生物质燃料应用篇1
[关键词]生物质颗粒燃料清洁燃烧
正文
1、概述
生物质颗粒燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料。中质烟煤相当；基本实现Co2零排放，nox和So2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低；燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。因此，生物质固体成型燃料技术是实现生物质高效、清洁利用的有效途径之一。生物质固体成型燃料主要分为颗粒、块状和棒状3种形式，其中颗粒燃料具有流动性强、燃烧效率高等优点，因此得到人们的广泛关注。
随着我国的再生能源快速发展，生物质成型燃料技术及其清洁燃烧设备的研究开发提高了秸秆运输和贮存能力，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民提供炊事、取暖用能，具有原料来源广泛、价格低、操作简单等特点，是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。
自2006年1月1日我国颁布实施了再生能源法。使我国生物质能源发展走上了快速规范化的道路。生物质能在我国主要是以农作物秸秆为主体的资源。秸秆长期被作为农村传统的用能，随着我国农村经济的发展，农民，特别是新一代的农民难以接受传统的、直烧秸秆生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先进廉价的使用。也只能花高价用液化气、电、型煤等现代能源。由于现代能源的紧张和价格的日趋上涨，长期花高价用现代能源，农民又难以承受。特别是城镇及城市接壤区域居民采暖，800-900元每吨的煤，一个冬天要用上1-2吨满足采暖需要，农民甘愿受冻也不愿花如此大的费用，而城镇及城市接壤区域居民采暖受到环境要求的严格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越来越少。从这一点看，在现代社会有相当多的农民没有得到，也很难得到良好的能源服务，他们的现代生活水平还较低。国家早就重视如此重要的民生问题，从20世纪90年代初中国农业部和科技部就开始投资进行农作物秸秆资源化利用的研究、开发、试点示范和技术推广工作。近几年，中国农作物秸秆的清洁、方便能源利用的技术研究和开发工作已取得了一些成果，有些技术已趋于成熟，并得到一定程度的推广。现在，中国主要的农作物秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术、利用秸秆制取沼气技术和秸秆直接燃烧技术。由于中国农村经济的发展，农民及城镇居民生活水平的提高，居民对清洁能源的需求，加上这些秸秆能源利用技术的不断发展和逐步完善，秸秆能源利用将逐渐由传统的、低效不卫生的直接燃烧方式向优质化和高效化方向发展。
国外关于生物质成型燃料与燃烧技术设备的应用以趋于成熟化和普遍化，我国生物质成型燃料的发展还刚开始，与之相适应的燃烧技术设备处于一种滞后状态。目前一些成型燃料的应用，主要是在现有燃烧设备的基础上，直接应用或改造应用，既使河南省科学院研制具有较高水平的家用颗粒燃料炉灶，也存在着技术不到位的情况，难以产业化发展，没有做到商品化应用。
有些单位在取得了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的基础上，立足于建立一个秸秆成型颗粒燃料与高效清洁燃烧设备系统技术产品的有机统一，协调发展的机制。在进行“生物质冷成型燃料加工设备系统”和生物质颗粒燃料炊暖炉灶的研制过程中，重点解决了目前百姓采暖困难问题，创造了“生物质颗粒燃料供热锅炉”的成果。采用了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的核心技术，实现了生物质高效、清洁燃烧、节能排放的目标。应用广泛，可满足城镇及城市接壤区域居民采暖需求。
2、物质颗粒燃料成型和清洁燃烧技术及设备
2.1传统成型方法。
它与现有的饲料制粒方式相同，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状。
包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量，首先在颗粒压制成型过程中，压强达到50～100mpa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100℃～120℃，电动机的驱动需要消耗大量的电能；其次，原料的湿度要求在12%左右，湿度太高和太低都不能很好成粒，为了达到这个湿度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，压制出来的热颗粒（颗粒温度可达95℃～110℃）要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%～35%，加之成型过程中对机器的磨损比较大，所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。
2.2冷成型技术。
新型冷成型技术通过颗粒成型机直接压制，把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒，其燃烧效率超过80%以上（超过普通煤燃烧约60%的效率）；燃烧效率高，产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少等优点。
2.3清洁燃烧设备
目前燃烧设备的理论研究和应用研究还较少，国内也引进一些以生物质颗粒为燃料的燃烧器，但这些燃烧器的燃料适应范围很窄，只适用于木质颗粒，改燃秸秆类颗粒时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题，而且这些燃烧器结构复杂、能耗高、价格昂贵，不适合我国国情，因此没有得到大面积推广。
哈尔滨工业大学较早地进行了生物质燃料的流化床燃烧技术研究，并先后与无锡锅
炉厂、杭州锅炉厂合作开发了不同规模、不同炉型的生物质燃烧锅炉。此外，河南农业大学研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，浙江大学研制出燃用生物质秸秆颗粒燃料的双胆反烧锅炉等。
3、发展前景分析
我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿吨，其中6.04亿吨可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆综合利用技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸秆综合利用不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。从秸秆资源总量看，广大农村、乡镇的各种秸秆产量大、范围广。生物质固体燃料是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源，是可取代矿产能源的可再生资源，是未来一个重点发展方向。
参考文献
[1]刘延春，张英楠，刘明，等.生物质固化成型技术研究进展[J].世界林业研究，2008，21（4）：41-47.
[2]赵迎芳，梁晓辉，徐桂转，等.生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究[J].河南农业大学学报，2008，42（1）：108-111.
生物质燃料应用篇2
关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；适应
煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。目前，尋找替代能源已经引起全社会的广泛关注。生物质能是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。当前，生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%，在发展中国家这一比例达到38%。据世界粮农组织（Fao）预测，到2050年，以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料，其价格低于化石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世界的共识。在众多的生物质能源转换技术中，直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一。
循环流化床CFB（CirculatingFluidizedBed）燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。在我国能源与环境的双重压力下，近几年，循环流化床锅炉在我国得到了快速发展。了解生物质燃料对CFB锅炉的影响，采取有针对性的设计方案和相应的运行调整，对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具有良好的促进作用。
1生物质燃料种类
生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物质资源，但目前可供开发利用的生物质资源主要为农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一种清洁燃料，含硫量低，含碳量不高，燃烧后nox和So2的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量很低。生物质燃料在燃烧过程中具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。随着能源危机的加剧，生物质能越来越受到人们的重视。目前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉，目前已经运行过的生物质燃料多达30多种，农业废弃物主要包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等；林业废弃物主要包括树皮、树枝、树根、木材加工废料等；经济作物废弃物主要包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等；牲畜粪便主要来源于养殖场。
2燃料对锅炉的影响与适应措施
2.1生物质成型技术
实践已经证明，由于各种生物质燃料自身特性的原因，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变化，若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧，会出现燃烧不稳定的现象。另外，由于空隙率很高，这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成成型燃料是利用CFB锅炉燃烧生物质的重要方式。成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定。在生物质压缩成型的过程中，一般都会加入一些添加剂（石灰石等）和其他辅助燃料（煤、污泥等）。这种方式充分发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定的优点，是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点，各国学者的研究也大都集中于此。
2.2生物质含水量
目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高，特别是秸秆类和树皮类目前入炉水分在30%～50%之间，高水分燃料入炉后，着火相应延迟，炉内流化速度大，燃料在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降，燃料热值偏低，燃料消耗量更大；着火滞后引起的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温，过热器管壁温度偏高，带来安全上的隐患；锅炉密相区床温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降；另由于燃烧产生的烟气量增加，排烟温度升高，增加锅炉的排烟损失，降低锅炉效率。因此，要达到良好的效益必须尽量控制入炉燃料的水分在合理范围内，首先应控制收购的燃料含水率，杜绝人为加水，其次生物质流化床锅炉应建足够的防雨料库，从源头上控制燃料入炉含水率。
2.3生物质含灰量
循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路中循环，使炉膛的热量分布更均匀，传热更快，燃烧更充分，因此，生物质燃料的含灰量对循环流化床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本身含灰量在3%～10%之间，但由于生物质燃料的外带杂质较多，特别是农、林废弃物，在锅炉实际运行中尾部灰浓度实测值是理论值的3～5倍。应控制收购的燃料灰分，杜绝人为加沙加土。
炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废弃物等生物质燃料含灰量低时，靠自身的灰量无法满足床料的要求，则在运行中一般采取添加床料，所以床料成为循环物料的主体。在设计上采用可调试返料系统的循环灰量，保证物料循环系统的畅通，稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰量较高时，则需放灰，一般采取放底渣的方式。
生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响非常大，床层的过高、过低都会影响流化质量，引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓度，尾部的吹灰装置应设置到位。
2.4炉内结渣、积灰、腐蚀
生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低，容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化床燃烧方式时，这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土（含砂子）反应生成硅酸钾一玻璃，容易造成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床料，维持炉内物料粒度的相对均匀。
由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。
此外，生物质灰中富含钾和钠等碱金属，熔点低，在炉膛内为汽相，在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上，对过热器造成高温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如奥氏体不锈钢材料（0Cr17ni12mo2）或将过热器放置于650℃以内的烟气中，采用12CrlmoVG或表面喷涂耐腐蚀材料；解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器人口水温高于HC1露点温度20～30℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口温度在80～100℃；也可以采用暖风器将空气加热到80～100℃以上再送入空气预热器。
2.5辅机的选择
由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带灰量较多，在实际运行中许多生物质循环流化床锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足，炉膛冒正压等问题。因此，选择一次风机、引风机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。
3结语
3.1生物质燃料对CFB锅炉的设计与运行有很大影响。生物质燃料不仅有效提高了CFB锅炉燃料供应的安全度，提高了CFB锅炉对燃料的定价权，也使当地的生物质资源得到充分利用。但由于不同生物质燃料有所差别，这对CFB锅炉设备和运行人员提出了更高要求。只有对生物质燃料的特殊性进行充分了解，在设计和运行中采取必要的措施，提高锅炉及其系统设备的适应性和可靠性，以使生物质流化床锅炉产生更高的社会和经济效益。
生物质燃料应用篇3
生物质混燃发电技术是环境友好、高效经济的规模化利用技术，应用前景广阔.总结了现有生物质混燃技术和国内外应用现状，介绍了一种生物质能高效利用的新方式，即在煤粉炉中使用独立喷燃技术燃用生物质成型燃料的方案，该方案将成为未来发展方向.分析了生物质在大容量煤粉炉中混燃发电技术的可行性，讨论了该混燃技术的关键设备选型配置情况和系统要求，指出了该混燃技术要实现规模化推广存在的主要矛盾，并提出了相应的建议.
