應(yīng)用能源技術(shù)2007年第11期(總第119期)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)與利用李守偉李巍2(1平頂山市瑞平煤電有限公司,平頂山汝州,467535;2.海洋石油工程殷份有限公司,塘沽天津,300451)摘要:根據(jù)當(dāng)前的能源狀況,詳細(xì)介紹了生物質(zhì)能源的特點(diǎn)以及生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)和利用情況,闡逑了開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源的重要性,生物質(zhì)能源是最有潛力的可再生資源,著重論述了生物質(zhì)能源應(yīng)用技術(shù)及其前景。關(guān)鍵詞:能源;特點(diǎn);應(yīng)用;前景中圖分類(lèi)號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-3230(200711-0040-03Exploiting and Using of Biology Quality EnergyLI Shou-wei. LI Wei2(1. Ruiping Electric and Coal Co Ltd, Pingdingshan, Ruzhou, 467535;2. offshore Oil Engineering Co Ltd, Tanggu, Tianjin, 300451)Abstract: Based on present energy source condition, the article introduces the character of biology qualityenergy and the exploiting and using of biology quality energy. This article diseusses the importance of en-vironment effects of fossil energy sources and exploits and uses regeneration energy sources. Biology qualityenergy is the most potential regeneration energy source. The article discusses stressfully the technology andapplication of biology energyKey words: Energy sources; Application i Feature; Foreground0前言化學(xué)能后固定和儲(chǔ)藏在生物質(zhì)內(nèi)的能量。生物質(zhì)步入2世紀(jì),人類(lèi)正面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境能源具有以下特點(diǎn):保護(hù)的雙重壓力,能源的保護(hù)、開(kāi)發(fā)與利用已是非1.1生物質(zhì)產(chǎn)量極大常重要。自20世紀(jì)70年代大規(guī)模開(kāi)采以來(lái),煤、生物質(zhì)能源是世界的第四大能源,根據(jù)生物石油和天然氣等化石原料在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)100-1250億t干較大比重。地球上蘊(yùn)藏的煤可開(kāi)采200年,石油生物質(zhì);海洋年生產(chǎn)50億t干生物質(zhì)。生物質(zhì)可開(kāi)采30~40年而天然氣按儲(chǔ)采比只能用60能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全世界總能源需求量以解決能源問(wèn)題迫在眉睫。生物質(zhì)燃料是光合作當(dāng)豐富,數(shù)量龐大,形式繁多,薪材資源量為13用產(chǎn)生的有機(jī)可燃物質(zhì)的總稱(chēng),其來(lái)源豐富,是唯噸標(biāo)準(zhǔn)煤加上糞便、城市垃圾等資源總量估計(jì)可存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉丛谌祟?lèi)未來(lái)的能可達(dá)65億t標(biāo)準(zhǔn)煤。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展特別源系統(tǒng)中也將占有重要地位。是探薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來(lái)越多。1生物質(zhì)能源的特點(diǎn)1.2可再生性生物質(zhì)能源來(lái)源于生物質(zhì)主要是直接或間生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能通過(guò)植物的接地通過(guò)綠色植物的光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為光合作用可以再生。