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生物質燃料應用范文1
研討會上，中方項目負責人、中國農業大學謝光輝教授和瑞方項目負責人、瑞典農業大學熊韶峻副教授分別介紹了生物質燃料的歷史和現狀以及該項目的實施進展情況。科技部和農業部官員也參加了討論。發言者都十分看好中國發展生物質能源產業的巨大潛力，希望中瑞雙方的合作將有利于加快中國生物質燃料研究，實現生物質能源產業化。
據了解，瑞典政府十分重視發展生物質能源產業，多年來一直采取有效政策和措施推動實現“綠色增長”。正因為如此，瑞典也是世界上最早開展生物質能源研究和應用的國家之一，擁有豐富的經驗和成熟的技術設備。
自2006年以來，中國農業大學和瑞典農業大學在生物質燃料研究領域開展合作。6年來，由熊韶峻帶領的中瑞專家團隊在西南華北地區分別成功種植了木薯桿和柳枝稷，瑞典農業大學利用其先進的技術和設備，成功將來自中國的原料加工出合格的固體成型燃料，為將來進一步開展生物質燃料應用試驗打下了良好的基礎。
熊韶峻告訴記者：“中國擁有大片荒漠地帶或不宜耕種地區，種植生物質原料植物不僅有利于發展綠色能源產業，減少排放和環境污染，也利于解決土地荒漠化、防沙固沙，幫助貧困地區發展經濟?！?/p>
記者在會上了解到，目前國內已有一些國有企業和民營企業進入生物質能源產業。據國能生物發電集團有限公司科技部總經理莊會永介紹，這家國家電網旗下的生物質發電專業企業已在全國建立了40多家生物質發電廠。莊會永認為，中國生物質原料豐富，生物質發電符合國家節能減排政策和世界潮流，在中國具有廣闊的前景。
生物質燃料應用范文2
關鍵詞:生物質,成型燃料,熱水鍋爐,節能研究,經濟評價
概述
能源是推動經濟增長的基本動力[1],能源節約則是促進能源發展的重點。生物質能源具有來源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點,特別適合于擁有豐富生物質資源的中國,通過發展生物質能源打造節能新亮點前景可觀。
我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機以后[2],生物質壓縮成型技術已經發展得比較成熟,但是,相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的發展相對滯后。為燃用生物質成型燃料,出現盲目將原有的燃煤燃燒設備改為生物質成型燃料燃燒設備的現象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標。燃燒設備成為生物質能源發展鏈的薄弱環節。因此,根據生物質成型燃料燃燒特性設計合理的生物質成型燃料燃燒專用設備,對能源節約有著重要的意義。
生物質成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質燃料的主要設備之一,直接燃燒固體生物質顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學校、醫院等場所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質燃料且結構合理,此類鍋爐基本達到無煙化完全燃燒的效果,排放達到環保要求,具有較好的經濟、社會和環境效益。
1、生物質成型燃料
1.1生物質成型燃料的元素特性
生物質成型燃料是指通過生物質壓縮成型技術將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。
生物質原料經擠壓成型后,密度可達1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質煤相當,而且便于運輸和貯存。在壓縮過程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結構與原生物質基本相同。各種生物質成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質成型燃料的揮發分均在60% ～70%,因此在設計燃燒設備時應重點考慮揮發分的問題[3]。
1.2生物質成型燃料的燃燒特性
生物質成型燃料經高壓形成后,密度遠大于原生物質,燃燒相對穩定。雖然點火溫度有所升高,點火性能變差,但比煤的點火性能好。由于生物質成型燃料是經過高壓而形成的塊狀燃料,其結構與組織特征就決定了揮發分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質成型燃料的揮發分特性指數大于煤的,其燃燒特性指數較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發分放出的熱量及時傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時揮發分燃燒所需的氧與外界擴散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。
2、生物質成型燃料熱水爐
2.1 生物質成型燃料熱水爐的結構
目前我國擁有多種型號生物質成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應用場合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應用較廣的一種結構形式,其充分考慮生物質燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結構布置如圖1所示[7]。
1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒
9.排污口10.進水口 11.引風機 12.煙囪13.排氣管14.對流受熱面15.出水口
圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖
2.2 生物質成型燃料熱水爐的工作過程
一定粒徑生物質成型燃料經上爐門加在爐排上,根據生物質容易著火的燃料特性,片刻就會燃燒起來,在引風機引導下進行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續燃燒并燃燼,然后經出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入下爐膛繼續燃燒,并與下爐排上燃料產生的煙氣一起經出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后進入煙囪排向外界。
3、節能原理
由有關燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時間和空間。因此,本文將依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,針對鍋爐結構進行節能分析。
3.1 爐排及爐膛
生物質成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結構,即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設計一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內回水的熱傳遞。
燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門加在上爐排上進行預熱、燃燒,由于風機的引導,新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延緩了揮發分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動,使燃燒趨于穩定;同時,揮發分必須通過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進行著火燃燒;在完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續燃燒,直到燃燼。
采用雙層爐排,實現了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩定持續完全燃燒,在提高燃料利用率的同時起到了消煙除塵作用。
3.2 輻射受熱面
早期的部分生物質成型燃料熱水鍋爐設計布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優化設計中,水箱被上下兩個鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。
3.3 對流受熱面
生物質成型燃料熱水鍋爐的對流受熱面分為兩個部分:降塵對流受熱面和降溫受熱面。對流受熱面極易發生以下現象:高溫煙氣與鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現沸騰,增加鍋爐運行的不穩定因素;受整體外形約束,煙道長度設計偏短,導致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現,降溫對流受熱面與降塵對流受熱面常常采取分開布置;降溫換熱面置于上鍋筒內,采用煙管并聯設計,增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達到效果。
3.4 爐門設計
目前應用較多的爐門設計為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運行時微開,在清渣時打開;一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門多而造成的散熱損失。
4、技術經濟評價
4.1 技術評價
研究對象為生物質成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來分析它們各自的優劣。評價針對鍋爐的節能環保性能,主要指標有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國家相關標準比較。
生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標比較如表1所示[8,9]。
從表1中的數據對比可知,生物質成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。
4.2 經濟評價
經濟性評價以設備運行費用為指標,將生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃氣鍋爐、電鍋爐、空氣源熱水器進行比較。各熱水設備的效率及相應熱源(燃料)熱值、單價詳見表2。
運行費用計算公式如下:
(1)
以加熱1t水為基準,溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時需要熱量70000kcal。根據式(1)求得各設備在此負荷下的運行費用列于表2,可知生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上相對較低,但是就目前而言,其固定資產投入費較同類型的其它鍋爐設備要高。不過隨著化石能源價格的上漲和國家對環保的要求的提高,生物質成型燃料熱水鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。
通過技術經濟評價,生物質成型燃料熱水鍋爐在技術上是可行的,經濟上是合理的。該鍋爐用生物質成型塊做燃料,一方面為生物質廢料找到了有效的利用途徑,節約化石能源,另一方面染物排放量低于同類型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會和環保效益。
5、結論
(1)生物質成型燃料熱水鍋爐依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結構設計上充分挖掘節能潛力。鍋爐燃燒效率可達94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。
(2)生物質成型燃料熱水鍋爐在技術性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。
(3)生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上較其它類型設備要低,盡管目前其固定資產投入費相對較高。隨著節能環保要求的提高,此類鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。
參考文獻:
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生物質燃料應用范文3
【關鍵詞】生物質燃料；燃煤鍋爐；節能
1、引言
某木制品公司使用一臺YGL-350MA型有機熱載體鍋爐作為供熱動力，由于其廠內產生了大量的木削廢料，可作為燃料使用，因此就直接采用木削作為有機熱載體鍋爐燃料，導致鍋爐熱效率十分低下，其能效問題尤為突出，造成了很大的浪費，也產生了多余的排放。根據現場測試和燃料的分析，發現鍋爐日常生產使用負荷情況下，鍋爐熱效率為43.16%，與相關法規要求的鍋爐熱效率相差很大。所以本文就現場測試數據和燃料分析，結合鍋爐結構特點，以找出燃料變化引起熱效率低下的原因，分析小型燃煤鍋爐直接使用生物質燃料引發的節能問題。
2、生物質燃料的分析與燃燒特點
所謂生物質燃料，是包括植物材料和動物廢料等有機物質在內的燃料，是最古老燃料的新名稱。通常我們說的谷殼、木削、莖狀農作物、花生殼、樹皮、鋸末等，總之是以往農業社會常用的燃料，隨著工業的發達慢慢不用而廢棄，現在卻發現這些燃料產生的污染遠遠低于現代工業的主要燃料-煤。所以這幾年出現了許多的專門用于生物質燃料的鍋爐，同時也有許多燃煤鍋爐改造成燃燒生物質燃料，但真正能充分利用燃料的實例很少。
2.1 生物質燃料的成分分析
以上某木制品公司的木削經檢測工業成分分析：收到基灰分為7.32%，收到基水分為13.32%，干燥無灰基揮發分為83.57%，收到基低位發熱量為14425kJ/kg ；另一公司使用谷殼作為燃料經檢測工業成分分析：收到基灰分為12.65%，收到基水分為12.28%，干燥無灰基揮發分為78.81%，收到基低位發熱量為13142kJ/kg。綜合長期檢測數據，各種生物質燃料的工業成分分析如表1。
根據以上成分分析可得出，生物質燃料的揮發分、H的含量高，說明其易燃燒且燃燒的速度快，能適應爐膛水冷條件高的鍋爐，同時產生的煙氣量比煤多，所以爐膛要比普通的燃煤鍋爐要大。也正因為揮發分、H的含量高，燃料時產生了大量水蒸汽，吸收了大量熱，且C含量相對較少，所以生物質燃料的低位發熱量相對較低。同樣出力的鍋爐，如燃料為生物質，其需要燃料量要比煙煤多出近一倍。
2.2 生物質燃料開發及燃燒特點
生物質燃料通俗一點說，就是農林產品的副產品，生物質燃料的利用就是一個變廢為寶的過程，生物質燃料的來源廣泛，易得，適合農產品加工行業的鍋爐使用。我國十分重視生物能源的開發和利用。生物質燃料顆粒產品在我國推廣應用還很少，我們還是直接進行燃燒為主，其燃料燃燒狀況也不容樂觀，燃料熱值利用還很低。因為生物質燃料本身被認為是廢料利用，從企業管理層到政府管理層都對其真正高效地利用不夠重視。
現在生物質燃料燃燒往往不徹底，浪費極大，主要原因是使用單位不了解生物質燃燒燃燒的特點，現分析如下：
