生物質燃料的缺點范文

導語：如何才能寫好一篇生物質燃料的缺點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】生物質電廠；輸送系統；設備選型

前言

勉縣凱迪生物質電廠1×30MW機組工程是利用當地林業廢棄物、農作物秸稈和稻殼等燃料發電的項目，電廠性質為可再生能源項目。本工程一次建設1×30MW高溫超高壓供熱機組。對于生物質電廠來說，其燃料系統的性能優劣直接影響到機組運行的安全和經濟性，本文就其燃料輸送系統的設計特點進行介紹和總結。

1 燃料設計資料

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

收到基揮發分 Var % 52.81 45

可燃硫 St，ar % 0.052 0.048

收到基低位發熱量 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）

設計燃料 30.228 665.016 24.18

校核燃料 33.945 746.79 27.156

注：日運行小時數按22小時計，年運行小時數按8000小時計。

2 燃料系統設計特點

本項目燃料系統設有四個干料棚，干料棚內的燃料通過組合式給料機或螺旋給料機送到皮帶機上，然后通過皮帶直接輸送至鍋爐。由于爐前料倉存在堵料、蓬料的風險，為了保證鍋爐的運行穩定性，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

燃料全部通過汽車運輸進廠，進廠燃料分為兩大類，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秸稈。

對于軟質秸稈，考慮采用整包進廠，大部分物料采用橋式抓斗起重機或移動卸料設備卸至破碎機料斗內經破碎直接輸送至鍋爐進行燃燒，這樣可以減少倒運環節，降低運行成本，超過破碎機破碎能力部分整包料堆放在燃料棚內。

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

2.2 給料設備

除鍋爐燃燒外，生物質發電的另一個設計難點就是給料系統。由于生物質燃料供應的多樣性，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，其物理性質受外界的影響會很大；另外燃料供應的季節性也較強，不同時間段內可能將燃用不同的燃料。因此，給料系統在方案設計時要充分考慮以上因素的影響。

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

板式給料機，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，對破碎后的燃料給料能力強，缺點是造價偏高，帶負荷啟動能力差。

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

無軸螺旋給料機適用于纏繞性不強、物料粒度大的燃料，由于本項目設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。由于此類設備存在問題較多，目前在新建電廠中此類給料設備基本已經不再應用。

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

2.3 破碎設備

目前在國內生物質發電項目中，不同規格不同出力的破碎機產品比較多，使用效果是各不一樣，價格差別很大，主要是兩類產品。

第一類，小出力的破碎機，這種設備以國產為主，設備性能較好，產品比較成熟，缺點是刀具易鈍化，基本每天要求磨刀幾次，不適宜長期穩定運行。

第二類，大出力的破碎設備，這類產品國內市場上廠家較少。

在進口破碎機產品上，在中國市場上在生物質發電領域有應用業績目前有2家，一個是丹麥的M&J破碎機，一個是美國的威猛破碎機，此類產品的特點是價格昂貴，產品性能好，能夠長期穩定運行。

針對該項目，根據選定的燃料技術方案，在本工程中，廠內破碎設備使用進口破碎機作主要破碎機型；廠外使用國產破碎機作為補充備用。這樣能保證機組的穩定運行，又節約了工程投資。

2.4 輸送設備

根據對國內大部分的生物質發電項目進行調研和收資，燃料輸送系統一般都能滿足使用要求，輸送設備主要包括以下幾種：普通帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、擋邊帶式輸送機、鏈式輸送機、管狀帶式輸送機等。

目前國內采用普通帶式輸送機的生物質電廠用的較多；管帶機在節約占地、密封輸送等方面有一定的優勢，但由于在給料段和卸料段需要一定的展開距離，本項目輸送系統距離較短，管帶機無優勢；鏈式輸送機只能整包上料，不應用于燃用多種燃料的電廠。大傾角帶式輸送機一般適用于場地受限的情況。針對本項目的具體特點，輸送設備采用普通帶式輸送機，通過加大一級帶寬和降低帶速，來防止運行過程中撒料現象的發生。

2.5 其它輔助設備的選型

燃料系統其它輔助設備主要包括汽車衡、計量裝置、噴霧抑塵設備、除鐵器等，都是廠用設備，是比較成熟的產品。由于目前還沒有適合生物質電廠的采樣設備，目前投產的生物質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

生物質發電工程中燃料輸送系統是一個極其重要的環節，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異；每個生物質電廠受地域影響，導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，導致實際燃料和設計燃料的差異較大，多方面的原因導致燃料輸送系統的設計方案多樣化。本項目在設計時，考察和調研了國內眾多的生物質電廠及燃料設備制造廠家，進行了多次技術交流。在以后進行生物質電廠設計時，根據項目的具體特點和燃料特性來選擇合適的相關設備，從而保證燃料輸送系統的設計是安全可靠性和經濟性。

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【關鍵詞】生物質；發電企業；成本控制

1.引言

隨著低碳經濟的到來，生物質能成為僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源。我國作為農業大國，有著豐富的生物質資源，生物質發電發展空間廣闊。在國家政策的支持下，生物質發電項目得到了快速發展。但是，生物質發電剛剛起步，成本控制不理想，投產的企業大部分處于虧損狀態。因此，如何解決生物質發電企業的成本控制管理問題已成為當務之急。

成本控制有廣義和狹義之分，廣義的成本控制包括事前控制、事中控制和事后控制；狹義的成本控制僅指成本的過程控制，不包括前饋控制和后饋控制[1]。本文所研究的生物質發電企業成本控制是狹義成本控制，依此制定與企業發展戰略相適應的成本戰略，從而降低生產成本、增強競爭能力。

2.生物質發電企業的成本構成

生物質發電項目的總成本計算公式為：

（1）

其中：C1表示燃料成本；C2表示職工工資；C3表示固定資產折舊額；C4表示大修理費；C5表示管理費；C6表示財務費用；N表示其他的成本費用。

生物質發電項目的燃料成本的計算公式：

（2）

其中：d1表示原材料成本；d2表示運輸成本；d3表示壓縮成本；d4表示裝卸成本；d5表示儲存成本。

3.XX縣生物質（秸稈）發電企業成本控制的案例分析

3.1 XX縣生物質（秸稈）發電項目的成本概況

XX縣生物質（秸稈）發電項目的情況介紹：建設裝機總容量為2×12MW抽汽凝汽式供熱機組配2×75t/h級秸稈燃燒鍋爐，年預計發電量為1.32×108kw·h，秸稈燃料在250～300元之間，預計年消耗量為25.65萬噸。該生物質發電廠主要的生產成本如表1所示：

通過以上數據我們可以得出：該生物質發電企業的成本費用構成中，燃料成本占到了總成本的67.40%，所占比重是最大的。所以，我們要先從降低燃料成本入手，以降低生物質發電項目的總成本。

該縣生物質發電項目的總成本為11039.554萬元，則單位電力成本為0.84元/kw·h。國家發改委于2010年7月26日通知規定農林生物質發電標桿上網電價上調為0.75元/kw·h，所以該縣年處于虧損狀態。

3.2 XX縣生物質發電項目的成本控制分析

量本利分析，是指在成本性態的基礎之上，對成本、業務量與利潤之間的依存關系所進行的分析[2]。盈虧平衡分析是量本利分析的一項重要內容。根據以上成本費用的計算，可以得到該縣生物質發電的盈虧平衡預測，如表2所示。

通過表2的盈虧平衡分析，上網電價為0.75元/千瓦，用P、a、p、b、x分別表示企業的利潤、固定成本、單價、變動成本和銷售量，則根據量本利的基本公式：

（3）

可以計算得出：該生物質發電企業的單位發電變動成本：

（4）

則該縣生物質發電的燃料成本為：

（5）

其中：x1表示發電量；x2表示燃料的年消耗量；b1表示變動的職工工資；b2表示變動的管理費用；b3表示變動的制造費用；b4表示其他費用。

計算得出若該企業想要保本發電，燃料的收購價不應該超過210元。然而要想控制秸稈的價格，必須從原材料成本、運輸成本、壓縮成本、裝卸成本與儲存成本等方面著手分析，尋找解決措施。