與風(fēng)能、太陽(yáng)能等同屬可再生能收稿日期:2007-10-15修訂稿日期的科中國(guó)煤化工質(zhì)符合可持續(xù)作奢簡(jiǎn)介:李守偉(1980~),勇本科,助理年1.3CNMHG從哈爾濱工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工直從事循環(huán)流化床的運(yùn)行和檢修生物質(zhì)的硫含量很低,有的生物質(zhì)甚至不含平電廠從事鍋爐運(yùn)行專(zhuān)工工作硫氮含量也很低,所以燃燒過(guò)程中的SOx、NOx7年第11期(總第119期)應(yīng)用能源技術(shù)較少,可以起到減排CO2的作用。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的礦代替煤以達(dá)到節(jié)能的目的,或應(yīng)用于對(duì)污染要求物燃料在燃燒過(guò)程中,排放出CO2氣體在大氣特別嚴(yán)格的場(chǎng)所如飯店燒烤等。層中不斷積累工業(yè)化前期大氣中CO2濃度按體22熱化學(xué)過(guò)程積比在空氣中占0.028%,到1980年已增加到熱化學(xué)過(guò)程是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成更有價(jià)值或更0.034%,預(yù)計(jì)到下世紀(jì)初將提高到0.06%。溫方便的產(chǎn)品,可分為氣化熱解液化。所謂氣化是室氣體在大氣中的濃度不斷增加導(dǎo)致氣候變暖,指將固體或液體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過(guò)而生物質(zhì)既是低碳燃料又由于其生產(chǎn)過(guò)程中吸程。在這個(gè)過(guò)程中在氣化裝置里游離氧或結(jié)合收CO成為溫室氣體。因此,隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)溫氧與燃料中的碳進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng),生成可燃?xì)怏w。室氣體減排聯(lián)合行動(dòng)付諸實(shí)施大力開(kāi)發(fā)生物質(zhì)燃料的氣化和燃料的燃燒是不可分割的固體燃能源資源對(duì)于改善我國(guó)以化石燃料為主的能源料氣化過(guò)程的基礎(chǔ)是碳的燃燒,這是因?yàn)棰偬际墙Y(jié)構(gòu)特別是為農(nóng)村地區(qū)供清潔方便能源具有十大多數(shù)固體燃料中有機(jī)物質(zhì)的主要組成部分;②分重要的意義。碳的燃燒是反應(yīng)過(guò)程中一個(gè)最大的階段,因此,這生物質(zhì)作為燃料時(shí),由于它在生長(zhǎng)時(shí)所需二個(gè)階段決定整個(gè)燃燒氣化過(guò)程:③碳的燃燒是熱氧化碳的量與排放量相當(dāng)因面對(duì)大氣的二氧化的主要來(lái)源反應(yīng)過(guò)程的其他各個(gè)階段進(jìn)行的質(zhì)碳凈排放量近似于零可有效地減輕溫室效應(yīng)。量取決于碳燃燒階段中放熱的狀況。此外,生物質(zhì)燃燒后的殘?jiān)徽荚牧系?%熱解是指在中溫(5℃左右),高加熱速率2%,并且可以做肥料,滅少了環(huán)境污染。(可達(dá)1000℃/s)和極短的氣體停留時(shí)間(約2)的2生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用條件下生物質(zhì)發(fā)生的熱降解反應(yīng),生成的氣體經(jīng)2.1直接燃燒技術(shù)快速冷卻后可獲得液體生物油。所得的油品基本直接燃燒是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成能量所通用的基上不含硫氮和金屬成分是一種綠色燃料。生產(chǎn)本過(guò)程如各種規(guī)模的工業(yè)過(guò)程空間加熱、煮飯過(guò)程在常壓和中溫下進(jìn)行其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單成及家庭供暖等。大致可分爐灶燃燒、炕連灶及地本低裝置容易小型化產(chǎn)品便于運(yùn)輸存儲(chǔ)?？蝗紵夹g(shù)鍋爐燃燒垃圾焚燒和成型燃料燃燒2.3生物化學(xué)過(guò)程五種情況。生物化學(xué)過(guò)程是利用生物化學(xué)作用或微生物爐灶燃燒是最原始的利用方法,一般適用于的新陳代謝作用生產(chǎn)氣體或液體燃料如沼氣、氫農(nóng)村或山區(qū)分散獨(dú)立的家庭用爐,它的投資最省,氣和生物乙醇。沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中,在一定的溫灶及地炕燃燒技術(shù)較爐灶燃燒效事有所提高,可度、濕度酸堿度的條件下,通過(guò)微生物發(fā)酵作用,達(dá)30%,也是目前北方農(nóng)村常用的技術(shù)。