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生物質燃料的優點范文1
關鍵詞： 燃料乙醇 新能源 經濟效益
目前，全球氣候逐漸變暖，煤、石油、天然氣等化石能源日漸消耗，從而引發了世界對可再生并對環境污染少的新型能源的深刻思考。諸如中國、巴西、美國、加拿大等國正在積極開發和利用生物質燃料乙醇。但如果一直采用大量糧食生產燃料乙醇，必然會造成人類缺糧、缺地等生活隱患，所以走“非糧”路線必然是正確道路。再者地球纖維素的貯量豐富，其能量來自太陽，取之不盡，用之不竭。
一、國內外燃料乙醇的發展現狀
目前，隨著石油價格的飛漲，環境污染與能源短缺問題日漸突出，化石能源日益枯竭，燃料乙醇便應運而生，并逐漸形成了一個產業，一些農產品豐富的國家正大力發展燃料乙醇的供應市場。巴西早在1981年就頒布法令規定全國銷售的汽油必須添加燃料乙醇，成為世界上唯一不用純汽油作為汽車燃料的國家。經過幾十年的發展，巴西用占全國面積1.5%的國土面積，解決了全國超過一半的非柴油車用燃料的供應。美國自1992年起就開始推廣燃料乙醇汽油，目前已經成為燃料乙醇年產量最大的國家，年產近4000萬噸。加拿大從1981年起在汽油中添加乙醇，到2003年，加聯邦政府宣布實施加拿大燃料乙醇的生產和利用，并撥巨款直接用于魁省等4個省的燃料乙醇商業化項目。歐盟每年約生產176萬噸酒精。1997年只有5.6%用于燃料。1994年歐盟通過決議，給生物燃料生產工廠予以免稅。并在2010年使燃料乙醇的比例達到12%。因此一些后續的國家如荷蘭、瑞典和西班牙也出臺了生物燃料計劃。泰國是亞洲第一個由政府開展全國生物燃料項目的國家。在短短的幾年時間內，泰國成功地開展了燃料乙醇項目。這些項目提供了利用過剩的食用農產品的途徑，對提高泰國農村幾百萬農民的生活水平起到了積極作用。印度是僅次于中國的亞洲第二大乙醇生產國，設計的年生產能力約為200萬噸，并準備效法巴西推出“乙醇汽油計劃”。
我國是繼巴西、美國之后全球第三大生物燃料乙醇生產國和消費國。受化石能源枯竭和環境保護雙重壓力的影響，中國生物質能源產業的發展再一次被提到戰略性新興產業的位置上來，尤其是在我國已經形成了初步規模的燃料乙醇產業，更是受到格外關注。我國燃料乙醇市場格局是2002年形成的，2006年以后的幾年時間里，燃料乙醇已經在國內更多地區推廣。到2010年底，燃料乙醇消費量占全國汽油消費量的比例，已經由過去不足20％上升到50％以上。同時我國也將采取各種措施來增加燃料乙醇的產量?？梢姡剂弦掖夹袠I發展前景光明，具有相當的投資潛力。
二、燃料乙醇的概述
1.燃料乙醇的含義
乙醇俗稱酒精，它以玉米、小麥、薯類、甜高粱等為原料，經發酵、蒸餾而制成。將乙醇進一步脫水再加上適量汽油后形成變性燃料乙醇。燃料乙醇中的無水乙醇體積濃度一般都達到99.5%以上，它是燃燒清潔的高辛烷值燃料，是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成。
燃料乙醇再添加變性后，與無鉛汽油按一定比例混配成的乙醇汽油，是一種新型綠色環保型燃料。當乙醇混配比例在25%以內時，燃料可保持其原有動力性。它可以有效改善油品的性能和質量，降低一氧化碳、碳氫化合物等主要污染物的排放。它不影響汽車的行駛性能，還可以減少有害氣體的排放量。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。
2.燃料乙醇的使用方法
乙醇既是一種化工基本原料，又是一種新能源。盡管目前已經有著廣泛的用途，但仍是傳統觀念的市場范圍。其現在的使用方法主要有兩種：一種以乙醇為汽油的“含氧添加劑”，這也是美國使用燃料乙醇的基本方法；二是用乙醇代替汽油，這是巴西較普遍采用的方法。未來乙醇作為基礎產業的市場方向將主要體現在三個方面：一是車用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。這就是我們傳統所說的燃料乙醇市場，也是近期的（10年內）容量相對于以后較小的市場（在我國約1000萬噸/年）。二是作為燃料電池的燃料。在低溫燃料電池諸如手機、筆記本電腦，以及新一代燃料電池汽車等可移動電源領域具有非常廣闊的應用前景，這是乙醇的中期市場（10―20年內）。乙醇目前已被確定為安全、方便、較為實用理想的燃料電池燃料。乙醇將擁有新型電池燃料30―40%的市場。市場容量至少是近期市場的5倍以上（主要是纖維原料乙醇）；三是乙醇將成為支撐現在以乙烯為原料的石化工業的基礎原料。在未來二十年左右的時間內，由于石油資源的日趨緊張，再加上纖維質原料乙醇生產的大規模工業化，成本相對于石油原料已具可競爭性，乙醇將順理成章地進入石化基礎原料領域（如乙烯原料市場），很可能將最終取而代之。如果要做一個形象而夸張的比喻的話，二十世紀后半葉國際石油大亨的形象將在二十一世紀中葉為“酒精考驗”的乙醇大亨所替代。
3.燃料乙醇的特點
（1）可作為新的燃料替代品。
乙醇作為新的燃料替代品，可直接作為液體燃料，也可用于生產生物質燃料乙醇的主要原料來源或者同汽油混合使用，減少對不可再生能源――石油的依賴，保障國家能源的安全。
（2）辛烷值高，抗爆性能好。
作為汽油添加劑，可提高汽油的辛烷值。通常車用汽油的辛烷值一般要求為90、93或97，乙醇的辛烷值可達到111，所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值，且乙醇對烷烴類汽油組分（烷基化油、輕石腦油）辛烷值調合效應好于烯烴類汽油組分（催化裂化汽油）和芳烴類汽油組分（催化重整汽油），添加乙醇還可以較為有效地提高汽油的抗爆性。
（3）減少礦物燃料的應用，以及對大氣的污染。
乙醇的氧含量高達34.7%，乙醇可以按較甲基叔丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇，氧含量達到2.7%；如添加10%乙醇，氧含量可以達到3.5%。所以加入乙醇可幫助汽油完全燃燒，以減少對大氣的污染。使用燃料乙醇取代四乙基鉛作為汽油添加劑，可消除空氣中鉛的污染；取代MTBE，可避免對地下水和空氣的污染。另外，除了提高汽油的辛烷值和含氧量，使用乙醇汽油可以有效降低汽車尾氣對環境的污染，降低碳氫化合物和氮的氧化物的排放量。
（4）可再生能源。
若采用雅津甜高粱、小麥、玉米、稻谷殼、薯類、甘蔗、糖蜜等生物質發酵生產乙醇，其燃燒所排放的CO2和作為原料的生物源生長所消耗的CO2，在數量上基本持平。這對減少大氣污染及抑制溫室效應意義重大。
三、燃料乙醇的生產工藝
目前，燃料乙醇的生產方法有合成法和生物法兩種。由于近年來原油資源短缺及乙烯價格上升，所以合成法逐漸被生物法所取代。
生物法生產燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯類和植物秸稈等農產品或農林廢棄物為原料經酶解糖化發酵制造的，其生產工藝有酶解法、酸水解法及一步酶法等。其生產工藝與食用乙醇的生產工藝基本相同，有所不同的是需要增加濃縮脫水后處理工藝，使乙醇的含量達到99.5%以上。脫水后制成的燃料乙醇再加入少量的變性劑就成為變性燃料乙醇，與汽油按一定比例調和就成為車用乙醇汽油。合成法是用纖維素、半纖維素、木素及其它生物體有機物，經過熱解合成氣（H2，CO），化學或酶催化或微生物發酵而合成乙醇。
在某些方面，化學法好比西藥，強烈、見效快，生物法好比中藥，溫和、見效慢。兩種方法“各有千秋”，其制約因素是成本和高效、廉價催化劑、酶和合適微生物的開發等關鍵技術。生物法具有選擇性、活性好、反應條件溫和等優點，但原料利用率低、反應時間長、產物濃度低及酶、微生物活性易受影響且纖維素降解和單糖轉化所需酶、微生物適用于不同反應條件，不能很好耦合。而化學法具有原料利用率高、反應時間短、催化劑構成簡單、沒有嚴格反應條件限制等優點，但為高溫、高壓過程，對設備要求高。
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四、燃料乙醇的經濟效益