4.生物質發電項目的成本控制存在的問題與對策

（1）燃料成本控制問題與對策

燃料成本過高是導致生物質發電企業虧損的最主要原因。首先是季節問題，秋季收獲，秸稈存儲空間緊張；其他季節存儲空間閑置。正在建設中的生物質發電項目將陸續投產，燃料市場競爭將更激烈，燃料收購半徑長和人力成本高等問題將會愈加突出，投產就虧損的尷尬局面將無法避免。而且秸稈本身不適于長距離運輸；秸稈資源分散，增加了收集成本。

要突破瓶頸，必須在燃料收、運、儲等方面采取措施，控制成本。首先，要建立起“農戶分散收集晾干-秸稈收購站購買-運輸公司運輸-電廠”的生物質燃料收、運、儲模式。建立專門的收購站保證燃料供給，減少儲存成本。使用機器將秸稈壓縮打包、壓縮大捆，還可以使用成型造粒工藝增加秸稈的比重，可部分解決運輸問題。為避免同行競爭，積極開展價格聯盟或開發新的燃料品種。

（2）維修費用控制問題與對策

設備穩定性也是該縣生物質發電企業所面臨的問題。盡管汽輪發電機、鍋爐等關鍵設備運行比較穩定，但給給料系統、水泵、引風機等輔助設備由于噪聲大、震動大等缺點，影響到整個秸稈發電系統的穩定運行，需要不時地停產檢修，影響了企業的經濟效益，增加了企業的運營成本。

為降低維修費用，生物質發電企業要制定日常的設備檢查辦法，減少現場設備的出現缺陷的幾率，減少企業的運營成本，而且生產運行人員要參考其他機組的技術經濟指標，及時調整指標。由于生物質發電企業具有明顯的季節性，生產運行人員要根據季節的變化適時地調整機組的運行參數。

（3）財務管理存在問題與對策

財務軟件的廣泛運用在一定程度上縮減了財務人員地核算壓力，提高了工作效率，但是在成本控制方面仍然有多不完善的地方，缺乏有效的內部控制，在預算管理、數據分析、指標分解、削減成本、成本控制等過程的控制比較薄弱。

嚴格控制成本預算，就要加強資金管理，提高資金的使用效率。財務部門要準確編制預算開支，減少資金浪費的現象；加強費用的控制，強調預算剛性，要根據生產經營中的問題進行分析，及時發現、解決問題。建立與之配套的會計服務體系，提供規范的會計核算和準確的財務數據。還要加強內部控制，縮減成本開支，增強企業的經濟效益。

（4）政府扶持現狀與改進建議

盡管政府頒布了一些稅收優惠政策促進了生物質發電的發展，但支持力度還待進一步加大。根據《可再生能源法》規定，農林剩余物生物質發電享受財政稅收等優惠政策，但是在目前的電價和稅收政策下，生物質發電企業增值稅實際稅負約為11%，其遠遠高于火力發電（稅負約6%～8%）和小水電（稅負約3%）稅負，生物質發電離不開國家財政、稅收的政策支持。

國家政策的導向作用對生物質發電至關重要。首先，要做好全國生物質資源整體情況的調查和評價分布情況，編制發展規劃，統籌生物質發電行業的區域布局，防治盲目建設。其次，完善生物質發電的標準和規范，加強管理，嚴格項目核準，制定行業準入和技術標準。再次，完善生物質發電定價和費用分攤機制。實行合理的投資補貼和產品補貼，加大轉移支付力度，設立生物質發電產業發展專項資金，在財政預算中單列專項引導資金項目。

參考文獻：

[1]陳麗輝.生物質發電企業成本管理研究[D].華北電力大學，2011.

[2]高孝春.發電企業成本控制探析[J].中國電力教育，2009（1）.

[3]崔和瑞.邱大芳.任峰.我國秸稈發電項目推廣中的問題與政府責任及其實現路徑[J].農業現代化研究，2012（1）.

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第二代生物燃料指的是以麥稈、稻草和木屑等農林廢棄物或藻類、紙漿廢液為主要原料,使用纖維素酶或其他發酵手段將其轉化為生物乙醇或生物柴油的模式。第二代生物燃料與第一代最重要的區別在于其不再以糧食作物為原料,從而最大限度地降低了對食品供應的威脅。第二代生物燃料不僅有助于減少對傳統化石能源的依賴,也能減少溫室氣體的排放,對實現全球可持續性發展具有重要作用。許多國家都制定了或是正在執行相關計劃,大力發展第二代生物燃料。

Frost & Sullivan預計2011年將是第二代生物燃料技術大規模工業化的一年,市場規模將以每年200,000噸的速度擴大。在2017年前后,第二代生物燃料有望成為能源的重要組成部分。

技術分析

第二代生物燃料的發展離不開技術,唯有其技術的不斷更新,方能使其發揮優勢,不斷開拓市場。目前生物燃料生產技術的主要技術方法主要有水解發酵、氣化發酵、氣化催化合成和熱解。雖然這些技術現在都還處在實驗階段,但是近年來各國及各大企業都投入巨資研發,成果不斷。

我國擁有豐富的纖維素資源。據估算,我國每年生產的農作物秸稈、谷糠和餅粕的總產量高達7.8 億噸以上,其中玉米秸稈占3.3億噸(占總量的42.4%)、小麥秸稈占1.5億噸(占19.7%),而稻草秸稈占1.2億噸(占15.3%),此三類纖維素占全國總纖維素產量的77.4%以上。不過,目前大量的秸稈主要被用于生物質直燃發電,燃燒轉換效率并不高。由于缺乏成熟的秸稈制備燃料乙醇技術,纖維素制備乙醇的轉化成本偏高。一旦該項技術取得重大突破,無論從單位秸稈生產出產品的熱值還是產品的價值計算,都將構成生物質直燃發電的有力競爭對手。

纖維素乙醇所應用的技術主要是水解發酵技術,該技術首先采用弱酸、弱堿或者酶水解原材料,破壞纖維素和半纖維素,使其轉化成為C5、C6糖類。這些糖類再進一步發酵成為酒精。

纖維素乙醇技術的優點是以熱水和酶作為基礎,流程簡單,碳排放明顯低于其他生物燃料技術。全程不需要高溫高壓。纖維素預處理階段基本就能將纖維素全部水解,而不能處理的木質素也可以通過分離燃燒產生能源。當然它也有其缺點,比如預處理成本比較高、產率較低等等?，F在各主要公司的研究團隊和相關科研機構都加大了對預處理過程及新型水解酶和酵母的研發力度,使該技術的發展充滿機會。帝斯曼公司于2010年6月28日宣布研發出新型的酵母技術,據稱能將水解和發酵效率提高一倍。

市場分析

第二代生物燃料目前正處于起步階段,在國內還沒有形成大規模生產?，F在國內主要的生物燃料公司,包括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和黑龍江華潤酒精有限公司,都屬于第一代生物燃料企業。但是隨著近年來糧食價格不斷攀升以及中國政府引導發展非糧生物燃料政策的出臺,這些企業在積極研發下一代生物燃料技術。08年以來,重點發展的非糧燃料企業多采用1.5代生物燃料技術,原料主要采用木薯(華南)、甘薯(華中、西南)與甜高粱(華北、華東)等作物。隨著近年來薯類成本上升較多,薯類制備生物乙醇能否維持盈利也是該產業的一大疑問。