（1）生物質燃料揮發分、H的含量高，單位重量的燃料需要氧氣量較煙煤多。
（2）生物質燃料都很輕，燃料燃燒時一般隨著煙氣一邊飄一邊燃燒，如引風過大或煙氣流程短，可能燃料會在尾部煙道中還在燃燒，嚴重威脅引風機的運行，也造成浪費。
（3）部分生物質燃料有“爆竹”現象，出現噴火，應注意，避免燒傷。
3、燃煤鍋爐使用生物質燃料現狀
在廣大的農村，以往的我們現稱之為生物質燃料的產品都放在田間地頭燃燒，作為肥料使用，使田間到處彌曼著白煙，同時污染環境。在使用生物質燃料時，這些使用單位大部分未改造爐膛就直接使用生物質燃料，這樣燃燒時鍋爐房內往往是“烏煙瘴氣”的，燃料亂堆亂放，燃料熱值的利用很低。燃燒過程中產生的煙灰往往堵塞煙道，使鍋爐正火燃燒，產生浪費，鍋爐出力也往往不足。
4、使用生物質燃料的燃煤鍋爐熱效率簡單測試
鍋爐熱效率簡單測試是一種利用鍋爐熱反平衡的方法來測量鍋爐熱效率的方式。所謂鍋爐熱反平衡就是測量出鍋爐運行各種部位和形式的能量損失，扣除這些能量損失的百分比，得出鍋爐熱效率。這種方法能更好檢測出鍋爐運行過程中能量浪費的重點所在，能夠通過檢測、分析，能抓住解決鍋爐能效問題的關鍵，從而因地置宜的提出解決方案。
5、燃煤鍋爐使用生物質燃料提高鍋爐熱效率的建議
根據以上能量損失檢測，目前大部分使用生物質燃料的燃煤鍋爐主要能效問題是：（1）排煙溫度很高，一般會達到400℃以上，主要生物質燃料在尾部煙管內繼續燃燒引起的；（2）氣體未完全燃燒熱損失高，尾部煙氣CO含量高，由于燃料的飛動易使局部氧氣供應缺少，使氣體未完全燃燒；（3）固體未完全燃燒熱損失高，也是因為燃料的飛動并燃燒，有的未完全燃燒就進入煙囪。相對這些問題提出以下鍋爐改造建議：（1）嚴格控制風量及爐膛負壓，降低煙氣流動速度，降低燃料飄動速度；（2）擴大爐膛體積，才能增加燃料量，使之出力不會因使用生物質燃料而明顯下降，拆除所有爐拱，生物質易點燃，爐拱作用不大，而且灰渣很少，也可降低爐排高度；（3）在爐膛出口處增加二次風，阻擋大量燃料飛走，并增加煙路中氧含量使燃燒能順利進行。
6、結束語
隨著生物質燃料的廣泛應用使，用生物質燃料的燃煤鍋爐的改選工作已顯得尤為重要，生物質燃料的產業化也將形成，它有益于我國現行的能源利用結構，有益于節能降耗的基本國策。
參考文獻：
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生物質燃料應用范文4
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；而作為能源利用量還不到其總量的l%。高效利用生物質能源，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。專家認為，生物質能源將成為未來持續能源重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質能源。
生物質能采用高新技術將秸稈、禽畜糞便和有機廢水等生物質轉化為高品位能源，開發生物質能源將涉及農村發展、能源開發、環境保護、資源保護、國家安全和生態平衡等諸多利益。發展生物能源的初衷就是保護生態環境，在實際應用中也是以此為基點。這也是我國超前發展的一次很好機會，發展生物質能是一件利國利民的好事情。
生物質能源不僅是安全、穩定的能源，而且通過一系列轉換技術，可以生產出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產因體燃料，氣化可以生產氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產電力等。
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，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。
6MW生物質顆粒與煤混燒發電技術
成果簡介：該項目是通對不同比例的生物質成型顆粒與煤在循環流化床中進行混合燃燒，混合后的燃料可大大改變原煤的燃燒特性，包括降低著火溫度、改善著火性能、提高了循環流化床鍋爐的熱利用率等。生物質原料與煤之間燃燒特性的優勢互補。該技術可用于電廠、工業鍋爐等各種利用循環流化床鍋爐的行業。該技術對生物質的燃燒特性，燃燒過程以及其結渣特性、堿金屬腐蝕、氣體燃燒不完全等難題進行了研究，并找出了解決方案。生物質顆?；鞜靠蛇_到80%，在此工況下熱效率可提高15%以上，二氧化硫排放量減少50%。氮的氧化物排放量可減少30%；完成了由輸送帶、給料倉、給料絞龍組成的顆粒燃料輸送給料系統；為適應生物質燃料高揮發分的特性，在生物質顆粒燃料進料口上方1.2m處增設了一個二次風進口；可根據生物質顆粒與煤的不同混燒比例，自動調整一、二次進風量。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質氣化燃氣中焦油催化轉化研究
成果簡介：該項目研究采用在生物質氣化裝置的出口處，建一催化凈化裝置有催化保護床和催化轉化床構成，直接處理熱的生物質氣體，保護床吸收粗燃氣中的硫化氫等有毒物質及催化裂化脫除部分重焦油；第二催化反應床催化轉化剩余的焦油。碳氫化合物的焦油被催化轉化為小分子氣體如CO等，增加燃氣熱值。結果表明，對空氣流化床氣化的粗燃氣的催化干法除焦油，實驗方案是行之有效的和成功的。篩選出工業鎳基蒸汽轉化催化劑和氧化鈰添加的鎂橄欖石負載型鎳基催化劑可作為焦油的催化轉化催化劑，氧化鈰可促進催化劑的活性和提高抗積炭能力，對氣化燃氣的重焦油的去除率達99%，按干氣計算燃氣中氫氣的濃度增加6～11%。通過催化凈化系統直接處理氣化燃氣，一方面焦油的催化轉化增加了氣化氣中有價值的氣體成分；另一方面又克服了濕法除焦油所帶來的不易解決的環境污染問題。
所處階段：成熟應用階段
2Kg/hr生物質流化床氣化/熱解實驗裝置研制
成果簡介：氣化是缺氧的反應過程，熱解是隔絕氧氣的反應過程；氣化的反應溫度為750-850℃，而熱解的反應溫度為400-700℃；熱解必須采用快速進料，氣化對供料速度則無嚴格要求；兩者產物的凈化處理過程則基本相同。分析兩者的相同點及不同點，該課題組認為建一套氣化及熱解的雙功能系統是可行的。為此該課題組采用了以下特殊設計：獨立的氧氣及氮氣供入系統，共用一套流量計量及預熱裝置；流化段及懸浮段分別采用獨立的電加熱及控制裝置；流化段及懸浮段分別采用獨立的電加熱及控制裝置用雙級供料系統，且均可無級調速；共用一套旋風分離、冷凝、過濾、排氣及計量系統。運行及試驗結果表明：該系統可分別進行氣化及熱解試驗，且運行良好，達到了設計要求。
所處階段：初期階段
生物質經催化熱分解技術
成果簡介：該研究是以植物系生物質為原料通過催化熱解的方法生產高附加值的輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應系統，開發了連續催化熱解過程。充分利用生物質熱解溫度低揮發物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質熱解過程的二次氣相反應，使產物向有利于輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品轉化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實驗研究過程中還可發現，NiMo類催化劑有利于生物質低溫制氫，為生物質低溫制氫提出了新的研究課題。生物質連續催化熱解裝置的研發，實現了連續化操作的熱解過程，為未來大規模的工業化生產提供了必要的前期研究成果。
所處階段：初期階段
錐形流化床生物質氣化技術