生物質直接燃燒熱效率很低，只有10％左右，而將它們轉化成氣體或液體燃料（甲烷、氫氣、乙醇、丁醇、柴油等）熱效率可達30％以上，緩解了人類面臨的資源、能源、環境等一系列問題。其次，乙醇燃燒值僅為汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加劑抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2―3倍，還能使汽車動力性能增加等。
據推算，平均每3.3噸玉米可生產1噸燃料乙醇，而且生產只是利用玉米種的淀粉，玉米種的其他部分仍可綜合利用。如生產優質的藥用添加劑、食品添加劑、專用飼料和農業復合肥等產品，由此可見燃料乙醇的生產成本比較低。巴西以甘蔗為原料生產燃料乙醇，成本價為每升0.2美元。美國以玉米為原料生產燃料乙醇，成本價為每升0.33美元。而且如谷物莖稈、稻草和木屑等廢料也可用來生產燃料乙醇，這樣就大大降低了燃料乙醇的生產成本。
除此之外，燃料乙醇還有一些明顯的關聯經濟效應。一方面，燃料乙醇有巨大的環保效應，這可以大大降低城市處理空氣污染的費用。另一方面，對于石化行業發展來說，燃料乙醇具有巨大的需求又是十分有利的。燃料乙醇的辛烷值是非常高的，可以提高油品質量和辛烷值。
五、燃料乙醇的發展前景和展望
燃料乙醇的生產正在由傳統的糧食釀造向生物加工過渡，所以它的發展前景是十分廣闊的。美國能源部資助用生物質廢料生產燃料乙醇的技術開發，美國每年生產約2.8×108T的生物質廢料。如谷物莖稈、稻草和木屑等，開發將生物質廢料轉化為乙醇是生物質制乙醇工業持續發展的關鍵，美國Novozymes公司和NREL合作研發了將生物質（如玉米秸稈）中的纖維素轉化成葡萄糖，再發酵成燃料乙醇，這大大降低了燃料乙醇的生產成本。加拿大IOGEN公司與加拿大石油公司合作投產了世界上最大的，也是迄今唯一的用纖維素廢料生產乙醇的裝置，每年可將12000―15000T小麥等其他谷物莖稈轉化為3×106―4×106T燃料乙醇。這也將燃料乙醇的生產成本價降到了1.1美元/加侖，預計未來可減少到90美分/加侖。
我國由天冠集團和山東大學聯合攻關的纖維素酶科項目中試發酵試驗表明，酶活力及生產成本達到國內領先水平。該項目利用酶解法生產纖維素乙醇，具有反應條件溫和、環境污染小、裝置簡單等優點。采用當今流行的液體深層通風發酵培養，通過誘發育種和基因工程等方法，從提高酶活性降低生產成本著手，利用經濟實用的秸稈類物質作原料，使酶的發酵水平顯著提高，可望經過后續處理進行規?；a。
燃料乙醇作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發展重點，符合中國能源替代戰略和可再生能源發展方向，技術上成熟安全可靠，在中國完全適用，具有較好的經濟效益和社會效益，成為普通汽油與柴油的替代品。燃料乙醇作為推動農業產業化的戰略產業，必須依靠科技進步。在吸收國外成果和經濟的基礎上，加強燃料乙醇生產新技術研究、開發和副產物深度加工研究工作。
近年來，石油等礦物質日漸枯竭，油價進一步上漲，使燃料乙醇發展更重要，而且使燃料乙醇的價格有一定的上升空間。隨著石油等礦物質的枯竭與油價的大幅上升，以乙醇等能代替礦物質能源的新型能源供應多元化戰略已成為國家能源政治的一個方向。
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生物質燃料的優點范文2
[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。
參考文獻:
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生物質燃料的優點范文3
關鍵字：秸稈發電技術應用
0、前言
隨著石化燃料的日益短缺和石化燃料的利用所引起的環境問題日趨嚴重，大力開發利用可再生能源資源，實現能源資源利用的本地化成了解決我國能源問題的主要措施之一。秸稈作為一種可再生能源，相比太陽能和風能，具有儲量豐富、投資利用風險低、收益高、不受氣候條件影響等優點。我國作為農業大國，秸稈產量每年約7億t，相當于3億多tce。這些秸稈目前主要用于炊事、直接露天燃燒還田，不但利用率低下而且露天燃燒還污染環境。因此必須積極尋求先進的秸稈利用技術。
自20世紀70年代的石油危機后，發達國家加快了生物質能利用技術的開發應用，秸稈發電技術應運而生。自丹麥1998年誕生了世界第1座秸稈生物質燃燒電站以來，秸稈發電技術得到了快速的發展，至2006年丹麥已建有130多座秸稈電站。我國的秸稈發電技術雖然起步較晚，但發展較快，在經過了成套引進、消化的階段后，已走上了自主創新、開發的階段。
1、秸稈的預處理技術
秸稈入爐前需經過預處理。秸稈體積大，組織疏松，必須經過曬晾打包才便于存儲。秸稈入爐有打包入爐、粉碎入爐、壓塊（型煤）入爐3種。粉碎入爐成本較高，但適應性最強。秸稈的粉碎入爐主要包括秸稈的打包、存儲、輸送和破碎幾個階段。在農業機械化國家，秸稈的收割和打包可以通過機械化完成。而在我國農業生產的分散性和傳統的耕作方式給秸稈的機械化收割和打包帶來一定的困難。因此必須探索適合我國國情的秸稈收割打包方式，降低秸稈預處理成本，保證電站的連續供料。
2、秸稈發電技術
按秸稈利用方式的不同秸稈發電技術可分為秸稈氣化發電技術、秸稈直燃發電技術。
2.1秸稈氣化發電技術
秸稈氣化發電技術主要是將秸稈在一定的壓力和溫度下，使秸稈與O2/H2O發生氣化反應，產生CO、H2、CH4等可燃氣體，這些可燃氣體凈化后送往燃氣輪機發電。如果在燃輪機后面加裝余熱鍋爐，還可以組成秸稈燃氣-蒸汽聯合循環發電技術。秸稈氣化技術具有廢氣排量小、發電效率高等優點。但由于秸稈氣化時產生了一定量的焦油，燃氣飛灰混入焦油中，增加了焦油的脫除和回收利用成本。因此如何減小氣化過程中的焦油成了發展這一技術的關鍵。
目前，秸稈氣化發電技術已進入了工業示范階段。中科院廣州能源研究所的“生物質氣化發電新技術”，繼“九五”期間分別在福建莆田建成了國內首個1MW生物質谷殼氣化發電系統、海南三亞木材廠建成了以國內首個生物質木屑氣化發電廠、在河北邯鄲建成了秸稈為燃料的氣化發電廠示范工程后，最后又與黑龍江農墾局簽訂了興建20套農業固體廢棄物谷殼、稻草的生物質氣化發電系統的合同。該項目總投資4000多萬元，年總發電量為7500萬kw，年處理農業固體廢棄物約10萬噸。
2.2 秸稈直燃發電技術
秸稈直接燃燒發電技術是將秸稈直接送往鍋爐中燃燒產生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機做功發電，相比秸稈氣化技術，具有結構簡單、投資省、易于大型化等優點。與常規的燃煤電站相比，秸稈電站的汽機島與常規燃煤電站的汽機島幾乎沒有差別，其關鍵技術是秸稈燃燒技術。
與煤粉的燃燒過程近似，秸稈的燃燒過程大致可以分為水分的析出階段、揮發分的析出并著火階段、焦炭的燃燒、燃盡4個階段。但與電站用煤相比，秸稈具有水分和揮發分較高，灰分、熱值、灰熔點較低等特點，因此與煤粉的燃燒不徑相同。此外，由于秸稈中堿金屬含量較高，某些秸稈如稻草中的氯離子含量較高，增加了煙氣對受熱面的腐蝕程度，組織秸稈燃燒時還必須考慮這些不利因素的影響。用于秸稈發電的燃燒技術主要有水冷式振動爐床燃燒技術和循環流化床燃燒技術。
水冷式振動爐床燃燒技術是丹麥BWE公司開發主要用于燃燒生物質的燃燒技術。BWE公司的秸稈發電技術已經應用在丹麥、瑞典、芬蘭、西班牙等國的秸稈電站。傳統的爐床燃燒技術具有燃料分布不均勻、空氣容易短路、燃燒效率低等缺點。水冷式振動爐床采用振動爐排，減小了秸稈在爐排上分布的不均勻性。秸稈燃燒后灰量較小，采用水冷可以保護爐排不被燒壞；尾部過熱器采用3級和豎直煙道中的分開布置可以有效降低堿金屬等對受熱面的腐蝕。最近，河北、山東、江蘇等地也正在與BWE公司合作，引進其技術籌建秸稈發電廠。為了降低成套引進的成本，國內的企業也積極與BWE公司合作，尋求振動爐床燃燒設備的國產化。