中國參與第二代生物燃料技術研發的只有河南天冠集團等少數幾家企業,但運營規模還非常小,諾維信公司已經同中糧集團和中石化開展合作,研究纖維素乙醇。2008年,美國纖維素乙醇的成本為約2到4美元每加侖(3.6-7.2人民幣/升)。第一代乙醇工廠以玉米為原料生產乙醇的成本約為每加侖1.5美元(2.7人民幣/升),但加上稅收和分銷支出,其價格比燃氣價格更高。纖維乙醇的價格必須通過可行的技術達到降低目的。

技術發展及市場競爭

由于整個行業還處于剛剛起步階段,市場規模偏小,因而沒有激烈的市場競爭。先期進入的企業一旦確立了技術優勢,就能在市場競爭中處于有利地位。隨著政策扶持力度加大和新進入企業增多,預計未來技術進步的步伐會越來越快。

替代品的威脅

作為傳統化石能源的替代品,生物燃料的重要性會隨著石油、煤炭等能源的儲量減少和價格攀升逐步增強。然而,由于目前生產成本相對較高、技術尚不成熟,生物燃料也受到包括生物質直燃發電、太陽能、風能、水電在內的其他可再生能源的威脅。不過,在可預計的未來,生物燃料有望憑借其能夠兼容現有汽油機、柴油機、能與汽油、柴油摻雜使用而且能量密度高、蓄能方便等優勢占有越來越重要的地位。

穩定的銷售模式

在中國,生物燃料包括生物乙醇和生物柴油兩個組成部分。生物乙醇市場的主要銷售渠道是中石油、中石化加油站。而生物柴油市場因為規模小,目前的主流渠道是廠家直供輔以民營加油站。由于生物乙醇的售價是與成品油聯動的,收購價格也按發改委相關文件執行,因此受渠道議價能力影響不大。但生物柴油市場由于沒有相關文件指導,生產、供應量偏小,客戶分散,市場渠道尚不穩定。有待政府更進一步的指導和扶持來實現常規化和穩定化。

原料供應分散且不足

足量、穩定的原料供應才能支持生物燃料的快速發展。以中國纖維素乙醇為例。纖維素乙醇主要以農林廢料為原料。據中國農業部統計,全國每年秸稈等農業廢料產量在7億噸以上,但去除農民焚燒填埋和生物質直燃消耗等去處,僅剩余3億噸以上。目前中國國內沒有統一的秸稈供應商,主要依賴于生物燃料企業自己從農民和大型農場所在地收購,這也增加了秸稈收購和儲運成本。

市場進入門檻高

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關鍵詞：教學改革；新能源發電技術；創新人才培養

作者簡介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學機電學院電力電子系，講師。

基金項目：本文系電子科技大學中央高?；究蒲袠I務費資助（項目編號：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源發電技術”是電子科技大學電氣工程及自動化、機械設計制造及自動化、工業工程三個專業課程體系中的一門重要課程。該課程屬于高年級本科生的專業選修課，共32課時、內容多、知識面廣、綜合性強。[1， 2]由于三個專業的學生知識體系存在一定差異，在教學理念、教學內容、教學方法等方面，需要做出系統的設計和創新。筆者在教學過程中，充分吸收國外高校模塊化教學模式、凝練教學內容，充分利用交互式教學方法，采用課堂講授、提問與解答、課程項目、研究報告等手段，把互動式教學方法成功應用到教學實踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵不同專業背景的學生組成研究小組對課程項目進行協作研究，提升了學生的學習興趣，培養了學生的自主創新能力。[3， 4]

一、國外“新能源發電技術”教學內容與模式回顧

1.麻省理工學院（MIT）的模塊化教學模式

課程簡介：課程評估當前和未來潛在的能源系統，包括資源提取、轉換和最終使用技術，重點區域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統能源的生產技術，能源最終用途和替代品，在不同國家的消費習慣。

第一部分：能源的背景。欠發達國家日益增長的能源需求、發達國家可持續的未來能源。能源概述、能源供給和需求的問題；能源轉換和經濟性分析，氣候變化和應對措施。模塊1：能量傳遞和轉換方法。模塊2：資源評估和消耗分析。模塊3：能量轉換、傳輸和存儲。模塊4：系統的分析方法。模塊5：能源供應，需求和存儲規劃。模塊6：電氣系統動力學。模塊7：熱力學與效率的計算。

第二部分：具體的能源技術。模塊1：核能的基礎和現狀；核廢料處理；擴建民用核能和核擴散。模塊2：化石能源的燃料轉換，電源循環，聯合循環。模塊3：地熱能源的類型；技術、環境、社會和經濟問題。模塊4：生物質能資源和用途，資源的類型和要求。

第三部分：能源最終用途，方案評估和權衡分析。模塊1：汽車技術和燃料經濟政策。模塊2：生物質轉化的生命周期分析；土地使用問題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學方法電能儲存、能量轉換，燃料電池。模塊4：可持續能源，非洲撒哈拉以南地區的電力系統的挑戰和選擇。

2.瑞典皇家理工學院（KTH）課程內容與要求

課程內容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務的要求。包括現有和未來的替代能源，如水能、風能、太陽能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統面臨的挑戰；動態整合各種可再生能源。在整個教學過程中，學生的讀、寫和研討主題是“先進的可再生能源系統技術”，特別是通過項目工作和多個為期半天的研討會對相關專題進行研討，每個人都參與演講和討論，并邀請有行業工程背景的專家和政策制定者來課堂參與探討，豐富課堂內容、提升教學質量。

課程要求：在課程結束時，學生應能夠分析和設計能源系統，利用風能、生物能源、太陽能產生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學生能詳細說明風能、生物能、太陽能基本原理和主要特點，以及它們之間的區別。能掌握這3種可再生能源系統的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統對環境和社會的影響。

3.威斯康星大學（UWM）課程內容與要求

課程內容：學習有關國家最先進的可再生能源系統，包括生物質、電力和液體燃料，以及風力、太陽能、水電。學生們將對可再生能源電力和能源供應做工程計算，并要了解可再生能源的生產、分配和最終使用系統。能源存儲、可再生能源政策；經濟分析，購買和銷售能源；風能理論與實踐；太陽能可用性，光熱和光伏發電系統；水電；地熱，潮汐能和波浪發電；生物能源、生物質燃燒熱力和電力；生物質氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評估。

課程要求：掌握基本的可再生能源系統的工程計算，了解可再生資源評估和能源基礎設施一體化。確定可再生能源系統的環境影響。設計和評估可再生能源系統的技術和經濟上的可行性。了解能源在社會中的關鍵作用。了解可再生能源發展的公共政策、市場結構。卓越學生的學習成果：能夠運用數學、科學和工程原則進行實驗設計，并能分析和解釋實驗現象。有能力設計一個系統、部件或過程，以滿足預期要求，具備解決工程問題和有效溝通的能力。

二、創新人才培養模式下“新能源發電技術”教學設計

通過對該課程的學習，使學生了解中國的能源現狀，掌握電源變換與控制技術的基本原理，掌握光伏發電和風力發電的基本原理及系統的構成，加深對中國風力資源和風力發電基本原理的認識，理解生物質資源的利用現狀、轉換與控制技術的基本原理，了解天然氣、燃氣發電與控制技術的基本原理和應用情況。吸收國外經驗，設計教學模塊。

1.電源變換和控制技術

內容要點：電力電子器件的概念、特征和分類，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場效應晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：單管不隔離式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類、參數計算；AC—AC變換電路。

課堂提問：晶閘管的導通和關斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區別是什么？交流調壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失??？

課程項目1：讓學生設計一個50kW的相控整流和PWM整流電路，進行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫研究報告。

2.風能、風力發電與控制技術

內容要點：風的產生、特性與應用；風力發電機組的結構、分類與工作原理；風力發電的特點、控制要求和功率調節控制；風力發電機組的并網運行和功率補償：同步發電機組、異步發電機組和雙饋異步發電機組的并網運行和功率補償。