199年產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼農(nóng)村地區(qū)直接燒掉的秸稈和薪柴為4.25億噸折澤、湖泊池塘中發(fā)現(xiàn)的,所以人們叫它沼氣。沿2億多噸標(biāo)煤占農(nóng)村生活能耗的60%農(nóng)村總能氣含有多種氣體主要成分是甲烷(CH)。沼氣耗的32%。細(xì)菌分解有機(jī)物,產(chǎn)生沼氣的過(guò)程,叫沼氣發(fā)酵。鍋爐燃燒采用了現(xiàn)代化的鍋爐技術(shù),適用于根據(jù)沼氣發(fā)酵過(guò)程中各類(lèi)細(xì)菌的作用沼氣細(xì)菌大規(guī)模利用生物質(zhì)它的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高并且可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)細(xì)萬(wàn)叫做分解菌它的可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。主要缺點(diǎn)是投資高而且不作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)物和二適于分散的小規(guī)模利用,生物質(zhì)必須相對(duì)比較集氧化碳(CO)等。它們當(dāng)中有專(zhuān)門(mén)分解纖維素中才能采用本技術(shù);垃圾焚燒也是采用鍋爐技術(shù)蹬叫纖維分解菌;有專(zhuān)門(mén)分解蛋白質(zhì)的,叫蛋白處理垃圾,但由于垃圾的品位低腐蝕性強(qiáng)所以分解菌;有專(zhuān)門(mén)分解脂肪的,叫脂肪分解菌;第二它要求技術(shù)更高投資更大。從能量利用的角度類(lèi)細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌通常叫甲烷菌它的作用是來(lái)講,它也必須規(guī)模較大才比較合理;成型燃料燃把簡(jiǎn)單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。燒是把生物質(zhì)固化成型后再釆用傳統(tǒng)的燃煤設(shè)備因此有就比工廠里生產(chǎn)燃用,主要優(yōu)點(diǎn)是所采用的熱力設(shè)備是傳統(tǒng)的定-種產(chǎn)中國(guó)煤化工菌將便秸型產(chǎn)品,不必經(jīng)過(guò)特殊的設(shè)計(jì)或處理,主要缺點(diǎn)是稈、雜CNMH品結(jié)構(gòu)運(yùn)行成本高所以它比較適合企業(yè)對(duì)原有設(shè)備進(jìn)簡(jiǎn)單的化合巷;再就是在甲烷細(xì)菌的作用下將簡(jiǎn)行技術(shù)改造時(shí)在不重復(fù)投資的前提下,以生物質(zhì)單的化合物加工成產(chǎn)品——即生成甲烷。產(chǎn)生的42應(yīng)用能源技術(shù)200年第1期(總第119期)甲烷在很大程度上能解決農(nóng)村能源短缺問(wèn)題專(zhuān)發(fā)展家們認(rèn)為,世紀(jì)沼氣在農(nóng)村仍將成為主要能源31發(fā)展生物質(zhì)能源就造一個(gè)“綠色大慶全球生物質(zhì)能的儲(chǔ)量為18000億噸,相當(dāng)于在20世紀(jì)7年代在生物制氫研究領(lǐng)域,人640億噸石油。我國(guó)生物質(zhì)能源至少有相當(dāng)于7們以碳水化合物為供氫體,利用純的光合細(xì)菌或個(gè)大慶的能源產(chǎn)出量。發(fā)展生物質(zhì)能源有效利厭氧細(xì)菌制備氫氣,并先后用一些微生物載體或用部分生物質(zhì)能源至少能夠形成一個(gè)“綠色大包埋劑細(xì)菌固定化的一系列反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行了慶”,有效地緩解能源短缺的壓力。利用荒地南研究。直到20世紀(jì)90年后期,人們直接以厭氧方草地鹽堿地等發(fā)展生物質(zhì)能不會(huì)與人爭(zhēng)糧、活性污泥作為天然產(chǎn)氣微生物,以碳水化合物為與糧爭(zhēng)地。目前我國(guó)利用以陳化糧高梁、甘蔗、供氫體,通過(guò)厭氧發(fā)酵成功制備出生物氫氣,因而甘薯生產(chǎn)燃料酒精的技術(shù)已基本成熟在石油價(jià)使生物制取成本大大降低。與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方格45美元以上時(shí),能夠做到不需要國(guó)家補(bǔ)貼,只法相比生物制氫具有節(jié)能可再生和不消耗礦物要在稅收政策上給予支持就能進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。