循環流化床燃燒技術是一種先進的燃燒技術，也可用于秸稈的燃燒。循環流化床一般由爐膛、高溫旋風分離器、返料器、換熱器等幾部分組成。流化床密相區的床料溫度在800℃左右，熱容量較高，即使秸稈的水分高達50%~60%，進入爐膛后也能穩定燃燒，加上密相區內燃料和空氣接觸良好，擾動劇烈，燃燒效率較高。相比爐床燃燒技術，流化床燃燒技術具有布風均勻、燃料與空氣接觸混合良好、SOX、NOX排放少等優點，更適應燃燒水分過高、低熱值的秸稈。哈爾濱工業大學研制開發的流化床鍋爐先后安裝在泰國、馬來西亞等地；浙江大學針對秸稈燃燒灰熔點低、易結渣等特點進行研究，不斷改進循環流化床燃燒技術，通過采用特殊風分配及組織方式保證秸稈的流化燃燒和順暢排渣，并優化受熱面布置，降低堿金屬的腐蝕，解決了一系列的難題，目前已處于工業化推廣階段。
2.3 結語
我國是世界上最大的農業國，也是秸稈資源最為豐富的國家之一。秸稈作為一種清潔可再生的能源在我國具有廣闊的市場前景。秸稈燃燒產生的CO2與秸稈生長時所吸收的CO2大致相當，秸稈的平均含硫量只有0.38%，遠低于電廠用煤的平均含硫量（1%）。因此，發展秸稈發電可以減少CO2和SO2的排放，保護我們賴以生存的地球環境。此外收購秸稈還可以增加農民收入，安置農村閑置勞動力，符合我國的“三農政策”。
根據國家能源局規劃，到2015年我國生物質發電裝機將達1300萬千瓦，較2010年增長160%。數據顯示，2010年我國農村以秸稈為燃料的生物質發電裝機突破500萬千瓦。我國秸稈發電技術的前景廣闊，發展秸稈發電有利于提高農民收入，改善環境，實施可持續發展戰略和建設節約型、和諧型社會。
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生物質燃料的優點范文4
(一)化石能源儲量及開采情況
化石能源(石油、天然氣和煤炭)是經濟社會發展和提高人民生活水平的物質基礎。世界化石能源的剩余探明可采儲量為9000億噸油當量(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。亞太地區的石油探明可采儲量和消費量分別占世界總量的3.3％和30％。中國相應的份額分別為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結構中，石油所占的份額中約為40％左右，是形成現代工業和促進經濟增長的動力。
煤炭是古老的燃料，從19世紀60年代開始大規模開采、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、減少排碳和對環境的污染，煤炭應用的創新方向是發展潔凈的煤炭技術和煤炭液化、轉化技術，生產運輸用液體燃料和化工產品。
(二)石油消費情況
世界石油年消費總量近40億噸，工業化國家(經合組織和俄羅斯)的消費量占62％；占人口大多數的非工業化國家(新興市場經濟體)，石油消費量僅為38％。
美國是石油消費量最多的國家，年消費量為9.4億噸，相當于其他5個消費大國(中國、日本、德國、俄羅斯和印度)消費量的總和；人均石油消費量3噸多。中國的石油消費量為3.6億噸，人均消費量較低，僅為0.28噸左右。
不同國家的民用、商業和工業的能源消費量和消費品種均各不相同。交通運輸部門的能源消費以石油產品為主，石油總消費量中約有70％用作運輸燃料油，此份額的多少各國均不同。在氫燃料和燃料電池汽車大規模進入市場之前，這種消費形勢將不會有太大的變化。
中國是經濟快速增長、尤其是以制造業為主的發展中國家，為了給生產廠增加原材料和能源供應，運輸服務功能就需要加強。人均收入提高之后就會促進道路和航空運輸服務的發展。近年來，中國運輸、郵電和倉儲的石油消費量約占石油總消費量的25％左右；中國仍然是人均燃料油消費量較低的國家。隨著汽車數量的增長，運輸部門的燃料消費量就會相應上升。
美國的年人均運輸燃料油消費量2.3噸。歐盟各國平均1.0噸，中國僅為0.08噸。
(三)能源的轉型
在人類發展歷史中，在能源使用上已經歷了好幾次能源轉型。從使用木材、薪炭為燃料到19世紀中葉大量使用煤炭，20世紀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變。隨著石油資源的逐漸減少，未來三四十年后產量即將達到峰值，此后進入“后石油時代”。在石油資源將逐步被替代的前夕，科學技術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領域、技術專業和產業行業。替代能源項目的實施會受到資源、技術、經濟和實施條件等因素的約束，需要根據一定的時空條件做出技術經濟評估，規劃出發展路線。
氫燃料時代：構建以氫燃料為基礎的能源系統是一項需要較長時間才能完成的系統工程，包括許多工程技術課題的研發，如原料開發、制氫方法、氫氣儲存運輸技術、氫能燃料電池系統和車輛、氫能安全和氫能系統設施等技術。
發展氫燃料的三大課題是：開發高功率、長壽命、廉價的燃料電池；實現高能量密度的車載與地面氫燃料儲存設施；使用可再生能源的廉價制氫工藝技術有待突破。
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。
對于發展氫燃料仍存在著不同觀點。
支持者認為應該接受氫能，因為沒有其他有競爭力的運輸燃料替代方案。電力、生物質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械、液壓轉動系統和生產工藝；汽車制造商就會接受燃料電池汽車技術。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。
反對氫燃料人士認為“氫能是黑色的”，因為它目前主要來自煤炭等能源。發展氫能不能迅速解決能源、溫室氣體問題。發展汽車用燃料電池和氫氣的系統設施還面臨許多技術、經濟的障礙。
總之，氫燃料作為替代石油產品在節約燃料、減少溫室氣體排放和改善汽車性能等方面均有優點。盡管對發展氫燃料仍有爭議、又難確定推廣日程，及早做出發展規劃和經濟論證是有意義的。
(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注的熱點問題。對于石油產量到達峰值時間，不同學者提出了各種不同論點。一些學者曾預測世界常規原油生產的峰值將在2010年到達，有的則認為常規石油產量可持續增長20--30年或更長時間。按照目前石油年產量和年增長速率預測，當石油年產量達到峰值(60億噸)后，產量就將逐步下降。
總體形勢是：(1)勘探、鉆采技術進步可將更多的石油資源開發成為探明可采儲量；(2)非常規石油(包括油砂瀝青、特重原油和油頁巖等)儲量豐富，開采、煉制技術不斷進步，將補充常規石油的不足；(3)替代燃料生產技術(包括風能、太陽能、生物質能等可再生能源及核能的推廣應用)、非常規石油資源開采及其加工技術、天然氣制油(GTL)技術、煤煉油技術(cTL)、生物質制油技術(BTL)等的發展和應用將可逐步替代部分石油資源；(4)燃料使用技術和節能技術的進步將減緩石油消費的增長。
從目前石油生產形勢看，約有63個產油國的產量處在峰值后期，35個國家尚未達到峰值。世界石油產量達到峰值的時間取決于石油消費的年均增長率和科學技術的進步等條件。較高的石油資源基數會推遲峰值產量到來的時間。近幾十年來，石油資源基數不斷攀升，已從上世紀40年代的820億噸，升至2000年美國地質勘探局(USGS)估算的最高值5310億噸。
盡管石油產量的峰值有可能于本世紀中期出現(可能會推遲)，但如不未雨綢繆，屆時必定會m現全球性的能源危機。人們應該認識到：至本世紀中期(2050年)，盡管石油資源將逐漸減少，如果及時、積極地采取應對措施，在石油產量達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反復地技術經濟論證之外，具體發展方針、工藝路線更需要高層決策者根據國家資源條件、技術發展狀況，高屋建瓴地從國家的長遠規劃角度和可持續發展理念出發，預測到替代能源方案三五十年的發展前景，進行統籌安排、制定替代能源發展
