的同時，保護石油等不可再生能源保持可持續發展?！?/p>
【參考文獻】
［1］龔德詞.生物乙醇的生產與發展[J].當代化,2009,(2)：178-181.
［2］張以祥,曹湘洪,史濟春.燃料乙醇與車用乙醇汽油[M].中國石油出版社,2004,8:13-15.
篇9
生物質能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據估計，植物每年貯存的能量約相當于世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的l%。
生物質能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源。生物質燃燒是傳統的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動強度大，污染嚴重。通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料生產電力。而減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。
目前，世界各國尤其是發達國家，都在致力于開發高效、無污染的生物質能利用技術（如生物質液體燃料、生物質能熱裂解氣化等），保護本國的礦物能源資源，為實現國家經濟的可持續發展提供根本保障。
我國政府及有關部門對生物質能利用極為重視，國家科委已連續在國家五年計劃中將生物質能技術的研究與應用列為重點研究項目，取得了可觀的社會效益和經濟效益。
盡管生物質能產業發展前景巨大，但發展生物質能產業需要形成一個完整的產業鏈，這樣才可產生綜合經濟效益，而目前國內這種產業鏈遠未形成，市場發育不成熟、技術水平落后、政府對產業的管理不到位等問題的嚴重制約，亟需突破發展“瓶頸”。
在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006～2020年）》中指出，今后15年，我國在生物質能方面將重點發展農林生物質發電、生物液體燃料、沼氣及沼氣發電、生物固體成型燃料技術四大領域，開拓農村發展新型產業，為農村提供高效清潔的生活燃料，并為替代石油開辟新渠道。到2020年，我國生物質能源消費量有望占到整個石油消費量的20%。
“十一五”時期生物質能轉化為電能，正面臨著前所未有的發展良機。國家電網公司擔任大股東的國能生物質發電公司目前已有19個秸稈發電項目得到主管部門批準，大唐、華電、國電、中電等集團也紛紛加入，河北、山東、江蘇、安徽、河南、黑龍江等省份的100多個縣、市開始投建或簽訂秸稈發電項目。
生物質能源作為我國在未來世紀可持續能源重要部分之一，2007絕對是一個新“招”頻出、具有劃時代意義的一年。
項目名稱：生物質熱解新技術
及成套裝置
項目簡介：該項目在國內首次提出兩段式氣化爐與高壓靜電捕焦器相結合工藝，氣化效率高、燃氣熱值高、焦油含量低、碳轉換率高，技術先進，具有創新性。
項目負責：綿陽通美能源科技有限公司。
意義：對解決農民增收、農村秸稈無組織焚燒帶來環境污染、可再生能源的應用等問題具有很好的示范和推廣意義，應用前景廣闊。
項目名稱： 能糖兼用品種
甘蔗清汁生產酒精
項目簡介：以農業部甘蔗生理生態與遺傳改良重點開放實驗室選育的、具有高糖分抗逆性強蔗汁組分適用于發酵特點的能糖兼用的優良品種甘蔗為原料，采用甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝，排除甘蔗混合汁中影響正常發酵的非糖分膠體物質及固體懸浮物，防止其經高溫蒸餾形成難降解的化合物。
甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝可進行高濃度蔗汁發酵，提高發酵效率，縮短發酵時間，降低物耗成本7%，并且新工藝產生的酒精廢液具有較好生物可降解性，經常規生物處理可達標排放，解決生物質原料發酵生產酒精的廢液污染的難題。甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝副產物蔗渣可作為制紙漿原料或燃料發電；蔗汁的濾渣可作為有機肥料；廢酵母回收為高蛋白飼料，做到綜合利用，清潔生產。
項目負責：福建師范大學。
意義：形成以甘蔗為原料的糖加工業和燃料乙醇產業的互動，形成合理的糖能產業結構，改變我國由于糖料生產長期起落不定，蔗農生產不穩定的局面，為蔗區經濟注入新活力，實現良性可持續發展。
項目名稱： 家用生物質顆粒燃料爐
項目簡介：該成果對生物質成型顆粒燃燒動力學特性進行了試驗研究和理論分析，分析了生物質成型顆粒燃料的燃燒動力學特性。在此基礎上，針對生物質燃料揮發分高、燃點低的特點，研究設計出專門燃用生物質顆粒燃料的氣化燃燒炊事爐具。采用氣化、燃燒一體化技術，大大提高了生物質顆粒燃料的燃燒效率，爐具燃燒穩定性較好,火力強、火力可調。經河南省節能及燃氣具產品質量監督檢驗站檢測，系統的各項技術性能符合河南省科學院能源研究所企業標準Q/HKN002-2005《家用生物質顆粒燃料爐》的要求。
項目負責： 河南省科學院能源研究所。
意義：該燃料爐立足于農村現有的生物質能資源，為城市、農村生活用能及工業用能提供了一種既環保又經濟、安全的綠色消費方式，是現行節柴灶、節煤爐的更新換代產品，廣泛適用于廣大農村地區生活炊事用能。
項目名稱： 摻燒20萬噸／年
秸稈發電技術
項目簡介：該技術針對目前電廠常用的中溫中壓、高溫高壓煤粉爐，在不改變原有鍋爐爐膛結構的情況下，將秸稈和煤粉兩種原料經自通道進入爐膛，通過專用燃燒器撞擊塊的作用，均勻調節秸稈燃燒器，既可作為煤粉燃燒器，又可作為專用摻燒秸稈燃燒器使用，設計合理；通過調整燃燒器的配風，確保了鍋爐正常切圓燃燒工況；設計的秸稈輸送系統，較好地解決了秸稈物料易堵塞等問題；采用PIC技術，實現了系統自動控制。
項目負責： 河南省輝縣市光泰熱電有限責任公司。
意義：經實際生產運行表明，設備運行穩定可靠，當秸稈摻燒比例達40％時，每年可節約10萬噸標準煤，并可增加農民收入，減少發電廠二氧化硫排放，具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。
項目名稱： 生物質催化制氫
及液體燃料研制
項目簡介：本項目廣泛對木粉、木塊、秸稈和稻殼等不同生物質原料進行制氫和合成甲醇、二甲醚等液體燃料的實驗研究。在生物質制氫方面，以各種生物質廢棄物為原料，將流化床和固定床聯合使用，并分別使用流態化催化劑白云石和固定床用鎳基催化劑進行生物質催化制氫的研究。生物質經催化氣化和焦油裂解后，其富氫燃氣成分達到氫氣/一氧化碳為2.8～3，合成氣（氫氣、一氧化碳和二氧化碳）比例達到90％以上。最高氣體產率達到3.31 Nm /kg biomass，最高氫產率達到130.28氫氣/kg biomass，最高氣化效率已經達到了85％的預期目標。