資源等許多突出的優(yōu)點(diǎn)在氫生產(chǎn)及其應(yīng)用技術(shù)我國(guó)生物柴油生產(chǎn)工藝也已取得重大突破生產(chǎn)研究開(kāi)發(fā)中的地位也越來(lái)越顯著,世界上許多國(guó)成本明顯下降有望在近期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化而國(guó)外燃家都投入了大量的人力物力對(duì)生物制氫技術(shù)進(jìn)行料酒精生物柴油已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。在當(dāng)前開(kāi)發(fā)研究石油價(jià)格高位運(yùn)行我國(guó)石油資源短缺的形勢(shì)下,醇類(lèi)燃料也越來(lái)越受到重視生物質(zhì)制取乙發(fā)展生物質(zhì)能已經(jīng)是一個(gè)戰(zhàn)略的選擇。醇的方法一般是發(fā)酵法其原料有三類(lèi):-是含糖3.2大力推進(jìn)生物質(zhì)能源發(fā)電作物或副產(chǎn)品,如甘薯、甜菜、甜高粱、甜蜜等;二首先,生物質(zhì)能發(fā)電在可再生能源發(fā)電中電是含淀粉物質(zhì)如玉米、高梁、小麥、紅薯、馬鈴薯電等間歇性發(fā)電要好得多可以作為小水電風(fēng)等;三是纖維素原料,如木材木屑和谷秸桿等。電、太陽(yáng)能發(fā)電的補(bǔ)充能源,具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)巴西是世界上用發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇最多的國(guó)家,其值;其次,在全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)下,農(nóng)村能主要原料是甘蔗源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用為主向現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)24生物質(zhì)顆粒燃料燃燒拓性化,生物質(zhì)能發(fā)電是這種轉(zhuǎn)化的重要途徑;第三,(1)著火溫度低。生物質(zhì)燃料揮發(fā)紛比例豐富的生物質(zhì)能資源亟待有效開(kāi)發(fā)利用加工增般都較高,通?？蛇_(dá)%-8%,且熱解釋放揮值,以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。發(fā)分的溫度較低(約250-30℃),因而采用生33在流化床鍋爐上的應(yīng)用前轟物質(zhì)燃料可以大大降低燃燒的點(diǎn)火溫度。(1)生物質(zhì)顆粒燃料熱值接近劣質(zhì)煤,流化床(2)燃料粒度均勻且粒度可調(diào)配風(fēng)容易,炭鍋爐無(wú)需大的政動(dòng)即可燃用。粒結(jié)構(gòu)疏松,燃盡率高燃燒后爐渣含炭率一般低(2)采用流化床燃燒,通過(guò)控制爐溫及床料能于2%。夠有效解決生物質(zhì)燃燒的結(jié)焦問(wèn)題。(3)揮發(fā)分含量高釋放速度快,因此其燃燒(3)燃盡率髙,能夠取得較高的燃燒效率。速度快,且需要較大的二次風(fēng)比例(4)燃燒速度快燃燒負(fù)荷高于燃煤。4)顆粒燃料密度接近煙煤的密度。能量密(5)生物質(zhì)顆粒燃料粒度及密度均可在其生度與劣質(zhì)煤相當(dāng)可直接作為煤炭替代燃料使用。產(chǎn)中調(diào)整能夠較好保證其流化性能。(5)灰熔點(diǎn)較低,易結(jié)焦,一般在70℃~(6)具有明顯的環(huán)保效益。800℃即出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)3·生物質(zhì)能源的前景[1]黃寶圣,我國(guó)植物生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)展望[門(mén)太陽(yáng)能,生物質(zhì)能源是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能倉(cāng)庫(kù),是重2003年第1期,2]張紀(jì)莊生物質(zhì)能利用方式的分析比較[]新能源要的“綠色能源”之一,可以講開(kāi)發(fā)利用植物生物及工藝,200質(zhì)能源就是開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能。植物生物質(zhì)能源3]論牛物經(jīng)濟(jì)作用的十大作用與趨勢(shì)[!]科可以再生取之不盡,取之不竭。因此,根據(jù)我國(guó)中國(guó)煤化工國(guó)情和當(dāng)今國(guó)際社會(huì)“新思維新料學(xué)新技術(shù)”的CNMH與展型]發(fā)展態(tài)勢(shì)發(fā)展植物生物質(zhì)為原料的綠色能源轉(zhuǎn)[s]王革華,我國(guó)生物質(zhì)利用技術(shù)展望]農(nóng)業(yè)工程學(xué)化技術(shù)符合本世紀(jì)發(fā)展的主題——社會(huì)可持續(xù)