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生物燃料成分分析范文1
關鍵詞：酸雨； 酸沉降； 形成機制； 遙感監測
中圖分類號：X517 文獻標識碼：A
我國酸雨地區主要分布在西南、華南以及東南沿海一帶，位于東北南部的遼寧省并不是全國酸雨污染主要區域，但卻呈現明顯的特征。自2002年酸雨普查以來，遼寧省酸雨污染呈現3個階段，2002～2004年，污染加重階段，酸雨頻率迅速上升，由1.7%上升為10.3%，降水酸度顯著下降，由6.08下降為5.27，低于酸雨pH限值；2005～2007年，污染持續階段，酸雨頻率和降水酸度稍有波動，酸雨頻率在10%左右波動，降水酸度在5～5.5之間波動，且以2007年最低；2008～2012年，污染穩定階段，酸雨頻率基本保持在6%～7%之間，降水酸度在5.6上下波動。本文以2007年酸雨污染最重的年份之一為例，分析了遼寧省酸雨污染特征，并利用遙感反演對流層致酸物質的分布，初步分析了可能的成因，以期為環境管理提供技術支持。
1研究方法
1.1監測點位設置
在遼寧省沈陽、大連、鞍山、撫順、丹東、錦州、營口、阜新、遼陽、盤錦和葫蘆島11個地級市進行降水監測，除大連市設4個測點外，其他城市按照城市人口總量選點原則布設3個點位，每個城市設2個市區測點，1個郊區對照測點，全省共設置34個測點。
1.2采樣和分析方法
根據酸沉降監測技術規范（HJ/T165-2004）規定，采用自動濕沉降采樣器對大氣降水樣品進行采集，采樣時間和頻次：降水時，每24h采樣一次，若一天中有幾次降水，合并為一個樣品測定；若連續幾天降水，則將上午9：00至次日上午9：00的降水視為一個樣品。
采用國家標準方法對大氣降水樣品進行分析，分析項目包括pH、降水量，分析方法均為電極法，采用國家標準方法GB13580.4-92。
1.3遙感監測介紹
2結果與討論
2.1降水酸度與酸雨頻率
2007年，全省酸雨頻率為9.7%，降水pH年均值為5.05，低于5.6的酸雨限值。與其他省市的比較結果來看，遼寧省酸雨污染年均水平與臨近的河北省接近[1]，遠低于浙江、江西、廣西、廣東、湖南、川渝[2-7]等我國南方酸雨污染重的地區。
2.2空間污染特征
空間分布極不平衡。酸雨污染主要分布在遼寧省的東南部及中西部地區。2007年全省出現酸雨的7個城市中，大連、丹東位于東南部沿海地區，沈陽、撫順、鐵嶺、錦州、葫蘆島位于中西部。由圖2可以看出，遼寧省酸雨污染空間格局呈現為兩條近乎平行的西南―東北走向的帶狀分布：覆蓋大連―丹東地區的東南部酸雨帶；從西至東貫穿葫蘆島―錦州―沈陽―撫順―鐵嶺中西部酸雨帶。這種空間上分布的不平衡性與我國南方許多酸雨區省份在空間分布上比較均一的特征不同。
2條酸雨帶污染特征不同。東南部酸雨帶呈現區域性污染特征，主要表現在：酸雨帶內大連、丹東全部點位均有酸性降水出現，絕大多數點位酸雨頻率相近，如圖3所示；區域降水過程中，是否為酸性降水具有高度的一致性，2007年大連、丹東兩市同時發生降水的場次為19場，其中14場2市均有酸性樣品出現，3場2市均無酸性樣品出現，即有17場降水具有同步必，酸雨同步性達90%。
中西部酸雨帶呈現局部污染特征，各點位酸雨出現不同步，且頻次差異較大。此酸雨帶內各城市均布設了3個降水監測點位，有部分點位未出現酸雨。由圖4可以看出，出現酸雨的各點位酸性降水發生的時間比較分散，同步性差；各點位酸雨頻率高低不等，最高的超過30%。
2條酸雨帶污染程度差異較大。東南部酸雨帶污染較重，主要表現在：降水pH值小于4.5的樣品主要集中在此酸雨帶。2007年全省共計67個降水pH值小于4.5的樣品中，丹東和大連分別為45個和19個，2市pH小于4.5的酸雨樣品之和占全省的95.5%，即幾乎所有的污染嚴重的酸雨均發生在東南區域；酸雨頻率較高，大連、丹東全年酸雨頻率均在50%以上，75%的點位酸雨頻率在40%以上；2007年丹東、大連2市全年酸雨樣品最多，分別為78個和48個，2市酸雨樣品之和占全省酸雨樣品總數的84%，即全省80%以上的酸雨發生在大連和丹東2市。如果不計丹東、大連2市的降水樣品，2007年遼寧省酸雨頻率僅為1.6%。
中西部酸雨帶污染較輕。主要表現在：此酸雨帶內的5個城市酸雨頻率較低，均低于15%，3個城市降水pH年均值在5.6以上；此酸雨帶內的酸雨樣品比東南部酸雨帶樣品少，2007年共24個，占全省酸雨樣品總數的1.6%。
2.3時間污染特征
圖5為遼寧省降水pH均值與酸雨頻率月變化曲線。2007年各月遼寧省均有酸雨出現，且有9個月全省降水pH月均值低于5.6，而5月～10月的5個月期間全省共有117個酸雨樣品，占全省酸雨樣品總數的78%，也就是說，近80%的酸雨出現在5月～10月的降水量較大、溫度較高的月份，其中8月份的酸雨頻率最多，為一年中酸雨頻率最高月份。這種酸雨時間污染特征同與吉林省隔渤海相望的山東省、天津市[10-12]具有高度一致性。
圖6為全省降水pH均值、酸性降水pH均值和酸雨頻率季節曲線。酸雨污染的季節變化規律：夏、秋季污染較重，春、冬季較輕。與我國河南、山西及南方的酸雨區秋冬季較強、春夏稍弱的季節性變化特征不同。
頻率季節變化曲線
圖7為全省各季節酸性樣品降水pH均值分布情況。由圖可見，夏季酸性降水樣品的pH值出現在低值區最多，52.5%的降水樣品pH≤4.5，由此造成夏季為遼寧省酸雨污染最重的季節。
2.4遙感反演分析
圖8為2007年遼寧省及周邊地區對流層SO2與NO2柱濃度的分布圖。從遼寧省內來看，全省SO2與NO2的高濃度區在沈陽、本溪等中部地區；而最小值則出現在東部和北部的部分地區。從遼寧省外的形勢來看，東南部的河北、山東、北京、天津等地SO2濃度明顯高于遼寧地區。
圖9是遼寧省及周邊地區2007年各月對流層SO2與NO2月均濃度的分布態勢。從圖上可以看出，1月～4月及10月～12月在遼寧省中部SO2濃度相對較高，而5月～7月相對較低。從遼寧省外的形勢來看，在省外西南和南部地區，全年各月始終存在遠高于省內SO2濃度的高值區，而省外西南方向的NO2濃度也始終高于省內，尤其1月～4月及10月～12月。因此，在西南風向下，省外周邊高濃度的致酸物質可能會輸送到遼寧省內，形成酸性降水[13]。尤其會影響遼寧省東南沿海地區，如丹東和大連，這也是遼寧省東南酸雨帶丹東和大連酸雨污染具有同步性的原因。從時間上看，從3月到9月，遼寧省的氣候特征是處于西南風為主導風向的控制下，這更有利于省外東南部的高值區致酸物質的輸送，也就是為什么夏秋季節遼寧省酸雨污染更嚴重的可能原因。
3結論
遼寧省酸雨污染雖然總體較輕，但空間分布極不平衡，呈現為2條近乎平行的西南―東北走向的帶狀分布：覆蓋大連―丹東地區的東南部酸雨帶；從西至東貫穿葫蘆島―錦州―沈陽―撫順―鐵嶺中西部酸雨帶；東南部酸雨帶污染較重，且呈現區域性污染特征，中西部酸雨帶污染較輕，且呈現局部污染特征。
酸雨污染的季節變化規律：夏、秋季污染較重，春、冬季較輕，且夏季中的8月份酸雨頻率最高，強酸性降水樣品出現最多。
遙感監測結果顯示，遼寧省始終處于省外西南和南部致酸物質高于省內的形勢中，在西南和南風為主導風向的夏秋季節，省外高濃度的致酸物質可能輸送至省內，尤其遼寧省東南酸雨帶受影響最大。
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生物燃料成分分析范文2
關鍵詞:玉米芯;生物質灰;灰化溫度;熱解氣化;灰特性
中圖分類號:TK6文獻標志碼:A文章編號:1005－3026(2016)01－0100－05
生物質能是一種可再生的清潔能源，生物質經過熱化學轉化技術可獲得氣、液和固態的多種能源產物，經熱化學轉換利用后，殘留的無機物質就是生物質灰，生物質灰是生物質熱解氣化的副產物，對生物質能利用過程產生重要影響．例如，常見生物質燃料灰的軟化溫度都非常低，生物質灰中的Na，K，Ca等堿金屬和含氯成分，很容易對鍋爐造成積灰、磨損、腐蝕、結渣等危害［1］．目前，國內外學者在生物質灰方面的研究取得了一定的成果，Scala等［2］利用SEM－EDX方法研究了生物質在流化床燃燒后的飛灰形貌及灰分組成;Labbe等［3］利用近紅外光譜分析對紅橡木、黃楊木和胡桃木的灰分和含碳量進行了快速測定;Teixeira等［4］研究了秸稈、橄欖枝和木材等與煤共燃飛灰的結渣特性;Vassilev等［5］對多種生物質灰的礦物組成進行了分析．米鐵等［6］采用灰成分分析及X射線衍射對甘蔗渣、松木屑、花生殼等生物質灰特性進行了研究;歐陽東等［7］對稻殼灰的顯微結構及形態進行了研究．玉米是中國主要的農作物之一．在以玉米芯為燃料的生物質氣化系統中，玉米芯氣化灰很容易與焦油黏結，造成生物質氣化設備堵塞，腐蝕管道，可能引起燃氣泄漏，進而引發火災、爆炸和中毒等．本研究以玉米芯氣化灰為例，研究玉米芯灰的理化特性，以期為優化除灰降塵技術、提高燃氣凈化率和設備利用率奠定基礎，也為熱化學轉化后的玉米芯灰的綜合利用提供指導．
1實驗部分
1.1實驗原料
選用沈陽遼中縣黃土坎村生物質氣化站的玉米芯為原料制取生物質灰，并于生物質氣化站現場旋風除塵器底部采得玉米芯氣化灰．為了確定不同灰化溫度對生物質灰理化特性的影響，參照國家煤灰分量分析標準(GB/T212—2001)和美國ASTM制定的生物質灰分標準中的規定溫度，將玉米芯置于馬弗爐中，分別在600℃和815℃下制取玉米芯灰，保溫時間對應相應標準要求的時間．試樣的工業和元素分析如表1所示．
1.2實驗設備和實驗內容
采用德國蔡司公司的UltraPlus型場發射掃描電鏡和X射線能譜儀分析灰形態和元素組成;采用濟南微納公司的Winner99顯微顆粒圖像分析儀分析灰粒度;采用日本理學公司的ZSX100e型X射線熒光譜儀進行成分分析;采用荷蘭帕納科公司的X’PertPro型X射線衍射儀研究灰的微晶結構;利用江臺市雙宇電爐廠的SX2－15－12型馬弗爐灼燒制灰．
2結果及討論
2.1氣化站玉米芯飛灰的微觀形態及能譜分析