戰略和路線，實現能源轉型。
本文試圖以我國資源、技術條件為基礎，就發展運輸燃料的宏觀經濟評估問題做一探討。根據國內石油用途及使用情況，論述內容以運輸燃料的替代為重點。結合我國的國情和資源狀況，著重介紹煤基和生物質基的替代燃料生產技術和交通運輸工具及其節能問題。拋磚引玉，供有關領導和決策者參考，其中涉及到的具體技術課題，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
(一)原料資源及其可得性
生產替代燃料的原料種類繁多，性質各異、可得性也不同。必須衡量資源量及可供應量等做出評估。
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)。
中國的煤炭消費以發電、供熱(占50％)和工業用煤(包括煉焦、建材等占40％)為主；民用、農業、商業和交通運輸用煤占10％。
國民經濟高速發展，使煤炭消費量迅速增長，煤炭年產量已增至26億噸。
發展煤制油(CTL)產業，需耗用大量的優質煤炭原料(每生產1噸運輸燃料油，約需耗煤4噸)，應根據發電、工業和服務業發展的用煤量來綜合規劃替代燃料生產的煤炭可供應量。
天然氣資源：是生產替代燃料、氫燃料的重要原料，我國的天然氣資源相對較少。
生物質資源：包括谷物和油料植物、木質纖維素秸稈和能源作物。數據顯示：中國乃至亞洲均為可再生能源(包括生物質、太陽能、風能、地熱和水力)短缺地區，人均擁有量僅為100公斤(世界人均值為300公斤)。中國農業、林業生物質廢料資源不足、也未建成生物能源產業。有合適水資源的荒漠地區可發展生物質能源的種植。
生產燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均為農作物，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)，所以玉米生產乙醇和食用植物油生產生物柴油均不應是替代燃料發展方向。
中國農作物秸桿資源量約為6億噸?？鄢暳?、還田用肥料等，可供作能源資源量約折合標準煤1.7億噸，林業廢料約折合標準煤3.7億噸。
甜高粱制乙醇是開發中的技術。莖桿中的糖分可發酵生產乙醇，榨汁后的纖維素和半纖維素也可用作生產乙醇原料。
生產薯類作物地區可以發展薯類制乙醇技術，用木薯制乙醇每畝地可產乙醇0.2噸。除了薯類的前期預處理過程與玉米原料不同外，其他工序均相近。薯類發酵的殘渣營養價值較低，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
替代石油生產過程的能耗是重要的經濟指標。
煤直接液化為高壓高溫操作、生產流程長。水電等公用工程和氫耗量均較高，生產過程綜合能效率為50％左右，即使用2噸一次能源(煤)最終轉化為1噸油品。
煤間接液化采用一次通過式合成流程、與聯合循環發電技術相結合的聯產流程是生產運輸燃料油的優化路線。聯產合成油的IGCC電站系統可以提高能效率(達到52％--55％，常規合成僅為42％左右)，并可降低建設投資和生產費用。
目前玉米生產燃料乙醇的能效率已達1.34。每生產1公斤高熱值的燃料乙醇需消費化石能源0.34公斤(包括玉米耕種、玉米收獲、乙醇生產和燃料乙醇分配)。
生物柴油的能效率為1.313。即每生產1公斤能量的生物柴油需消費化石能源0.313公斤。
所以嚴格說，目前的生物燃料并非完全的“綠色燃料”。
(三)環境影響與溫室氣體(GHG)排放
用碳基化石能源生產替代燃料造成的溫室氣體排放量超過原油煉制過程。以煤炭生產合成油為例，煤炭中約70％含碳在合成過程轉化為CO2排入大氣中，造成溫室氣體效應。即使采取CO2回收或填埋技術后，也仍有約10％含碳未能回收而排入大氣中。
在CTL生產流程中應考慮CO2回收、利用，以解決溫室氣體排放問題。CTL生產過程中增加碳回收將導致過程的能效率降低2％--3％，生產成本約增長25％。建設投資也將相應增加。
以CITL為例：每噸合成油的碳排放量2--2.4噸(聯產電力的合成油廠，碳排放量約相當于進料含碳量的72％--77％。CO2回收系統的碳撲集量約相當于原料煤含碳量的70％)。
替代燃料生產過程還可能造成大氣污染物的排放，對局部的環境和居民健康構成危害。例如：硫氧化合物(SOX)擴散范圍可達幾百公里。形成“酸雨”危害土壤和農作物生產。澳大利亞曾計劃發展大型油頁巖工業項目，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，單位生產能力(噸/年)的建設投資約在1500--2000元。據此估算，與投資有關的折舊費、維修費用和保險費等項均相應增大，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／噸產品，使生產成本增高。
宏觀而言，CTL項目應包括相應的采煤、鐵路運輸、供電及供水等公用工程設施，綜合投資費用就更高了。
(五)生產成本與價格
替代燃料的生產成本與原料價格、公用工程消耗量和建設投資密切相關。由于CTL是投資密集的工業，不僅固定成本會相應增加，稅率和資金回報率也應相應增加，才能促進資金積累和鼓勵投資信心?？紤]這些因素，CTL的投資利潤率應不低于12％。
上述增加成本因素必然導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
多數生物質能源是靠光合作用、攝取太陽能獲得的。發展生物質原料生產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，不同產品差別很大。糧食生產乙醇的轉化效率低：單位耕地面積的乙醇產量差別很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3噸／公頃。
每生產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。
黃連木每畝地可產生物柴油60公斤(產1噸油需占地17畝)，麻風樹果可產生物柴油180公斤(產1噸油需占地5.6畝)。
微藻生物柴油每公頃可達到40--60噸產量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但對日照強度和二氧化
碳供應有特定要求。
(七)水資源
替代燃料生產過程需耗用一定量的水資源。直接液化CDTL的耗水指標為7--8噸／噸生成油；間接液化CITL的耗水量指標為8--10噸／噸生成油。若包括原料煤的水洗，則總耗水量可達10--12噸／噸生成油。水資源也是發展CTL工業的制約因素。中國北方是水資源短缺地區。
微藻生產生物柴油，在微藻培育過程需要補充水，可使用鹽堿水或海水等非飲用水源，取決于藻類的品種。在荒漠地區發展微藻生物柴油尤其需要考慮水源問題。
三、石油替代方案
運輸車輛的能耗與客貨運輸量、車輛的效率、使用燃料種類有關、提高運輸車輛的效率對于節約燃料、減少溫室氣體排放均具有重要意義。
替代燃料的發展路線應與汽車發動機和汽車發展趨勢相適應。從使用內燃機汽車、推廣混合動力汽車(HEV)到未來的燃料電池汽車是必然的發展趨勢。這一發展時程要經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、提高運輸車輛效率的節能效應是顯著的。例如：常規內燃機汽車通過改進發動機系統、傳動系統、機泵負荷、驅動系統和減低車身重量等就可提高汽車的行車效率。汽車內燃機的均勻充氣壓燃技術可大大節約油耗。推廣HEV汽車和發展燃料電池汽車的節油效應更為顯著。1公斤氫燃料就約相當于8升汽油。
按照油箱到車輪(TTW)表示的運輸過程能量效率計算：常規火花塞式的汽油內燃機汽車的TTW效率為16.7％；混合動力汽油內燃機汽車為20.7％；可使燃料經濟性提高24％。未來的氫氣燃料電池汽車可按40％計算；燃料經濟性約可提高150％。