关键词：
生物质发电；混燃；技术；设备
中图分类号：tK6文献标志码：a
analysisofthebiomasscofiringtechnologyandkeyequipment
forpulverizedcoalpowerboilers
LUwanglin，LiUBingchi
（1.ShanghaipowerequipmentResearchinstitute，Shanghai200240，China；
2.ShanghaielectricpowerGenerationGroup，Shanghai201199，China）
abstract：
thebiomasscofiringpowergenerationisanenvironmentfriendlyandcosteffectivetechnologyforlargescalebiomassutilization.inthispaper，typesandapplicationsituationsofthebiomasscofiringtechnologyaresummarized.anew，promisingcofiringplanforhighefficiencyutilizationofbiomassisrecommended，bywhichpulverizedbiomassfueliscombustedwithseparateburnersonthesamepulverizedcoalfurnace.thefeasibilityofbiomasscofiringforpowergenerationonlargecapacitypulverizedcoalboilersisanalyzed.Keyequipmentselectionsandsystemrequirementsforthetechnologyarediscussed.inaddition，themajorproblemforlargescaleapplicationoftheplanisdiscussedandrelevantsuggestionsareprovided.
Keywords：
biomasspowergeneration；cofiring；technology；equipment
我国目前的生物质燃烧发电以直燃技术为主，装机容量在30mw以下，基本采用振动炉排炉或流化床技术[1].受燃料供应不稳定，供电效率低及基建投资高等因素影响，这些生物质发电厂虽然享受电价补贴，但经营状况仍然不佳.而生物质混燃技术是指将生物质与煤在传统的燃煤锅炉中混合燃烧技术.它能充分利用现有燃煤发电厂的投资和基础设施，是一种低成本、低风险且灵活的可再生能源利用方式.它既可减缓常规电站对传统化石燃料的依赖，又可减少传统污染物（So2，nox，pm等）和温室气体（Co2，CH4等）的排放，具有积极的社会效益和环境效益.
1生物质混燃技术分类和国内外应用现状
从混燃技术上可分为：（1）直接混合燃烧：经预处理的生物质直接输入锅炉系统燃烧；（2）间接混合燃烧：将生物质气化后的燃气输入锅炉系统燃烧；（3）并联燃烧：生物质在与传统锅炉并联的独立锅炉中燃烧，将所产蒸汽供给发电机组.根据混合点位置不同，直接混合燃烧又可分为共磨方案（在磨煤机前混合）、共管方案（在磨煤机后煤粉管道内混合）和独立喷燃方案（在锅炉燃烧室混合）.独立喷燃方案将成为未来发展方向[2].从生物质形态上可分为直接破碎混燃和成型颗粒混燃.
欧洲及北美等发达国家从上世纪90年代开始进行了多种混燃技术的示范工程，取得了一系列重要的成果[2]：如丹麦的Studstrupvrket1#机组150mw煤粉炉混燃了热量比20%的秸秆类生物质，约合输出电力30mw；荷兰的Gelderland电厂635mw机组的epon计划中混燃了木材粉末（约占3%的锅炉输入热），合输出电力20mw；英国的Drax电厂6×660mw机组混燃了热量比2%左右的生物质燃料，合输出电力80mw；比利时的Ruien发电厂540mw机组及奥地利的Zeltweg137mw机组尝试了间接气化混燃技术；丹麦的avedore2#的430mw机组尝试了并联燃烧方式.目前在英国10余家燃煤电站（总装机超过20000mw），实现了生物质混燃技术的商业化运行.近年来，国际能源署iea的生物质能协定任务32（task32）对该技术进行了较为深入的总结及调查研究.2007年，世界范围内有152个生物质混燃项目成功投入商业运行，到2009年已增长至228个，机组容量覆盖50～700mw，其中100多个项目分布在欧洲，超过40家分布在北美，还有部分项目分布在澳洲[3].国内生物质混燃技术起步较晚，应用较少.最为典型的为山东十里泉电厂140mw机组混燃秸秆示范项目.它是我国成功商业运行的生物质在煤粉炉中混燃的唯一项目[4].截至目前，国内未见在煤粉炉中使用独立喷燃方案燃用生物质成型燃料的实际工程实例报道.
2生物质混燃技术的关键设备和系统分析
受散状生物质收集半径所限，常规秸秆类生物质无法远距离运输，在一定程度上限制了生物质混燃电站的生物质供应链，而蓬勃发展的生物质成型燃料产业将会使生物质混燃技术进入全新的发展阶段.先进的生物质颗粒成型燃料的加工能耗约为70kwh·t-1[5]，约仅占其热值的2%左右.由于成型后燃料密度大（800～1400kg·m-3），且水分低（
2.1生物质成型燃料的储存运输处理系统配置要求
入厂原料采用生物质成型颗粒燃料的混燃技术，一般要求颗粒粒径在10mm左右.此模式能克服传统生物质易堵塞特性.欧洲实践经验表明，生物质颗粒可存放于封闭式料场，通过刮板机上料；也可在电厂内存放于大型筒仓之中，通过皮带输运.为了释放长期存储可能产生的热量，筒仓通常需要设置螺旋给料、斗提等自循环系统，并配有可燃气体浓度监测装置及爆破门，以进一步提高安全性.由于生物质成型燃料的加工过程已经完成了纤维破碎，因此可经仓储、输送过程后直接进入后续的制粉工艺.
2.2粉碎设备
生物质混燃共磨方案使用电站原有的磨煤机制粉系统磨制生物质燃料有一定的局限性，运行期间需要关注磨煤机电流、石子煤量、出口风温等特性指标，需严格控制较低的混燃比例，以免造成生物质燃料阻塞磨煤机，引起磨煤机故障.另外，需要严格关注送粉管道挥发分浓度，避免出现爆燃事故.该系统设备简单，但可靠性稍差.
共管及独立喷燃方案需要单独配置生物质粉碎设备.经国内外调研，粉碎终点粒度控制在3mm以下较佳[1]，可在约1000℃的炉膛内充分燃烬.目前主要有两种类型设备可实现规模化应用.
（1）锤片粉碎机（Hammermill）
如图1所示，此类设备非常适合粉碎处理秸秆、木材等生物质类物料，技术成熟可靠[6].通常为卧式结构，锤片在机内高速飞转，将物料锤碎至需要的过筛尺寸.国内主要应用于饲料及食品行业，国产设备单机最大生产能力约5～10t·h-1.近期，随着生物质成型燃料加工行业的兴起，也有个别厂家能够设计生产能力20t·h-1以上的产品，但目前尚无实际运行业绩支撑.国外设备经验较丰富，如瑞典BRUKS公司的最大型号单机额定功率500kw，配有470块锤片，转子直径1600mm，锤片末端线速度达78m·s-1，滤网面积可达8m2，设备价格高达300万元.
图1锤片粉碎机
Fig.1
Hammermill
（2）雷蒙磨粉机（Raymondmill）
如图2所示，此类设备历史悠久，在国内外矿产品粉体加工领域应用广泛[7].该设备为立式结构，工作原理为：旋转磨辊在离心力作用下紧滚压在磨环上，将物料碾压破碎成粉；内置旋转铲刀防止物料堆积；磨内通风把成粉的物料吹起，达不到粒度要求的物料被分析机阻挡后重回到磨腔继续研磨；达到粒度要求的物料则可通过旋转分析机后进旋风分离器分离收集.国内一些制造厂对传统技术进行升级，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物质领域的适应性尚不明确.国内设备供应商维科重工曾配合笔者单位进行了生物质成型颗粒燃料的试磨试验，可以预期185kw最大型号设备单机生产能力达20～40t·h-1，成品粒度在0.5mm以下.
图2雷蒙磨粉机
Fig.2
Raymondmill
2.3燃烧器要求及气力输送配置
生物质燃料收到基含有约70%的挥发分，极易点燃及燃烬.国外一些公司开发了先进复杂的生物质专用燃烧器，但在笔者调研时发现十里泉电厂混燃示范项目实践中丹麦进口燃烧器的故障率较高，电厂已将其改造为简单的钢管燃烧器，且运行效果佳.燃烧系统的关键是将一次风量与燃料量相匹配，经初步计算四角切圆煤粉炉中独立喷燃方案，配10t·h-1的生物质燃烧器推荐配一次风量为4000nm3·h-1.合理地选择一次风速，并将其作为输送介质将生物质粉末吹送入燃烧器时宜选择稀相压送式装置，这在气力输送行业有丰富的经验，在此不再赘述[8].
2.4混燃对锅炉受热面的影响
碱金属氯化物（KCl等）的低温沉积腐蚀问题一直是困扰生物质直燃领域的一个技术难点，直接燃烧产生KCl等物质在含Cr合金钢受热面上发生沉积而导致严重的氯腐蚀问题.碱金属氯化物的高温腐蚀，直接限制了热力工质参数的进一步提高，导致目前生物质直燃电站的热电转换效率偏低.但在混燃技术领域，实验室及现场测试均表明，燃煤中含量较高的S元素及al，Si，Fe类灰成分，将会使K等碱金属形成高熔点化合物，Cl元素则以超低浓度气相HCl的形式随烟气排放，因此混燃时的腐蚀速率比直燃技术低很多数量级[9].控制混燃热量比在15%以下（质量比
2.5环境影响分析
生物质低灰低硫高挥发分的特性，宜与燃煤形成互补效应.大量研究表明，在传统电站中混燃少量的生物质后，单位供电量下的So2，nox，粉尘等污染物排放强度均可降低，且不会对原配置的环保设备造成负面影响，特别适宜在一些受污染物排放总量减排政策制约的电站中推广使用.值得关注的是，对于某些秸秆类生物质内的高碱金属，燃烧烟气可能有促使钒基SCR催化剂中毒的风险[10]，尚需进一步研究其机理后，对不同生物质的混燃比进行限制.