利用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDX)聯用技術直觀地觀察了氣化站玉米芯飛灰微觀形態特征，分析了其主要組成元素及其質量分數，所測得譜圖如圖1所示，元素分析結果見表2．結合圖1和表2得出以下結果:1)玉米芯在氣化爐內經熱解氣化后的飛灰樣品中的主要元素為K和Cl，其余為C，O，Na，Mg，Si和P．由此推測玉米芯飛灰表面可能含有大量KCl，玉米芯飛灰中含較多的K元素，因而可以考慮其灰分的綜合利用，如制作肥料，玉米芯灰中含量較高的氯元素還可以促進含鉀化合物的流動性．2)堿金屬元素Na的含量遠低于K的含量，這與Wigmans等［8］研究堿金屬固留問題時得出的結論一致．這可能是因為在焦炭燃燒過程中，大量的K和C相結合，造成K元素較難揮發，而Na2O，NaCl等含Na的化合物則較易揮發．3)玉米芯灰中含有大量的堿金屬和氯元素，而堿金屬含量和氯含量越高，其生物質灰熔點越低，致使燃料更易積灰結渣．通過實驗觀察了玉米芯灰粒的表面掃描電鏡圖像，如圖2所示．從圖2看出，玉米芯灰粒的形態各異，以不規則形態居多，而且電鏡掃描圖像顯示，玉米芯灰中存在明顯的大顆粒渣塊，說明部分玉米芯燃燒不充分，灰中仍有少量可燃物成分，如未燃盡的炭粒等，這在能譜分析玉米芯灰元素組成時也檢測到了部分碳元素的存在．
2.2灰化溫度和保溫時間對灰分量的影響
為了研究不同灰化溫度和灼燒時間對灰分量造成的影響，將適量玉米芯試樣分別在600℃下灼燒2和4h，在815℃下灼燒2，4和6h，灼燒完畢后取出稱重，并對其進行拍照觀察，得到不同灰化溫度和保溫時間下的灰分量，見表3．由表3可知，相同保溫時間下，600℃的灰分量明顯比815℃時高，這是因為600℃的灰化溫度太低導致生物質燃燒不充分，灰中還含有一定量的可燃物成分;而且相同灰化溫度下，保溫時間越久，生物質燃燒越充分，并且許多以有機物形式存在的無機元素更容易揮發，說明灰化溫度越高，保溫時間越久，玉米芯灰的灰分量越低．不同條件下玉米芯灼燒后的形貌對比如圖3所示．從圖3看出，在815℃下灼燒2h的玉米芯灰的結渣現象比600℃下灼燒2h得到的玉米芯灰的結渣現象明顯，而且隨著保溫時間的增加，灰分越來越少，這可能是高溫下無機鹽蒸發所致．2.3灰化溫度對玉米芯飛灰粒度的影響先將玉米芯置于馬弗爐中，分別在600℃和815℃下制取玉米芯灰，保溫時間對應相應標準要求的時間．將灰樣經0.174mm篩子過篩，利用Winner99顯微顆粒圖像分析儀分別對600℃和815℃玉米芯灰進行粒度分析，結果如表4所示．分析表4可知，815℃的玉米芯灰的中位徑為8.2μm，而600℃灰的中位徑為14.3μm，且815℃灰總體的比表面積遠大于600℃灰，這說明灰化溫度越高，顆粒的粒度越小，在氣化設備中越容易積灰，對于除灰降塵工作更難．
2.4灰化溫度對灰分組成的影響
利用X射線熒光譜儀分別對600℃灰和815℃灰進行成分分析，結果見表5．由表5可知，不同溫度下的玉米芯灰的無機物質的含量不同．600℃灰和815℃灰成分中主要的堿金屬元素是鉀和鈉，熱解過程中鉀和鈉都具有很高的移動性。進一步分析表5得出:1)堿金屬K和Na的含量隨著灰化溫度的升高而降低，且815℃灰化溫度下K的蒸發量高于Na，這是由于Na可與SiO2反應生成Na2SiO4，降低了Na元素的蒸發量．2)灰化溫度升高，氯元素含量明顯降低，這與Scott等［9］得出的結論一致．氯在植物生長中主要以氯離子形式存在，具有高度揮發性，熱解過程中，氯會優先與鉀、鈉等構成活潑的堿金屬氯化物，如氯化鉀、氯化鈉等．3)Ca，Si的含量在不同灰化溫度下未見明顯變化，這是因為生物質中的含鈣化合物具有很高的穩定性，在熱解過程中不易揮發，而硅為惰性元素，經過熱解幾乎全部在殘留物質中．
2.5灰化溫度對灰晶相結構的影響
采用荷蘭帕納科公司生產的X’PertPro多晶X射線衍射儀對灰樣進行測試，衍射參數如下:Cu靶Kα射線源，Ni濾波，衍射波長λ=0.1540598nm，掃描角度2θ=5°～90°，掃描步長0.033°，工作電壓40kV，電流40mA，掃描速度4°/min．X射線衍射分析結果如圖4所示．從圖4看出，在玉米芯灰的XRD圖中主要存在如下結晶相:KCl(2θ=28.32°，38.67°，40.46°，43.28°，50.16°，66.36°);K2SO4(2θ=29.12°，30.88°，32.65°);KHCO3(2θ=29.58°，34.32°，58.77°);Na2CO3(2θ=50.20°，54.87°);KAlSiO4(2θ=15.37°，36.89°);SiO2(2θ=22.36°，27.45°，60.02°，68.20°);KAlSi2O6(2θ=24.56°，33.67°);CaCO3(2θ=21.30°)．對于600℃的灰，815℃灰的XRD形狀與其基本相同，但結晶相的強度減弱，說明灰化溫度不同，物相轉移對于灰中礦物質組分性質的影響也不同．KCl的衍射峰強度明顯減弱，說明600℃以上，玉米芯氣化過程中排放K的主要形式是KCl，高溫蒸汽壓升高是造成KCl進入氣相的主要途徑，這對設備造成的腐蝕不容忽視．
2.6玉米芯灰的結渣特性研究
基于灰成分的灰結渣特性的判別指標主要有堿酸比、硅鋁比(m(SiO2)/m(Al2O3))、硅比和堿性指數等［10］，這些判別指標在一定程度上預示了灰的結渣傾向．參照文獻［10］中的積灰、結渣特性判別指標的計算公式，基于灰成分對600℃和815℃的玉米芯灰的結渣特性進行研究，判別結果見表6．從硅比判別指標來看，600℃灰大于66.1且小于78.8，屬于中等結渣，815℃灰小于66.1，結渣程度嚴重;而從堿金屬含量、堿酸比、硅鋁比和灰玷污指數Hw指標來看，600℃和815℃下的灰的結渣特性相似，這說明灰化溫度對玉米芯灰的結渣特性影響不明顯．
2.7不同灰化溫度下玉米芯灰的灰形態分析
利用UltraPlus型場發射掃描電鏡對灰的形態進行觀察，結果如圖5所示．對比觀察圖5a和圖5b得出:1)不同灰化溫度下玉米芯灰的表面形態存在顯著差異．灰形態各異反映出生物質中無機元素存在形式的復雜性．從圖5a看出，玉米芯灰中有許多凸起，這主要是因為組成生物質灰的硅鋁元素主要以玻璃體形式存在生成石英結構．2)玉米芯在600℃低溫灰化時，灰表面存在大量熔點較低的堿金屬鹽，使灰表面易發生黏結，吸附小顆粒，形成一些較大的團聚體或絮狀物，而觀察圖5b發現，在815℃時玉米芯灰發生軟化變形，絮狀物減少，冷卻后的灰粒表面呈現許多規則的近似圓球狀的熔融小顆粒．
3結論
1)生物質氣化站玉米芯飛灰中存在明顯的大顆粒渣塊，說明玉米芯氣化燃燒不充分，灰中仍有少量可燃物成分，如未燃盡的炭粒等．2)灰化溫度越高，保溫時間越長，灰分量越低;815℃和600℃灰的中位徑分別為8.2μm和14.3μm，且815℃灰的比表面積遠大于600℃灰，說明灰化溫度越高，灰粒的粒度越小．3)灰化溫度升高，堿金屬和氯含量明顯降低．X射線衍射譜圖表明，815℃玉米芯灰的KCl的衍射峰強度明顯減弱;灰化溫度對玉米芯灰的積灰、結渣特性的影響規律不明顯．4)600℃玉米芯灰的表面存在較多凸起，而815℃時灰表面發生軟化熔融，絮狀物減少，呈現許多形狀規則的近似圓球狀的熔融小顆粒．
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生物燃料成分分析范文3
關鍵詞：生物質鍋爐；水冷壁；高溫腐蝕
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.003
1 前言
某公司鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司設計生產的秸稈直燃爐排爐，為國內第一臺高溫高壓秸稈爐排爐。煙氣流向采用四回程“M”型，鍋爐布風由兩部分組成：一次風從二側墻爐排下各分三個風管送入風室，再經過爐排上的風孔進入爐膛。風室中有隔板分隔成六個獨立的風室，進風管上設有調節擋板，可根據燃料和燃燒情況進行調節。二次風布置在前、后墻爐拱處，在爐排的上方，前墻布置了三層二次風，后墻布置了三層二次風。二次風管上裝有可調風門。鍋爐自2008年6月投入商業運行，經過5年多的運行，鍋爐受熱面已有不同程度的減薄。
2 鍋爐腐蝕情況
從鍋爐歷年生產情況可以看出，隨著機組利用小時的增加，鍋爐滿負荷運行的時間越來越長，爐膛溫度長期850℃--950℃之間運行，火焰中心正對著后墻水冷壁。2012年6月后墻水冷壁第一次出現泄漏，檢查發現壁厚在3.0mm左右，已接近水冷壁管的極限值。
從后拱拱尖水冷壁測厚記錄看出，后墻水冷壁中間區域腐蝕速度較快，兩側腐蝕速度較慢，2012年更換以后，2年內管壁減薄了大約2mm，腐蝕速度大約為1mm/年，但在后拱三通向上，正對火焰面處最薄只有2.3 mm左右，腐蝕速度達到1.3mm/年。
2014年對水冷壁檢查時發現水冷壁腐蝕減薄嚴重，同時檢查發現爐膛火焰中心區域四周水冷壁均存在嚴重減薄現象，水冷壁表面覆蓋一層堅硬的腐蝕產物，有的如琉璃狀，有的鐵銹狀，水冷壁管表面可以看到腐蝕層成片剝落的明顯痕跡。
對水冷壁測厚發現，爐膛火焰中心四周部位水冷壁管減薄嚴重，各墻角部位減薄稍低，即減薄中間多兩側少的特點。自爐排面向上至屏過人孔門處均有不同程度的減薄，高度從爐排面上方2m（標高8m）至屏過人孔門處（標高17m），在左右側墻拱尖上下4米區域尤為嚴重，最薄處僅有3.0mm，而屏過上方水冷壁高溫腐蝕不明顯；而側墻水冷壁管原始厚度為7mm。
3 原因分析
水冷壁外壁腐蝕有三種類型，一種類型是硫酸鹽型，一種類型是硫化物型，一種類型是氯化物型。水冷壁的高溫腐蝕通常是由這三種類型腐蝕復合作用的結果。
生物質燃料的成分復雜，通過對燃料化驗分析得出，燃料可燃成分中硫分較低、Cl含量較高，還含有K、F等?；页煞种蠯、Na含量高，Mg含量高，鋁成分較低。對管外腐蝕垢樣進行了元素成分分析，腐蝕垢樣中鐵含量為53.11%，鉀18.97%，氯18.58%，由此判斷管外腐蝕垢樣的主要成分為氧化鐵和氯化鉀。鐵被通過某種方式從管子往管外垢層輸送，垢樣中氯化鉀是由煙氣中夾帶的熔化或半熔化狀態下的堿金屬氯化物灰粒接觸到水冷壁凝結下來，并在水冷壁上不斷生長、積聚而成，沉積物對管子造成嚴重的腐蝕。