生產替代燃料的原料包括煤炭、天然氣、生物質、太陽能、風能、核能等。不同發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、天然氣和生物質等)生產各類替代燃料工藝方案的宏觀經濟性論述如下：
(一)煤炭
在內燃機汽車時代，用煤制油技術生產液體替代燃料的兩種工藝均有在進行產業化示范的項目。國內具備了煤制油技術的工程設計和建設能力
在油價較高、煤炭價格相對較低的條件下，在煤資源豐富地區適合建設煤制油工廠。
煤制油是投資密集的產業，還需要配套建設相應規模的煤礦、交通運輸和公用工程系統設施。全系統的綜合投資可能高于深海天然石油、非常規石油的開發，做好CTL建設項目的綜合宏觀技術經濟論證是必要的。
煤制油過程造成了溫室氣體排放效應，需要采用CO2回收和埋存技術以減少排碳。建設減排設施將降低過程的能效率，還將導致每噸油品增加上千元的減排費用。
1、煤直接液化(CDTL)技術
國內建設的CDTL項目，在工藝流程、工藝設備和控制技術等方面均有改進和創新；已進展到大型工業示范階段。
CDTL為高壓加氫技術，工藝特點是使用高壓、高溫工藝設備，操作條件苛刻；耗用大量氫氣。汽油質量好、柴油十六烷值低，需經過調合才能出廠
2、煤間接液化(CITL)技術
國內正積極推動CITL技術的產業化，已建設了3個示范廠。
主要優點：生產潔凈的成品油、柴油質量好；生產費用低于CDTL，適合于在生產過程中回收C2。
主要缺點：工流程較長；能效率較低(常規流程42％，聯產電力較高、約50％--55％)，石腦油不適合制造汽油，而適合用作裂解(生產乙烯)的原料。
由整體燃氣化聯合循環(IGCC)發電與合成工藝組成的油一電聯產系統可擴大生產規模、提高系統能效率(55％)，相應降低建設投資。
發展合成油工廠的幾個技術問題：
①由大型煤氣化爐、先進合成技術和IGCC發電系統組成的聯合工廠在工程建設和生產運行上均缺乏經驗。
②聯合工廠耗水量大，(用水指標約為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注。
③煤礦規模應與合成油工廠配套，生產規模為年產合成油300萬噸合成油廠，年耗煤量為1500---1600萬噸(包括發電和燃料用)，需要配置大型煤礦基地。國家應根據資源條件配合電廠擴建考慮建設油電聯產企業。
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提高發電的效率。IGCC煤發電技術的能效率達40％。建設投資較高(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。采用先進技術的大型煤制氫工廠，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，目前國產天然氣量和進口液化天然氣數量仍不能滿足城市民用燃料和調峰發電的需要?？紤]到資源可得性和原料價格等因素，應慎重評估建設天然氣制油(GTL)項目的技術經濟可行性。
(三)生物質
在內燃機汽車時代，生物質替代燃料的主要發展路線為燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物質制油等項。
1、燃料乙醇
(1)纖維素生物質生產燃料乙醇。纖維素(如秸稈)制燃料乙醇技術：用農業秸稈或能源作物生產燃料乙醇可望于5--10年內實現工業化。纖維素制乙醇的技術課題是提高纖維素水解效率、降低纖維素酶的成本、開發木糖發酵用的微生物菌種和優化生產過程，如果這些關鍵技術能在今后10年內取得突破性進展，2020年將有可能達到替代率達到20％的水平。開發中的技術包括：
①開發水解用的纖維素酶：纖維素酶是由具有不同功能多種酶的重組體。美國研發目標是降低酶的生產成本(把酶的有效成本從170美元／噸乙醇降低lO倍，達到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)，最終目標是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我國也應制定相應的目標。
②糖類發酵用的微生物：為了實現秸稈生產乙醇技術的工業化，需采用DNA重組技術開發出一種新的微生物重組體，以便可以同時將葡萄糖、木糖和阿拉伯糖發酵為乙醇。研究發現：植入幾種DNA基因體的發酵單胞菌可以同時進行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的發酵。已經開發出了具有乙醇產率高、可在低PH值條件下發酵、副產物產率低的菌種；適合于工業生產使用。
③聯合流程：為了將纖維素生物質完全轉化為乙醇需要采用聯合發酵流程。使用可以同時將葡萄糖、
木糖和阿拉伯糖發酵為乙醇的微生物，在生產上可降低耗電量；減少冷卻水用量；將發酵罐生產能力從2.5克／升小時提高至5克／升小時，從而可以大大降低發酵罐的容量，降低建設投資。
(2)糧食生產乙醇不是發展方向，這是因為：糧食作物的光合作用的效率低；糧食生產乙醇的轉化效率低：單位耕地面積的乙醇產量(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：非糧乙醇生產技術研發現狀。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。莖桿的榨汁作為發酵制乙醇的原料。目前，莖稈的儲存、防止霉化變質和木質纖維素利用等技術問題尚未解決。薯類：在盛產薯類地區可適當發展燃料乙醇的生產。
2、生物柴油
2006年世界生物柴油總產量約為750萬噸，相當于680萬噸(油當量)。
生物柴油的原料種類繁多。除了食用植物油外、發展木本油料作物、回收餐飲廢油等非食用油資源是發展生物柴油的方向。 發展生物柴油工業，需要為副產甘油開發新的用途。生產環氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供選擇。
植物油經過加氫處理生產綠色柴油是第二代生物柴油工藝。產品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烴等特點。國外已建成了工業生產裝置。此類裝置適合于建在煉油廠內部以充分利用已有的供氫和水電供應設施。
10萬噸／年生物柴油工廠的建設投資約3億元左右，折合單位能力的建設投資指標為3000元／噸／年。
以大豆油為原料生產生物柴油工廠的生產成本與植物油原料價格密切相關。大豆價格為3000元／噸和4000元／噸時，生物柴油生產成本分別約為4700元／噸柴油當量和5100元／噸柴油當量。
3、微藻柴油
美國等國家已經對微藻生產生物柴油課題進行了近30年的開發研究，經過實驗室和戶外研究，已經在優選藻類品種、光合作用機理、培育方法和條件、培育水池構造等方面取得成果。一些公司正在積極從事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反應器”的開發，推動微藻柴油的工業化生產。
微藻生產生物柴油的工業化取決于地區擁有的資源條件、微藻生產技術和工藝設備的開況。
資源條件主要包括：氣候和日照條件、C2和營養物的來源；微藻柴油工廠應靠近煉油廠、發電站、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：培育微藻設施已經研制了光生物反應器和露天培育水池兩種方案。在建設投資和運行上各有優缺點，均處于研究、開發階段。尚未進入工業示范階段。
微藻生產技術包括微藻收獲、生物質干燥、提取生物油等過程，均為開發中的技術。
微藻柴油的主要優點是單位土地面積產率比用植物油生產柴油高出幾十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面積的開放式培養池或密閉式光生物反應器，需要巨額投資。
4、生物質制油(BTL)
國外已開發成功了木質纖維素兩段氣化生產合成氣技術，并已建成了合成氣生產運輸燃料的示范裝置。