課堂提問：簡述風能轉換的基本原理。風力機的空氣動力學參數有哪些？具體怎么求解？風力機有哪幾種分類方法？

課程項目2：讓學生設計基于全功率變換器的風力發電系統，在課程項目1的PWM整流電路的基礎上，設計整流和逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

3.太陽能、光伏發電與控制技術

內容要點：太陽能利用方式、分類及原理，中國光伏發電的歷史和研究現狀；太陽能電池的工作原理，太陽能電池材料的光學性質、等效電路、輸出功率和填充因數，太陽能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術；太陽能光伏發電系統設備構成，正弦波PWM技術，逆變器基本特性及評價；獨立光伏發電系統的結構及工作原理、系統構成；并網光伏發電系統的分類、特點、結構、供電形式和設備構成。

課堂提問：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據制作工藝的不同它們各有什么特點？什么是正弦波PWM逆變技術？并網光伏發電系統由哪幾部分構成？

課程項目3：讓學生設計小功率并網光伏發電系統，在課程項目2逆變電路的基礎上，設計單相及三相逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

4.生物質能的轉換與控制技術

內容要點：生物質能的定義、生物質資源特點及類別；生物質能轉換和發電技術、生物質能轉換的能源模形式，城市垃圾、生物質燃氣發電技術；生物質熱裂解發電技術的分類、生物質熱裂解機理，生物質熱裂解技術及裝置簡介；我國生物質能的利用現狀及開發生物質能的必要性，生物質能發電前景。

課堂提問：生物質能的優缺點是什么？根據其優缺點如何揚長避短充分利用生物質資源？生物質熱裂解的機理是什么？請詳細分析說明。影響生物質熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？

5.天然氣、燃氣發電與控制技術

內容要點：天然氣水合物的概念，形成機理及化學性質；天然氣的綜合利用、環境價值與發展前景；小型燃氣輪機發電機組的原理及用途、主要形式及應用前景；燃氣輪機組的電能變換與控制系統、電網供電及控制；燃氣發電機組的并網運行與控制策略，DC-AC低頻并網逆變技術，DC-AC/ AC-DC-AC三級變換高頻環節并網逆變技術；燃氣發電機組高頻并網逆變的控制策略。

課堂提問：小型燃氣輪機組并網發電的原理是什么？簡述燃氣輪機組電能變換系統的結構和工作原理。燃氣發電機組高頻并網逆變是如何實現的？

三、結束語

在充分吸收國外高?！靶履茉窗l電技術”模塊化教學模式的基礎上，以人才培養為中心，凝練教學內容、改革教學方法，提高了學生對該課程的學習興趣，課堂互動得到明顯改善，不同專業背景的學生能夠對課程項目進行協作研究，發揮各自的特長收集和吸收國外前沿技術，在PPT演講、研究報告撰寫方面鍛煉了學生的綜合能力，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]何瑞文，謝云，陳璟華.電氣工程及其自動化專業建設與實踐模式探討[J].中國電力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三義.淺談新能源發電技術[J].中國電力教育，2011，（15）：92-93.

篇5

關鍵詞：餐飲廢水；可再生綠色能源；微生物燃料電池

隨著我國第三產業的發展，餐飲業作為龍頭產業正在逐年加速發展，隨之排放的餐飲廢水也在逐年遞增［1-2］。據國內幾大城市對餐飲業排放污水污染指標檢測的結果顯示：BOD為300～400mg/L，SS為300～400mg/L，COD為1～4mg/L，油脂在150mg/L以上［3］。此類廢水中成分復雜，懸浮物較多，既有較高濃度的動植物油，也有含量很高的有機物，未經處理直接排放到市政管網將引起較大的經濟損失和危害人體健康。近年，由于大量有機能源浪費和全球可再生綠色能源危機的發生，合理利用可再生能源成為重要的發展趨勢，餐飲廢水中含有大量的有機物，將其預處理后與新興的微生物燃料電池結合，不僅可以去除餐飲廢水中的有機物，還可以產生電能。

1餐飲廢水的特點

（1）餐飲廢水中含脂肪類及動植物油居多，漂浮于水面的油，影響空氣和水界面的氧交換，分散于水中的油可被微生物氧化分解，故油類不僅降低復氧速率，而且消耗水中的溶解氧，使水質惡化。若要利用廢水中的有機物需對其進行預處理，使其不影響后續裝置的運行。（2）餐飲廢水的排放時間較集中，且流量變化較大。（3）餐飲營業場所較分散，且大多布置緊湊，空間狹小，可利用空間有限。（4）國內已研制出處理餐飲廢水的一體化設備，可因處理能力有限，且一次性投資較大，許多餐飲店一般都不采用。

2餐飲廢水的處理技術

根據餐飲廢水的組成及污染物的性質，其主要處理任務是去除高濃度的動植物油、有機物及大量的懸浮物質。目前，我國對于餐飲廢水處理的主要技術方法有混凝法、電化學法及生物處理法等。其中生物處理法又包括SBR法、厭氧-好氧聯合工藝法、膜生物反應器法等。2.1SBR法SBR是序批式活性污泥處理系統的簡稱，是一種使用間歇曝氣方式的活性污泥污水處理技術。蒙溫婉等［4］選用SBR工藝，考察曝氣時間、污泥沉降比及溶解氧對處理效果的影響，從而確定出該工藝的最佳運行條件。SBR法運行效果穩定，有較強的耐沖擊能力，工藝簡單，處理時間短、處理效果好，具有較好的脫氮除磷效果且維護管理方便，可以實現自動控制。SBR法對于流量時變化系數大和流量變化較大的餐飲廢水來說是一種較好的選擇。餐飲廢水經SBR法處理后，出水水質一般能達到《污水綜合排放標準（GB8978-1996）》二級排放標準。SBR法的不足之處是不能連續進水和出水，且單池造價相對較高。2.2厭氧-好氧聯合工藝法對于COD含量常常大于1000mg/L的餐飲廢水，可以考慮用厭氧-好氧聯合工藝來處理，廢水常見的工藝有：巴顛甫脫氮除磷工藝、水解酸化-缺氧-好氧聯合工藝、厭氧-缺氧-好氧聯合工藝等。這些工藝通常是先進行厭氧處理，去除廢水中大部分溶解性有機物，并將大分子物質轉化成小分子物質，再用好氧裝置進行進一步降解，去除殘余的含碳有機物質。趙錦輝等［5］采用厭氧—好氧填料床聯合工藝處理餐飲廢水中有機物、懸浮物、氨氮、磷素，當水力停留時間（HRT）為8h，即厭氧4h和好氧4h，進水流量為260L/d，工藝對CODCr的去除率可達到90%以上，其中出水CODCr、氨氮、S、磷酸鹽指標均達到國家一級排放標。2.3膜生物反應器法膜生物反應器法是指把生物反應與膜分離相結合，利用膜作為分離介質代替常規重力沉淀固液分離獲得出水，并能改變反應進程和提高反應效率的污水處理方法。此法是現代膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術，膜分離技術大大提高了生物反應器的處理效率。MBR工藝的不利之處在于膜價格高，系統投資較大，膜易污染等。尹艷華等［6］在實驗室內研究了膜生物反應器處理餐飲廢水。此試驗在長達近3個月的運行時間內，膜生物反應器法對餐飲廢水處理效果較好，且運行穩定，出水不僅能達到《污水綜合排放標準（GB8978-96》的一級標準，而且還可達到中水回用水質標準。