對水冷壁腐蝕的垢樣成分進行分析，可確定為堿金屬氯化物的熔融腐蝕。水冷壁腐蝕外觀表現外壁氧化膜破裂剝落，腐蝕沿著晶界向內延伸。受熱面的腐蝕主要為沉積物中堿金屬氯化物的高溫熔融腐蝕，氯在腐蝕過程中并未被消耗，而是起到催化劑的作用在高溫沉積物中循環作用，造成比較嚴重的高溫腐蝕。
在生物質燃燒過程中，大量的氯、硫元素與揮發性的堿金屬元素以蒸氣形態進入到煙氣中，通過反應形成微米級顆粒的堿金屬氯化物，凝結和沉積在溫度較低的高溫受熱面管壁上。凝結和沉積在管子外表面的堿金屬氯化物與金屬表層的氧化膜發生氧化還原反應，氯化鐵在管壁垢層溫度高于315℃時發生氣化，向煙氣側擴散，導致金屬表層的氧化膜脫落；暴露出來的管壁金屬鐵和煙氣中的氧進行氧化反應，生成新的氧化膜。反應過程周而復始，使得受熱面管壁的厚度不斷減少。
堿金屬硫酸鹽化學反應中會產生氯氣的過程發生在積灰層，在靠近金屬表面會聚集濃度非常高的氯氣，其濃度遠高于煙氣中的氯氣。在整個腐蝕過程中，氯元素起到了催化劑的作用，將鐵元素從金屬管壁上置換出來，金屬氧化物連續沉積，形成多孔疏松的腐蝕膜，最終導致了嚴重的腐蝕。
硫化物型腐蝕主要發生在火焰沖刷管壁的情況下，這個腐蝕過程在350℃及其以上溫度時進行得很迅速，這恰是高壓鍋爐水冷壁的溫度范圍。受爐型限制，在爐拱下方區域為火焰中心，煙氣溫度較高，軟化的灰粘度加大，極易吸附在周圍的水冷壁管上，形成強堿性灰垢，使周圍煙氣溫度居高不下，煙氣里的灰周而復始的黏附，形成大片腐蝕焦掛在水冷壁上，管壁表面的Fe2O3氧化膜被復合硫酸鹽破壞，更加劇了腐蝕速度。
4 目前已采取的措施
針對水冷壁腐蝕嚴重的現象，公司邀請專家們現場查看，通過取樣分析，認為要完全消除高溫腐蝕還不太可能，只能采取一些措施延緩高溫腐蝕的速度。
（1）維持薄料層，對爐排振動速率進行優化調整，適當增大振動頻率，減輕爐排振動幅度；（2）對爐膛出口煙氣O2濃度控制進行適當優化，提高燃料的燃盡率，降低爐膛煙氣溫度水平；（3）提高一、二次風氣流速度，破壞氯氣的高濃度聚集；（4）對明顯存在高溫腐蝕區域的水冷壁管更換為合金鋼管；（5）提高水冷壁材質，將前后墻、側墻水冷壁腐蝕段水冷壁材質由20G提高至15CrMoG。
5 計劃采取的措施
（1）對向火面進行防磨防腐噴涂；（2）添加堿金屬阻垢劑，抑制低熔點的堿金屬氯化物（KCl和NaCl）的生成，形成高熔點的堿金屬復合鹽，減少堿金屬氯化物和堿金屬氧化物向煙氣中析出；（3）在燃燒室前后墻向火面敷設耐火澆注料，避免高溫煙氣與水冷壁管直接接觸，降低水冷壁管表面溫度。
參考文獻：
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[2]祝燮權編著.實用五金手冊[K].上海：上海科學技術出版社（第7版），2006.
[3]孫風平編著.生物質鍋爐燃燒技術及案例[M].北京：中國電力出版社，2014.
生物燃料成分分析范文4
生物質熱解液化制取液體燃料
成果介紹及技術指標：生物質主要指秸稈、谷殼、速生林和林業加工廢棄物等，據估計我國資源總量不低于10億噸/年，其中各類秸稈和谷殼的年產量不低于7億噸，約合2～3億噸石油當量。生物質能源的特點是可再生和與環境友好，它除了直接使用之外，還可以采用熱降解和生物降解的措施轉化為液體燃料。
生物質熱解液化是在完全缺氧或有限供氧的情況下使生物質受熱主要降解為液體產物生物油的一種技術。影響生物質熱解液化四個主要參數分別是加熱速率、反應溫度、氣相滯留時間和冷凝收集。
該項目采用快速流化的方式使生物質與熱載體在反應器內實現良好的熱量交換，并通過特殊的結構設計和自制的催化劑，使生物質能夠高效潔凈地轉化為生物油，生物油產率按質量計算最高可達70%。
該生物油呈棕褐色，是含氧量很高的復雜有機混合物，其有機物種類有數百種之多，從屬于數個化學類別，幾乎包括了所有種類的含氧有機物諸如：醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等。不同生物質制取的生物油在主要成分的含量上大都比較相近，因而可以容易地混合在一起。生物油的密度比水大，約為1.2×103kg/m3。生物油的粘性與熱值與其含水率的高低有很大關系，當含水率為25%時，其動力粘性系數和高位熱值分別約為60cP和18MJ/kg。
生物質氣氣化合成二甲醚液體燃料
項目簡介：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、 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。
生物柴油
技術(產品)用途介紹：生物柴油，又稱燃料甲酯，是由甲醇或乙醇等醇類物質與天然植物油或動物脂肪中主要成分甘油三酸酯發生酯交換反應，利用甲氧基取代長鏈脂肪酸上的甘油基，將甘油基斷裂為三個長鏈脂肪酸甲酯，從而減短碳鏈長度，降低油料的粘度，改善油料的流動性和汽化性能，達到作為燃料使用的要求。生物柴油的主要成分是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等長鏈飽和與不飽和脂及酸同甲醇或乙醇所形成的酯類化合物。由于可再生，無污染，因此生物柴油是典型“綠色能源”。其性能與0#柴油相近，可以替代0#柴油，用于各種型號的拖拉機、內河船及車用柴油機。其熱值約1萬大卡/Kg，能以任意比例與0#柴油混合，且無需對現有柴油機進行改動。
目前，生物柴油的主要加工方法為化學法，即采用植物油（或動物油）與甲醇或乙醇在酸、堿性催化劑作用下酯交換，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。但化學法合成生物柴油有以下缺點：
（1）工藝復雜，醇必須過量8倍以上，后續必須有相應的醇回收裝置，能耗高；
（2）色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下，容易變質；酯化產物難于回收，成本高；
（3）生成過程有廢堿液排放；
（4）不能處理廢油脂,因為廢油脂含有大量的游離脂肪酸，容易和催化劑堿形成皂角，很難分離皂角。
為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放等優點。目前酶法主要問題：
（1）脂肪酶成本較高，酶使用壽命短；
（2）副產物甘油和水難于回收，不但形成產物抑制，而且甘油對固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。
生物質制取液體燃料技術
技術簡介:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康，例如秸稈就地焚燒嚴重污染環境。開發高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同，單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點，利用分級轉化原理，我所已開發出生物質生化－熱轉化綜合工藝。
生物質生化－熱轉化綜合工藝思路為：秸稈經過汽爆先得到木糖，汽爆殘余再經固體發酵轉化為乙醇，發酵殘渣在循環流化床中快速熱解制取生物油，半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作，利用快速熱解從生物質發酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發酵過程中脫掉了大量的成灰元素，生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環流化床快速熱解反應器，進行了不同生物質、發酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗；利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
該項目研究了生物質種類、成灰元素對生物油產率、性能的影響；研究了循環流化床熱解生物質的流體動力學；利用能量最小和多尺度模型研究了生物質熱解反應器的流動結構；在5kg/h 規模的循環流化床中進行了生物質快速熱解實驗。結果表明，生物熱解油的產率隨灰分減少而增加；利用生物質綜合處理工藝可大幅度提高生物油產率，產率達65%左右。
未來應用領域的初步預測：
生物質熱解油可與化石柴油混合作燃料油；生物質熱解油可和氨反應生產緩釋肥料；生物質熱解油可和石灰反應生成生物石灰，用于脫硫脫硝；生物質熱解油可和醇反應生產燃料助劑或風味化學品；此外，生物質熱解油可制成粘結劑，可制氫和氣化生成合成氣。
生物質能高效利用
項目研究內容介紹：中國科學院百人計劃項目。從生物質制備清潔燃料為目標，從生物質的組成與結構分析到研究生物質制備清潔燃料的工藝和催化劑，進行生物質能高效利用的應用基礎研究，為進一步開發提供理論指導。
具體包括以下幾個方面：1．生物質組成與結構的研究；2．生物質制差工藝與催化劑的研究與開發；3．生物質組分分離方法研究；4．生物質直接液化工藝及產物分離方法的研究；5．生物質間接液化制甲醇、二甲醛及燃類的工藝與催化劑研究；6．以上過程涉及性的反應工程分離過程的研究。
生物質制取液體燃料技術
研究內容:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康，例如秸稈就地焚燒嚴重污染環境。開發高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同，單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點，利用分級轉化原理，我所已開發出生物質生化－熱轉化綜合工藝。