由于生物质内C元素在自然界中是循环利用的，同直燃技术一样，混燃技术中由生物质燃烧产生的Co2可不视为温室气体排放.年消耗约15万t生物质（收到基碳含量按40%计）的混燃技术项目，可因少用煤炭而折算的Co2减排50万t以上.如果未来实施全球碳排放交易，由此产生的收益将达到1亿元人民币数量级（参考欧洲目前碳排放交易经验，每吨Co2的减排补贴为25欧元）[11].
2.6混燃比计量与检测设备
混燃比是衡量混燃电厂供电中的可再生能源份额的重要指标.混燃比计量可分为两种方式：
（1）燃料侧计量：实际应用中，绿色电力份额可转化成生物质混燃热量比考虑，可由入厂原料汽车衡装置，或者皮带及给料机上设置的重力式传感器计量混燃的生物质重量，之后再综合入炉煤重量及生物质与煤的热值实验室分析数据转换取得.但对多种生物质燃料的取样分析过程繁琐，数据精度不高，且过程中存在大量的人为因素，有以虚假信息换取巨额绿电补贴的可能性.
（2）烟气侧计量：其原理同考古领域常见的14C断代法基本相同，已经拓展至环境监测领域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期为5730a，其化学性质与常见的12C相同，且大气环境及生物质燃料中的14C/12C比例基本稳定在10-12数量级.由于化石燃料形成年代距今达上亿年之久，基本检测不到14C，因此可通过测量混燃锅炉排烟中的14C/12C比例精确计量电站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先进加速器质谱amS技术测量同位素比值的灵敏度可达10-15至10-16，可对混燃比作出非常准确的判断.欧美多国已经制定了针对燃料的生物基份额的检测标准，如aStmD6866、Cen15591/15747等，并在积极开发14C同位素同步在线监测技术.我国尚未开展此方面的研究工作.
3当前面临的主要矛盾及建议
生物质直燃发电的单位造价在万元·kw-1数量级，而混燃改造的投资低得多，采用国产设备的混燃系统投资仅在百元·kw-1数量级，且混燃技术的燃料热电转化效率明显优于直燃技术，是一种生物质能利用的有效方式.
生物质混燃在发电技术层面的问题已经明晰落实，但受国内监管体系制约，电网公司很难核实混燃电站实际运行中的生物质消耗量，可再生能源补贴量因此很难确定.混燃计量检测技术已经成为绿电价格补贴政策无法拓展到生物质混燃领域的主要瓶颈因素，严重制约了经济性较好的混燃技术的规模化应用.
按照2006年颁布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中有关“发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价”的规定，也就是说生物质在燃料比例中要大于80%才能享受补贴，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物质混燃项目并不能享有与直燃电厂等效的电价补贴[14].从目前市场现状来看，单位热值的生物质燃料价格仍高于对应的煤价，如无电价补贴等刺激性政策，火力发电厂更加愿意燃用煤，这是目前我国生物质混燃技术无法规模推广应用的一个主要原因.
建议尽快开发监测生物质使用量的客观评价体系和烟气侧14C同步在线检测技术，政策上尽快完善燃料侧监管体系和制度，引领生物质产业健康发展.
参考文献：
[1]张明，袁益超，刘聿拯.生物质直接燃烧技术的发展研究[J].能源研究与信息，2005，21（1）：15-20.
[2]雅克·范鲁，耶普·克佩耶.生物质燃烧与混合燃烧技术手册[m].田宜水，姚向君，译.北京：化学工业出版社，2008.
[3]almanSoURF，ZUwaLaJ.anevaluationofbiomasscofiringineurope[J].BiomassandBioenergy，2010，34（5）：620-629.
[4]谢方磊.十里泉发电厂140mw机组秸秆发电技术应用研究[J].山东电力技术，2006（2）：65-68.
[5]肖宏儒，宋卫东，钟成义，等.生物质成型燃料加工技术与装备的研究[J].农业工程技术·新能源产业，2009（10）：16-23.
[6]祖宇，郝玲，董良杰，等.我国秸秆粉碎机的研究现状与展望[J].安徽农业科学，2012，40（3）：1753-1756.
[7]刘佳欣.雷蒙磨粉机：历史与未来发展趋势展望[J].中国粉体工业，2011（1）：4-6.
[8]李诗久，周晓君.气力输送理论与应用[m].北京：机械工业出版社，1992.
[9]LooSV，KoppeJanJ.thehandbookofbiomasscombustionandcofiring[m].London：earthscan，2010.
[10]BaXteRL，KoppeJanJ.Biomasscoalcocombustionopportunityforaffordablerenewableenergy[J].Fuel，2005，84（10）：1295-1302.
[11]李定凯.对芬兰和英国生物质煤混燃发电情况的考察[J].电力技术，2010，19（2）：2-7.
[12]刘卫，位楠楠，王广华，等.碳同位素比技术定量估算城市大气Co2的来源[J].环境科学，2012，33（4）：1041-1048.
[13]奚娴婷，丁杏芳，付东坡，等.用一年生植物研究大气14C分布与化石源Co2排放[J].科学通报，2011，56（13）：1026-1031.
[14]胡润青，秦世平，樊京春，等.生物质混燃发电政策研究[J].可再生能源，2008，30（5）：22-25.
收稿日期：2012-10-14
生物质燃料应用篇4
据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍；而作为能源利用量还不到其总量的l%。高效利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭，石油和天然气等燃料，生产电力。而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。
生物质能采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源，开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。发展生物能源的初衷就是保护生态环境，在实际应用中也是以此为基点。这也是我国超前发展的一次很好机会，发展生物质能是一件利国利民的好事情。
生物质能源不仅是安全、稳定的能源，而且通过一系列转换技术，可以生产出不同品种的能源，如固化和炭化可以生产因体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植物油可以获得液体燃料，如果需要还可以生产电力等。
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
6mw生物质颗粒与煤混烧发电技术
成果简介：该项目是通对不同比例的生物质成型颗粒与煤在循环流化床中进行混合燃烧，混合后的燃料可大大改变原煤的燃烧特性，包括降低着火温度、改善着火性能、提高了循环流化床锅炉的热利用率等。生物质原料与煤之间燃烧特性的优势互补。该技术可用于电厂、工业锅炉等各种利用循环流化床锅炉的行业。该技术对生物质的燃烧特性，燃烧过程以及其结渣特性、碱金属腐蚀、气体燃烧不完全等难题进行了研究，并找出了解决方案。生物质颗粒混烧量可达到80%，在此工况下热效率可提高15%以上，二氧化硫排放量减少50%。氮的氧化物排放量可减少30%；完成了由输送带、给料仓、给料绞龙组成的颗粒燃料输送给料系统；为适应生物质燃料高挥发分的特性，在生物质颗粒燃料进料口上方1.2m处增设了一个二次风进口；可根据生物质颗粒与煤的不同混烧比例，自动调整一、二次进风量。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质气化燃气中焦油催化转化研究
成果简介：该项目研究采用在生物质气化装置的出口处，建一催化净化装置有催化保护床和催化转化床构成，直接处理热的生物质气体，保护床吸收粗燃气中的硫化氢等有毒物质及催化裂化脱除部分重焦油；第二催化反应床催化转化剩余的焦油。碳氢化合物的焦油被催化转化为小分子气体如Co等，增加燃气热值。结果表明，对空气流化床气化的粗燃气的催化干法除焦油，实验方案是行之有效的和成功的。筛选出工业镍基蒸汽转化催化剂和氧化铈添加的镁橄榄石负载型镍基催化剂可作为焦油的催化转化催化剂，氧化铈可促进催化剂的活性和提高抗积炭能力，对气化燃气的重焦油的去除率达99%，按干气计算燃气中氢气的浓度增加6～11%。通过催化净化系统直接处理气化燃气，一方面焦油的催化转化增加了气化气中有价值的气体成分；另一方面又克服了湿法除焦油所带来的不易解决的环境污染问题。
所处阶段：成熟应用阶段
2Kg/hr生物质流化床气化/热解实验装置研制
成果简介：气化是缺氧的反应过程，热解是隔绝氧气的反应过程；气化的反应温度为750-850℃，而热解的反应温度为400-700℃；热解必须采用快速进料，气化对供料速度则无严格要求；两者产物的净化处理过程则基本相同。分析两者的相同点及不同点，该课题组认为建一套气化及热解的双功能系统是可行的。为此该课题组采用了以下特殊设计：独立的氧气及氮气供入系统，共用一套流量计量及预热装置；流化段及悬浮段分别采用独立的电加热及控制装置；流化段及悬浮段分别采用独立的电加热及控制装置用双级供料系统，且均可无级调速；共用一套旋风分离、冷凝、过滤、排气及计量系统。运行及试验结果表明：该系统可分别进行气化及热解试验，且运行良好，达到了设计要求。
所处阶段：初期阶段
生物质经催化热分解技术
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在Como-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，nimo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
所处阶段：初期阶段
锥形流化床生物质气化技术