3微生物燃料電池處理餐飲廢水

微生物燃料電池（MFC）是近年來新興的一種產電和水處理結合的方法，其原理是利用微生物代謝活動將儲存在有機物中的化學能直接轉化為電能，產電的同時也能達到去除污廢水中的有機物、凈化水質的效果。微生物燃料電池利用污廢水中的有機物，在處理污廢水的同時產生電能，而且產電的整個過程不會產生任何污染環境的有害氣體和液體，被看作是一種高效益、低能耗、清潔環保的新型廢水處理工藝［7-9］。微生物燃料電池簡單易操作，成本較其他產電裝置低，其燃料的來源較廣泛。樊立萍和苗曉慧［10］在研究不同電解液及污水稀釋比條件下，雙室MFC處理食堂餐飲廢水的污水處理效果和產電性能，得到較好的適合MFC廢水處理與同步產電的運行環境。當濃度為0.4mol/L的NaCl作為陰極電解液且在污水稀釋比為2∶1的條件下，微生物燃料電池系統的產電量最大，穩態電流密度為8.8mA/m2。此時得到污水處理效果比較理想，且COD去除率為33.3%。

4結語

篇6

關鍵詞：平模直輥式；生物質成型機；改進設計

中圖分類號：S216 文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）15－3175-03

Improved Designing of the Flat Mould and Direct Roll Biomass Briquetting Machine

YANG Bo1，ZHAO Wei－li1，JIA Meng－li2，DU Zhen－zhou1

（1．Wanfang College of Science ＆ Technology HPU， Jiaozuo 454000， Henan， China；

2． Mechanical ＆ Electrical Engineering College of Jiaozuo University， Jiaozuo 454000， Henan，China）

Abstract： Aiming at the problems of shaft－stuck， roller－slipping， material feed room blocking， roller－wearing and so on in the process of test of flat mould and direct roll biomass briquetting machine， some effective solutions and improving－ideas were given by plenty of experiments and quantitative analysis method， such as modifing the connection mode between the material feed room and the frame， changing the flat roller to conical roller etc． The methods had strong theoretical and practical significance．

Key words： the flat mould and direct roll； biomass briquetting machine； improved design

我國對生物質固化成型技術的研究始于20世紀80年代，在生物質螺旋擠壓成型、活塞壓縮成型和成型機擠壓成型等方面都有所突破。平模式生物質成型機是固化成型技術的一種，它以其堅固耐用、原料適應性強等優點逐漸取得生產者和消費者的青睞。針對平模直輥式生物質成型機的生產試驗情況，對平模直輥式生物質成型機自身設計中存在的缺點進行了分析，并提出解決方案。

1平模直輥式生物質成型機的結構及工作原理

平模直輥式成型機主要工作部件由傳動系統（電機、變速箱、傳動軸）、喂料室、壓輥、壓模、出料斗等組成（圖1）。機器工作時，原料添入喂料室，電機通過變速箱將速度調整到所需轉速，帶動傳動軸，通過壓輥與壓模相對運動將物料夾持、壓縮、壓實進入?？?，通過?？锥纬砂魻?。平模成型機分兩種傳動形式：一種是壓輥架固定在機殼上，主軸帶動壓模主動運轉，壓輥被動；另一種是壓模固定，主軸帶動壓輥架運轉，壓輥在繞軸公轉的同時進行自轉。兩種傳動方式雖然不同，但工作原理是相同的，現以后者為例進行分析。

2平模直輥式生物質成型機存在的不足

2．1密封問題

長期生產性試驗過程中會出現傳動系統（主要為主軸和平模傳動處、壓輥架和輥輪傳動處）卡死的現象（圖2、圖3），分析其原因主要問題是密封不嚴引起。成型機工作環境惡劣，工作過程中粉塵等細小顆粒因密封不嚴易進入傳動系統，工作時間較長溫度又高，粉塵顆粒容易進入配合處并附著到傳動軸上，導致設備不能正常運行。

2．2壓輥、平模、?？椎牟馁|選擇

經過一段生產性試驗后，發現壓輥（磨成了腰鼓形）、平模面、?？椎哪p量都過大，主要由于物料是在平模和壓輥之間被強烈擠壓而通過模具成型的，故要求這三個部件都應具有較強的強度和耐磨性以及耐腐蝕性，并做特殊處理。

2．3喂料室設計方面

物料進入平模機的第一個工位是喂料室（圖4），喂料室起到緩存物料和喂料的作用，完成向磨輥楔形攫取角的喂入。喂料室有兩個特點：一是喂料空間廣闊，為專門擠壓生物質原料的大直徑壓輥提供了空間，也為蓬松的生物質原料提供了喂料空間；二是利用重力作用進行直接喂料高效實用。

該試驗機型喂料室的設計基本滿足了這兩個重要的功能，但試驗中當喂料室物料出現打滑、結拱、堵料等情況致使?？撞荒茼樌隽蠒r，清理工作非常困難，主要是因為喂料室自身比較笨重，與機身采用的是四周螺栓連接形式（圖4），不易拆卸，因此對料斗與機身的連接方式應當予以改進［1，2］。

2．4堵機現象

該機型生產性試驗中偶爾會出現堵機現象，通過定性分析，主要原因是模孔設計長徑比過大等不合理因素造成的。?？鬃鳛槌尚蜋C的核心工作部件，?？椎慕Y構參數是否合適，?？椎拈_孔面積、?？壮叽纭⒛？着挪挤绞降纫囟际菦Q定成型棒性能的重要因素，模孔長徑比越小，產量越大，但是原料密度越小，質量也越差，甚至出現不成型；長徑比過大，則容易堵機。

要避免發生堵機現象，生產出優質的壓塊燃料，必須要對?？椎慕Y構參數選擇進行大量的理論研究和試驗分析。

2．5壓輥設計方面

長期試驗壓輥出現下面兩個問題：①壓輥易出現打滑現象，?？撞荒苷３隽?；②壓輥磨損情況較為嚴重，平模直輥的外形幾乎磨成了腰鼓形，其外徑差達2 mm之多。通過對壓輥、物料及平模之間的運動分析，得知它們之間主要是滾動和前后滑動，壓輥滾動可以給物料提供向下的正壓力（壓輥對物料的攫取力）；前后滑動一是可以起到對物料的剪切作用，這一點對于成型是有益的；二是在壓輥與物料之間、物料與平模面之間產生了較大摩擦力，同時增加了打滑的可能性，這一點需要避免。該機型由于壓輥轉速過快，就降低了壓輥對物料向下的攫取力，增加了壓輥、物料與平模之間的摩擦力（圖5），致使喂料室易出現打滑、結殼、堵塞等現象。此外，為了增加輥輪對物料向下的正壓力（攫取力），降低輥輪與物料、物料與平模面之間的摩擦力，應對輥輪的外形重新設計［3，4］。

3平模直輥式生物質成型機的改進設計

3．1加工方面

在主軸與平模轉動處、壓輥架與輥輪轉動處必須要采用耐高溫、密封效果好的密封圈，如此可以有效地避免細小粉塵顆粒的進入。

3．2喂料室改進措施

喂料室與機身之間的連接由四周是螺栓連接方式設計為兩個合頁與螺栓的三點連接方式（圖6）。當預壓裝置中出現結殼堵塞情況時，把料斗通過合頁進行旋轉，就可以方便地清理堵塞物料，節省人力和物力。

3．3平模及?？?/p>

平模及模孔應選取耐磨性高的特殊材料，做淬火處理。模孔設計中最為關鍵處就是長徑比的選擇，需要做詳細的理論分析和試驗。

3．4壓輥改進措施

降低壓輥轉速可以減少打滑現象，同時增加對物料向下的正壓力。對壓輥進行重新設計，由直輥設計成錐輥（圖7），這樣，錐輥在平模板上作圓周運動時，在物料摩擦力的作用下作純滾運動，前后滑動減少，大大提高了壓輥對物料的附著效果，增強了對物料的擠壓效果；同時，壓輪與物料、物料與平模之間的摩擦力就減小，避免輥輪出現腰鼓形狀［5，6］。