生物質生化－熱轉化綜合工藝思路為：秸稈經過汽爆先得到木糖，汽爆殘余再經固體發酵轉化為乙醇，發酵殘渣在循環流化床中快速熱解制取生物油，半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作，利用快速熱解從生物質發酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發酵過程中脫掉了大量的成灰元素，生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環流化床快速熱解反應器，進行了不同生物質、發酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗；利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
延伸閱讀
太陽能風能光能助陣奧體中心做節能文章
據介紹，濟南奧體中心“一場三館”采用獨具特色的東荷西柳造型，“柳葉、荷花”的建筑理念在讓奧體中心美觀獨特的同時，也形成獨具特色的外遮陽系統，遮陽系數約為0.4―0.7，不僅能夠大大減少空調能耗，還可防止眩光的產生。
此外，充分應用自然采光也是奧體中心節能的主要方式之一。通過圍護結構控制進入內部光線的強度，達到理想的照明效果，并有效防止眩光。在各場館立面、屋頂設置了大量采光窗，并根據地勢設置了大量通風采光天井，盡量增大自然采光的面積。
游泳館的淋浴用水由太陽能熱水系統供應，在屋頂設有約670平方米的承壓式熱管太陽能集熱器，通過高位冷、熱水箱保證熱水的穩定供給。太陽能光電技術也融入景觀設計中。路燈、景觀照明的庭院燈、草坪燈利用太陽能光伏發電技術提供電源，安全、環保，節省電力資源。
與此同時，節能專家建議采用CFD（流體力學分支）的數值分析，確定合理的通風口位置及開口大小，有利于形成較好的自然通風效果。在天氣適宜的時候，利用自然通風把場館內的熱負荷帶走，從而提高室內舒適度，有效減少能源消耗。
過渡季節奧體中心可盡量利用新風，進行全新風運行，減少空調的運行。冬季內區的消除余熱，可采用室外免費能源――新風，減少能源的浪費。
分層空調置換通風大空間冷熱兩重天
奧體中心內“一場三館”承擔多項室內比賽任務，如籃球、游泳等。如何讓這些大空間室內場館既溫度適宜，又不會過于消耗能源，專家也提出了針對性方案。
所有空調設備采用中央自動控制技術，根據設定的溫度控制、濕度控制、壓差控制、流量控制來使設備達到最佳的匹配運行效果，使設備在最高效區域運行，以利于能源的綜合利用，最大化地實現節能。
水蓄冷技術也在考慮之中，采用水蓄冷的集中能源中心方式，可在用電低谷期利用水作為介質制冷儲存能量，然后在用電高峰期釋放能量，緩解用電緊張，提高能源利用效率，充分利用峰谷電價，節省運行費用。經測算，水蓄冷運行費比常規制冷可節約203.45萬元／年。
在大空間的節能上，專家也有高招，采用分層空調和置換通風，盡量減少無效空間區域的能量消耗，只滿足有效區域的舒適度。
譬如，專家通過CFD方法對大空間的空調氣流組織進行了分析，游泳館空調比賽區空間溫度可以被控制在28℃到29℃之間。室內的溫度分層非常明顯，屋頂最高點溫度達到40℃以上，“冷熱兩重天”。
三種方式取暖首選集中供暖
濟南奧體中心在設計時，就考慮到了建筑的節能。由于冬天有很多比賽，奧體中心用集中供暖、太陽能和地熱三種方式來取暖。其中，集中供暖將是最主要的取暖方式。
根據計劃，濟南市將在燕山新區A地塊，建設奧體中心的配套服務中心，來為整個奧體中心服務。這里將安裝大型的采暖設備，該設備將接收市區供來的蒸汽，轉換成熱水，集中送到濟南奧體中心各場館內。各場館也將全部采用地板供熱，暖氣設備都安裝在地板下面，這種取暖方式不僅節能，而且節約建筑空間，節省采暖成本。
為了節能，濟南奧體中心“一場三館”的供暖都是單獨控制的，用時打開閥門，不用時就可關掉。目前，濟南市正在對奧體中心地板供熱系統進行招標，待確定施工單位后，就可隨著內外裝飾進行全面施工。
在體育館、游泳館內，還安裝了太陽能，這些太陽能可直接轉換成熱量，供給兩大場館，游泳館的部分熱水也可以用太陽能來轉換。在體育場內還設計了地熱取暖，這種方式造價比較高，主要是用來保證草皮的生長。
新型能源布滿奧運場館
據悉,奧運工程采用新型能源項目共有34項,先進熱回收空調技術13項,先進能源利用技術22項。奧運工程采用新型清潔能源利用項目共69項,包括光電、光熱、各種地熱能、污水熱能,風能等可再生能源的利用。
網球中心、北京大學體育館等9項工程均采用了地熱、地源或水源熱泵系統。僅在奧運村,熱泵技術的應用就將比普通中央空調節約電能15％至20％,每年節電34萬度；國家體育場、五棵松籃球館、奧林匹克森林公園中心區等7個工程采用了太陽能光伏發電技術；北京射擊館、老山自行車館、奧運村和媒體村等10個工程采用了太陽能光熱技術。
北京是水資源嚴重緊缺的城市。充分利用中水(污水經處理后獲取的非飲用水)、高水平處理污水、盡量收集雨水……北京市在場館建設中通過一系列工程措施和技術手段節約水資源。北京市"2008"工程建設指揮部負責人介紹,所有奧運場館都采用了中水利用技術,國家游泳中心、奧運村、奧林匹克森林公園等5項工程建設了高水平的污水處理系統,國家體育場、豐臺壘球場、國家會議中心等15項新建工程建設了高水平的雨洪利用系統,將充分利用雨洪水資源回灌和涵養地下水。
奧運村太陽能熱水系統在奧運會期間可以為16800名運動員提供洗浴熱水,奧運會后,將供應全區1868戶6000名居民的生活熱水需求,年節電達到1000萬度、節煤2400噸。
奧運工程采用的61項先進空氣處理技術,涵蓋了熱回收空調、自然通風、室內空氣節能處理與凈化等；綠色節能照明技術48項、節能建筑維護結構38項。這些都將在一定程度上節約能源,體現了"綠色奧運"的理念。
清潔能源包括地熱能、風能、太陽能、生物質能、水能、海洋能等多種能源,北京市目前主要利用的是太陽能和地熱能。其中地熱能更是以其具有清潔環保、高效節能、可再生、技術成熟等優點,成為了北京2008年奧運會大力發展能源之一。在北京市出臺的一系列規劃、計劃、發展綱要和補貼政策中,均重點提出了大力發展地熱能,根據《北京奧運行動規劃》提出的目標和任務,為實現"綠色奧運"的理念,提高城市可持續發展能力,北京市政府制訂的《生態環境保護專項規劃》中提出:要大力發展可再生能源,開發地熱資源,2007年全市地熱、地溫供暖制冷面積達到500萬平方米?！侗本┏鞘锌傮w規劃(2004年~2020年)》中第124條提出:因地制宜地發展新能源和可再生能源；積極發展新能源,推廣熱泵技術,推進淺層地熱、風力發電、太陽能發電等能源新技術產業化進程；鼓勵利用垃圾、污泥進行發電和制氣。
北京08年奧運會將用上風電綠色能源
截止2007年年底，張家口市風電裝機容量將新增20萬千瓦。張家口市風電總裝機容量達到42萬千瓦，成為全國最大風力發電市，為北京奧運會提供充足的綠色能源。
張家口市位于華北平原與內蒙古高原之間，常年勁風不斷，是全國少有的風能集中區，具有建設700至800萬千瓦的風電場資源，壩上可建2至3個百萬千瓦的風電場。在當地人印象里，壩上的風一直是一大公害。如今，張家口市變劣勢為發展優勢，緊緊抓住北京辦綠色奧運的時機，把開發風電資源作為建設北方能源基地和增強縣域經濟實力的重要舉措，科學充分利用風力資源，大力開發綠色清潔能源。
據悉，全國各地的客商也看到了風電的發展前景，紛紛搶灘“風電”資源項目，目前，北京、天津、河北、山東、湖北等19家客商累計簽約的風電項目總裝機容量達1200多萬千瓦，占全國2020遠景規劃的60％多。到2010年，張家口市將累計投資180億元，新增風電裝機容量200萬千瓦。這些項目建成后，不僅將大大緩解華北地區用電緊張的局面，而且將為北京輸送大量綠色能源。
我國研制出系列燃料電池車服務08北京奧運會
在科技部的支持下，我國燃料電池車取得長足進展，已研制出具有自主知識產權的燃料電池大客車、小轎車、自行車和助力車等。
據中國可再生能源學會氫能專業委員會主任委員毛宗強教授介紹，我國最新的燃料電池大客車造價已經下降到300萬元人民幣，不到國外同類產品價格的五分之一，初具競爭力；我國自行研制的“超越3號”氫燃料電池小轎車，去年在巴黎舉行的“清潔能源汽車挑戰賽”中，取得了4“A”、1“B”的優異成績，并完成了120公里的拉力賽；2008年北京奧運會期間，我國自制的燃料電池汽車將參與服務運營。
大力發展氫能燃料電池汽車是我國汽車工業不可多得的機遇。目前，國際汽車界投入氫燃料汽車的資金已超過100億美元。
太陽能技術為青島奧帆中心供能
青島奧林匹克帆船中心根據青島地區的光源、光輻射特點，結合帆船中心建筑特點和建筑使用功能要求，充分考慮太陽能與建筑的完美結合，將國際上先進高效的太陽能技術與區域市政熱力管相結合，將板式集熱器分別與弧形屋面、平面屋頂相結合，運用可靠的控制系統，在后勤保障中心和運動員中心設計應用了兩套太陽能系統。
后勤保障中心建筑面積5800平方米，采用太陽能吸收式空調系統，使用集熱器面積638平方米，成功實現了夏季制冷、冬季采暖和全年提供生活熱水，系統預計每年可節電47.3萬度。運動員中心建筑面積16613平方米，使用集熱器面積666平米，利用太陽能為其所擁有的300平方米游泳池和洗浴提供熱水。預計節電每年44萬度。同時，由于集熱器為后勤保障中心屋頂提供了陰涼，也減少對制冷量的需求。兩套太陽能系統建設投資約1100萬元，一年節電約90萬度，按每度電0.78元計，一年可節省70萬元，十五年即可收回投資。這在全國也屬于領先位置。
太陽能景觀燈和風能路燈是奧帆中心的又一大景觀。這里共安裝了168盞太陽能燈和41盞風能路燈，不僅綠色環保，到了夜間更是青島海岸線上一道耀眼的風景。在風能資源豐富、獨特的主防波堤建設安裝了41盞風能燈，每盞燈14000元，總投資57400元，每盞可供55瓦鈉燈每天照明8小時，每年節電6570度。以上項目建設完成后，在取得顯著的節能效益的同時，還具有良好的環保效益。有趣的是，按照設計，風速達到每秒3米時，風能路燈頂部的風車就會轉起來，而開展帆船比賽的風速下限也是每秒3米，當風車轉起來的時候，觀眾就知道可以進行比賽了。
生物質廢棄物催化氣化制取富氫燃料氣