生物質制油包括生物質氣化和合成2個工序，系統熱效率較高(50％--55％)。但生物質原料的集運困難，考慮適宜的原料收集半徑，BTL生產規模以年產生物油≤10萬噸為宜。BTL單位投資約為1.5--1.8萬元／噸／年，高于CTL。
5、生物質發電廠
規模為25--50MWe熱效率(28％)，遠低于大型IGCC燃煤電廠。建設投資也高于后者。
生物質發電改為煤一生物質混燒具有減少排碳效應，是更適宜的組合。
四、對比方案
石油替代的宏觀規劃存在諸多的不確定因素，除了應反復論證、及時修訂外，尤其需要根據資源、工藝路線和目的產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展方針、路線。
許多一次能源(如煤、天然氣、生物質和微生物)都能通過CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技術路線轉化為烴燃料，但它們同時也可是發電(CTE、GTE、BTE)的原料。從而可組成不同的橫向對比方案。例如：既可引出諸如煤發電一生物質制油與煤制油一生物質發電的兩組宏觀對比方案。又可引出(用太陽能的)微藻制油一煤發電與煤制油一太陽能發電兩組宏觀對比方案。另外，電力汽車的能耗低于內燃機汽車，于是，從原料煤開始，可以有煤制油、煤發電兩組對比方案，從中可以看出發展電動汽車對社會和消費者的節約效應。實例說明如下：
(一)煤或生物質交叉生產電力或運輸燃料
設定煤制油―生物質發電和生物質制油―煤發電兩組方案。煤制油和生物質制油規模均為年產運輸燃料油100萬噸；或是用煤、生物質為發電燃料，進行兩組方案的對比。原料年消耗量分別為：煤炭330萬噸，生物質原料600萬噸。綜合比較主要結果如下：
能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物質發電能效率(28％)低于IGCC燃煤發電(40％)：
建設投資：BTL規模較小，單位建設投資比CTL高(約20％)。原料煤量同等的CTL31)--投資(140億元)高于煤IGCC發電廠投資(110億元)；
生產規模：生物質大規模集中運輸困難，BTL只能到年產10萬t級規模，生物質發電廠規模在25--50MWe之內；
環境效應：CTL的溫室氣體排放率為石油煉廠的1.8倍，煤―生物質聯合制油(CBTL)的GHG排放率僅相當于原油煉制過程的20％，故環境效益好于CTL；
生物質發電改為煤―生物質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
實質上是CTL-煤發電的能效率對比。
HEV汽車可將回收的動力轉化為電力再利用，插電式混合動力汽車(PHEV)可直接用電力替代汽油。若常規內燃機汽車每百公里耗油量按7.2升計、電動汽車耗電量按18kWh計，則相應的油-電當量為：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交通運輸工具的節能意義，又表明不同煤炭利用路線的經濟性。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裝機容量)相當于1噸汽油?？梢跃虲TL和煤發電兩條工藝路線，從原料消耗和能效率、投資和社會效益等方面對比，生產同等數量燃料的效果作出如下比較：
煤耗和能效率：CTL生產1噸燃料需耗用標準煤3.5噸，綜合能效率為45％；IGCC煤發電生產5，4MWh電力耗用標準煤1.8噸，能效率為40％；生產等量運輸
燃料的耗煤比率為制油：發電=1：0.51。 建設投資：CTL工藝，1噸生產能力的建設投資約為1.4萬元；1KW發電能力的IGCC電廠建設投資約為0.8萬元；燃煤電廠投資大大低于CTL技術。
消費者收益：駕駛PHEV汽車按每年節約汽油0.5萬元、支付電費0.24萬元，凈節約燃料費0.26萬元；購車差價按2萬元計算。則增加購車費的靜態回收期達8年。為推動“以電代油”，國家應實施購買PHEV汽車的優惠政策。
環境效應：PHEV汽車可實現零碳排放。GHG效應優于汽油車。
(三)2種原料―2種產品交叉方案
太陽能是地球一次能源的唯一來源，可采用塔式集熱技術發電、也可為微藻生物柴油的生產提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技術生產燃料油的原料、也可用作IGCC技術的發電燃料。這就可組成煤制油―太陽能發電(方案甲)和微藻柴油―煤發電(方案乙)兩組對比方案。
以年產替代燃料100萬噸為基準，CTL制油和發電用煤量相等。設定太陽能集熱發電規模與煤發電相等。進行此兩組方案的技術經濟比較。主要結果如下：
a)相同煤加工量的煤制油投資(140億元)高于IGCC煤發電(110億元)。
b)煤制油能量轉化效率(45％)高于IGCC煤發電(40％)；但如上所述，電代油具有節能效應。
c)太陽能塔式集熱發電按峰值計算達70GWP，折合年均20GW，投資高(280億元)(應還有降低空間)；微藻柴油尚未建成工業裝置(全部按高效的光生物反應器估算投資約為300億元)。兩者的投資均為數量級估算，投資額接近。
d)同等規模的微藻柴油工廠建設投資大大高于CTL。
e)微藻柴油―煤發電組合方案有利于電廠煙氣的C02利用。
f)太陽能集熱發電、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。
g)根據數據粗略估算；方案甲的經濟性好于方案乙。
五、小結
1、煤制油技術基本成熟，是正在進行產業化示范的技術。煤制油的發展規模受到煤炭的可供應量(煤炭是發電和工業的重要燃料；我國煤礦產能已位居世界第一)和石油價格趨勢等因素的約束，只能適度發展。在地區規劃的基礎上宜通過論證及早確定全國發展規模，不宜各行其是。預期中遠期的石油替代規模約可相當于“一個大慶”。
2、油砂瀝青和特重質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石油資源。預計今后20--30年期間，非常規石油生產將有較大的發展以補充常規石油的短缺。預測表明：2030年非常規原油的產量將可增長至占世界石油總產量的10％左右。我國擁有油頁巖煉油工業基礎，發展油頁巖工業需要改進加工、煉制技術，提高生產規模，解決環保技術問題。
3、生物質制油發展規模受資源可得性、資源綜合利用等因素的約束。發展生物質能源作物的種植、充分利用生物質廢料(秸稈、林業廢料、生物垃圾)，在發電、制油和其他用途優化利用、綜合平衡的基礎上，可考慮用3億噸原料生產替代燃料0.5億噸(石油當量)作為中遠期的發展目標。
生物質燃料的優點范文5
關鍵詞 生物質能源；烤煙；烘烤；應用
中圖分類號 TK6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）17-0153-03
Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.
Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application
烤煙烘烤是一個大量耗熱的過程，目前烤煙生產上推廣的密集烤房烘烤設備普遍采用燃煤供熱，熱利用率低，煤耗量高，通常1 kg干煙葉煤耗量1.5～2.5 kg標煤，而理論上的耗煤量為0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火爐的熱效率為64.95%，烤房熱效率僅為36.08%，總的熱損失達63.92%，能量浪費驚人[1-3]。
愈演愈烈的世界范圍能源危機以及不斷上升的能源價格，使得生產烤煙的成本不斷增加，使烤煙生產的可持續發展受到嚴重影響。在此背景下研究烤煙烘烤節能技術，提高能源利用效率，尋找烤煙烘烤能源替代途徑，降低烤煙生產成本成為烤煙烘烤研究的一個重要課題。目前，此方面的研究主要集中在烘烤設備、烘烤工藝以及新型能源烘烤燃料開發等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物質能源因其本身可再生性、低CO2排放、幾乎不排放SO2、廣泛分布性、使用形式多樣、生物質燃料總量豐富等特點成為當下研究的一個熱點，有望成為烤煙烘烤傳統能源的有效替代品[4-5]。