4小結

平模成型機加工生物質燃料原料具有其獨特的優點，本文根據長期生產性試驗中出現的問題，提出了解決辦法。

1）凡是轉動軸的密封用耐高溫的密封圈，可以有效地避免粉塵等雜質顆粒的進入，避免設備出現機械故障。

2）喂料室改為一端螺栓連接，另一端合頁連接。當發生堵料現象時，可以很方便地拆卸進行清理。

3）壓輥錐輥設計取代直輥設計，可以大大提高壓輥對物料的攫取力，減少輥輪的前后滑動，降低摩擦力，減少磨損，對生產更為有利。

參考文獻：

［1］ 趙明杰，勝，梁浩，等．平模制粒機在生物質燃料成型方面的應用［J］．農業機械，2008（13）：66－69．

［2］ 黎粵華，王述洋． 生物質燃料平模固化成型機壓輥特性分析［J］．機電產品開發與創新，2009，11（6）：47－49．

［3］ 孟憲梅，明昱． 制粒機出粒困難故障原因分析與排除［J］．吉林糧食高等?？茖W校學報，1998，13（2）：1-2．

［4］ 陳軍華， 楊志軍． 有機型復合顆粒肥生產線設計［J］．浙江萬里學院學報，1999，12（1）：12-14，27．

篇7

關鍵詞：太陽能采暖系統，設計，能源

Abstract: along with the development of national economy, increasing demand for energy, energy utilization situation tense, and the wide use of conventional energy sources will cause adverse effect on the environment. Solar heating system promotion has become increasingly important. This paper expounds the solar heating system status, analyzes the solar heating system of some problems existing in the design, and puts forward the corresponding countermeasures.

Keywords: solar heating system, and design, energy

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

前言

隨著國民經濟的發展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環境負荷，將成為未來能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/（m2.a），全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤，具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當的比例，利用太陽能來滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。

1太陽能采暖系統概況

1.1太陽能采暖系統原理

太陽能采暖系統是指以太陽能作為采暖系統的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。主動式太陽能采暖系統主要由太陽能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩定，但同時，投資費用也增大，系統更加復雜。隨著經濟和社會的發展，主動式太陽能采暖開始大規模應用。

1.2國外應用現狀

歐洲、北美對太陽能供熱（熱水、采暖）系統的工程應用已有幾十年歷史，過去主要用于單體建筑內的小型系統，近十余年來，包括區域供熱在內的大型太陽能供熱采暖綜合系統的工程應用有較快發展。德國是應用太陽能供熱技術較早的國家，太陽能采暖技術已經在德國居住區供熱設置改造和配套建設中得到廣泛推廣和應用；歐洲大多數國家都積極鼓勵支持利用太陽能，對安裝太陽能裝置的家庭實行補貼政策，一般補貼為系統造價的20－50％；以色列80％住宅裝有太陽能熱水器，政府以立法形式規定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽能熱水器。丹麥Marstal太陽能供熱采暖工程是世界上最大的太陽能供熱采暖系統，太陽能集熱器設置在大面積空地上，集熱器面積1.83萬m2，與社區熱力網連接，1996年建成運行，年熱負荷28GWh/y，同時使用2100m3水箱、4000m3水容量砂礫層及10000m3地下水池蓄熱。

1.3國內應用現狀

我國太陽能產業發展很快，截至2006年，我國太陽能熱水器年生產能力達到1500萬平方米，在用太陽能熱水器總集熱面積達1億平方米，生產量和使用量居世界第一。雖然我國太陽能熱水器應用已經相當廣泛，但太陽能采暖工程應用卻處于起步階段，已建成的都是單體示范建筑，如北京清華陽光公司辦公樓、天普新能源示范大樓等，太陽能區域供熱采暖工程則還沒有應用實踐。

近年的太陽能采暖建設項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區縣新民居的太陽能采暖工程。由于農村住宅相對分散，密度低，不宜采用投資大、維護水平高的集中供暖模式，而傳統的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環境、費用較高等問題，在農村推廣安全環保、運行費用低的太陽能采暖系統符合新農村建設的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠大于太陽能熱水系統，安裝位置要求較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區存在安裝建設條件不足的問題，限制了應用，而農村住宅一般建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，具備建設太陽能采暖項目的良好條件。北京平谷區新民居太陽能采暖工程項目進展較早，有很多成功應用的經驗。

2太陽能采暖系統設備

2.1集熱器

常見的太陽能集熱器有平板型和真空管

型兩種，其中，真空管型又可分為全玻璃真空管型、U型管真空管和熱管真空管集熱器。目

前在我國太陽能熱水器市場，平板太陽能熱水器約占10％左右的市場份額，其余均為真空管太陽能熱水器，而國外平板太陽能熱水器則占90％以上的市場份額，中國與世界太陽能市場主流存在巨大差異。由于太陽能采暖系統與建筑結合緊密，因而對集熱產品與建筑的結合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結構簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀、結構強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結合。在熱性能方面，盡管平板集熱器的保溫性能不如真空管集熱器，但由于其有效采光面大于真空管集熱器，因此其熱效率高于真空管集熱器。早期平板集熱器不能防凍過冬的缺點隨著技術進步早已得到解決。太陽能采暖工程中，非采暖季能源過剩，真空管集熱器易發生爆管、真空度降低等問題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問題，因此，目前北京地區太陽能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。

篇8

【關鍵詞】TiO2 甲醛 納米光催化

1室內空氣狀況

隨著社會經濟的發展以及人們生活水平的提高，環境保護越來越受到人們的關注。雖然大氣污染物主要存在于室外，但是由于人們長期生活在室內空間。因此人們主要受到源于室內的空氣污染。目前城市空氣中的年平均濃度大約是0.005mg/m3-0.012mg/m3之間，通常不超過0.03mg/m3。

目前室內甲醛的來源一是來自于燃料的不完全燃燒，二是來自裝飾材料及家用化學品、建筑材料的釋放。其中室內裝飾材料及家具的污染是目前造成室內空氣污染的主要來源。油漆、膠合板、泡沫填料、內墻涂料、塑料貼面等裝修材料中含揮發性有機化合物高達350多種。由于甲醛與其它樹脂具有較強的粘合性特性，同時還具有加強板材的強度及防蟲、防腐的功能。因此目前裝修用人造板大多使用以甲醛為主要成分的脲醛樹脂作為膠粘劑。板材中殘留以及未參與反應的甲醛會逐漸向外界環境釋放是形成室內空氣中甲醛污染的主要渠道與來源。日常生活用品如：消毒劑、液化石油氣、清洗劑等也是室內甲醛污染的途徑。另外室內有機物污染對人體健康的影響主要為以下3種：氣味等感覺效應；粘膜刺激及基因毒性；致癌性。

2室內空氣污染凈化技術

為了改善室內空氣質量，創造健舒適健康的室內生活環境。目前已發展了多種空氣凈化技術用來去除室內空氣中的顆粒物、微生物和氣體污染物。下面就其中主要技術簡單介紹一下。

（1）吸附過濾凈化技術：屬于物理處理方法。針對室內pmx物質主要采用靜電除塵、機械過濾以及離子除塵等技術進行處理。這幾種技術的主要缺點是：凈化有害污染氣體性能不佳。機械過濾技術對超微顆粒凈化效果較差；靜電集塵與離子除塵需要配置預過濾裝置。活性炭吸附方法的主要缺點是細菌等生物污染容易在活性炭空隙內中繼續繁殖，成為生物的新的污染的滋生地。

（2）新型等離子體技術：是物理化學綜合處理的全新技術。由于等離子體中含有大量活性基團并具有較高能值，平均電子能量約在 2.3-10.0eV 之間浮動，因此足以破壞氣態有機污染物中的化學鍵，從而達到降解污染物的目的。即使是一些還原性較強的無機物也極易被低溫等離子體系中的活性物質氧化，而鍵能較小的物質則會被體系中能量高的活性離子打開，最終轉化為環境無害物。但是低溫等離子體技術的主要缺點是會產生臭氧，危害對人體健康。