近年來，關于生物質廢棄物的熱化學處理已引起了越來越廣泛的注意。氫氣是生物質熱化學處理中得到的高品位的潔凈能源。由于氫在燃料電池及作為運輸燃料在內燃機中的廣泛應用，從生物質氣化中制取氫氣已引起了很多國家的研究興趣.在生物質氣化制氫過程中，低溫下焦油的生成是影響燃氣質量和氫含量的一個重要因素，因此高溫、水蒸氣氣化以及加催化劑等氣化工藝是改善燃氣質量的有效措施.生物質氣化技術在國內外已得到了相當廣泛的研究，而對生物質氣化過程中使用催化劑的研究還比較少.在生物質氣化過程中使用催化劑，可以有效改善氣體品質，促進焦油裂解，本文就目前生物質催化氣化在國內外的研究情況作一些討論。
1. 生物質催化氣化制氫概況
從總體上來說，生物質催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段，我國在這方面的研究比較薄弱，國外的研究主要集中在美國、西班牙、意大利等國家。
意大利L'Aquila大學的Rapagna等利用二級反應器(一級為流化床氣化反應器，一級為固定床催化變換反應器)進行了杏仁殼的鎳基催化劑催化氣化實驗，其制得的產品氣中氫氣體積含量可高達60%。美國夏威夷大學和天然氣能源研究所合作建立的一套流化床氣化制氫裝置在水蒸氣/生物質的摩爾比為1.7的情況下，可產生128g氫氣/kg生物質(去濕、除灰)，達到了該生物質最大理論產氫量的78%。
2. 生物質催化氣化典型流程
生物質催化氣化系統主要包括兩大部分，一是生物質氣化部分，在流化床氣化爐(或其它形式的氣化爐)內進行;一是氣化氣催化交換部分，在裝有催化劑的固定床內進行。生物質廢棄物由螺旋進料器進入預熱過的流化床，在流化床內發生熱解反應產生熱解氣和焦炭等，熱解產物再與從底部進來的空氣或水蒸氣等發生化學反應產生氣化氣，氣化氣從流化床上部進入旋風分離器，將炭粒分離，然后進入焦油裂解床(通常為白云石)，進行焦油的初步催化裂解，經焦油裂解后的氣化氣再進入通常裝有鎳基催化的固定床內進行進一步的催化裂解及變換反應。
3. 生物質氣化過程中發生的主要化學反應
生物質在氣化過程中發生熱解反應、燃燒反應及氣化反應，在熱解反應中，生物質被裂解為焦炭、焦油和燃氣，部分焦油在高溫條件下繼續裂解為燃氣.在燃燒反應中主要發生碳氫化合物和CO的氧化反應。在氣化反應中主要發生碳氫化合物和CO的水蒸氣氣化反應，顯而易見，這是增加燃氣中氫氣含量的一個重要途徑。
可以看到，在生物質氣化過程中發生的化學反應復雜，研究其中每個化學反應的發生程度及其相互影響關系，進而設計催化劑，促進目的產物的產生是比較困難的，目前國內外大多是采用商業蒸汽重整催化劑及天然礦石等。
4. 影響燃料氣組成和焦油含量的主要因素
（1）氣化介質生物質。氣化介質一般為空氣(氧氣)、水蒸氣或氧氣和水蒸氣的混合氣。氣化介質的選擇可以影響燃料氣的組成和焦油處理的難易。Corella等認為在其它條件相同且采用白云石作催化劑時，以水蒸氣或水蒸氣和純氧的混合物作為氣化介質與以空氣作為氣化介質相比，前者在氣化過程中產生的焦油更容易裂解。
焦油的成分非常復雜，可以分析出的成分有100多種，還有很多成分難以確定;主要成分不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環芳烴;其中含量大于5%的大約有7種，它們是:苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚，其它成分的含量一般都小于5%，而且在高溫下很多成分會分解。對大部分焦油成分來說，水蒸氣在其裂解過程中起到關鍵的作用，因為它能和某些焦油成分發生反應，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產生，又提高可燃氣的產量。
（2）催化劑應用及催化轉化反應機理研究。將催化劑用于生物質熱解氣化主要有三個作用:一是可以降低熱解氣化反應溫度，減少能耗;二是可以減少氣化介質，如水蒸氣的投入;三是可以進行定向催化裂解，促進反應達到平衡，得到更多的目的產物.在催化劑應用過程中，考慮到催化劑的機械強度及使用壽命等問題，一般將生物質氣化和催化交換設在不同的反應器。但另設一固定床催化反應器，既增加了系統阻力，又增加了投資成本;如將生物質氣化和催化交換設在同一反應器，就對催化劑的活性、耐溫性能、機械強度及使用壽命等提出了比較高的要求.同時由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要很低才有實際意義，因此人們除利用石油工業的催化劑外，主要使用一些天然產物。
目前用于生物質催化氣化的催化劑有白云石、鎳基催化劑、高碳烴或低碳烴水蒸氣重整催化劑、方解石和菱鎂礦等。
Delgado通過實驗對白云石、方解石、菱鎂礦的催化活性進行了比較，從實驗結果分析，在裂解焦油方面，這三種礦石的活性順序為:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱鎂礦(CaO)。Delgado等認為這是由于在白云石中，兩種氧化物的混合改變了Ca和Mg原子的排列順序所致.關于焦油的催化裂解機理，Corella等認為在水蒸氣重整生物質氣化氣消除焦油的反應過程中，同時可以發生CO2干重整反應，即CO2會與焦油及部分低碳烴發生反應，促進焦油的分解。
（3）氣化爐。用于生物質氣化的反應器主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環流化床(CFBG)等，上吸式氣化爐結構簡單，操作可行性強，但濕物料從頂部下降時，物料中的部分水分被上升的熱氣流帶走，使產品氣中H2的含量減少.下吸式氣化爐在提高產品氣的H2含量方面具有其優越性，但其結構復雜，可操作性差；CFBG具有細顆粒物料、高流化速度以及炭的不斷循環等優點，因而相對于其它氣化爐來說，無論是在產品氣的氫氣含量方面還是操作性方面，都是一種較理想的氣化制氫形式。
5. 結論
（1）生物質定向催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段，在我國的研究尤其薄弱。
（2）對生物質催化氣化及焦油裂解的機理的研究還遠遠不夠。
生物燃料成分分析范文5
關鍵詞:生物柴油柴油清潔應用展望
柴油作為一種重要的石油連煉制產品，在各國燃料結構中占有較高的份額，以成為重要的動力燃料。隨著世界范圍內車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量會愈來愈大，而石油資源的日益枯竭和人們環保意識的提高，大大促進了世界各國加快柴油替代燃料的開發步伐，尤其是進入了20世紀90年代，生物柴油以其優越的環保性能受到了各國的重視。
1環境保護推動柴油標準的不斷提高
目前世界每年新車產量大約5000萬輛，全世界汽車保有量大約7.5億輛（含摩托車）。隨著汽車工業的快速發展，汽油和柴油的用量隨汽車保有量的增加而增加，同時也帶來了汽車尾氣污染等問題。近20年來，雖然在改善油品燃燒過程、尾氣凈化等方面都取得了很大進展，但仍然不能滿足要求。為了改善汽車的運行性能和降低汽車尾氣中害物質的排放量，美國、歐洲和日本汽車工業協會1998年6月4日提出了汽車燃料質量國際統一標準即"世界燃油規范"Ⅲ類標準。柴油"世界燃油規范"Ⅱ類、Ⅲ類標準（見表1、表2）。由表1、表2可以看出，Ⅱ類標準在目前基礎上，提出了芳烴含量的限制，對硫含量、十六烷值等提出了更高的標準，Ⅲ類標準則在各項指標上比Ⅱ類標準都有更嚴格的規定。
表1柴油"世界燃油規范"Ⅱ類標準
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項目質量指標
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十六烷值≥53
硫含量（質量分數），%≤0.03
總芳烴含量（質量分數），%≤25
多環芳烴含量（體積分數），%≤5
95%餾車溫度/℃≤355
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表2柴油"世界燃油規范"Ⅲ類標準
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項目質量指標
--------------------------------------------------------------------------------
十六烷值≥55
硫含量（質量分數），%≤0.003
總芳烴含量（質量分數），%≤15
多環芳烴含量（體積分數），%≤2
95%餾車溫度/℃≤340
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隨著我國汽車擁有量的急劇上升，大量的燃油被消耗，汽車尾氣中污染物的排放量越來越大，汽車尾氣已成為我國大氣污染重要的原因。為保護環境，改善大氣質量，我國國家質量技術監督局最近頒布了柴油機排放控制新標準（見表3）。新標準采用了聯合國歐洲經濟委員會汽車排放法規體系，使我國對新柴油機車的排放要求達到歐洲20世紀90年代初期的水平。
表3我國柴油機排放新控制標準g/kW.h
實施階段實施日期COHCNOXPA
≤85kW＞85kW
011997-10-0111.22.414.41.100.92
022000-10-014.51.18.00.610.36
032005-10-014.01.17.00.150.15
我國目前的車用無鉛汽油和柴油標準介于世界燃油規范Ⅰ類油和Ⅱ類油水平之間，要滿足汽車達到歐洲Ⅰ類排放標準都困難，更無法滿足入世及舉辦奧運會的要求。為此，中國石化集團公司要求在清潔油品生產方面作出更大努力，以滿足國家標準的要求。
2生物柴油的主要特性
煉油企業為了向市場提供清潔油品使燃燒柴油尾氣排放達到標準要求，需要采取以下三種措施：一是要有性能優異的深度加氫脫硫催化劑，以脫除難以加氫脫硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的貴金屬芳烴飽和催化劑，能使芳烴加氫飽和在較低壓力下進行，以節省投資；三是要有提高十六烷值的工藝。而生物柴油以其優異的環保性能可很容易達到"世界燃油規范"的柴油Ⅱ、Ⅲ類標準要求。