成果簡介：該專題針對目前國內生物質氣化發電、供熱、供氣存在的原料適應范圍窄、燃氣焦油含量高、自動化程度低、適用松散型物料的氣化發電設備和系統等問題，開發錐形流化床生物質氣化發電供熱、供氣機技術產業化為目標，研制生物質氣化裝置與氣體發電機組成的系列生物質氣化發電系統；降低燃氣中的焦油含量；生物質氣化系統的操作彈性試驗；提高生物質氣燃氣熱值。
所處階段：成熟應用階段
利用藻類熱解制備生物質液體燃料
成果簡介：該課題應用能源科學、環境科學和生命科學等交叉學科的理論和技術，以藻類為原料，通過細胞工程和生物質轉化等技術，產生生物油和烴類等可再生生物能源，為開發新能源提供新的生物技術途徑。用異養轉化技術和基因改造技術獲得高脂肪含量的藻細胞來熱解制備液體燃料，實現異養轉化技術、細胞培養技術、基因改造技術與熱解技術的整合集成，獲得原創性、新穎性的研究成果；同時為后繼能源的開發應用提供技術儲備；并且通過最前沿的生物技術與能源技術相互結合、交叉與滲透，推動學科的發展。該研究成果應用前景良好。
生物質氣氣化合成二甲醚液體燃料
成果簡介：在固定床或循環流化床中將生物質氣化，變成H2, CO, CO2等組分，然后經過氣體凈化，在重整反應器中和沼氣一起在催化劑的作用下進行重整來調整H2和 CO的比例，同時降低二氧化碳的比例，使之適合于合成二甲醚。然后氣體經過壓縮進入二甲醚反應器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術已經申請了國家發明專利。
二甲醚（簡稱DME,CH3OCH3）是一種清潔的燃料與化工產品，有很大的市場。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣（LPG），與LPG相比具有無毒無臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無污染等特點，因此，DME作為LPG的替代品在中國特別是農村有巨大的潛在市場。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發動機燃料，十六烷值達55，與柴油熱效率相同，DME不會產生黑煙和固體顆粒，NOx排出量大大減少，是很有前途的綠色環保型發動機燃料。
該項目采用的以生物質廢棄物（包括木粉、秸稈、谷殼等）作為原料，通過催化裂解造氣作為氣頭的新工藝，目前還未見報道。DME的合成也采用先進的一步法合成工藝，該方法作為應用基礎研究最近幾年才在國際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實現了在小型裝置上由生物質一步法合成綠色燃料二甲醚的連續運行。將該技術進行產業化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢。
適用范圍和條件：適用于生物質資源豐富的地區
3MW生物質氣化高效發電系統關鍵技術
成果簡介：該項目發展了6MW生物質氣化及余熱蒸汽聯合發電系統、500kW生物質燃氣發電機組和焦油污水生化處理新工藝等關鍵技術，在江蘇興化建立的示范電站裝機容量為6MW，氣化效率最高達78%，燃氣機組發電效率為29.8%，系統發電效率27.8%，電站總投資約3200萬元，系統運行成本0.40元/kw，具有較高的性價比和顯著的社會效益。示范電站建設嚴格按國家電力行業的規范進行，并形成了市場化運作機制，為生物質氣化發電技術的產業化積累了有益的經驗。
所處階段：成熟應用階段
自熱式生物質熱解液化裝置
成果簡介：中國科學技術大學研制的“自熱式生物質熱解液化裝置”通過了安徽省科技廳組織的專家鑒定，達到國際國內先進水平，是生物質潔凈能源研究取得的重要進展。該裝置是在安徽省“十五”科技攻關計劃、教育部“211”工程和中國科學院知識創新工程等項目資助下研制完成的，專家認為：自熱式生物質熱解液化裝置采用兩級螺旋進料器有效解決了生物質進料系統的進料速率定量控制、密封和堵塞問題，其中自熱式生物質熱解液化裝置在熱解熱源供給和生物油冷凝收集等方面具有創新性。
所處階段：初期階段
稻殼生物質中型氣化發電系統
成果簡介：該電技術的基本原理為利用生物質氣化高新技術，經中溫裂解氣化，轉換為可燃氣體。氣化爐內的化學反應過程主要是燃燒反應，熱分解反應和還原反應。稻殼進入氣化爐后，部分遇氧燃燒，提供熱分解所需熱量，大部分稻殼在缺氧條件下發生熱分解反應，折出揮發份和焦炭，揮發份在中溫反應區內發生二次反應，使焦油裂解為氣體，同時氣體和焦炭之間，氣體和氣體之間發生還原反應，產生氣相焦油和氣體。這些氣體攜帶部分細顆粒焦炭、灰塵進入燃氣凈化系統。部分焦炭通過慣性除塵器回流進入氣化爐參加反應，氣相焦油冷凝通過水洗除去。燃氣經凈化后，再送到自吸式燃氣內燃機進行熱功轉換產生動力，帶動發電機發電。
所處階段：成熟應用階段
JZS家用生物質燃氣灶
成果簡介：該項目灶具的心臟閥體獨創了大銅芯、大閥體，閥芯不凝滯、焦油不堵塞、維修方便，使用壽命特長；面殼采用進口加厚不銹鋼板鍛壓成型，美觀大方，優質耐用；高壓脈沖點火器，使用壽命達10萬次以上，著火率達100%，絕緣性能好；燃燒器爐頭選用直徑120mm和100mm標準鑄鐵雙管和單管氣道爐頭；燃燒器火蓋選用內旋火條形火孔，火蓋材質選用全銅鍛壓成型，火孔加工精確，熱效率高，高溫不變型，高效更節能。JZS家用生物質燃氣灶是秸稈氣化集中供氣系統的配套設備，是開發農村綠色能源的新產品。
所處階段：成熟應用階段
生物質聯產技術及成套設備研究
成果簡介：該項技術以干餾炭化工藝為中心，以生產產品為主，實現了炭、氣、油聯產的工業化生產，大大提高了經濟效益；該設備系統熱效率高。國內同類技術的設備系統熱效率為56%，本項技術的系統熱效率達到73.64%，比普通冷煤氣發生爐的熱效率高出10個百分點左右；生產的生物質炭熱值和固定炭含量高，無煙、無味。經深加工可制成橡膠炭黑，優于木炭，木焦油可以提煉出多種化工原料，優于煤焦油，經濟效益顯著，市場前景很好；生產的生物質燃氣熱值達到17.7MJ/Nm^3，高于城市煤氣的熱值，大大超過4.6MJ/Nm^3的行業標準；燃氣中焦油和灰塵含量小于10mg/Nm^3，大大低于50mg/Nm^3的行業標準。
所處階段：成熟應用階段
生物質氣化發電優化系統及其示范工程
成果簡介：該成果采用循環流化床氣化爐和多級氣體凈化裝置，配置多臺500kW的單氣體燃料內燃發電機組，發電系統可在2000－6000kW之間根據需要設計，發電原料可用谷殼、木屑、稻草等多種生物質廢棄物。氣化發電系統發電效率達20%～28%。由于系統設計合理，單位投資約4500～6500元/kW, 運行成本約0.35 ～0.45元/kWh，能滿足農村處理農業廢棄物的需要，電力符合工廠企業用電或上網要求，有顯著的經濟和社會效益。
所處階段：成熟應用階段
生物質制取合成氣技術研究
成果簡介：氣化爐內的生物質由高溫CO_2在水蒸汽氛圍下進行碳化直接還原為CO。高溫CO_2由助燃的水蒸汽和系統循環的可燃氣生成。整個工藝系統實現了熱量自給平衡?？色@得較高熱值的合成氣。通過控制CO_2和H_2O的比例和氣化溫度，在高溫常壓下，CO_2與碳反應還原為CO，同時H_2O的分解、重整產生H_2，保證了CO+H_2＞50%的出口氣濃度及其合適的比例。自主研制的固流復合床生物質氣化爐，抑制了焦油的產生，降低氣體凈化的難度，提高生物質原料的利用率。獨特的加料排渣系統，適應多元化原料的處理。本項目研究合成氣制取機理及其氣化過程有關特性，找出生物質制取合成氣工藝中的某些關鍵參數，作為未來工業化系統優化設計的重要依據。
所處階段：成熟應用階段
生物質干餾氣炭油聯產技術及設備
成果簡介：該項目針對不同類型的生物質原料，開發了兩種不同的致密成型及干餾工藝，使生物質的熱轉換具有較高的能源利用率與換率。該項技術以成型后的生物質干餾工藝為中心，燃氣中氮氣含量低，燃氣熱值達到15MJ/m^3以上，是較好的化工原料，生物質炭、焦油及木醋液也有較好的市場。設備采用隧道連續干餾工藝，具有創新性，結構合理，操作、維護簡單易行。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質顆粒燃料冷態致密成型技術及成套設備