（3）臭氧技術：利用臭氧特有的強氧化性可以和很多有機物發生氧化還原反應從而達到凈化空氣的目的。其主要缺點還是對非有機有害氣體凈化效果不好；即使是揮發性有機物也達不到深度氧化的目的。同時會產生一些有害副產物，加上其本身也是一種對健康有害的物質，因此臭氧處理技術并不是一個理想的化學處理污染物的技術。

（4）光催化技術：本技術由催化氧化技術發展而來。一般采用黑光燈、熒光燈、高壓汞燈，甚至是太陽光作為光源。催化劑是在特定波長光線照射下具有很高光化學活性的物質，通常為是半導體光催化劑。光催化技術是一種新型低溫深度氧化技術，可以在室溫條件下將大氣中有機污染物完全氧化為二氧化碳和水，還具有安全、除臭、防腐、殺菌等功能，因此是一種具有廣闊發展前景的室內空氣凈化新技術。

3納米光催化技術

自20世紀 70年代以來納米半導體光催化技術的研究得到了極為迅速的發展，在環境領域取得了廣泛的應用。目前研究最多的是硫族化物半導體材料，如 TiO2、ZnO、WO3、SnO2 等。由于 TiO2具有化學穩定性高，耐光腐蝕，并且具有較深的價帶能級等特性，因此可使一些吸熱的化學反應在被光輻射的TiO2表面得到實現和加速，同時TiO2屬于無毒物質。因此目前TiO2的光催化特性研究最為活躍。TiO2目前有三種形態：銳鈦礦型、金紅石型和板鈦礦型。

納米光催化技術在室內空氣凈化中的應用主要表現在以下幾個方面：

（1）無機氣體的去除。氮氧化物和二氧化硫是主要的大氣污染物，同時也是室內化石燃料燃燒產生的主要污染物，而氨則是某些混凝土填加劑（如防凍液）慢性釋放出來的，這些大氣污染物危害人體健康，直接引發各種呼吸系統疾病。TiO2光催化氧化去除氮氧化物效果比較理想的濃度范圍在0.01-20ppm之間，在 150ppm 以上則難以有效。

（2）室內異味的去除。室內異味物質主要是一些含氮、硫化合物，如硫醚、硫醇、胺類。其成分復雜，濃度不高但其散發的臭味卻是很明顯。利用TiO2與臭氧或其它催光劑配合去除臭氣效果較好。將TiO2固定在蜂窩狀板材上，制備出光催化空氣凈化器能夠有效地去除硫化氫、氨等多種異味物質。利用納米級的TiO2顆粒作為光催化劑，再用氫氧化鋅溶液進行表面處理，吸附甲硫醇的能力將獲得明顯的提高，在紫外線照射下發生光催化氧化分解甲硫醇的效率也將獲得大幅度提高。

篇9

關鍵詞： 非糧材料；燃料乙醇；研究進展

中圖分類號：TQ223.122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0322-02

0 引言

隨著乙醇汽油在全國各地的推廣，燃料乙醇的產量一路飆升，由此引發了糧食乙醇路線面臨和民眾爭食的問題。生物燃料的發展從之前的“糧源”轉變為“非糧”，這樣的轉變不僅是大勢所趨，而且也已經是迫在眉睫了。而進行非糧材料制備燃料乙醇主要的原料有秸稈、甘薯、落葉等作物和邊角余料。進行非糧材料制備燃料乙醇的研究對我國的能源安全、促進農村經濟發展等有著其重要發展意義。

1 非糧材料制備燃料乙醇的研究現狀

由于我國糧食供需仍然存在相對緊張的狀態，所以國家重點支持薯類、秸稈纖維資源等作為非糧材料制備燃料乙醇的主要原料?？梢灾圃煲掖嫉姆羌Z材料主要有兩大種類：一類是木制纖維類，包括農業廢棄物、工業廢棄物、林業廢棄物、生活垃圾；另一類是薯類，包括馬鈴薯、甘薯等。比如木質纖維類當中的玉米秸稈作為潛力巨大的生物原料，其被使用的狀況還是相對較少的。如果直接將其進行燃燒，不僅使用率較低，而且會造成一些污染和浪費。如果將其轉化成氣體或者液體燃料，不僅可以大大提高使用率，而且可以優化我國現有的能源結構，減少污染。所以玉米秸稈等纖維質的原料在非糧材料制備燃料乙醇當中具有巨大的發展前景。比如薯類制造乙醇，我國的紅薯種植面積廣泛，產量更是占全世界總產量的80%。紅薯容易種植抗旱性好，耐貧瘠。而且新鮮塊根當中的淀粉含量可高達20%，氮源豐富，非常適合作為燃料乙醇的生產原料。

2 燃料乙醇生產的技術和工藝

3 非糧材料制備乙醇燃料

3.1 秸稈類 近幾年以來在使用秸稈制造乙醇的預處理技術不斷的改進和完善，對于乙醇的制取率也是越來越高。比如馮瑋主要分析了使用秸稈作為原料，在進行燃料乙醇制造的時候所存在的問題，以及面向未來的發展方向。對于工藝流程他進行了十分系統的論述，并且針對各個工藝存在的優缺點進行了分析。呂偉民選擇使用稀硫酸對秸稈進行了處理，在處理了兩分鐘之后，又選擇利用了綠色木霉纖維素酶進行水解。最后再通過畢赤酵母的作用，最終得到的乙醇生產率在原來的基礎之上大大提高，甚至高達86%，其濃度更是超過一般乙醇許多。

3.2 薯類制造乙醇 靳艷玲使用了新鮮的甘薯作為原材料制造乙醇，并且對影響乙醇發酵的一些因素做了相關探討，比如維生素、無機鹽、糖濃度等方面。通過探索最終得到了對于發酵培養基方面的最佳配方。她確認的最佳發酵促進劑是B，其濃度達到了每千克當中含有1.20g，使用這種促進劑就不再需要像傳統方式一樣添加其他東西，它的初糖濃度已經達到了每千克當中含有270g。在各方面的條件都保持在最好的狀態之時，經過二十八小時的時間，每千克當中可以生產出132.86g的乙醇，發酵率高達91.44%。李繼德選擇將木薯作為原材料，通過實驗他得出了以下結論：如果將風量控制到一定的程度，則粉塵的飛揚就會減少，相應的淀粉的損失也跟著減少；進行預煮之時溫度最好控制在五十五度左右，進行蒸煮的溫度則需要保持在一百三十五度左右。糊化時間要超過十八分鐘；糖化的溫度是58-60℃；使用酶的量是140-150U/g料，糖化時間需要40-50分鐘；對于干酵母的培養可以選擇使用兩級方式，將大小酒母進行分別培養，其中芽生率保持在22%左右，細胞的數量是1.2億/mL左右；發酵的頂溫需要保持在36℃左右。經過了50個小時左右的時間，制造出來的乙醇質量上佳，已經達到了國際標準，原料的出酒率高達36.02%。

3.3 甘蔗渣 和玉米、木薯等淀粉質原料制造燃料乙醇不同，甘蔗渣的成本較低，綜合利用的潛力也非常巨大。其中藍艷華對于甘蔗渣的使用做了具體研究，研究當中主要針對甘蔗渣的特點以及組成方面的問題。并且也提出了甘蔗渣的預處理辦法。通過研究她認為甘蔗渣作為原材料進行乙醇制造具有巨大的優勢。俞智明也對類似甘蔗渣的粗纖維進行燃料乙醇制造的方式，并且對于制造的四大工藝進行了詳細的分析。他認為使用甘蔗渣一類的粗纖維進行乙醇制造，不僅原料相當豐富，而且成品的用途十分廣泛。他的研究也為之后制造非糧乙醇奠定了基礎，尤其是針對使用低成本的原料進行制造這個方面。