眾所周知，柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的，研究發現植物油分子則一般又14～18個碳鏈組成，與柴油分子中碳數相近。因此生物柴油就是一種用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化學成分分析，生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷，它是通過以不飽和油酸C18為主要成分的甘油脂分解而獲得的[1]。與常規柴油相比，生物柴油下述具有無法比擬的性能。
（1）具有優良的環保特性。主要表現在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可減少約30%（有催化劑時為70%）；生物柴油中不含對環境會造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油。檢測表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空氣毒性，降低94%的患礙率；由于生物柴油含氧量高，使其燃燒時排煙少，一氧化碳的排放與柴油相比減少約10%（有催化劑時為95%）；生物柴油的生物降解性高。
（2）具有較好的低溫發動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20℃。
（3）具有較好的性能。使噴油泵、發動機缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長。
（4）具有較好的安全性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。因此，在運輸、儲存、使用方面的有是顯而易見的。
（5）具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性使催化劑和發動機機油的使用壽命加長。
（6）具有可再聲性能。作為可再生能源，與石油儲量不同其通過農業和生物科學家的努力，可供應量不會枯竭。
生物柴油的優良性能使得采用生物柴油的發動機廢氣排放指標不僅滿足目前的歐洲Ⅱ號標準，甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實施的更加嚴格的歐洲Ⅲ號排放標準。而且由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于該植物生長過程中所吸收的二氧化碳，從而改善由于二氧化碳的排放而導致的全球變暖這一有害于人類的重大環境問題。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。
3生物柴油的應用現狀
在國際市場上，生物柴油根據等級和純度的不同，價格在250美元/t以上。目前在美國、歐洲、亞洲的一些國家和地區已開始建立商品化生物柴油生產基地，并把生物柴油作為代用燃料廣泛使用。
生物柴油使用最多的是歐洲，份額已占到成品油市場的5%。目前在歐洲用于生產生物柴油的原料主要為菜籽油，目前的生物柴油標準也主要是參照菜籽油的生物柴油標準品質作出的，表4為現階段生物的德國標準。1999年，歐盟共生產出3.90*105m3生物柴油。2000年初德國的總生物柴油生產量已達450kt，并有逐年上升的趨勢。德國凱姆瑞亞.斯凱特公司自1991年起開發研制了用植物油如菜籽油生產生物柴油的工藝和設備。目前利用該公司的工藝和設備已在德國和奧地利等歐洲國家建起了多個生物柴油生產工廠，最大產量達300t/d。表5是德國凱姆瑞亞.斯凱特公司開發生產的生物柴油與普通柴油主要性能比較，可以看出，生物柴油在冷濾點、閃點、燃燒功效、含硫量、含氧量、燃燒耗氧量、對水源的危害方面優于普通柴油，而其他指標與普通柴油相當。
在美國，生物柴油的產量由1999年的1892.5m3猛增到2000年的18925m3。目前已有純態形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料，在汽車上實際使用超過1.6*107km的實驗基礎。純態形式的生物柴油又稱為凈生物柴油，已經被美國能源政策法正式列為一種汽車替代燃料。依據原料和生產商的不同，目前美國凈生物柴油的價格不及0.515～0.793美元/L；含80%生物柴油成分的混合生物柴油的市場價格，每升比傳統柴油要貴7.93～10.57美分。
日本1995年開始研究生物柴油，在1999年建立了259L/d用煎炸油為原料生產生物柴油的工業化實驗裝置，該裝置可降低原料成本。目前日本生物柴油年產量可達400kt。
4生物柴油的生產方法
目前生物柴油主要是用化學法生產，即用動物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者堿性催化劑和高溫（230～250℃）下進行轉酯化反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，在經洗滌干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產過程中可循環使用，生產設備與一般制油設備相同，生產過程中可產生10%左右的副產品甘油。
目前生物柴油的主要問題是成本高，據統計，生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價原料及提高轉化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵。美國已開始通過基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工業廢油和廢煎炸油。歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農作物。
但化學法合成生物柴油有以下缺點：工藝復雜、醇必須過量，后續工藝必須有相應的醇回收裝置，能耗高；色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質；酯化產物難于回收，成本高；生產過程有廢堿液排放。
為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和，醇用量小、無污染排放的優點。但目前主要問題有：對甲醇及乙醇的轉化率低，一般僅為40%～60%，由于目前脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效，而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉化率低。而且短鏈醇對酶有一定毒性，酶的使用壽命短。副產物甘油和水難于回收，不但對產物形成抑制，而且甘油讀固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。
5生物柴油的應用前景分析
生產和推廣應用生物柴油的優越性是顯而易見的：（1）原料易得且價廉。用油菜籽和甲醇為生產原料，可以從根本上擺脫對石油制取燃油的依賴。（2）有利于土壤優化。種植油菜可與其他作物輪種，改善土壤狀況，調整平衡土壤養分，挖掘土壤增產潛力。（3）副產品具有經濟價值。生產過程中產生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副產品市場前景較好。（4）環保效益顯著。生物查燃燒時不排放二氧化硫，排出的有害氣體比石油柴油減少70%左右，且可獲得充分降解，有利于生態環境保護。此外生物柴油由于競爭力不斷提高、政府的扶持和世界范圍內汽車車型柴油化的趨勢加快而前景更加廣闊。
5.1生物柴油的競爭力不斷提高
從世界范圍來看，目前世界上含硫原油（含硫量0.5%～2.0%）和高硫原油（含硫量在2.0%以上）的產量已占世界原油總產量的75%以上，其中含硫量在1%以上的原油占世界原油總產量的55%以上，含硫量在2%以上的原油也占30%以上。目前全球煉油廠加工的原油平均相對密度是0.8514，平均含硫量是0.9%；在2000年以后，平均相對密度將上升到0.8633，含硫量將上升到1.6%。煉油廠要在現有基礎上，使柴油含硫量低、有良好的安定性及性、較高的十六烷值和清凈性，必須在裝置調整上投入大量資金，并由此帶來油品生產成本的提高，在這方面，各發達國家的煉廠均投入了重金。從美國的情況看，美國從20世紀90年代初啟動油品清潔化，已累計投入了300多億美元。由此造成的油品成本提高使目前美國煉廠噸毛利僅在每桶1美元左右，維持微利狀態，有的企業甚至虧損；從歐洲的情況來說，歐洲煉油廠要達到2000年歐盟燃油規格，估計需要投資200億～300億美元。歐洲石油工業協會估計的投資更高，該組織認為要達到2000年和2005年的柴油規格，需要投資440億～500億美元。
隨著生物柴油生產工藝的改進，使用生物柴油的發動機即可使用普通柴油的發動機（對有些機型僅需換密封圈和濾芯），無需作任何改動，生物柴油可與普通柴油在油箱中以任何比例相混，并對駕駛動無任何影響，駕駛者根本無法區分兩者的駕駛動力差別。加之柴油替代燃料所用原料隨著規模種植價格日趨低廉，使柴油替代燃料的生產成本逐步下降，與常規柴油的價格正在縮小，如美國生物柴油的價格已從每升1.06美元降到0.33～0.59美元，這個價格與普通柴油的價格差不多。
5.2政府對生物柴油的扶持政策
目前許多國家如美國、德國、法國、丹麥、意大利、愛爾蘭和西班牙等對生物柴油采取了相應的扶持政策。為了進一步鼓勵使用生物柴油，美國農業部決定今后兩年每年拿出1.5億美元補貼生物柴油等生物燃料的使用，目前美國至少有5個州正在考慮制訂稅收鼓勵政策。目前在歐洲生產生物柴油可享受到政府的稅收政策優惠，其零售價低于普通柴油（如在德國加油站生物柴油的零售價格目前為約1.45馬克/L，而柴油為1.60馬克/L）。據Frost&Sullivan企業咨詢公司最新發表的"歐盟生物柴油市場"報告，為實現"京都協議"規定的目標（在2008-2012年，歐盟將減少二氧化碳排放量8%），歐盟即將出臺鼓勵開發和使用生物柴油的新規定，如對生物柴油免征增值稅，規定機動車使用生物動力燃料占動力燃料營業總額的最低份額。新規定的出臺不僅有助于歐盟生物柴油市場的穩定，而且生物柴油營業額將從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%。