成果簡介：該項目通過研究確定不同種類農林廢棄物原料的高效粉碎工藝、生物質冷態致密成型機理及不同農林廢棄物冷成型條件。建立農林廢棄物冷態致密成型過程的數理模型與開發生物質冷態成型過程計算模擬系統。設計出能適用于各類生物質原料的高效粉碎設備、冷態成型模具及成型設備。進而設計出完整的生物質顆粒燃料冷壓成型成套設備、生產工藝流程及相關輔助設備，充分保證成套設備運行的穩定性、可靠性和經濟性。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質材料甲醛釋放量檢測環境跟蹤控制技術
成果簡介：該成果涉及生物質材料（人造板等）揮發物檢測環境的動態精確控制方法，應用范圍為人造板、建筑材料、化工等產品中含揮發性有害氣體的檢測，為控制人造板產品及其含甲醛等有害揮發物產品的質量，提供可靠的技術與檢測設備。同時為林產工業及全社會的環境保護、安全檢測與監測技術、環境工程與技術、環境保護與管理、環境質量評價與環境檢測等科學研究提供的新的成果、進展及方法。產品已應用在國家人造板質量監督檢驗中心、家具質檢站、人造板檢測機構、理化測試中心、疾病控制中心、大學等單位，負責我國生物質材料甲醛釋放量的檢測與監督工作。
成果類型：應用技術
所處階段：成熟應用階段
SLQ-300型空氣鼓風常壓流化床生物質氣化成套設備
成果簡介：該項目研制開發的新型生物質氣化系統，即空氣鼓風常壓流化床生物質氣化系統，可生產低熱值生物質燃氣，用于鄉鎮居民炊事與生活、工副業生產及發電。技術原理為：鼓入氣化器的適量空氣經布風系統均勻分布后，將床料流化，合適粒度的生物質原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合，在布風器以上的一定空間內激烈翻滾，在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應過程，從而生產出低熱值燃氣。排出氣化器的熱燃氣再依次通過由干式旋負除塵器、沖擊式水除塵器、旋風水膜凈化器、多級水噴淋凈化器、焦油分離器和過濾器等組成的凈化系統，被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃氣以供不同用戶使用。
成果類型：應用技術
所處階段：成熟應用階段
下吸式固定爐排生物質成型燃料熱水鍋爐設計與研究
成果簡介：該項目屬河南省自然科學基金項目（項目編號：0311050400；0411052000）。技術原理：一定粒徑生物質成型燃料經上爐門加在爐排上下吸燃燒，上爐排漏下的生物質屑和灰渣到下爐排上繼續燃燒和燃燼。生物質成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入上、下爐排間的爐膛進行燃燒，并與下爐排上燃料產生的煙氣一起，經兩爐排間的出煙口流向降塵室和后面的對流受熱面。這種燃燒方式，實現了生物質成型燃料的分步燃燒，緩解生物質燃燒速度，達到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質成型燃料穩定持續完全燃燒，起到了消煙除塵作用。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
SMG-3型生物質型煤高壓干式成型機研究
成果簡介：該產品成型原理是在高壓的條件下，經過對滾滾壓的工藝方法，將干燥后的煤粉、生物質粉、固硫劑粉等原料壓制成長橢球形狀型煤的。所生產的生物質型煤具有潔凈化、環?；奶攸c。性能指標：液壓系統工作壓力：20～25Mpa；對滾轉數：0～11r/min；螺旋推進預壓機構轉數：0～40r/min；成型機產量：3t/h；壓制生物質型煤的原料：含水≤3%的煤粉、生物質粉、固硫劑粉；生物質型煤壓碎力：300～350N。成型機的特點：高壓干式滾壓成型；液壓、油氣系統保壓、恒壓；園柱型螺旋預壓、推進；主機傳動為單軸與減速機連接；主傳動與推進預壓機構實現了無級變速。該產品填補了國內成型機生產的空白，達到了國際當代同類產品的水平。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質經催化熱分解向輕質芳烴的轉化
成果簡介：該研究是以植物系生物質為原料通過催化熱解的方法生產高附加值的輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應系統，開發了連續催化熱解過程。充分利用生物質熱解溫度低揮發物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質熱解過程的二次氣相反應，使產物向有利于輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品轉化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實驗研究過程中還可發現，NiMo類催化劑有利于生物質低溫制氫，為生物質低溫制氫提出了新的研究課題。生物質連續催化熱解裝置的研發，實現了連續化操作的熱解過程，為未來大規模的工業化生產提供了必要的前期研究成果。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
生物質能開發利用示范工程研究
成果簡介：該產品生物質成型燃料以農作物廢棄物為原料，供暖、供熱，燃燒時無黑煙，幾乎沒有二氧化硫的排放，氮化物排放極低，二氧化碳排放量接近植物生長所需要量，可以稱得上是零排放。原料加工，可以使農業廢棄物變廢為寶實現增值，所以該項目是有利于社會，有利于農民，有利于消費者的事業，具有一定的推廣應用前景。
成果類型：應用技術
所處階段：成熟應用階段
生物質復合型煤制備及燃燒性能研究
成果簡介：該課題對生物質型煤的制備工藝、燃燒過程、燃燒機理、固硫性能等進行了研究。當生物質添加量為20%、成型壓力為40MPa時，生物質型煤的抗壓強度可以達到400N/個；生物質型煤的著火溫度一般低于350℃，燃燒過程可以分為4個階段；當Ca/S比為2.0，燃燒溫度為900℃時，生物質型煤的固硫率可以達到90%以上，遠遠高于普通型煤的固硫率，生物質型煤燃燒過程的SO2排放濃度明顯低于傳統型煤。因此，生物質型煤比普通型煤有更好的燃燒特性，更高的固硫率。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
雙循環流化床生物質氣化裝
成果簡介：“雙循環流化床生物質氣化裝置”是在教育部“211”工程和中國科學院知識創新工程等項目資助下研制完成的，主要研究內容包括：（1）掌握了鋸末和稻殼等生物質的流化特性。（2）研制了每小時可處理80公斤物料的雙循環流化床生物質氣化裝置。該裝置結構簡單、設計合理，采用特殊結構的兩級螺旋進料器可以實現連續式的密封進料；合理的流化床層和返料結構，可以保證床層溫度均勻分布，以及實現焦油蒸汽在爐內二次裂解，從而使氣化效率、碳轉化率和燃氣質量等得到顯著提高；采用鼓風運行方式可以實現熱煤氣的直接利用，從而可以避免高溫燃氣的顯熱損失和焦油能量的損失，以及水洗焦油造成的二次污染等。（3）掌握了常見秸稈的氣化方法和氣化效率、碳轉化率和燃氣成分及熱值等氣化參數，對熱煤氣的燃燒利用進行了試驗研究，研發了預混式燃氣燃燒器。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
板式生物質干燥機