成果简介：该专题针对目前国内生物质气化发电、供热、供气存在的原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、适用松散型物料的气化发电设备和系统等问题，开发锥形流化床生物质气化发电供热、供气机技术产业化为目标，研制生物质气化装置与气体发电机组成的系列生物质气化发电系统；降低燃气中的焦油含量；生物质气化系统的操作弹性试验；提高生物质气燃气热值。
所处阶段：成熟应用阶段
利用藻类热解制备生物质液体燃料
成果简介：该课题应用能源科学、环境科学和生命科学等交叉学科的理论和技术，以藻类为原料，通过细胞工程和生物质转化等技术，产生生物油和烃类等可再生生物能源，为开发新能源提供新的生物技术途径。用异养转化技术和基因改造技术获得高脂肪含量的藻细胞来热解制备液体燃料，实现异养转化技术、细胞培养技术、基因改造技术与热解技术的整合集成，获得原创性、新颖性的研究成果；同时为后继能源的开发应用提供技术储备；并且通过最前沿的生物技术与能源技术相互结合、交叉与渗透，推动学科的发展。该研究成果应用前景良好。
生物质气气化合成二甲醚液体燃料
成果简介：在固定床或循环流化床中将生物质气化，变成H2,Co,Co2等组分，然后经过气体净化，在重整反应器中和沼气一起在催化剂的作用下进行重整来调整H2和Co的比例，同时降低二氧化碳的比例，使之适合于合成二甲醚。然后气体经过压缩进入二甲醚反应器。在催化剂的作用下合成二甲醚。该套技术已经申请了国家发明专利。
二甲醚（简称Dme,CH3oCH3）是一种清洁的燃料与化工产品，有很大的市场。液化二甲醚可以完全替代液化石油气（LpG），与LpG相比具有无毒无臭、不易爆炸、热效率高、燃烧彻底、无污染等特点，因此，Dme作为LpG的替代品在中国特别是农村有巨大的潜在市场。作为清洁燃料Dme可以替代柴油用作发动机燃料，十六烷值达55，与柴油热效率相同，Dme不会产生黑烟和固体颗粒，nox排出量大大减少，是很有前途的绿色环保型发动机燃料。
该项目采用的以生物质废弃物（包括木粉、秸秆、谷壳等）作为原料，通过催化裂解造气作为气头的新工艺，目前还未见报道。Dme的合成也采用先进的一步法合成工艺，该方法作为应用基础研究最近几年才在国际上展开。广州能源研究所在世界上首先实现了在小型装置上由生物质一步法合成绿色燃料二甲醚的连续运行。将该技术进行产业化推广可以解决缓解广东省液化气日益紧张的形势。
适用范围和条件：适用于生物质资源丰富的地区
3mw生物质气化高效发电系统关键技术
成果简介：该项目发展了6mw生物质气化及余热蒸汽联合发电系统、500kw生物质燃气发电机组和焦油污水生化处理新工艺等关键技术，在江苏兴化建立的示范电站装机容量为6mw，气化效率最高达78%，燃气机组发电效率为29.8%，系统发电效率27.8%，电站总投资约3200万元，系统运行成本0.40元/kw，具有较高的性价比和显著的社会效益。示范电站建设严格按国家电力行业的规范进行，并形成了市场化运作机制，为生物质气化发电技术的产业化积累了有益的经验。
所处阶段：成熟应用阶段
自热式生物质热解液化装置
成果简介：中国科学技术大学研制的“自热式生物质热解液化装置”通过了安徽省科技厅组织的专家鉴定，达到国际国内先进水平，是生物质洁净能源研究取得的重要进展。该装置是在安徽省“十五”科技攻关计划、教育部“211”工程和中国科学院知识创新工程等项目资助下研制完成的，专家认为：自热式生物质热解液化装置采用两级螺旋进料器有效解决了生物质进料系统的进料速率定量控制、密封和堵塞问题，其中自热式生物质热解液化装置在热解热源供给和生物油冷凝收集等方面具有创新性。
所处阶段：初期阶段
稻壳生物质中型气化发电系统
成果简介：该电技术的基本原理为利用生物质气化高新技术，经中温裂解气化，转换为可燃气体。气化炉内的化学反应过程主要是燃烧反应，热分解反应和还原反应。稻壳进入气化炉后，部分遇氧燃烧，提供热分解所需热量，大部分稻壳在缺氧条件下发生热分解反应，折出挥发份和焦炭，挥发份在中温反应区内发生二次反应，使焦油裂解为气体，同时气体和焦炭之间，气体和气体之间发生还原反应，产生气相焦油和气体。这些气体携带部分细颗粒焦炭、灰尘进入燃气净化系统。部分焦炭通过惯性除尘器回流进入气化炉参加反应，气相焦油冷凝通过水洗除去。燃气经净化后，再送到自吸式燃气内燃机进行热功转换产生动力，带动发电机发电。
所处阶段：成熟应用阶段
JZS家用生物质燃气灶
成果简介：该项目灶具的心脏阀体独创了大铜芯、大阀体，阀芯不凝滞、焦油不堵塞、维修方便，使用寿命特长；面壳采用进口加厚不锈钢板锻压成型，美观大方，优质耐用；高压脉冲点火器，使用寿命达10万次以上，着火率达100%，绝缘性能好；燃烧器炉头选用直径120mm和100mm标准铸铁双管和单管气道炉头；燃烧器火盖选用内旋火条形火孔，火盖材质选用全铜锻压成型，火孔加工精确，热效率高，高温不变型，高效更节能。JZS家用生物质燃气灶是秸秆气化集中供气系统的配套设备，是开发农村绿色能源的新产品。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质联产技术及成套设备研究
成果简介：该项技术以干馏炭化工艺为中心，以生产产品为主，实现了炭、气、油联产的工业化生产，大大提高了经济效益；该设备系统热效率高。国内同类技术的设备系统热效率为56%，本项技术的系统热效率达到73.64%，比普通冷煤气发生炉的热效率高出10个百分点左右；生产的生物质炭热值和固定炭含量高，无烟、无味。经深加工可制成橡胶炭黑，优于木炭，木焦油可以提炼出多种化工原料，优于煤焦油，经济效益显著，市场前景很好；生产的生物质燃气热值达到17.7mJ/nm^3，高于城市煤气的热值，大大超过4.6mJ/nm^3的行业标准；燃气中焦油和灰尘含量小于10mg/nm^3，大大低于50mg/nm^3的行业标准。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质气化发电优化系统及其示范工程
成果简介：该成果采用循环流化床气化炉和多级气体净化装置，配置多台500kw的单气体燃料内燃发电机组，发电系统可在2000－6000kw之间根据需要设计，发电原料可用谷壳、木屑、稻草等多种生物质废弃物。气化发电系统发电效率达20%～28%。由于系统设计合理，单位投资约4500～6500元/kw,运行成本约0.35～0.45元/kwh，能满足农村处理农业废弃物的需要，电力符合工厂企业用电或上网要求，有显著的经济和社会效益。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质制取合成气技术研究
成果简介：气化炉内的生物质由高温Co_2在水蒸汽氛围下进行碳化直接还原为Co。高温Co_2由助燃的水蒸汽和系统循环的可燃气生成。整个工艺系统实现了热量自给平衡。可获得较高热值的合成气。通过控制Co_2和H_2o的比例和气化温度，在高温常压下，Co_2与碳反应还原为Co，同时H_2o的分解、重整产生H_2，保证了Co+H_2＞50%的出口气浓度及其合适的比例。自主研制的固流复合床生物质气化炉，抑制了焦油的产生，降低气体净化的难度，提高生物质原料的利用率。独特的加料排渣系统，适应多元化原料的处理。本项目研究合成气制取机理及其气化过程有关特性，找出生物质制取合成气工艺中的某些关键参数，作为未来工业化系统优化设计的重要依据。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质干馏气炭油联产技术及设备
成果简介：该项目针对不同类型的生物质原料，开发了两种不同的致密成型及干馏工艺，使生物质的热转换具有较高的能源利用率与换率。该项技术以成型后的生物质干馏工艺为中心，燃气中氮气含量低，燃气热值达到15mJ/m^3以上，是较好的化工原料，生物质炭、焦油及木醋液也有较好的市场。设备采用隧道连续干馏工艺，具有创新性，结构合理，操作、维护简单易行。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质颗粒燃料冷态致密成型技术及成套设备
成果简介：该项目通过研究确定不同种类农林废弃物原料的高效粉碎工艺、生物质冷态致密成型机理及不同农林废弃物冷成型条件。建立农林废弃物冷态致密成型过程的数理模型与开发生物质冷态成型过程计算模拟系统。设计出能适用于各类生物质原料的高效粉碎设备、冷态成型模具及成型设备。进而设计出完整的生物质颗粒燃料冷压成型成套设备、生产工艺流程及相关辅助设备，充分保证成套设备运行的稳定性、可靠性和经济性。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质材料甲醛释放量检测环境跟踪控制技术
成果简介：该成果涉及生物质材料（人造板等）挥发物检测环境的动态精确控制方法，应用范围为人造板、建筑材料、化工等产品中含挥发性有害气体的检测，为控制人造板产品及其含甲醛等有害挥发物产品的质量，提供可靠的技术与检测设备。同时为林产工业及全社会的环境保护、安全检测与监测技术、环境工程与技术、环境保护与管理、环境质量评价与环境检测等科学研究提供的新的成果、进展及方法。产品已应用在国家人造板质量监督检验中心、家具质检站、人造板检测机构、理化测试中心、疾病控制中心、大学等单位，负责我国生物质材料甲醛释放量的检测与监督工作。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
SLQ-300型空气鼓风常压流化床生物质气化成套设备
成果简介：该项目研制开发的新型生物质气化系统，即空气鼓风常压流化床生物质气化系统，可生产低热值生物质燃气，用于乡镇居民炊事与生活、工副业生产及发电。技术原理为：鼓入气化器的适量空气经布风系统均匀分布后，将床料流化，合适粒度的生物质原料送入气化器并与高温庆料迅速混合，在布风器以上的一定空间内激烈翻滚，在常压条件下迅速完成干燥、热解、燃烧及气化反应过程，从而生产出低热值燃气。排出气化器的热燃气再依次通过由干式旋负除尘器、冲击式水除尘器、旋风水膜净化器、多级水喷淋净化器、焦油分离器和过滤器等组成的净化系统，被冷却净化为符合使用要求的干净冷燃气以供不同用户使用。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
下吸式固定炉排生物质成型燃料热水锅炉设计与研究