5.3現代柴油機促使汽車車型柴油化的趨勢加快
在歐洲，1999年新購柴油轎車比例約為30%，法國甚至達到48%。2000年，歐洲市場上柴油轎車的銷售量達到440萬輛，比1995年翻了一倍?，F在經濟型轎車主要生產廠商如大眾、雷諾、歐寶和福特的顧客中，幾乎有一半需要柴油車。目前，在歐洲轎車市場上，新型柴油轎車購買率達30%，專家預言：到2006年，歐洲每2輛新車中就有1輛是柴油車。在美國市場上，商用車（即我國所稱的卡車、客車）的90%為柴油車；在日本，將近10%的轎車是柴油轎車，38%的商用車為柴油車。美國、日本及歐洲的重型汽車全部使用柴油機為動力。許多國家在稅收、燃料供應等方面予以政策上的傾斜，敦促柴油發動機的普及和發展。我國柴油汽車生產比例已由1990年的15%上升到1998年的26%。1997年我國生產的重型載貨汽車和大型客車全部采用柴油發動機；65.9%中型載貨汽車采用柴油發動機，53.5%中型客車采用柴油發動機；55.4%和29.4%的輕型載貨汽車、輕型客車也開始采用柴油發動機。我國1994年頒布的《汽車工業產業政策》明確提出，總重量超過5t的載客汽車載貨汽車在2000年后主要采用柴油為燃料。在未來的幾年，是中國汽車工業騰飛的時代。因此，我國柴油車產量的增長趨勢還將繼續下去，汽車柴油化是中國汽車工業的一個發展方向。
汽車車型柴油化趨勢的加快主要是由于現代柴油機采用了電控發動機控制系統、高壓燃油直噴式燃燒系統以及廢氣排放控制裝置，已完全克服了傳統柴油機的缺點，能夠滿足現行的國際排放標準，而這些裝置和技術要求柴油含硫量低，有良好的安定性及性，較高的十六烷值和清凈性等。隨著現代柴油機使用生物柴油燃料技術的成熟，目前在世界范圍內出現的這種汽車車型柴油化趨勢會進一步加快。據專家預測，在2010年以前，是柴油需求年均增長3.3%，到2010年，世界柴油的需求量將從目前的38%增加到45%。而世界范圍內柴油的供應量嚴重不足，給生物柴油留下廣闊的發展空間。
6我國發展生物柴油的原料分析及發展建議
柴油的供需平衡問題也將是我國未來較長時間石油市場發展的焦點問題。業內人士指出，到2005年，隨著我國原由加工量的上升，汽油和煤油擁有一定數量的出口余地，而柴油的供應缺口仍然較大。我國柴油產量到2005年預計可達到80.5Mt，仍缺口600～2400kt。預計到2010年柴喲的需求量將突破100Mt，與2005年相比，將增長24%；至2015年市場需求量將會達到130Mt左右。近幾年來，盡管煉化企業通過持續的技術改造，生產柴汽比不斷提高，但仍不能滿足消費柴汽比的要求。目前，生產柴汽比約為1.8，而市場的消費柴汽比均在2.0以上，云南、廣西、貴州等省區的消費柴汽比甚至在2.5以上。隨著西部開發進程的加快，隨著國民經濟重大基礎項目的相繼啟動，柴汽比的矛盾比以往更為突出。因此，開發生物柴油不僅與目前石化行業調整油品結構提高柴汽比的方向相契合，而且意義深遠。
國內也已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油腳料、工業豬油、牛油及野生植物小桐籽油等作原料，經預酯化、再酯化射干難產生物柴油的工藝。高品質的原料是生產高品質生物柴油和取得高收率的基本保證。由于雙低菜籽油生產的生物柴油含硫量低，從而使該菜籽油生物柴油具有好的排放標準，因此目前在歐洲普遍栽種雙低菜籽。就目前而言，每公頃土地可生產約30t菜籽（含油量約40%）。我國有很多地區油菜籽種植面積很大，在加工傳統的食用油的同時不失時機地開發生產生物柴油燃料是油菜籽利用的一個重要方向。另外，研究發現棉籽油與雙低菜籽油的脂肪酸組成相似，因此在我國采用棉籽油作為生物柴油的原料還是可行的。當然，此時的棉籽油生物柴油標準需要按照中國的實際作相應的調整。
1t油菜籽可制取約160kg生物柴油，同時可副產16kg甘油。而純度高達99.7%的特級甘油價格為2000美元/t。因此，制取生物柴油與精致甘油工藝聯產，將能取得較為理想的經濟效益。若能建年產100kt具有一定工業化生產規模的生物柴油裝置，其經濟效益更為可觀。近幾年來，生物柴油燃料已被越來越多的重視，在美國和歐洲已開始建立商品化生產，市場很有吸引力，原料也不會存在問題，因此，有很多大公司紛紛開拓這一業務，期望在開始時就能占領市場。南斯拉夫在五、六年前已研制成功這項技術且已生產，后因經濟困難而停產，測試數據表明，南斯拉夫的技術水平同德國、意大利等國的相同，可探討與南斯拉夫合作幫助我國發展這一技術。
生物燃料成分分析范文6
關鍵詞：低碳城市；低碳經濟發展評價；南昌；主成分分析法；層次分析法
自工業革命以來，人類貪婪地追求經濟發展和物質享受，無休止地使用化石能源，使得CO2排放量劇增。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的統計資料顯示：地球大氣中的CO2含量從第二次工業革命開始迅速上升，到1950年前后，上升曲線幾乎已成直線態勢，以至于導致了溫室效應、氣候紊亂、海平面上升等一系列嚴重后果。面對種種環境威脅，各國開始思考如何從傳統的“高碳”發展路徑中解脫出來，尋找人類可持續發展的未來道路。2003年2月24日英國政府的能源白皮書《我們能源的未來：創建低碳經濟》，該白皮書中首次提出了“低碳經濟”這一概念，這種以“低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益”為核心的經濟模式迅速受到了廣泛關注。低碳經濟是一種兼顧經濟發展和環境承載能力的“低碳高增長”的經濟發展模式，它與資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段四個因素密切相關。衡量一國或地區是否達到低碳經濟，主要看這四個方面是否具備向低碳經濟發展的潛力。
然而，目前國內外對低碳城市的研究尚處于探索階段，更沒有一套可操作、可推廣的低碳經濟發展評價指標體系來指導城市低碳轉型和發展。文章正是基于此現實需求，在理解低碳經濟內涵的基礎上，借鑒國內外城市構建低碳經濟評價指標體系的研究成果，以南昌市為切入點，從資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段四個方面構建出城市低碳經濟發展評價指標體系，提出一套科學的并可操作的評價方法，以實現城市低碳經濟的有效評價。
南昌屬典型的中部城市，其“高碳”經濟發展模式帶來的是每年成倍增長的能源和資源消耗以及大量“三廢”的排放，導致經濟社會發展與資源環境的矛盾日益突出。我國許多城市面臨著與南昌類似的發展困境，以南昌為典型進行指標體系的檢驗，具有較強的可推廣性和適用性。此外，鄱陽湖生態經濟區國家戰略的實施與其城市群建設的日益推進不僅給南昌市的發展帶來新的契機，也帶來生態轉型的壓力。本研究對南昌市進行低碳經濟發展評價，可以為衡量南昌市低碳經濟的發展狀況提供有效途徑和工具，以期為南昌的經濟轉型提供理論依據以及政策建議，使南昌成為鄱陽湖生態經濟區國家戰略的先行實驗區。
一、城市低碳經濟發展評價指標體系設計
低碳經濟發展評價指標體系的設計和建立是評價城市低碳經濟發展水平的核心環節，必須按照科學性和實用性、系統性和層次性、穩定性和動態性、定性分析和定量計算相結合的原則，構建起科學合理的評價體系。
根據對低碳經濟內涵的理解，本文建立起包含三層的城市低碳經濟發展評價指標體系，如下表1所示：①目標層：本文設計的目標層為城市低碳經濟發展綜合評價，該評價值是資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段的綜合反映；②為了進一步反映城市在發展低碳經濟的過程中各準則層對低碳經濟發展的綜合評價值的影響，本文設計了四個準則層，包括：資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段，資源稟賦反映城市社會和自然資源的豐裕度，技術水平用于反映城市整體的科學技術實力，以及對于環境治理以及提高能源效率的投入；消費模式反映城市市民的生活消費方式以及市政府的施政理念，發展階段反映城市社會經濟發展狀況。③本文通過查閱文獻，在指標層共設置了28個指標，其中資源稟賦準則層共6個指標，技術水平準則層共8個指標，消費模式準則層共6個指標，發展階段準則層共8個指標，通過這些指標，對準則層的各個準則層進行分析，找出準則層對于目標層的影響。
二、數據計算處理和評價模型
1.數據計算處理
文章數據參考《南昌市統計年鑒》、《江西省統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》以及《中國能源統計年鑒》等，大多數指標數據能直接從年鑒中獲取，少部分可參照統計年鑒的數據計算得出（見表1）。通過查閱年鑒和綜合計算，得出2000-2010各年份的指標數據。由于該評價體系選取了一些負指標，且這些指標數據都不可能為0，所以采用倒數法對數據進行正向化處理：
三、南昌市低碳經濟發展綜合評價
1.南昌市資源稟賦評價
根據南昌市2000-2010年的統計數據，運用SPSS18.0軟件對資源稟賦指標進行了相關分析，發現：非化石能源占能源消費的比例（X1）與人口密度（X2）、非化石能源占能源消費的比例（X1）與可開發水力資源所占全市水力資源蘊藏量比重（X4）、人口密度（X2）與可開發水力資源所占全市水力資源蘊藏量比重（X4）、森林覆蓋率（X5）與水資源總量（X6）的相關系數絕對值均在0.8以上，分別為：0.8319、0.8508、0.8575和0.8925，適合進行主成分分析。計算的結果提取出兩個主成分，且累積貢獻率達到了86.72%，說明提取的主成分已涵蓋了大部分信息，基本滿足了解釋需要。據此計算相應的主成份得分系數，分別命名為“社會資源因子”與“自然資源因子”，根據各因子得分與方差貢獻率可以得出：
社會資源因子的得分函數：