4 秸稈制乙醇的關鍵技術的突破

首先在預處理技術之上，2002年美國Rogers教授進行了離子液體的研究，他提出當離子液體達到了100攝氏度左右之時，其就具有了溶解纖維素的能力，之后又出現了常溫下溶解纖維素的研究成果。其次是在水解之上，以Arkenol公司為代表，選擇使用了濃硫酸進行水解。此種水解工藝主要是通過利用兩級濃硫酸對生物質原料進行水解，進行水解之后就會得到酸糖混合液，再將這種混合液通過離子排斥法最終分成凈化糖液以及酸液。并且排斥得到酸液還能夠繼續進行回收利用。然后是發酵工藝，Brooks通過對酵母的篩選，最終選定Saccharomyce cerevisiae R-8酵母。此種酵母乙醇生產率已經高達40%，而且耐受性也達到了10%左右。但由于此種酵母對于溫度較為敏感，所以在耐受力方面的研究還需要進一步加強。

5 結語

綜上所述隨著我國面臨能源轉型這一個大的契機，我國的非糧材料制備燃料乙醇的發展前景將會十分的廣闊。但由于我國在這個方面的研究還并不是非常充分，還存在不少的問題，因此需要相關產業不斷的發現問題解決問題，提高非糧材料制備燃料乙醇的技術，優化工藝，突破現有的弱點和缺陷。而國家方面也需要為其提供一些政策之上的便利，科研方面也需要幫助相關產業進行突破，保障我國的非糧材料制備燃料乙醇不斷的進步和發展。

參考文獻：

[1]杜敏娟，鄭立柱，劉智峰.非糧材料制備燃料乙醇的研究進展[J].杭州化工，2011，02：8-11.

篇10

關鍵詞：甲醇生產；生產工藝；甲醇

市場化工生產是工業建設的主要內容，化工產品在國家生產生活的各個領域中都有應用。加強對化工生產工藝的研究，能夠完善化工生產結構，提高產品質量。甲醇是化工生產的重要原料，在國內外的工業化進程中有重要作用。

1甲醇生產工藝分析

甲醇的生產工藝分很多種，但截至到目前，合成氣制甲醇仍是全球甲醇生產商采用的最主要生產方法，按合成氣來源區分，國內主要以煤基甲醇為主，國外則以天然氣基甲醇為主，而目前煤基甲醇、天然氣基甲醇均面臨著巨大的環保壓力和能源危機。因此，符合綠色化工、環境友好、以可再生資源為原料的甲醇制備技術，如：二氧化碳加氫、甲烷直接氧化、生物質合成甲醇等工藝具有很大的發展潛力，下面簡要分析以上幾種工藝主要的生產技術，研究進展以及發展前景。

1.1二氧化碳加氫制甲醇技術進展

以二氧化碳和氫氣為原料來制取甲醇的歷史比較悠久，至今已經有七十年的歷史，該制甲醇的技術在二十世紀末得到高度重視。這類甲醇生產工藝的溫度和壓力都比較低，相對來說安全性比較高，所用的溶劑一般為非極性溶劑或者弱極性溶劑。由于在整個生產加工過程中沒有過渡金屬當催化劑，因此產品的雜質少，基本沒有副產物生成，這就是二氧化碳加氫制取甲醇生產工藝的最大優點。反應的過程主要分為兩個部分，第一步是路易斯酸（B(C6F5)3）和路易斯堿（吡啶）組成的路易斯對使氫發生異裂，第二步是二氧化碳直接加氫制甲醇。關于該生產工藝所用的催化劑的研究取得了良好的成果，我國研究表明，在催化積淀選擇上要應用片狀的氧化鋅晶型，因為片狀氧化鋅晶體的面與銅的協同作用比較好。這樣就能夠大幅度提高甲醇的選擇性。所以，在這種生產工藝中，要注意氧化鋅的形狀，從而保證催化劑的作用發揮到最好。

1.2甲烷直接氧化制甲醇技術進展

以甲烷作為原料來制備甲醇可以分為兩種方式，一是直接轉化，二是間接轉化。在實際的生產中，應用甲烷間接轉化成甲醇的工藝比較多。具體的生產工藝主要分為兩步，第一步是通過蒸汽裂解來得到所需要的碳氫化合物，第二步經由合成技術來制成甲醇。這種生產工藝的優點是生產技術純熟，缺點是反應條件不容易達到且整個工藝的耗能比較大。因此，在甲烷氧化制取甲醇的研究領域中，國內外專家的目標集中在直接氧化法上。當下研究核心的難題是反應系統的研發，研究的要點是發掘適用于直接合成工藝的催化劑?，F階段，各個研究機構取得了進展。DOW開發的甲烷直接氧化制備甲醇工藝突破了傳統氣相工藝與液相工藝的局限，能在溫和條件下進行。大連工業大學在離子液體中研究了負載型金屬催化劑催化甲烷直接氧化制甲醇的反應。浙江大學研究了等離子體反應器中銅基催化劑催化甲烷直接氧化制甲醇的反應。雖然在甲烷氧化制取甲醇的工藝上取得了不同的進展，但是在大規模生產上依舊有很大的優化空間。

2甲醇國內外市場分析

2.1國外市場需求分析

甲醇作為重要的化工原料應用于各種化工生產當中，但是隨著大眾環保理念的加強，國外市場對甲醇的需求量發生了不同程度的變化。從全球范圍來看，甲醛仍是對甲醇需求量最大的品種，占全球甲醇消費總量的35%左右；甲基叔丁基醚（MT⁃BE）對甲醇的需求也達到25%左右，其他的甲醇用于生產醋酸、二甲醚、甲基丙烯酸甲酯、甲胺、烯烴、清潔燃料、溶劑和防凍劑等。鑒于對地下水域環境的保護和關注，美國已經抵制MTBE的使用，隨著全球MTBE使用量的減少，將會對對甲醇業形成巨大的打擊，全球甲醇消費結構將會發生巨大改變。另外，甲醇也是燃料電池中常用的化工燃料，國外在這個行業對甲醇的需求量一直比較穩定。

2.2國內市場分析

我國甲醇產業鏈下游目前主要由甲醛、醋酸、甲醇制烯烴、二甲醚、甲醇燃料組成。隨著甲醇傳統下游產業的持續萎縮，甲醛、二甲醚、MTBE、DMF的開工率逐漸下滑；而甲醇制烯烴產業則保持著高速發展的勢頭，截至2016年底，甲醇制烯烴的烯烴產能已經突破1000萬噸，年需求甲醇突破3000萬噸，穩居國內甲醇需求第一的位置，而其中80%的是煤基甲醇。位居甲醇需求第二位的是甲醇燃料，其中甲醇船舶燃料具有較強的經濟競爭力。此外，國內已開發成功的煤制油工藝，目前受油價低迷影響，煤制油項目盈利能力不足，隨著工藝的后續發展和能源價格的變化，煤制油對甲醇的需求在將來也會邁上一個新臺階。綜合國內外甲醇市場的需求可知，隨著能源價格的提高，甲醇的生產成本隨之提高，因此提高甲醇衍生物的環境友好型性能，拓寬甲醇的應用領域，開發節能降耗，環境友好的生產工藝，有助于甲醇應對國內外市場對其需求的波動，有利于甲醇在化工生產領域中的長足穩定發展。

3結語

甲醇的生產工藝隨著生產原料的不同而不同，在眾多生產工藝中，生物質制甲醇技術是研究重點。生物質制甲醇工藝的使用，是化工生產與環境保護和諧發展的工藝，既能夠保證工業生產，又能夠處理污染環境的廢棄生物質。國內外甲醇市場對甲醇的需求隨著全球經濟的變化而出現波動，但整體上市場對甲醇的需求量是上升趨勢。因此，相關的甲醇生產技術人員要加強對工藝的研究。

參考文獻：