成果简介：该项目属河南省自然科学基金项目（项目编号：0311050400；0411052000）。技术原理：一定粒径生物质成型燃料经上炉门加在炉排上下吸燃烧，上炉排漏下的生物质屑和灰渣到下炉排上继续燃烧和燃烬。生物质成型燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入上、下炉排间的炉膛进行燃烧，并与下炉排上燃料产生的烟气一起，经两炉排间的出烟口流向降尘室和后面的对流受热面。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定持续完全燃烧，起到了消烟除尘作用。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
SmG-3型生物质型煤高压干式成型机研究
成果简介：该产品成型原理是在高压的条件下，经过对滚滚压的工艺方法，将干燥后的煤粉、生物质粉、固硫剂粉等原料压制成长椭球形状型煤的。所生产的生物质型煤具有洁净化、环保化的特点。性能指标：液压系统工作压力：20～25mpa；对滚转数：0～11r/min；螺旋推进预压机构转数：0～40r/min；成型机产量：3t/h；压制生物质型煤的原料：含水≤3%的煤粉、生物质粉、固硫剂粉；生物质型煤压碎力：300～350n。成型机的特点：高压干式滚压成型；液压、油气系统保压、恒压；园柱型螺旋预压、推进；主机传动为单轴与减速机连接；主传动与推进预压机构实现了无级变速。该产品填补了国内成型机生产的空白，达到了国际当代同类产品的水平。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质经催化热分解向轻质芳烃的转化
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在Como-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，nimo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质能开发利用示范工程研究
成果简介：该产品生物质成型燃料以农作物废弃物为原料，供暖、供热，燃烧时无黑烟，几乎没有二氧化硫的排放，氮化物排放极低，二氧化碳排放量接近植物生长所需要量，可以称得上是零排放。原料加工，可以使农业废弃物变废为宝实现增值，所以该项目是有利于社会，有利于农民，有利于消费者的事业，具有一定的推广应用前景。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
生物质复合型煤制备及燃烧性能研究
成果简介：该课题对生物质型煤的制备工艺、燃烧过程、燃烧机理、固硫性能等进行了研究。当生物质添加量为20%、成型压力为40mpa时，生物质型煤的抗压强度可以达到400n/个；生物质型煤的着火温度一般低于350℃，燃烧过程可以分为4个阶段；当Ca/S比为2.0，燃烧温度为900℃时，生物质型煤的固硫率可以达到90%以上，远远高于普通型煤的固硫率，生物质型煤燃烧过程的So2排放浓度明显低于传统型煤。因此，生物质型煤比普通型煤有更好的燃烧特性，更高的固硫率。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
双循环流化床生物质气化装
成果简介：“双循环流化床生物质气化装置”是在教育部“211”工程和中国科学院知识创新工程等项目资助下研制完成的，主要研究内容包括：（1）掌握了锯末和稻壳等生物质的流化特性。（2）研制了每小时可处理80公斤物料的双循环流化床生物质气化装置。该装置结构简单、设计合理，采用特殊结构的两级螺旋进料器可以实现连续式的密封进料；合理的流化床层和返料结构，可以保证床层温度均匀分布，以及实现焦油蒸汽在炉内二次裂解，从而使气化效率、碳转化率和燃气质量等得到显著提高；采用鼓风运行方式可以实现热煤气的直接利用，从而可以避免高温燃气的显热损失和焦油能量的损失，以及水洗焦油造成的二次污染等。（3）掌握了常见秸秆的气化方法和气化效率、碳转化率和燃气成分及热值等气化参数，对热煤气的燃烧利用进行了试验研究，研发了预混式燃气燃烧器。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
板式生物质干燥机
成果简介：“板式生物质干燥机”是河南省科学院能源研究所研制开发的新产品，本产品能较好地适应粉碎后的蓬松多孔状生物质物料的干燥。在充分研究了生物质物理化学特性的基础上，把空气调节技术与传热学相结合设计出高效节能型干燥机。本产品具有独特的换热排湿结构，热利用率达到60%以上，以无级调速电机为动力，通过链条刮杆等传动机构带动物料在干燥机内移动，通过调节调速电机的转速（0～1440r/min）改变物料的干燥时间，以适应不同含水率的生物质物料的干燥；圆柱形刮杆带动物料在加热板上移动，同时完成了物料的翻动，使含水物料的不均匀度大大减小；空气调节技术与传热学相结合，通过等压分流的稳压箱和板式射流加热板组成高效的气流组织结构，能使热风等速均匀地射向物料，提高了烘干效率，同时减少了物料中灰分的带出，降低了废气中灰分的含量，减少了环境污染；射流板的上表面为平板，做为物料床，同时进行传导换热，下表面为多孔板，可使热空气等速均匀地射向物料，可完成对流换热与湿气的带出，高温多孔板发射出远红外线，以辐射形式加热了物料，综合利用了传导、对流与辐射三种热的传播形式，热利用率达60%以上；实现了干燥机的模块化设计，每两层为一基本模块，可根据处理量的大小随意增减换热板的数量，从而减少不同型号的干燥机设计工作量。缩短了设计周期，加工更加简单。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质锅炉型煤的开发研究
该项目开发出“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”的生物质型煤粘结剂及生产工艺，“有机-无机复合粘结剂”及型煤生产工艺，该粘结剂及型煤生产工艺可以利用国内现有生产设备进行生产。采用红外光谱分析研究了生物质经“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”处理前后组成变化，证明该处理工艺可以使生物质有效降解。提出了新颖的生物质型煤粘结机理和防水机理。认为生物质中可降解成分降解后的固体纤维素、半纤维素和木质素等在型煤中形成“网络结构”将煤粒包裹起来，液体粘稠物充填于煤粒与生物质固体之间。生物质固体与液体部分共同型煤强度。粘结剂加工中过剩的氢氧化钙在型煤干燥中将转化成碳酸钙，对型煤防水强度具有一定的作用。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质切揉制粉机
成果简介：该成果在充分研究国内外粉碎机的基础上，试验分析了生物质秸秆的粉碎特性，针对生物质秸秆含水率高、具有长纤维的特点，研究设计出适合各种含水率高达25%以下生物质秸秆粉碎的生物质切揉制粉机，采用锤片、刀片相结合的方式，秸秆经高速旋转的刀片切断后，再经锤片击打粉碎，提高了粉碎效率。经河南省节能及燃气具产品质量监督检验站检测，系统的各项技术性能符合河南省科学院能源研究所企业标准Q/HKn001-2005《生物质切揉制粉机》的要求。该机即可用于农村，也可用于工业，即环保又经济，节约能源，具有良好的经济和社会效益。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
低能耗生物质热裂解装置
成果简介：该实用新型的目的是为了能将低品位的生物质能转换成高品位的液体燃料和高附加值产品，提供一种基于流化床的低能耗生物热裂解装置。低能耗生物热裂解采用以下工艺流程：连续送料至反应器，使其在高温下气化，分离，含生物的气体经热交换冷凝成油，升温后的非凝结气体再循环。本实用新型采用流化床作为反应器，由给料器、调速电机及减速器、进料套筒及螺旋进料棒、流化床反应器、螺旋风分离器、作为能源回收的气－气热交换器、气－水热交换器、集油器、茨循环风机、主电加热器、辅助电加热器等组成。主电加热器、辅助电加热器；流化床反应器竖直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作为中间载体；主电加热器置于反应器入口前端，辅助电加热器置于反应器外壁面。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质经催化热分解向轻质芳烃的转化
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在Como-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，nimo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
超低焦油秸秆高效制气技术
成果简介：该技术是以秸秆为主要原料，采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉，通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式，在气化介质和特殊催化剂（钙镁复合催化剂）作用下，在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气，其净化过程具有用水量极少，并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。该技术在国内处于领先水平，提高了传统气化炉产气效率和燃气品质，大大降低了燃气中焦油含量，减少了废水的排放和焦油对环境的污染，充分利用农村农林废弃物，避免了其露天放置对环境的污染，解决了部分劳动力就业。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
强化热解生物质气化技术的研究
成果简介：该课题研究以各种农作物秸秆为原料的低焦油燃气发生器，及与之配套的燃气净化技术，采用新式强化裂解气化反应器，充分降低燃气中焦油含量，简化净化工艺，保证燃气质量，使秸秆气化机组的各项指标达到或超过国家相关的行业标准，提高已有的生物质气化技术水平和燃气质量，形成配套合理，运行方便，安全可靠的气化机组，实现气化机组的更新换代。应用此技术，将解决目前设备中存在的焦油清理难、劳动强度大的问题，提高使用寿命，实用性更强，不仅可以应用于农村，在工业有机废料处理和燃气发电方面，也将有良好的推广前景。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质锅炉型煤的开发研究