成果簡介：“板式生物質干燥機”是河南省科學院能源研究所研制開發的新產品，本產品能較好地適應粉碎后的蓬松多孔狀生物質物料的干燥。在充分研究了生物質物理化學特性的基礎上，把空氣調節技術與傳熱學相結合設計出高效節能型干燥機。本產品具有獨特的換熱排濕結構，熱利用率達到60%以上，以無級調速電機為動力，通過鏈條刮桿等傳動機構帶動物料在干燥機內移動，通過調節調速電機的轉速（0～1440r/min）改變物料的干燥時間， 以適應不同含水率的生物質物料的干燥；圓柱形刮桿帶動物料在加熱板上移動，同時完成了物料的翻動，使含水物料的不均勻度大大減?。豢諝庹{節技術與傳熱學相結合，通過等壓分流的穩壓箱和板式射流加熱板組成高效的氣流組織結構，能使熱風等速均勻地射向物料，提高了烘干效率，同時減少了物料中灰分的帶出，降低了廢氣中灰分的含量，減少了環境污染；射流板的上表面為平板，做為物料床，同時進行傳導換熱，下表面為多孔板，可使熱空氣等速均勻地射向物料，可完成對流換熱與濕氣的帶出，高溫多孔板發射出遠紅外線，以輻射形式加熱了物料，綜合利用了傳導、對流與輻射三種熱的傳播形式，熱利用率達60%以上；實現了干燥機的模塊化設計，每兩層為一基本模塊，可根據處理量的大小隨意增減換熱板的數量，從而減少不同型號的干燥機設計工作量?？s短了設計周期，加工更加簡單。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
生物質鍋爐型煤的開發研究
該項目開發出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質型煤粘結劑及生產工藝，“有機-無機復合粘結劑”及型煤生產工藝，該粘結劑及型煤生產工藝可以利用國內現有生產設備進行生產。采用紅外光譜分析研究了生物質經“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化，證明該處理工藝可以使生物質有效降解。提出了新穎的生物質型煤粘結機理和防水機理。認為生物質中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質素等在型煤中形成“網絡結構”將煤粒包裹起來，液體粘稠物充填于煤粒與生物質固體之間。生物質固體與液體部分共同型煤強度。粘結劑加工中過剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉化成碳酸鈣，對型煤防水強度具有一定的作用。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質切揉制粉機
成果簡介：該成果在充分研究國內外粉碎機的基礎上，試驗分析了生物質秸稈的粉碎特性，針對生物質秸稈含水率高、具有長纖維的特點，研究設計出適合各種含水率高達25%以下生物質秸稈粉碎的生物質切揉制粉機，采用錘片、刀片相結合的方式，秸稈經高速旋轉的刀片切斷后，再經錘片擊打粉碎，提高了粉碎效率。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/HKN001-2005《生物質切揉制粉機》的要求。該機即可用于農村，也可用于工業，即環保又經濟，節約能源，具有良好的經濟和社會效益。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
低能耗生物質熱裂解裝置
成果簡介：該實用新型的目的是為了能將低品位的生物質能轉換成高品位的液體燃料和高附加值產品，提供一種基于流化床的低能耗生物熱裂解裝置。低能耗生物熱裂解采用以下工藝流程：連續送料至反應器，使其在高溫下氣化，分離，含生物的氣體經熱交換冷凝成油，升溫后的非凝結氣體再循環。本實用新型采用流化床作為反應器，由給料器、調速電機及減速器、進料套筒及螺旋進料棒、流化床反應器、螺旋風分離器、作為能源回收的氣－氣熱交換器、氣－水熱交換器、集油器、茨循環風機、主電加熱器、輔助電加熱器等組成。主電加熱器、輔助電加熱器；流化床反應器豎直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作為中間載體；主電加熱器置于反應器入口前端，輔助電加熱器置于反應器外壁面。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
生物質經催化熱分解向輕質芳烴的轉化
成果簡介：該研究是以植物系生物質為原料通過催化熱解的方法生產高附加值的輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應系統，開發了連續催化熱解過程。充分利用生物質熱解溫度低揮發物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質熱解過程的二次氣相反應，使產物向有利于輕質芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學品轉化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實驗研究過程中還可發現，NiMo類催化劑有利于生物質低溫制氫，為生物質低溫制氫提出了新的研究課題。生物質連續催化熱解裝置的研發，實現了連續化操作的熱解過程，為未來大規模的工業化生產提供了必要的前期研究成果。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
超低焦油秸稈高效制氣技術
成果簡介：該技術是以秸稈為主要原料，采用先進的低倍率低速循環流化床氣化技術和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級進料、組合進氣方式，在氣化介質和特殊催化劑（鈣鎂復合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內進行催化氣化反應制取超低焦油燃氣，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質等特點。該技術在國內處于領先水平，提高了傳統氣化爐產氣效率和燃氣品質，大大降低了燃氣中焦油含量，減少了廢水的排放和焦油對環境的污染，充分利用農村農林廢棄物，避免了其露天放置對環境的污染，解決了部分勞動力就業。
成果類型：應用技術
所處階段：初期階段
強化熱解生物質氣化技術的研究
成果簡介：該課題研究以各種農作物秸稈為原料的低焦油燃氣發生器，及與之配套的燃氣凈化技術，采用新式強化裂解氣化反應器，充分降低燃氣中焦油含量，簡化凈化工藝，保證燃氣質量，使秸稈氣化機組的各項指標達到或超過國家相關的行業標準，提高已有的生物質氣化技術水平和燃氣質量，形成配套合理，運行方便，安全可靠的氣化機組，實現氣化機組的更新換代。應用此技術，將解決目前設備中存在的焦油清理難、勞動強度大的問題，提高使用壽命，實用性更強，不僅可以應用于農村，在工業有機廢料處理和燃氣發電方面，也將有良好的推廣前景。
成果類型：應用技術
所處階段：中期階段
生物質鍋爐型煤的開發研究
該項目開發出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質型煤粘結劑及生產工藝，“有機-無機復合粘結劑”及型煤生產工藝，該粘結劑及型煤生產工藝可以利用國內現有生產設備進行生產。采用紅外光譜分析研究了生物質經“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化，證明該處理工藝可以使生物質有效降解。提出了新穎的生物質型煤粘結機理和防水機理。認為生物質中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質素等在型煤中形成“網絡結構”將煤粒包裹起來，液體粘稠物充填于煤粒與生物質固體之間。生物質固體與液體部分共同型煤強度。粘結劑加工中過剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉化成碳酸鈣，對型煤防水強度具有一定的作用。
生物質燃料應用范文5