從圖1可以看出，社會資源因子一直呈現持續上升的態勢，這說明南昌市水電等清潔能源比重上升，人力資源不斷提高，社會經濟呈現出良性發展的趨勢。而自然資源因子，一直處于劇烈波動的狀態。究其原因，是受水資源總量的波動影響，從圖1可以發現，2009年自然資源因子得分一度探底，但在2010年急劇攀升至2000年以來的歷史最好水平，通過查閱《江西省水資源公報》發現：2010年屬于豐水年份，與2009年相比，降水量增幅達71.8%，高出歷史平均水平29.41%，降水形成的地表及地下水總量也隨之劇增，自然資源豐裕度也相應得到提高。這說明南昌市水資源在一定程度上具有潛在的稀缺性，雖然南昌自然條件優越，水資源儲量豐富，但是也不能掉以輕心，要杜絕濫采地下水、污染地面水，浪費生活工業用水的行為。
總體上看來，資源稟賦綜合得分一直處于持續上升的態勢，這說明南昌市社會、自然資源整體上不斷發展。
2.南昌市技術水平評價
與南昌市資源稟賦水平評價方法一致，運用SPSS18.0對數據進行主成分分析，提取出整體科學技術因子和節能減排技術因子，并通過準則層評價模型計算出南昌市技術水平的綜合得分，據此繪制出南昌市技術水平主成分及綜合得分示意圖（圖2）：
由圖2可知：整體科學技術因子得分在逐年提升，說明近些年來，南昌市政府通過加大科研投入，建立高新開發園區等方式，有效地提升了南昌市的整體科學技術水平。節能減排技術因子得分，在2000-2003年處于快速增長時期，但在2003-2007年期間，卻陷入了停滯，2007年以后甚至迅速下滑至低谷，到了2010年有所回升。究其原因：2000-2003年，南昌市政府逐步轉變發展思路，意識到節能減排的重要性，財政逐步加大了對高新低碳科技發展以及工業三廢處理的投入，在接下來的三年中，引入了大量低碳產業，并建設了一系列的污水處理等配套設施，使南昌市的節能減排水平得到很大的提高，在2003年，南昌市的整體節能減排已經達到較高水平，于是，2003-2007年便陷入了停滯。但是隨后的2007-2009年，隨著南昌市城區面積迅速擴張，工業企業大量入駐，相關的節能減排基礎設施沒有跟上工業企業擴張的步伐，所以整體節能減排因子出現了急劇下滑。到了2010年，南昌市政府意識到問題所在，于是采取了一些補救措施，繼續加大對節能減排等環境基礎設施的投入，使得節能減排因子得分在2010年有所回升。由以上分析可以看出：環境基礎設施的建設要與城市建設和工業發展相協調。
從技術水平綜合得分看來，2000-2010年南昌市科學技術水平呈現不斷上升的態勢。這說明南昌市整體科技實力是在不斷提升的，但需要繼續保持對科學技術產業的持續投入，促使南昌市高新科技產業良性發展。
3.南昌市消費模式評價
運用SPSS18.0對數據進行主成分分析，提取出居民低碳生活因子和政府低碳施政因子，并通過準則層評價模型計算出南昌市消費模式的綜合得分，據此繪制出南昌市消費模式主成分及綜合得分示意圖（圖3）：
從圖3中可以看出：居民低碳生活因子得分持續上升。這表明近幾年來南昌市交通基礎設施不斷完善，政府宣傳到位，低碳生活理念開始深入人心，南昌市居民出行等生活方式不斷向低碳化靠攏，呈現良性發展態勢。而政府低碳施政因子得分先從高位下降，于2006年觸底后逐漸上升，這說明在2000-2006年期間，政府單純追求經濟效益，采用了粗放型的招商模式，高新科技產業和高能耗高污染的產業一并引進，雖然加大了對環境基礎設施的建設，但是能耗增長是不爭的事實，導致了低碳施政水平的下降，到了2006年，政府開始著力于可持續發展戰略，注重對企業污染的控制和治理，低碳施政水平才得到提高。由此可以看出，政府的施政方針關系到一個城市能否持續健康發展，政府應當及時轉變發展思路，樹立起低碳環保的理念，堅持低碳經濟不動搖，環境與經濟的大旗并舉，真正做到可持續發展。
從圖3中可以發現，南昌市消費模式的綜合得分是在不斷提高的。這說明自2000年以來，南昌市整體的消費模式是朝著低碳消費模式靠攏的。
4.南昌市發展階段評價
運用SPSS18.0對數據進行主成分分析，提取出社會發展因子和經濟發展因子，并通過準則層評價模型計算出南昌市發展階段的綜合得分，并據此繪制出南昌市發展階段主成分及綜合得分示意圖（圖4）：
從圖4中可以看出：社會發展因子得分持續上升，很好地契合了南昌市的發展現狀，這說明，2000年-2010年，南昌市社會不斷發展，正朝著一個成熟的現代都市發展。而經濟發展因子先快速上升，于2004年達到高位之后，出現了持續下滑的態勢，這與南昌市產業結構調整滯后，城市化進程延緩有關，南昌市產業結構已經難以適應經濟社會的發展，調整迫在眉睫。
從圖4看出，南昌市發展階段綜合得分呈現持續增長態勢，這說明盡管存在著一些問題，但南昌市社會經濟整體是不斷向前發展的。
5.南昌市低碳經濟發展綜合評價
本文選用層次分析法對資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段四個準則層因子進行分析，用科學客觀的方法求出各個準則層的權重，最后計算得出2000-2010年南昌市低碳經濟發展目標層的綜合得分。
（1）確定準則權重
根據層次分析法，在層次分析軟件yaahp0.5.2軟件中建立起城市低碳經濟發展綜合評價層次結構模型（圖5）：
CR=0.0132
從而得到準則層的資源稟賦、技術水平、消費模式和發展階段的權重分別是：0.1622、0.2811、0.2301、0.3266。
（2）低碳經濟發展綜合評價
將層次分析法確定的準則層權重和各準則層的得分，進行線性加權，即：
圖6中細點線分別為資源稟賦、技術水平、消費模式以及發展階段四個層次的評價線，粗黑線是南昌市低碳經濟發展水平綜合評價線。可以看出，南昌市低碳經濟發展綜合評價得分不斷提高。這說明：盡管南昌市在環境基礎設施建設以及產業調整等方面存在著一定的問題，但是瑕不掩瑜，南昌市低碳經濟仍然呈現出一個持續發展的良好態勢。
四、結論與政策建議
1.結論
從南昌市低碳經濟發展評價的分析結果可知：南昌市低碳經濟取得了長足的發展，同時也存在不少問題。評價的結果與南昌市低碳經濟發展現狀是相契合的，這說明本文建立的城市低碳經濟發展評價體系在一定程度上是科學合理有效的。
2.政策建議
通過對各準則層的分析，發現南昌市在發展低碳經濟的過程中面臨較多問題。從現存的一些問題出發，結合南昌市發展低碳經濟的實際情況，本文提出一些可行的對策和建議：
（1）建設“節水南昌”，塑造“綠色南昌”
通過對南昌市資源稟賦水平的分析，可以看出：南昌市水資源總量具有潛在的稀缺性，“靠天吃飯”的現象嚴重。這就要求政府重視水資源保護，加強水資源管理，從根本上防止水污染的發生。一是要大力推進節水型社會建設，提高水資源的利用效率和效益，并盡快修訂出臺南昌市工農業和城市生活用水定額標準，加強計劃用水和節約用水管理；二是要按照最嚴格的水資源管理制度的要求，嚴格取用水的管理，嚴禁私采地下水，嚴格水資源論證和排污口設置的審核，強化水功能區的監督管理。此外，南昌市政府應當通過對鄱陽湖周邊濕地的保護，建立濕地保護區，大力植樹造林，綠化城區等措施，來切實提高南昌市的“綠色面積”，增強碳匯能力，建設一個“綠色南昌”。
（2）加大環保投入，加強監管力度
通過對南昌市技術水平的分析，可以看出，南昌市節能減排等環境基礎設施的建設較為滯后，趕不上工業企業擴展的速度，所以加大對環境基礎設施建設的投入勢在必行。在城區積極建設生活污水及生活廢物處理設施，將生活污水進行處理后排放，并提高廢舊物資循環利用水平，以減少環境污染。在工業企業要建設工業三廢循環清潔系統，全面推行清潔生產，從源頭和全過程控制和減少污染物的產生和排放。此外南昌市政府還應采取相關措施來切實加強監管力度，制定切實可行的節能降耗計劃，促進重點企業的節能降耗，對不能按照計劃節能減排的企業進行懲處。
（3）發展清潔能源，扶植低碳產業
通過對南昌市資源稟賦和技術水平的分析可以看出：清潔能源以及低碳產業對于南昌市低碳經濟發展具有促進作用。故南昌市政府要研究制定扶持新能源的優惠政策，加大對潔凈能源生產企業的扶持力度，積極開展對風能、太陽能、水電能以及地熱能的研究和開發。與此同時，在城市有序地推進清潔能源的利用，推動小汽車主要燃料向壓縮天然氣轉化，推廣汽車利用醇類燃料、合成燃料、生物柴油、替代燃料及電動汽車技術；在農村應地制宜、科學合理地推廣能源作物種植，大力推廣沼氣，提升清潔能源占農村能源消費的比重。
（4）宣傳低碳理念，推廣低碳生活
通過對南昌市消費模式中居民低碳生活因子的分析，發現南昌市居民的低碳生活消費理念對于低碳城市的推進具有積極影響，低碳經濟與每個市民的生活息息相關，低碳經濟能否順利推行，關鍵要靠廣大市民的積極參與和配合。因此政府要積極宣傳提倡市民的低碳生活方式，讓市民知道什么是低碳，如何更加低碳。政府在政策層面上要發揮導向作用，比如：選擇有條件的社區作為南昌市低碳生活示范區，在建筑節能、綠化建設、垃圾利用、資源再生等方面進行試點工作，讓市民廣泛地參與進來。
（5）轉變發展思路，堅持“低碳施政”
通過對南昌市消費模式中政府低碳施政因子的分析可知：政府的發展思路是否正確決定了政府的決策效用，更決定了一個地區社會經濟能否持續健康發展。所以南昌市政府要積極轉變發展思路，堅持走“生態立市、綠色發展”的崛起之路，拋棄以往以“高消耗、高污染來換取GDP的高增長”的傳統發展觀念，樹立起“低碳促發展”的綠色發展理念，以科學協調的發展觀，處理好經濟建設和生態保護兩者之間的關系。
（6）優化產業結構，加快城市化進程
通過對南昌市發展階段的分析，可以看出：南昌市產業結構升級較為滯后，城市化進程遲滯，如果不加以重視，會給南昌市低碳經濟的持續健康發展帶來隱患。所以，南昌市要加快產業結構調整的步伐，積極擴大第三產業所占比重，淘汰傳統高耗能、高污染工業，促進新型環保產業的發展。與此同時，南昌市政府要改革戶籍管理制度，進一步放寬在城區投資、興辦實業、購買商品房和各類人才的落戶制度，促進人口向城鎮有序轉移，加快城市化進程，由此來吸納更多的勞動力進入第三產業，這樣能創造出一個城市化和產業結構優化雙管齊下、相得益彰的局面。
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