该项目开发出“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”的生物质型煤粘结剂及生产工艺，“有机-无机复合粘结剂”及型煤生产工艺，该粘结剂及型煤生产工艺可以利用国内现有生产设备进行生产。采用红外光谱分析研究了生物质经“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”处理前后组成变化，证明该处理工艺可以使生物质有效降解。提出了新颖的生物质型煤粘结机理和防水机理。认为生物质中可降解成分降解后的固体纤维素、半纤维素和木质素等在型煤中形成“网络结构”将煤粒包裹起来，液体粘稠物充填于煤粒与生物质固体之间。生物质固体与液体部分共同型煤强度。粘结剂加工中过剩的氢氧化钙在型煤干燥中将转化成碳酸钙，对型煤防水强度具有一定的作用。
生物质燃料应用篇5
关键词：生物质生物质能发电技术状况
中图分类号：tp273文献标识码：a文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0120-01
1生物质概述
生物质，从广义上讲，是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括了所有的动植物和微生物。生物质所蕴含的能量称为生物质能，是一种可再生能源，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。
生物质能是地球上最古老的能源，一直以来是人类赖以生存的重要能源之一。在目前世界能源消耗中，生物质能占总能耗的14%，仅次于石油、煤和天然气，是世界第四大能源。在生物质能的利用过程中产生的二氧化碳可被等量的植物通过光合作用所吸收，从而实现二氧化碳的零排放和生物质能的循环利用，同时生物质能也是一种含硫量低的可再生能源，可以转化得到气态、液态和固态燃料，从而补充和替代化石燃料，减少对矿物能源的依赖。
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障国家能源安全，实现二氧化碳减排，保持国家经济可持续发展的目的。
2生物质能的利用转化方式
目前，我们对生物质能的利用主要有生物质直接燃烧、气化、液化、固化和沼气技术等方式。
生物质直接燃烧是通过燃烧将化学能转化为热能，从而获取热量。直接燃烧可分为锅炉燃烧、炉灶燃烧、炉窑燃烧和炕连灶燃烧。
生物质气化是在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程。气化过程不同于燃烧过程，一方面，燃烧过程中需供给充足的氧气，使原料充分燃烧，从而获取热量，而气化过程希望尽可能多地将能量保留在反应后得到的可燃气体中，所以只供给较少的氧气以满足热化学反应的需要；另一方面，燃烧后产生的是水蒸气和二氧化碳等不可再燃烧的烟气，而气化后的产物是含氢、一氧化碳和低分子烃类的可燃气体。
生物质液化是生物质热裂解技术的一部分。生物质热裂解是生物质在完全无氧供给的条件下热降解为可燃气体、液体生物油和固体生物质炭三种成分的过程。其中，反应产生的生物油可进一步分离，制成燃料油和化工原料。
在生物质能转化利用的各种途径中，利用生物质能转化后的热能来发电具有高效、环保等优势，在丹麦、瑞典、芬兰、荷兰以及巴西和印度等国家已得到广泛应用。近年来，随着能源和环保压力的增大，我国生物质能发电得到快速发展。
3生物质能发电技术
生物质发电的主要形式有：生物质直接燃烧发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电、沼气发电和垃圾发电。
生物质直接燃烧发电与燃煤火力发电在原理上没有本质区别，主要区别体现在原料上，火力发电的原料是煤，而直接燃烧发电的原料主要是农林废弃物和秸秆。直接燃烧发电是把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定蒸汽锅炉中，产生蒸汽，驱动蒸汽机转动从而带动发电机发电。直接燃烧发电对原料预处理技术、蒸汽锅炉的多种原料适用性、蒸汽锅炉的高效燃烧、蒸汽轮机的效率等方面都有较高要求。
生物质混合燃烧发电，顾名思义，即为生物质与煤混合作为燃料发电。混合燃烧的方式主要有两种：一种是将生物质原料直接送入燃煤锅炉，与煤共同燃烧；另一种是先将生物质原料在气化炉中气化生成可燃气体，再通入燃煤锅炉与煤共同燃烧，最后发电。可见，在混合燃烧方式中，对生物质原料的预处理过程显得尤为重要。一般情况下，通过改造现有的燃煤电厂就可以实现混合燃烧发电，只需在厂内增加储存和加工生物质燃料的设备和系统，同时对原有燃煤锅炉燃烧系统进行适当改造就可以了。
生物质气化发电是利用生物质气化技术产生的气体燃料，经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电的过程，可以分为内燃机发电、燃气轮机发电、燃气―蒸汽联合循环发电和燃料电池发电。生物质气化发电是生物质能最有效、最洁净的利用方式之一，它不仅能解决生物质难于燃用、分布分散等缺点，还能充分发挥燃气发电设备紧凑和污染小的优点。
沼气发电是一种新型的发电方式，也是沼气能量利用的一种有效形式。在沼气发电中，驱动发电机组发电的是沼气而非蒸汽。
垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，简而言之，垃圾发电就是将垃圾直接作为燃料或者将垃圾制成可燃气体作为燃料来进行发电的方式。垃圾发电不仅能够回收利用垃圾中的能量，达到节约资源的目的，同时还解决了垃圾的处理问题。
我国的生物质能资源及其发电的状况
我国作为传统的农业大国，生物质资源非常丰富。我国农作物秸秆年产量约为6.5亿吨，2010年达到7.26亿吨；薪柴和林业废弃物资源中，可开发量每年达到6亿吨以上。近年来，高产的能源作物如甘薯、甜高粱、巨藻、绿玉树、木薯、芭蕉芋等，作为现代生物质能源已受到广泛关注，越来越多的科研机构、科技企业也不断参与到研究和发展生物质能资源的队伍中来，为生物质能源产业提供了可靠的资源保障。
我国的生物质发电以直接燃烧和气化发电为主要方式，原料主要采用农业、林业和工业废弃物等。我国生物质发电起步较晚，但也有近30年的历史，2006年我国生物质发电总装机容量约为2000mw，其中蔗渣发电约为1700mw；从2006年12月，我国第一个生物质直燃发电项目――国能单县生物发电厂正式投产开始，截止2008年8月，我国累计核准农林生物质发电项目130多个，总装机容量约3000mw，已有25个生物质直燃发电项目并网发电；2009年我国6mw及以上火电设备中生物质发电共占到0.37%，预计到2020年将建成总装机容量为20000mw的生物质发电项目，这样每年就可以节约7500万吨煤，而且减少大量的污染排放，此外，秸秆销售还可以给农民增加200～300亿元的收入。
4结语
从总体上看，我国生物质发电产业尚处于起步阶段，商业化程度较低，效益也不高，市场竞争力较弱。但是，近年来，国家对生物质能的开发利用逐渐重视，已连续在4个“五年计划”中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，并先后制定了《可再生能源法》《可再生能源中长期发展规划》《可再生能源发展“十一五”规划》《可再生能源产业发展指导目录》和《生物产业发展“十一五”规划》，提出了生物质能发展的目标和任务，明确了相关扶持政策。有了这些政策和技术支持，相信生物质能的未来必定会生机勃勃。
参考文献
[1]王长贵，崔容强，周篁.新能源发电技术[m].北京：中国电力出版社，2003.
生物质燃料应用篇6
【关键词】生物质能生物质市场环保
1简介
近几年来，温室气体的排放成为了可持续发展的绊脚石，而生物质能被视为可以改善这种状况的关键之一。尽管opeC组织为了和来自美国的页岩气竞争压低了石油价格，能源危机始终是对政府的挑战。以全球为范围长期来看，生物质的生产潜能在发展中国家譬如拉美，撒哈拉以南地区和东欧地区将会是巨大的[1]。这意味着生物质能的市场潜力同样会很大。虽然生物质燃料的燃烧会伴随着温室气体的排放，但这些碳是生物质中固有的碳，并不会增加生物圈碳循环中碳的总量。有三种方式将生物质转化成生物质燃料：物理转化、化学转化、生物转化，不同种类的生物质燃料通过不同的转化方法获取。这些生物质燃料可以应用在譬如内燃机，发电机组，集中供热等一些影响到大部分居民日常生活的范畴。
2利用生物质能的技术
有主要三种方式获取生物质原料，区别存在于初级，第二级和第三级废物之中。主要残留物是在生产使用作物和林业加工的过程中产生的，比如森林和秸秆中疏伐。二次废料来自于食品加工，比如饮料工业，造纸厂。叔胺残基在生物质衍生的商品被使用后变得可以加以利用，也就是说它源自于城市固体废弃物，废木料，淤泥中的有机物成分[2]。生物质转化技术将生物质原料转化为固体液体或气体形态的生物燃料提供给用户。另一方面，转化技术将生物质直接转化为能量。这个章节包含三节：2.1节描述了将生物质转化为固态燃料的物理转化方法，2.2节涵盖了三种重要的获取各种生物质燃料的化学转化方法，2.3节描述了两种生物转化的方法。
2.1物理转化方法：压缩成型
未经过压缩成型的生物质燃料存在譬如过快挥发，难以控制空气供给的问题。在普通的锅炉中难以解决这些问题，所以分散和过轻的生物质染发聊需要压缩成型来讲提高热值进而加以充分燃烧利用。普通生物质压缩成型的过程图1所示[3]：
在乡村地区有丰富的生物质资源，比如，稻草，谷壳。为了在燃烧生物质时不结渣，搜集这些生物质时防止土壤的混入非常重要。研磨是压缩成型之前非常重要的一个步骤，大尺寸的原料像稻草需要研磨，而小尺寸的原料譬如谷壳只需要清除大尺寸的无关渣滓。在进行下个步骤之前，脱水会将湿度控制在10%-15%之间[4]。预压是为了提高生产率。在预压的过程中，加热可以软化原料中的木质素，这对粘合和使原料易于压缩非常重要。切割和打包是产品销售前的最后一步。这种压缩成型的固体生物质燃料是煤炭的良好替代物，可以应用于供热锅炉，热水锅炉，小型发电机组。
2.2化学转化
生物质化学转化技术对于高效利用生物质资源很重要。它主要包括四个方法：燃烧，热解，气化和液化。