1 生物質能源概述
生物質能源是植物通過光合作用將太陽能儲藏在有機物中的一種可再生能源。每年全球積累的生物質總量達1 730億t，蘊含的能量相當于目前全球總能耗的10～20倍[6]。據報道，生物質能已上升為僅次于化石能源煤、石油和天然氣之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。與傳統直接燃燒方式相比，現代生物質能源的利用更多的是借助熱化學、生物化學等手段，通過一系列先進的轉換技術，生產出固、液、氣等高品位能源來代替化石燃料，為人類生產、生活提供電力、燃氣、熱能等終端能源產品[8]。在生態環境保護方面的研究發現，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分別是秸稈的7.00倍和1.15倍，用1萬t秸稈替代煤炭能量，煙塵排放將減少100 t[9]。生物質能源作為一種可再生的低碳能源，具有巨大的發展潛力，它的開發利用對于建立可持續能源系統、促進國民經濟發展、保護生態環境具有重大意義。
2 生物質能源在烤煙烘烤上的應用研究
我國擁有居世界首位的生物質能源產量，年產農作物秸稈、谷殼等總量約14億t，如開發用于燃燒，可折合7億t標準煤[10]。以安徽省為例，每年農作物秸稈總產量5 000萬t左右，如果能開發利用其中的1/3轉化為燃料，即可消耗秸稈1 700萬t，約相當于建立2座年產500萬t的大型煤礦[11]。目前，烤煙烘烤上研究應用的生物質多為農作物秸稈，應用方式主要有生物質型煤、生物質氣化、生物質壓塊等，應用效果較為理想。
2.1 應用方式
2.1.1 生物質型煤。生物質型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸稈等可燃生物質和添加劑后由高壓成型機壓制成型的潔凈能源產品。其充分利用煤和生物質各自的優勢，具有節煤和生物質代煤的雙重作用，與原煤燃燒相比，生物質型煤是提高燃燒效率和減少污染的有效方法之一，目前已進入商業化生產階段[12]。
孫劍鋒等[13]利用煤和廢棄的植物莖桿生產出與烘烤設備外形、尺寸大小相配套的生物質型煤。其在使用過程中容易實現配風的精準控制，進而實現與密集烤房控制系統的配套，且生物質型煤在燃燒過程中著火大小容易控制，生火及升降溫速率均較快，能更好地滿足烤煙烘烤工藝的需求。向金友等[14]研究秸稈與煤不同配方壓塊燃料在烤煙烘烤中的應用，結果發現80%秸稈+20%煤混合壓塊代煤烤煙完全可行。
2.1.2 秸稈煤。秸稈煤是一種新型蜂窩煤燃料，沒有煤的加入，以青蒿、煙、玉米等農作物秸稈以及廢棄的樹木枯枝、雜草、鋸末、稻殼等生物秸稈為原料，不需粉碎，在厭氧條件下碳化6～8 h，利用秸稈自然進行分解形成生物質碳，再加入黏土和其他粘合劑混合后形成。
郭保銀[15]研究發現各種秸稈碳化率平均約為50%，而通過加配方后，常規秸稈等材料2 t可生產2 t秸稈煤，其秸稈煤代替煤炭烤煙的技術研究結果表明秸稈煤易點火、燃燒效果好、升溫快而且無黑煙和異味，滿足烤煙工藝要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中應用是可行的，可以進行大范圍示范。
2.1.3 生物質氣化。生物質氣化是采用生物質氣化發生裝置將生物質原料在厭氧狀態下燃燒轉化為由氫氣、一氧化碳、甲烷等組成的可燃氣體。生物質氣化方式在烤煙烘烤中的應用相對較多，生物質氣化烤煙系統開發設計相對成熟。楊世關等[16]研究設計了一套新型烤煙設備，主要是以生物質燃氣為能源，將間接換熱與直接換熱緊密結合，該系統的能源利用率及煙葉品質都較傳統間接換熱式烤房有顯著提高。飛 鴻等[17]以廢棄煙桿、煙梗以及各類農作物秸稈為原料采用生物質氣化發生裝置通過燃氣發生爐進行厭氧燃燒使其熱解出可燃氣體，經管網送往各烤房實現自動控制烘烤煙葉。
2.1.4 生物質壓塊。在壓強為50～200 Mpa、溫度為150～300 ℃、或不加熱或不加黏結劑的條件下，先將木材加工剩余物及各種農作物秸稈等粉碎成一定粒度，再壓縮成塊狀、棒狀、粒狀等具有一定密實度的成型物[18]，故又稱為生物質固體成型燃料。目前，此燃料在烤煙烘烤中的應用研究較為廣泛。
張聰輝等[19]研究不同清潔能源對烤后煙的化學成分、質量感官以及經濟效益的影響，其中生物質燃料為2012年煙桿壓塊能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭為主要烘烤燃料有較大的潛力。王漢文等[20]用稻殼和玉米秸稈壓塊成燃料進行試驗，將其放在AH密集烤房進行燃燒，能降低烤煙生產成本、滿足烘烤的工藝要求、改善煙葉內在品質。王文杰等[10]以花生殼為原料加工的生物質壓塊為供試燃料，研發了配套的生物質壓塊燃燒爐，研究生物質能源在烤煙烘烤中的應用效果，生物質壓塊及燃燒爐不僅能替代以煤炭為燃料的普通立式爐用于煙葉烘烤，而且能夠顯著降低煙葉烘烤成本、提高煙葉烘烤質量。倪克平等[21]研究生物質壓塊燃料在煙葉烘烤中的應用效果，其中生物質壓塊燃料是以木材加工的鋸末為主原料，添加輔助化工原料后，用攪拌機攪拌成均勻的混合原料，將混合原料通過壓塊成型機壓制成直徑為2 cm的圓餅，配備自動添加燃料的整套專用燃燒爐，研究結果表明：生物質壓塊用于煙葉烘烤可以充分調控烤煙烘烤工藝，降低烘烤成本，節能減耗，提高烤后煙葉品質。譚方利等[22]關于生物質壓塊燃料以及煤炭燃料在烤煙烘烤中的應用效果對比研究表明生物質壓塊用于烤煙烘烤是可行的，但對于燃料添加技術要求較高。
2.2 應用效果
生物質能源在烤煙烘烤中的不同應用形式對烘烤效果的影響均較好，節能減排的同時有利于提高烤后煙葉的質量。與原煤相比使用生物質型煤烘烤煙葉，生產1 kg干煙可節約用煤約0.15 kg，每爐煙葉可節約用煤50 kg以上，節能效果顯著，而且生物質型煤中煤矸石含量為零[13]。使用秸稈煤烤煙對烤后煙葉內在化學成分無不良影響，而且能夠降低上部葉煙堿含量，提高上部煙葉還原糖含量，氮堿比更加協調，香氣量充足，香氣質好，余味明顯改善，雜氣減輕，刺激性減少，評吸結果較好，有利于提高煙葉內在品質[15]。飛 鴻等[17]的研究中生物質氣化烘烤與傳統的燃煤烘烤相比，煙葉的內在品質得到一定的改善。感官評吸結果表現為生物質氣化烘烤的煙葉其雜氣、香氣質、干凈度均優于煤炭燃料烘烤的煙葉，而且回味、勁頭、濕潤上也表現出一定的優勢。采用秸稈壓塊燃料烘烤，能降低煙葉中含氮化合物含量，提高煙葉中總糖、還原糖，有利于改善煙葉化學成分的協調性[20]。譚方利等[22]的研究中生物質壓塊燃料與煤炭相比烤后煙葉上等煙比例提高了2.3個百分點，青黃煙、微帶青煙、雜色煙比例分別下降了0.99、0.81、1.53 個百分點。
2.3 應用成本
由于烤煙烘烤中應用的生物質原料主要是廢棄的秸稈，來源廣泛、價格低廉，因此利用生物質能源燃料降低烤煙烘烤成本效果顯著。生物質型煤的應用加上固硫劑、粘合劑以及加工成本，比同等發熱量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸稈煤在酉陽縣烤煙烘烤上的應用，按當地生產水平以及市場煤炭價格計算，烘烤煙葉1 875 kg/hm2，使用秸稈煤烤煙可降低成本約750元/hm2，以此測算，若在該縣進行推廣應用，每年可節約煤炭1.8萬t，全縣煙農增收480萬元[15]。飛 鴻等[17]利用生物質烘烤煙葉的研究中采用的生物質氣化發生裝置上料系統、流量控制系統、除渣系統均為自動化系統，烤房數量增加到100炕也只需要2人控制，自動化程度高，在大規模烘烤中將大大降低勞動成本。生物秸稈壓塊在烤煙烘烤中的應用成本以安徽省為例，生產干煙葉2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t計），計2 062.5元/hm2；需秸稈壓塊206.25 kg（以400元/t計），計1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。譚方利等[22]的研究中應用生物質壓塊燃料與煤炭燃料相比1 kg干煙成本降低0.1元。