通過催化劑的研制，已實現焦油裂解率大于80％。為實現生物質富氧氣化，降低生物質燃氣中的氮氣含量，還成功研制了集生物質氣化、焦油催化裂解和余熱利用于一體的新型下吸式氣化爐，使生物質燃氣質量得到較大提升。在生物質合成液體燃料方面，已打通了氣化、焦油催化裂解、合成氣重整和增壓合成甲醇、二甲醚燃料等過程一體化的工藝流程，并研制出超穩固熔體生物質合成氣重整催化劑，連續300小時重整測試未檢測到積碳。還建立了生物質處理量為10公斤/小時的合成氣造氣與凈化系統，并解決了合成氣連續長時間脫硫、脫氯和脫氧問題，實現了常壓生物質氣化過程與高壓二甲醚合成過程的銜接，達到預期的合成燃料工藝目標。
項目負責：中國科學院廣州能源研究所。
意義：建成固定床甲醇、二甲醚合成系統、漿態床二甲醚合成系統，實現生物質合成氣合成二甲醚的一氧化碳單程轉化率達到80％以上，二甲醚空時產率達1.5 t/m /h以上，二甲醚選擇性達到90%以上。實現了通過引入甲烷來調變生物質合成氣化學當量比的工藝，解決了生物質合成氣缺氫、富二氧化碳的缺陷，避免了過量二氧化碳的分離，生物質轉化為有用合成氣的碳轉化率達到90%以上。
項目名稱： 高效多物質
環保型煤氣發生爐
項目簡介：該產品采用電子脈沖技術，無風壓灶芯、高效離心干濕多級凈化防塵除焦系統，無煙、無塵，自然風配比科學；該產品在熱交換方面，在氣化和熱能源轉換的過程中(采暖)進行二次燃燒，通過熱交換器吸收煤氣的余熱進入發生爐通道，進行二次加熱交換，并通過補氧化裝置，集中進入爐膛內補氧。
項目負責： 鄭州金土地能源科技有限公司。
意義：該項目順應世界清潔燃料發展方向，高效多物質環保型煤氣發生爐的使用，極大程度的降低了用戶生活成本，是一種新型、節能、環保，高效產品，避免了能源浪費，保護了生態環境。
項目名稱： 50kW生物質
氣化發電機組
項目簡介：采用下吸式生物質氣化爐將生物質氣化轉化為燃氣，在經過必要的清洗和凈化處理，提高燃氣質量，通過儲氣柜和管網送至用戶家中和燃氣發電機組進行炊事和發電之用，實現氣電聯產。
該項目設計了下吸式生物質氣化爐喉部尺寸和結構，合理選擇了生物質氣化的當量比，提高了反應區的溫度及其均勻性，使產出氣中絕大部分焦油在穩定的高溫炭層發生二次裂解反應，在相當程度上減少了生物質氣化爐產出氣中的焦油含量并提高氣化爐對原料的適應性；選擇價格低廉且資源廣泛的石灰石作為催化劑應用于生物質氣化發電系統的實際運行過程中，進一步減少了產出氣中的焦油含量；對生物質氣化產出氣凈化設備進行了合理設計及優化組合，無二次污染；通過生物質氣化機組與燃氣發電機組的合理匹配，提高了系統的整體效率；掌握了固定床生物質氣化發電系統的設計方法，達到了應用推廣的要求；實現以我國豐富的秸稈等生物質廢棄物為原料、以農村和小型企業為服務對象的小型能源系統并且形成適合我國國情、具有特色的生物質能源的技術路線。
項目負責： 遼寧省能源研究所。
意義：以糧谷加工企業或木材加工企業為單位，利用當地的農業廢棄物或木材加工邊角料為原料的小型生物質氣化發電系統的研究和應用，具有投資少、見效快并且易于操作和管理等特點，在未來一段時間內，將具有一定的優越性。
項目名稱：利用藻類熱解制備
生物質液體燃料
項目簡介：該課題研究獲得了高脂肪含量的異養小球藻細胞，使其脂類化合物含量增加了4倍多，達細胞干重的55%。利用這些高脂肪含量的異養藻快速熱解獲得高產量的生物油，獲得了57.9%（藻干重）的產油率，是自養藻細胞產油率（16.6%）的3.4倍。利用異養轉化獲得的高脂肪含量的異養藻細胞進行快速熱解不僅獲得高產量，而且獲得了高品質的生物油。異養藻細胞的生物油熱值高達41 MJ kg-1，分別是木材生物油和自養藻生物油的2倍和1.4倍。與木材或農作物秸稈生物油和自養藻生物油相比，異養藻細胞的生物油具高熱值（41 MJ kg-1）、低密度（0.92 kg l-1）、低粘度（0.02 Pa s）的特點。這些特征與化石燃油相當，其應用價值更高。另外，與高等植物相比，藻類具有生長繁殖快、生長周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大規模自動化控制培養（生產）等優勢；另外藻類細胞內的脂肪和蛋白質含量高于高等植物，其裂解油產率和質量將大大高于一般的高等植物，如木材和農作物秸稈等生物質資源，因此研究成果的應用前景好。