生物質是自然界中廣泛存在的、數量最豐富的有機原料，是一種可再生資源，從農林資源到水生植物，甚至包括一些特定的工農業廢棄物和城市垃圾。生物質能是蘊藏在生物質中的能量，是消耗量僅次于石油、煤和天然氣等傳統礦物能源的第四大能源，是人類賴以生存的、可再生的綠色能源。生物精煉(biorefinery)可最大化地利用生物質資源以滿足人們對生物質產品和能源需求的，符合人類可持續發展的要求，目前主要包括生物發酵、提取分離、綠色制漿、熱解、氣化等技術。人類對生物質資源的利用已有幾千年的歷史，但往往效率低下、污染嚴重，隨著石油化學工業的迅速發展，生物質資源的利用也趨于緩慢。然而，20世紀70年生中東戰爭引發的全球性能源短缺，以及人類對石油等資源的無節制開發利用所導致的傳統礦物資源的日益枯竭，使人們開始重新重視包括生物質能源在內的可再生能源的開發利用研究，同時，由石油化工產業所帶來的環境問題也使得我們開發利用環境友好的生物質產業有較好的前景［1］。生物精煉技術可以將生物質資源轉化為各種生物質燃料、生物質材料、生物質化學品和生物質能源等，使生物質資源和能源得到充分、高效的開發和利用，同時又不造成對環境的污染;既滿足人們當前對化學品、材料和能源等各方面的需求，又符合可持續發展的要求。圖1是生物質精煉產業所生產的多樣性產品數量的一種保守估計。如圖2所示，生物精煉技術可實現生物質能源、生物質材料、生物質化學品、生物質燃料與生物質之間的可持續循環，是一項高效率、低成本、綠色無污染的技術［。20世紀70年代開始，生物質資源的開發利用已成為世界性的熱點問題，其研究主要集中在生物質能源、生物質化學品和生物質材料的開發利用方面。許多國家都制定了相應的開發研究計劃:美國國會于2000年6月通過了《生物質研發法案》，2002年提出了《生物質技術路線圖》，計劃到2020年使生物質能源和生物質產品較2000年增加20倍，達到能源總消費量的25%(2050年達到50%)，每年減少碳排放量1億t和增加農民收入200億美元的目標;歐盟于1997年發表了白皮書《能源的未來:可再生能源》，2002年發表了綠皮書《歐盟能源供應安全戰略》，計劃到2020年歐盟的生物質燃料替代20%的化學燃料;其他國家，如中國、日本、印度、巴西等國也紛紛投入大量的人力和資金從事生物質資源的研究開發。美國現有100多個生物質乙醇工廠，2006年美國燃料乙醇產量已達約50億加侖;歐盟是全世界目前生物柴油發展最好的地區，2005年歐盟生物柴油總產量已達320萬t。2000年我國開始了燃料乙醇試點工作，目前年生產能力已達102萬t，現已在東北三省、河南、安徽、河北、山東、江蘇、湖北等省的27個地區完成乙醇汽油試點工作;中國林科院林化所在北京、安徽蕪湖等地建立了年處理能力達幾千噸的木材熱解系統。這些都表明了生物精煉具有重要的經濟價值和戰略意義，是現實可行、環境友好的可持續發展之路。盡管如此，目前生物精煉仍主要處于研究和發展階段，其大規模的工業化應用仍面臨一些困難。
2生物精煉在傳統制漿造紙工業中的應用
2．1傳統制漿造紙工業模式所面臨的問題
傳統制漿造紙企業就是一些以大量生產傳統產品，如紙漿、紙板或其他纖維素產品的企業，它們的主要特點是輸入的原料量和化學品很多，所消耗的能源巨大。然而，它們唯一的產出物只是纖維素類產品，原料的利用率低，能源的使用效率也較低，同時還產生大量的污染物和廢棄物，如不加以處理，將會對生態環境造成巨大的負面影響。由于優良制漿造紙原料的短缺、石油等傳統資源價格的持續上漲，勞動力成本的上升，以及全球化競爭所帶來的巨大壓力，傳統制漿造紙企業面臨著前所未有的困難。一些企業紛紛采取了各種措施，如發展高得率的制漿造紙技術、促進林紙一體化、國外建造工廠降低生產成本以及開拓新的市場空間來擺脫這種困境，并收到了一定的成效。然而，這些并不能從根本上改變傳統制漿造紙企業對原料、資源和能源的嚴重依賴性，也不能徹底改變對生態環境造成的負面影響。工廠將原木轉變成基于纖維素的制漿造紙產品的這種老的商業模式已不適用。目前，歐洲、北美的一些企業，如UPM、IP、Georgia－Pa-cific等，都已經制定了從傳統制漿造紙廠轉型為生物質精煉廠的戰略。在未來，幾乎每個北美的制漿造紙廠都將生產生物質汽油、生物質酒精等高附加值產品。
2．2未來的生物精煉制漿造紙廠
隨著生物精煉技術的提出和發展，傳統制漿造紙企業有機會利用這項新興技術轉型為集約化的生物精煉廠以生產生物質燃料和生物質化學品，并且能夠繼續生產出傳統的制漿造紙產品，在減少環境污染和提高能源使用效率的同時從林業生物質資源中獲得最大收益。它們的主要特點是消耗的能源較少，不需要化石能源，而產出物多，原料資源的價值最大化地被利用，同時污染物和廢棄物的排放量也顯著減少，基本不會對生態環境造成較大的負面影響。是一家典型的現代化生物精煉制漿造紙廠的模式［4］。一些公司，如Potlach和AlabamaRiver將首先利用生物質氣化技術來發熱發電并最終生產出液體運輸燃料和化學品，這也將取代工廠對天然氣和化石燃料的需求。接下來，工廠會將氣化技術用于制漿黒液的處理上。其它一些公司也正積極地將已倒閉的工廠轉型為現代化的生物精煉制漿造紙廠，如Georgia－Pacific公司將把在緬因州的工廠轉變為一個基于纖維素的生物質燃料廠。在制漿造紙領域中應用生物質精煉，可以將傳統的化學漿廠變成集約化的生物質精煉廠，除了生產漿料，還可以生產高附加值的產品，如乙醇、碳纖維、聚合物、煤油和生物柴油等，這些產品都來自于半纖維素和木質素，而不是來自于纖維素。這些生物質原料主要包括禾本原料、木質原料和農林作物，而聚糖和木質素又廣泛存在于這類可再生的原料中，這使得現代化的生物精煉廠可以與傳統的石油精煉廠相當。在石油工業中，通過傳統精煉所得到的化學品的量只占總產出量的5%左右，而其他的都被用于生產運輸燃料和能源。同石油精煉一樣，日用化學品需求和運輸燃料間的平衡也是生物精煉的一個重要方面，有些觀點認為，生物精煉廠不應該改變這種比例。市場對生物質燃料和能源的巨大需求，將使制漿造紙工業有潛力成為最主要的生物質燃料供應商。
2．3生物精煉在制漿造紙過程中的應用現狀
2．3．1生物精煉在制漿造紙原料上的應用通過對制漿造紙纖維原料基因改性可以獲得不同纖維素、半纖維素和木質素含量組成、不同纖維形態結構的短周期速生原料，提高了制漿造紙原料的質量，縮短了制漿造紙原料成材的年限，可滿足制漿造紙企業對優質原料的長期需求。如果將制漿造紙原料加工到納米級，其原來的細胞結構被破壞，纖維組織結構發生變化，纖維素、半纖維素和木素可在加工過程中用機械方法分離，從而提高制漿得率，改善漿料質量，提高制漿造紙工業對環境的友好性。
2．3．2生物精煉在制漿過程中的應用在化學制漿前，利用相對溫和的條件抽提出乙酸和部分水溶性半纖維素，可降低制漿過程中有效堿的用量，加快脫木素速率，降低殘渣率，同時也減輕了黒液處理的壓力。實驗室研究表明，該工藝不會對纖維數量和質量產生負面影響。在制漿前，利用真菌或酶處理除去木片中樹脂，可減少紙機斷頭、防止紙張強度下降以及工藝設備堵塞等問題，現已在工業上獲得應用。在制漿前利用真菌或酶對木片進行預處理，既能降低制漿造紙過程中磨漿能耗和化學藥品用量，還能提高紙漿抄造的強度，減輕對環境的污染。目前，研究重點主要為生物機械制漿和生物預處理化學制漿。利用微生物、木素水解酶或半纖維素酶處理紙漿，降解碳水化合物和殘余木素，既能提高紙漿可漂性和白度，又可節省化學漂劑的用量，提高紙漿性能，并減少環境污染。廢紙再利用的關鍵技術之一是脫墨技術。相對于傳統脫墨技術，采用纖維素酶、半纖維素酶或脂肪酶來代替化學藥品進行脫墨處理，可減少脫墨劑的用量，增強脫墨效果，提高白度和漿料強度，同時也可降低廢水對環境的污染。