3 結語
烤煙烘烤大量耗熱且熱能利用率低，傳統燃料煤炭在烤煙烘烤中的應用帶來環境污染的同時，由于燃料資源的緊缺烘烤成本不斷增加。把我國豐富的生物質能源應用在烤煙烘烤中既能充分利用資源同時也有望解決烤煙烘烤面臨的問題。
生物質能源在烤煙烘烤中的應用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清潔、能提高烤煙品質、降低烘烤成本的優點。生物質能源在烤煙烘烤中的不同應用形式中生物質型煤的原料中只是減少了煤的用量加入部分生物質，秸稈煤加工過程中的厭氧條件碳化工藝相對復雜，而生物質氣化裝置包括氣化爐、儲氣罐等，與烤房配合烘烤專用設備復雜，建成后更適合大規模烘烤。其中生物質壓塊研究相對較多，工藝較成熟簡便。生物質壓塊加工生產線及配套設備的開發研究中早在2010年姚宗路等[23]針對生物質壓塊過程中存在的系統配合協調能力差以及生產率低等問題研發設計了有強制喂料系統的成型機以及配套設備，可實現自動化大規模的生物質壓塊生產。生物質壓塊方式制成的生物質原料可以直接應用于烤煙烘烤，基本上不需要對烤房、烤爐等進行改造，應用方便。生物質能源的利用形式中生物質發電是我國目前對生物質能源應用最為廣泛和普通的方式，但其在烤煙烘烤中的應用研究相對較少，是以后生物質能源在烤煙烘烤中的應用研究的一個方向[24-25]。當下的研究表明，烤煙烘烤中的傳統燃料煤炭可以用生物質壓塊代替，應用效果較好且成本低，可以在烤煙生產上進行示范推廣。
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生物質燃料的優點范文6
關鍵詞：生物溶劑生產節能措施
1. 概述
丁醇、丙酮等有機溶劑是重要的化工基本原料,除了大量用作溶劑外，還廣泛用于制藥、脫水劑、制醋酸丁酯和樹脂；制醋酐、雙丙酮醇、氯仿、磺仿、環氧樹脂、聚異戊二烯橡膠、甲基丙烯酸甲脂、制染料、涂料、藥物、合成橡膠、洗滌劑、清潔劑等。
生物溶劑以干木薯、玉米等為原料，采用生物發酵法生產工藝制備丁醇、丙酮等有機溶劑。主要有粉碎、蒸煮、菌種培養、發酵、蒸餾等生產工序。
生物發酵法以玉米、木薯等農產品為原料生產溶劑，利用農產品原料中的淀粉生產丁醇、丙酮等有機溶劑。農產品是我國農民的主要產品，為可再生資源。生物發酵法將玉米、木薯等原料經粉碎、水解得到淀粉乳液，然后在丙酮-丁醇菌作用下，經發酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合醪液，再采用蒸餾方法分離出丁醇、丙酮及乙醇，通常三者的比例為 6：3：1。與采用石化路線相比，生物發酵的工藝流程短、設備簡單、投資少；而且生物技術生產的產品替代石化路線產品，其性能還優于后者，生物發酵法具有易于控制、對環境污染少、產品安全、原料來源豐富等優點。
2. 生產工藝
木薯干與玉米粉碎后進入拌料罐，在配料罐（帶有攪拌器）內用一次清水和粗塔廢醪、氫氧化鈉一次配成的生漿液，用泵打入換熱器加熱后用二次蒸汽與物料噴射混合加熱進入糊化鍋糊化，再用一次蒸汽與物料噴射加熱熟化，熟化完成后進入汽液分離器，分離出的二次蒸汽部分返回蒸汽噴射器，醪液降溫后進入發酵工段。發酵是溶劑生產裝置的核心工序，包括種子制備和連續發酵兩部分，末級罐發酵液指標丙含達 5.5g/l 以上，殘糖為4.5g/l 以下時，結束完成后發酵液放至成熟醪罐。
成熟發酵醪自貯醪罐經泵打到蒸餾車間首先與1#粗餾塔餾出汽換熱，然后再與2#粗餾塔塔底廢醪換熱后分別進入兩粗塔，2#粗餾塔底直接加入蒸汽，2#粗餾塔餾出氣作為1#粗餾塔熱源，進入再沸器與1#粗餾塔塔底廢醪換熱，2#粗餾塔冷凝液與1#粗餾塔頂餾出汽冷凝液匯合，部分回流到兩個醪塔頂部，部分經放料罐放料至一丁塔上部 47 板液相進料。一丁塔對總溶劑進行分離，塔頂逸出乙丙蒸汽，經三級冷凝后部分回流，部分放料至丙酮塔中部 22 板，一丁塔下部粗丁醇從22板以液相放料形式流入二丁塔8板，二丁塔對粗丁醇進行精制，從二丁塔 45 板液相放出丁醇成品經冷卻器去中間計量罐。丙酮塔對乙丙液進行分離，丙酮以氣相形式從塔頂排出，經四級冷凝，部分回流，部分放料至除醛塔上部 59 板，對丙酮進行精制，除醛塔頂蒸汽通過兩級冷凝，一級全部回流，二級冷凝液返回丙塔，反復排掉低沸物，成品丙酮從塔中部 28 板液相放料得成品丙酮，經冷卻送到中間計量罐。丙酮塔釜排出液進入乙汽化器，蒸出蒸汽進入乙醇塔下部 13 板對乙醇進行提純，頂部餾出氣，一冷回流，二冷全部返回丙塔，割掉低沸物，乙醇從塔中部 46 板放料經冷卻的乙醇成品放至中間計量罐。粗餾塔底部排出廢醪除返回配料外，其余部分送到污水處理站處理。采用雙粗塔差壓蒸餾方式，可最大限度的節省能源。
生物溶劑生產廢水具有污染負荷高和可生化性好的特點，主要指標為CODcr：42500mg/l，BOD5：22300mg/l，SS：15800mg/l。污水處理采用厭氧-好氧處理的工藝路線產生大量的沼氣。
污水處理站工藝流程方框圖
3. 能耗分析
生物溶劑生產過程中采用了加熱蒸煮、低溫發酵、精餾等操作單元，特別是精餾過程中的氣化和冷凝對能源消耗較大。年產4萬噸生物丁醇項目動力消耗情況。
生物溶劑動力消耗指標表
總能耗達 44466t標煤，單位產品能耗指標1112 kg標煤/t產品。
4實際應用
江蘇連云港某公司年產4萬噸生物丁醇項目配套建設有35t/h的鍋爐一臺，以提供生產用蒸汽。
鍋爐房建設以資源綜合利用、循環經濟為原則。鍋爐燃料首先使用項目污水處理站厭氧發酵產生的沼氣和生產中的木薯廢渣、污水處理站的干污泥等生物質燃料及發酵車間發酵產生的廢氫氣，不足的燃料再使用外購原煤。
項目污水處理站可產沼氣28853760立方米，木薯廢渣（40%干度）25160噸，污水處理站的干污泥（40%干度）2160噸，發酵車間發酵產生的可回用氫氣1589噸。綜合利用的燃料熱值分別是：沼氣熱值為22990kJ/Nm3，木薯廢渣（40%干度）熱值為8360kJ/kg，污水處理站的干污泥（40%干度）熱值按7526kJ/kg考慮。
可綜合利用的生物質燃料能源折標煤
沼氣：年利用量24696000立方米，折標煤：17640t
木薯廢渣（40%干度）：年利用量15725噸，折標煤：4493t
污泥（40%干度）：年利用量2160噸，折標煤：555t
因此生物質燃料折標煤總量為：22688 t
企業能源自給率為
22688/44466＝51.0％
5 節能措施
選用國內先進技術和設備，應用各項先進和節能技術，從各個方面降低能耗物耗，綜合利用木薯渣、污水處理站的沼氣和污泥等生物質燃料達到資源節約的目的。
（1）35t/h供熱鍋爐為燃煤、沼氣及木薯渣混燒的中溫中壓鍋爐，利用污水處理站厭氧產生的沼氣、污泥和生產中的木薯渣等生物質作鍋爐燃料，并進行熱電聯產，減少燃料的消耗，綜合利用能源。
（2）生產過程中采用節能新技術、新工藝。
（3）總圖布置上各生產車間按物料流向布置，縮短供物及供能距離，減少管網長度，并從工藝流程設計上考慮使物流、能源供應便捷、合理。
（4）生產設備如鍋爐、汽輪機、泵、空壓機、換熱器、粉碎機、蒸餾塔等均選用國產優質設備，性能高，能耗低。
（5）對生產中采用的大功率電器設備采用變頻控制,在設備未滿負荷生產時降低電機轉速,節約用電。
（6）管件、閥門選用國產優質產品，安裝時應把好質量關，盡量避免“跑、冒、滴、漏”現象。
（7）配備完善的原料、水、電汽等計量裝置，加強對能源的管理。
（（8）生產車間的建筑設計盡量采用自然采光，在許可條件下，滿足工藝操作窗地比。采用保溫、隔熱效果良好的屋面和建筑圍護結構，使廠房有較好的采暖效果和工作環境。
（9） 對需要保溫、保冷的設備與管道，采用高效絕熱材料，盡量減少熱量、冷量損耗。
（10）蒸煮液化的汽液分離器分離的二次蒸汽用作蒸汽混合器的熱；蒸餾采用差壓蒸餾。提高熱能利用率,節約能源。
6結束語