（1）燃烧是将生物质转化为能量的最普遍方式，它是可燃物和氧化剂之间的化学反应，释放出剧烈的热。获取热能是燃烧的主要目的。（2）热解：热解的产物范围比较大：有固体，液体，气体的生物质燃料。由操作条件可将热解分为两种。第一种是快速热解，温度高蒸汽停留时间短。烧蚀系统，流化床，搅拌床，真空热解系统是这个处理过程中需要的组件。另一种是慢速热解，它是对相对大的固体颗粒的舒缓加热伴随着更长的水蒸气停留时间，温度比快速热解更低。在这个处理过程中，需要大的蒸馏器，搅拌鼓窑，旋转窑和螺钉热解器，而操作条件应该为了保持产品如气体，焦油和焦炭的不变性而保持不变[5]。（3）气化：煤和包括热解过程中产生的各种气体发生反应。然而，大部分参与反应的气体是人工添加的。水蒸气和氧气在气化过程中被用作反应物，同时反应产生了Co，H2，Co2，CH4和H2o。纯氧气比空气更适合参与反应，因为空气中混有太多的氮气会造成燃料热值的降低，水蒸气会提升热值因为它会增加燃料中氢气的成分。在另一方面，二氧化碳协助在ni/al催化反应中将碳，焦油和甲烷转化成氢气和一氧化碳[6]。（4）液化：液化后主要有三种产物，生物燃油部分，燃气部分和在溶剂中的固体部分（比如水）。整个过程的温度在250-400℃之间，压力在5-20mpa之间[7]。
2.3生物转化
主要有两种方式：水解发酵和厌氧消化。生物乙醇是水解发酵的产品而生物燃气是厌氧消化的产品。生物乙醇和生物燃气的燃烧是洁净环保的，因为燃烧产物只有水和二氧化碳。
水解发酵：富含糖分的木质纤维素生物质是这个处理过程的原料。在发酵之前需要进行预处理和酶法水解，预处理能够破坏木质纤维素的物理化学结构，使纤维素更容易被酶所降解；酶法水解利用酶将预处理后的纤维素转化为葡萄糖，为最后的发酵做准备。在发酵期间，微生物将葡萄糖转化为生物乙醇。发酵有两种方式：一次发酵和分批发酵。一次发酵中微生物被置于限定容积的媒介中，其发酵过程在糖分耗尽前不会停止。在分批发酵中，底物浓度将保持在低水平，新的介质会被加入以保持发酵的持续进行[8]。
厌氧消化：利用微生物消化生物质并产生主要由甲烷和二氧化碳组成的生物燃气的过程，有固态厌氧消化和液态厌氧消化两种形式，比如厌氧消化的过程可以是木质纤维素生物质或大型海藻生物质。木质纤维素生物质是用于固态厌氧消化，固态厌氧消化在更高的有机负荷率和更高的容积沼气生产率下相对有效，而木质纤维素在农业生产中有丰富的原料。厌氧消化有四个阶段：水解，酸化，乙酸化和甲烷合成，合理的持续时间和各阶段的反应速度对于保证系统的正常运行至关重要[9]。
3生物质能的市场潜力
生物质能作为一种传统石化燃料的替代品可以直接被运用于传统的设备中作为燃料。而其他的像风能，水电，光伏等可再生能源只能先被转化为电能之后再利用。生物质能来源于生物质，碳和氢这样的化学元素可以从原料中提取，经过第二章提到的加工过程，生物质在热机，锅炉中充分燃烧再转化为各种形态的能源，这是生物质能相对于其他种类可再生能源的优势。
现有生物质成型燃料（BmF），生物燃气（BGF），生物燃油（BoF）三种生物质燃料。作为一种固体燃料，BmF经过处理之后能够直接被应用到工业设备中获取能量。BGF是天然气的良好替代品，BoF可以用来替代汽油[10]。生物乙醇和汽油的混合燃油已被证实可以减少温室气体的排放，从而缓解城市交通污染[11]。在中国，乙醇汽油已在各地加油站广泛推行多年，随着中国机动车保有量的连年增长，不仅生物燃油随之扩大使用量，环境也会因此受到一定程度的保护。
中国就有丰富的生物质资源，大约2.61-3.51billontce/a，其中440-640millontce/a是可以利用的生物质原料，其中只有1.5-2.5%的生物质原料得到了利用，生物质原料的开发潜力是巨大的[12]。中国政府对生物质能发电进行补贴，比如2007年在内蒙古毛乌素修建的生物质直燃发电站就是以沙柳作为燃料的（Salixdirect-firedpowergenerationsystem，SDpGS）。尽管SDpGS需要政府的补贴以保证资金充足正常运行，但是其节能减排的作用是功效显著的，在投资回收期结束之后，发电站将会使纳税人和政府在经济上和生态环境上同时受益。在充足的生物质原料供应得到保证，电价补贴后合理的电价，未来的技术进步这些因素下，生物质能发电将有更好的应用前景[13]。
农村居民有足够的空间修建提供自用的沼气池，而且中国政府会对农村沼气池用户提供补贴，这种沼气池系统收集废物（比如排泄物）释放的生物燃气作为能源供给农户炊用[14]。欧洲是发展生物质能良好的地区之一，2010年欧洲生物能的发展目标是6000pJ，欧盟的东扩也为欧洲的生物质能发展带来了新的机遇，因为中欧和东欧地区富含农业生物质资源[15]。在意大利，意大利生物质能中心（italianBiomassCentre）在意大利农村地区修建了分批沼气池发电机组（batchdigesterplants），这些机组以农村的农业生产废料和畜牧废料作为原料来产生生物燃气。这个项目是可回收成本的，因为安装的这些机组不仅仅将电供给农户使用，而且会将产生的部分电卖给电网，依靠电价补贴和市场价格获取利润[16]。
4结语
总体来说，生物质能是一种利于可持续发展的可再生能源，能够作为化石燃料的替代品，增加供能的选择提升能源安全。同时，生物质能产生的价值可以为农村地区沼气池用户创收，减小城乡差距[17]。就现阶段来讲，生物质能的利用技术还没有化石燃料那样成熟，将生物质原料转化成生物燃油的成本高，对于发展中国家和农村地区，平衡利用生物质能和传统能源很重要。
参考文献：
[1]Faaij，a.andDomac，J.emerginginternationalbio-energymarketsandopportunitiesforsocio-economicdevelopment.energyforSustainableDevelopment，2006（1）：7-19.
[2]Faaij，a.Bio-energyineurope：changingtechnologychoices.energypolicy，[online]，2006（3）：322-342
[3]minowat，ZHenFoGit.Liquefactionofcelluloseinhotcompressedwaterusingsodiumcarbonate：productsdistributionofdifferentreationtemperaurs.ChemengJpn，1997（1）：186-190.
[4]YideZhou，Fangwang，FengYue.Biomassutilizationtechnologyanditsnewprogressinourcountry[J].energyconservation，2004（10）：8-12.
[5]Sharma，a.，pareek，V.andZhang，D.Biomasspyrolysis―areviewofmodelling，processparametersandcatalyticstudies.RenewableandSustainableenergyReviews，2015（50）：1081-1096.
[6]Badeau，J.andLevi，a.Biomassgasification.newYork：novaSciencepublishers，2009.
[7]Huang，H.andYuan，X.Recentprogressinthedirectliquefactionoftypicalbiomass.progressinenergyandCombustionScience，2015（49）：59-80.
[8]Soudham，V.Biochemicalconversionofbiomasstobiofuels：pretreatmentCdetoxificationChydrolysisCfermentation.Ume？universitet.[online]availableat：http：//urn.kb.se/resolve？urn=urn：nbn：se：umu：diva-102722[accessed11oct.2015].
[9]Yang，L.，Xu，F.，Ge，X.andLi，Y.Challengesandstrategiesforsolid-stateanaerobicdigestionoflignocellulosicbiomass.RenewableandSustainableenergyReviews，2015（44）：824-834.
[10]Charusiri，w.FastpyrolysisofResiduesfrompapermillindustrytoBio-oilandValueChemicals：optimizationStudies.energyprocedia，2015（74）：933-941.
[11]manzetti，S.andandersen，o.areviewofemissionproductsfrombioethanolanditsblendswithgasoline.Backgroundfornewguidelinesforemissioncontrol.Fuel，2015（140）：293-301.
[12]Li，X.，Huang，Y.，Gong，J.andZhang，X.astudyofthedevelopmentofbio-energyresourcesandthestatusofeco-societyinChina.energy，201（11）：4451-4456.
[13]wang，C.，Zhang，L.，Chang，Y.andpang，m.Biomassdirect-firedpowergenerationsysteminChina：anintegratedenergy，GHGemissions，andeconomicevaluationforSalix.energypolicy，2015（84）：155-165.
[14]Bajgain，Sundar，andindiraShakya.nepalBiogasSupportprogram.Kathmandu：SnVnetherlandsDevelopmentCorporation，2005.
[15]Faaij，a.Bio-energyineurope：changingtechnologychoices.energypolicy，2006（3）：322-342.