2．3．3生物精煉在制漿廢液上的應用利用木質素沉積技術既可從制漿廢液中分離回收木質素，又可減輕鍋爐回收化學藥品和能源的負荷。利用該技術能否獲得大量木質素取決于制漿得率和沉積效率，如果制漿過程中溶出木質素少或沉積效率較低，則木質素獲得量較少。黑液氣化可替代傳統的湯姆林森回收鍋爐來回收化學藥品和能源，既可生產電力，又可生產合成氣，提高了黒液的日處理能力和能源的利用效率，減少了設備投入和占地面積。黒液氣化技術主要分為壓力氣化和常壓氣化，ChemrecAB和ThermochemRecoveryInternational兩家公司分別擁有這兩項技術。固體燃料氣化器可以替換傳統的固體燃料鍋爐，將任何可比較經濟地運輸和氣化的材料運到工廠，包括農作物廢料、鋸木屑、城市有機垃圾等，氣化后產生工廠所需的動力。應用生物技術處理制漿工業廢水，不僅可從制漿造紙廢液中發酵制取乙醇等高附加值產品，不僅能增加經濟效益，還可使廢水脫色、脫臭、解毒并降低廢水中有機物BOD(生化需氧量)，甚至COD(化學需氧量)，解決廢水污染問題效果顯著。近年來，利用高級氧化處理技術、凈化受污染水體的研究也獲得了顯著進展，多以應用紫外輻射為主，但往往效率較低，而提高太陽能去污效率的關鍵技術之一在于研制、改進催化劑，目前在光催化有機污染物領域被認為最有效的催化劑是納米TiO2。
2．3．4生物精煉在制漿過程中副產品上的應用制漿前抽提所得的半纖維素是碳水化合物的混合物，通過酸水解或酶水解可以轉化為單糖，再通過生物發酵可制得乙醇，而乙醇又可生產燃料、聚乙烯等高附加值產品，據估計從生物質碳水化合物中所獲得化學品和材料的數量可以相當于目前從石油碳氫化合物中獲得的量，多達30個。制漿過程中的兩種副產品由于具有重要的經濟價值將被回收:從蒸煮器釋放的氣體中可以回收松脂，從制漿黒液可以回收塔羅油。松脂中含有大量的香精油，分離后可以制得香料、聚合物添加劑和溶劑;而塔羅油主要含有皂化脂肪酸和樹脂酸，可以用于生產生物質柴油、肥皂和油等，且從塔羅油通過氫化產生生物質柴油要比通過酯化生產生物質柴油經濟的多。木質素沉積回收的木質素可生產酚型物、炭纖維、固體或液體燃料、膠粘劑和土壤改良劑等高附加值產品。黒液氣化得到的合成氣主要為為氫氣、一氧化碳、二氧化碳和其他氣體的混合物，可用來合成大量的化學品。
3生物精煉在造紙工業應用中所面臨的問題和解決建議
集約化生物精煉是最大化利用生物質的一種途徑，可以滿足人們對生物質燃料、生物質能源以及生物質材料的短期需求和長期發展需要，有利于經濟發展，有利于技術進步，也有利于環境保護。然而，生物精煉技術在制漿造紙工業中的大規模應用還面臨著不少困難:
(1)人們急需轉變固有的思維方式。將現有的制漿造紙廠轉變為生物質精煉廠不僅是技術上的革新，更是思維方式上的革新，要讓那些專注于生產傳統紙和紙板產品的制漿造紙廠接受這種全新的生產模式可能還需要一段時間;
(2)需要先進的技術支持和大量的額外投資。目前，僅有少數國家和地區的制漿造紙廠掌握了這些新興的技術，已成功轉型的工廠也不多，而且需要投入大量的資金對現有工廠進行改造，這也限制了生物精煉技術的推廣;
生物質燃料應用范文6
關鍵詞：生物質；化工產品；開發；應用
中圖分類號：F42 文獻標識碼：A
生物質是能源領域常用的術語，是由光合作用而產生的各種有機體。生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用。在各種可再生能源中，生物質能是獨持的，它是貯存的太陽能，也是惟—一種可再生的碳源。它可以轉化為常規的固態、液態和氣態燃料?；瘜W工業耗用烴類少于整個烴類消費量的 5%，但不遠的未來仍需要這些原材料。預計石油和天然氣生產在 2020 年后某一時期將達到峰值。假設化學加工仍優先需用烴類，能源公司為滿足這一需求將面臨新的挑戰。在本世紀初葉，可再生的生物資源將為化學工業提供大多數原材料。這將包括林業、漁業、動物飼養業和農業副產物。從某種意義來說，增加對這類原材料的依賴將成為必然。從長期看， 生物煉油廠可生產寬范圍的下游化學品、 燃料和其他產品。據催化劑集團資源公司（CGR）分析，從生物質制取的化學品現已占化學品總銷售額約 5%，現約 200 種產品由發酵制取，其中前4種產品為乙醇、檸檬酸、葡糖酸和乳酸。
1開發生物質能對中國的重要意義
1.1促進社會經濟的發展和生態環境
生物質是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在整個能源系統占有重要地位。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源之一，在世界能源消耗小，生物質能具有可再生性。據有關專家預測，生物質能在未來能源結構中具有舉足輕重的地位．采用新技術生產的各種生物質替代燃料，主要用于生活、供熱和發電等方面。我國生物質能資源相當豐富，人類正面臨著經濟增長和環境保護的雙重壓力，因而改變能源的生產方式和消費方式，用現代技術開發利用包括生物質能在內的可再生能源資源，對于建立可持續發展的能源系統，促進生態環境的改善具有重大意義。
1.2 改變我國以化石燃料為主的能源結構
我國的能源生產及消費結構的共同特點是：煤炭在能源結構中長期占絕對主導地位，一般占70％以上；石油、天然氣、水電等優質能源在一次能源中的比重—直在25％左右，而且隨著能源供應量的增長優質能源比重近年來還有所下降；從不同地區的能源消費結構來看，由于沿海與內地經濟發展水平的差異，且受運輸和環境保護的制約，其能源結構也在不斷優化。生物質既是低碳燃料，在其生長過程中又大量吸收。而成為溫室氣體的匯(sink)，隨著國際社會對溫室氣體減排聯合行動付諸實施。大力開發生物質能源資源，對于改善我國以化石燃料為主的能源結構，特別是為農村地區因地制宜地提供方便能源，具有十分重要的意義。
1.3發展生物基產品可減少排放
它擁有生產低排放燃料的潛力，而且可削減運輸行業的 CO2排放。 除了發展生物乙醇和其他生物燃料以減少汽油消耗外，一些公司也采用生物質為原材料生產各種其他產品，包括紡織品、塑料和清洗液等，以減少碳足跡。從事生物技術開發的 Novozymes 公司在開發生物基產品用酶方面頗有作為， 該公司生產的酶類用作有機物化學反應的催化劑， 酶類在生物質轉化中起到關鍵作用，并且使用酶可大大降低排放。據稱，每生產一份酶，可相當于減少 100～200份的CO2排放。Novozymes公司 2007 年生產了20萬噸酶，從而使CO2排放減少了 2000 萬噸。
2作為能源利用的生物質能資源量時影響因素
首先，生物質能資源量是受多種因素影響的是隨時間變化，生物質能資源是可再生的，通過種植、增加畜禽飼養等措施，資源量可以增加，而不合理的過量消費，又會造成資源量的減少，而且這種消費對資源量的影響又有滯后性，往往在消費時并不馬上表現出來；作為重要生物質能資源的農作物秸稈及農業加工剩余物資源量又接受農作物產量的影響，而畜禽飼養量也受到農作物產量的影響，因而相應的資源量也就必然受到氣候等多種自然因素及市場價格等多種社會因素的影響；各種生物質能資源剩余物及其可利用成分是受人民生活水平等多種變化因素影響的，因此說，每年的生物質能資源量都受到當年各種具體因素影響的，是變化的，而不是一成不變的。
其次，生物質能資源是—種自然資源，其本身可以有多種用途作為一種重要生物質能資源的農作物秸稈：它既可以當作燃料，也可以作為飼料、肥料和工業原料，所以在研究各種生物質可作為能源使用的資源量時，就必然會涉及其在各種不同用途之間的分配比例問題，也就必然會涉及將一種生物質能資源作為能源使用的成本問題。在考慮資源量時，應該對各種成本進行比較，選擇合理的用途。
最后，如同其他可再生能源一樣，生物質能可利用資源量取決于各種生物質能利用和轉換技術水平，評價生物質能資源可利用量必須充分考慮各種生物質能利用和轉換技術的經濟、技術可行性等出素：以畜禽糞便為例，除了收集上的困難外，還應充分考慮利用的可能性問題。日前主要是通過厭氧發酵工藝對其進行處理應用的，因而其可作為能源利用的部分就受到沼氣池容量、效率等的限制；如果應用致密成型技術對大量被廢棄的農作物秸稈進行轉換，可以產生大量的高品位能源，但這些轉換技術尚存一些技術問題，那些被廢棄的農作物秸稈資源也只是一種潛在的可利用能源。