篇10
“甲醇作為燃料的歷史不長，大規模的應用始于上世紀70年代末，即第一次石油危機之后。在歐洲和美國得到一些應用，主要是美國和德國。應用的方式是和汽油摻混形成甲醇汽油，目的是替代汽油。因為這些國家的汽油消耗量極大，減少汽油消耗首當其沖。后來，一方面由于國際油價緩和，甲醇供應不普及、排放控制困難、技術水平提高使汽油消耗量減少、甲醇的動力性較差等等因素，另一方面由于美國找到更好的替代燃料乙醇，因而整個世界的甲醇替代熱降溫?！碧旖虼髮W內燃機燃燒學國家重點試驗室姚春德教授介紹說，我國甲醇研究和應用雖然與國際幾乎同步，但我國的汽車在2002年之前數量很少，替代汽油的動力缺乏，所以甲醇作為替代燃料實際上沒有真正發展起來。汽車大發展后，局面發生改變，特別是乙醇汽油的應用，對甲醇汽油是一個很大促進，需要給甲醇正名的呼聲日益高漲。事實上，現今每年有數百萬噸的甲醇打著乙醇汽油的幌子已經摻到汽油中使用，由于甲醇與汽油可以互溶，大家看不到而已。所以，甲醇已是事實上的汽油替代燃料，只是沒有被政策公開作為燃料應用。
而隨著乙醇大規模供應的不足以及甲醇自身弱點的不斷被克服，近來被冠以“甲醇部長”稱號的前機械工業部部長何光遠提出：“甲醇最可能成為規模應用的替代燃料?！彼J為甲醇有強大的生命力和廣闊的發展前景：甲醇可以低成本大量供應，到2008年年底，我國甲醇產能已達2083萬噸，產量1061萬噸，目前在建的還有許多年產60萬噸以上的大型項目，資源量非其他替代能源可比；甲醇是含氧燃料，按分子量計算，氧含量占50％，甲醇本身的熱值為汽油的一半，但進入發動機的甲醇混合氣同汽油和空氣的混合氣相比，熱值所差無幾；甲醇的辛烷值高達116，抗爆性好，可提高發動機壓縮比，從而提高發動機的動力性；甲醇是液體燃料，方便儲運，方便加注，不需另建一套能源加注系統。
正是看好甲醇汽車的發展前景，不少汽車企業積極投入研發。如上海華普在上海內燃機研究所等單位配合下，與上海焦化廠合作，經過數年研發，目前，M100甲醇燃料轎車已經開發成功。他們開發車型不僅進行常規試驗，還將試驗轎車開到黑龍江漠河進行冬季寒帶試驗，到新疆吐魯番地區進行高溫試驗，到青海進行高原試驗，累計里程已達50多萬公里。再如奇瑞，他們從2005年著手開發甲醇靈活燃料發動機及轎車。三年來，對發動機用9種不同壓縮比進行試驗，對甲醇進行標定，對整車匹配和發動機進行強化試驗。2007年4月，第一批10輛靈活燃料轎車送到太原進行了兩個月M100甲醇燃料試運行；第二批12輛靈活燃料車于2007年10月送往太原，并在第一批車的基礎上進行優化。目前已具備批量生產條件。
不只在汽油機領域，姚春德教授在柴油機領域也有突破。他與上海焦化廠合作，試驗開發柴油／甲醇組合燃燒技術(壓燃)，與柴油實行雙燃料燃燒，啟動用柴油，發動機熱起來之后專用雙燃料。裝車進行道路試驗已經超過2萬公里，甲醇替代柴油20％以上，用不到1.2升甲醇換取1.0升柴油，熱效率提高40％以上。整車燃料效率提高10％以上。燃料費節約14％。目前這項技術正在擴大試驗范圍。為在大型柴油機上高效清潔大比例應用甲醇探索出新路。