生物质燃料应用篇7
随着全球石油、煤炭的大量开采，能源日益枯竭库，存量不断减少，能源短缺和随之而来的环境污染日渐引起人们的关注，并已成为制约我国经济社会又快又好发展的瓶颈。改善能源结构，利用现代科技开发生物质能源来缓解能源动力，减少污染物排放等问题刻不容缓。我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，已将“大力发展生物质能”列入国家“十二五”规划。
2、我国生物质能产业发展现状及前景
现阶段我国的生物质能应用主要集中在沼气利用，生物质直燃发电，工业替代燃料和交通运输燃料这四方面。
2.1 沼气利用
近年来沼气利用在中国发展迅速，在中央投资的带动下，各地也加大投入，形成了户用沼气、小型沼气、大中型沼气共同发展的新格局。沼气开发利用现在不仅能解决农民的烧柴问题，更重要的是我国的沼气发展正从分散式农户经营向产业化方向转变。2008年山东民和牧业建成了一个利用鸡粪为原料的3mw热电联产沼气工程；2009年安阳贞元集团通过与丹麦技术资金伙伴合作，以养殖场，公共污粪和秸秆为原料在安阳建立了一个年产400万m3的车用气的沼气项目。从目前情况看，通过生物发酵产沼气的技术相当成熟，但是现阶段还存在沼气工程总体规模较小效益不高，产气不是很稳定，特别是在北方冬季产气明显不足，和沼气副产品市场需求不足等因素约束。
2.2 生物质直燃发电
生物质直燃发电是最早采用的一种生物质开发利用方式，也是消耗量最大、最直接、最容易规模化和工业化的能源利用方式。早在2004年，山东单县、河北晋州和江苏如东这三个地方就开始了生物质直燃发电的试点示范，而2006年《可再生能源法》的施行更极大促进了生物质直燃发电行业的发展，年投资额增长率都在30％以上，到2010年我国生物质直燃发电量已达到550万千瓦。其中，我国生物质最大的企业国能生物发电集团有限公司在2010年投入运营和在建生物质发电项目近40个，总装机容量100万千瓦。到2013年，该公司规划生物质发电装机数量达到100台，装机容量达到300万千瓦。届时每年可为社会提供绿色清洁电力210亿千瓦时，年消耗农林剩余物可达3000万吨，每年可为农民增收约80亿元，每年可减排二氧化碳1500万吨以上。
生物质直燃发电技术比较成熟，而且它是增加农民收入、促进农民增收的直接载体，是实现工业反哺农业、加快农村经济发展的重要途径。需要注意的是生物质直燃发电还存在项目投资和运营成本较高，原料供应季节性强，需要政府补贴，受国家政策影响风险大等问题。
2.3 工业替代燃料
生物质作为工业替代燃料主要包括生物质成型燃料、生物质可燃气和生物质裂解油。
生物质成型燃料一般以木块、木粉、木屑和秸秆等农业生物质废弃物为原料，用作工业锅炉的燃料。生物质成型燃料的技术研究开发始于20世纪80年代，早期主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在成型筒及螺旋轴磨损严重，寿命较短，电耗大等缺点，导致综合成本较高，发展停滞不前。进入2000年以来，生物质成型技术得到明显的进展，成型设备的生产与应用已初步形成了一定规模。国家发改委规划到2010年，生物质成型燃料生产量可达100万t。生物质成型燃料多用在一些中小型的工业蒸汽锅炉、有机热载体锅炉和商业蒸汽锅炉方面。其中，珠海红塔仁恒纸业有限公司的“生物质固体成型燃料替代重油节能减排项目”项目是目前全国最大的生物质成型燃料节能减排项目，该项目2011年投入运行，以两台40t／h生物质成型燃料专用低压蒸汽锅炉，代替现有的六台燃油锅炉。
生物质可燃气较早使用在气化发电方面，一般是生物质气化净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电或者将净化后的燃气送入内燃机直接发电。生物质气化发电厂的规模一般为几十千瓦到十几兆瓦，与生物质直燃发电相比，它的规模较小，但它发电效率较高，投资成本较少，对原料的来源限制也较少。除了气化发电，生物质可燃气也越来越多地应用在工业替代燃料方面。深圳华美钢铁厂就是国内首家使用生物质能源的钢铁企业，它将原燃烧重油的两段式连续推钢加热炉改烧生物燃气，该项目在2009年初立项，并2010年5月正式投产至今运行正常，这是目前世界范围内建成运行的最大的工业生物燃气项目。
生物质裂解油是指将秸秆、木屑、甘蔗渣等农业废弃物通过高温快速加热分解为挥发性气体，再经冷却后提炼出的一种液体。生物质裂解油的热值一般为16～18mJ／kg，产油率可达70％，它可直接用作锅炉和窑炉的燃料，也可进一步加工转换成化工产品。我国在生物质裂解油这方面的研究起步较晚，但近年来发展较快。浙江大学，中国科技大学，山东理工大学等高校在生物质热解液化装置优化和油品的应用、分析和提纯方面都做了大量的研究工作，也取得了不错的成绩。在生物质裂解油的工业化应用过程中，2007年广州迪森公司在广州萝岗开发区成功建设了一套年产3000吨的生物油工业实验装置并一直连续运行。易能生物公司则使生物油迈入了工业应用的新阶段，从2007年在安徽合肥建立起第一套年产万吨的生物油装置以来，其2009年在山东滨洲和2011年在陕西铜川宜君科技工业园分别投产了第两套和第三套的年产万吨的生物油装置，这也标志着生物质裂解油的产业化进入了实质性阶段。生物质裂解油与生物柴油、燃料乙醇相比生产成本较低，但是它热值较低，又具有一定的酸性，需要对燃烧设备进行少量改造。生物质裂解油除能直接用于中低端燃料市场外，还可以进一步通过精炼工艺生产多种化学品，开发利用的市场潜力巨大，具有十分广阔的发展前景。
2.4 交通运输燃料
生物能源作为交通运输燃料主要包括生物燃料乙醇和生物柴油。上世纪末，利用粮食相对过剩的条件，我国开始发展生物燃料乙醇。从目前的情况看，玉米、小麦等粮食类作物和甘蔗、木薯等经济类作物加工燃料乙醇的技术比较成熟，但基于对国家粮食安全的担心，和发展经济类作物会发生品种单一，种性退化较严重等问题，国家一直有意保持国内燃料乙醇的产量在一定的限制水平。
玉米和木薯加工燃料乙醇目前已处在比较尴尬的境地情况下，我国的企业和科研院校正加大力度地投入研发纤维素等新的燃料乙醇的生产。据了解，中国拥有发展纤维素乙醇的原料优势。纤维素广泛分布于农作物秸秆、皮壳当中，资源丰富且价格低廉。2008年吉林燃料乙醇有限公司和2009年安徽丰原生化公司都以玉米秸秆为原料分别建立了一套年产3000t和一套年产5000t燃料乙醇工业化示范装置。中粮集团与中石化、丹麦诺维信公司联手建造的中国规模最大的年产万吨的纤维素tU将于2011年正式投建。纤维素乙醇的生产代表了中国未来燃料乙醇的主流方向，目前需要做的是加快研发力度，突破技术瓶径，降低生产成本，加快商业化生产的速度。
生物柴油主要应用于运输业和海运业，是一种重要的交通运输燃料。生物柴油在国内的发展状况与燃料乙醇相似，用油类植物生产生物柴油的技术比较成熟，但是它受原料的制约严重。要发展大力生物柴油产业，必须要有稳定的原料来源。据了解，欧美国家主要以菜籽油、大豆油为原料生产生物柴油，但我国人多地少的国情决定了我国生物柴油产业不宜以食用油为原料，只能大力发展丘陵盐碱等非粮用地发展麻风树、黄连木等乔灌木油料作物。2010年底中海油在海南中海油东方化工城内的6万t生物柴油项目正式投产运行，其采用的是高压酯交换(SRCa)生物柴油生产工艺的装置，产品已在海南岛内的柴油零售批发网点推广使用，这是我国首个麻风树生物柴油产业化的示范项目。
近年来，利用微藻制备生物柴油受到了国内外的广泛关注，因为微藻繁衍能力高，生长周期短，可大量培养而不占用耕地，能有效解决原料来源不稳定的问题。美国在2007年推出“微型曼哈顿计划”，其宗旨就是向藻类要能源，目标是到2010年每天产出百万桶生物燃油，实现藻类产油的工业化。2008年10月英国碳基金公司也启动了目前世界上最大的藻类生物燃料项目，投入的2600~-英镑将用于发展相关技术和基础设施，该项目预计到2020年实现商业化。我国的科研人员也在政府和企业的大力支持下加紧研发这项新技术，希望能早日实现产业化。虽然现在较高的生产成本制约着微藻生物柴油产业的发展，但通过今后技术的不断改进，相信微藻生物柴油产业的前景是十分广阔的。
生物质燃料应用篇8
关键词：燃料电池；电极反应式；书写方法
中图分类号：G633.8文献标识码：a文章编号：1992-7711（2013）23-0138
一、有关燃料电池的基本知识
1.燃料电池的电极规定
燃料电池的两极材料都是用多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性的惰性金属，两电极的材料相同。所以，燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。通入可燃物的一极为负极，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧气在该电极上发生还原反应。
2.燃料电池的电解质
不同类型的燃料电池可有不同种类的电解质，其电解质通常有水剂体系（酸性、中性或碱性）电解质、熔融盐电解质、固体（氧化物或质子交换膜）电解质等。在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式的表示方法不同。因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。
二、燃料电池电极反应式的书写方法
书写燃料电池电极反应式一般分三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上：燃料电池的总反应式-正极反应式=负极反应式。
下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”作一具体解释：
1.燃料电池总反应方程式的书写
根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。
若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+o2=2H2o。
若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性、中性电解质中生成Co2和H2o，即CH4+2o2=Co2+2H2o；在碱性电解质中生成Co32-离子和H2o，即CH4+2oH-+2o2=Co32-+3H2o。
2.燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物都是氧气，正极都是氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式。正极反应的本质都是o2得电子生成o2-离子，故正极反应式的基础都是o2+4e-=2o2-。正极产生o2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。
现将与电解质有关的四种情况归纳如下：
（1）电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
C.随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D.甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
生物质燃料应用篇9
关键词：生产企业；加热炉；危险性
中图分类号：tg155文献标识码：a
1生产企业常用加热炉的构造
加热炉所使用的燃料较为低端的是采用固体燃料，较大型的生产企业主要采用的是液体和气体燃料，有燃料油、液化石油气、天然气等。如果将燃料与空气混合后在经燃烧器喷嘴进入辐射室燃烧，其燃烧速度快，燃烧完全，热效率高，加热均匀，炉管不易结焦与破裂。这种炉子燃烧时无火焰，称为无焰燃烧炉，是一种较高端的加热炉。
2加热炉火灾危险性的分析
2.1炉管破裂发生火灾
加热炉炉管损坏，管内物料漏入炉膛发生火灾。炉管破裂的原因有：管壁烧穿，管材腐蚀和磨损，炉管压力高于规定压力等。管式加热炉的回弯头也是容易发生泄漏，管子和弯头连接不严密，回弯头受到损坏，塞在回弯头壳体的塞子贴得不严密，塞子脱落等。
2.2加热炉燃料管线法兰、阀门泄漏引起火灾
燃料管线由于法兰接头、开关、阀门出现故障或管道受损，造成加热介质流淌出来，燃料管线泄漏出的气体或蒸气会被燃烧器的火焰引燃而着火。
2.3加热炉炉膛发生爆炸
燃气、燃油的加热设备，其炉膛空间可能发生爆炸。发生爆炸有两种情况：一是发生在点火开工阶段，点火时违反操作规程，可燃物料漏进炉膛，也可能形成爆炸性混合物；二是燃烧器或喷嘴的火焰由于中断供料等原因突然熄灭，熄火后，进入炉膛的燃料蒸发，其蒸气和空气可形成爆炸性混合物。
2.4加热炉烟道发生爆炸
当空气不足，不能保证燃料完全燃烧的情况下，加热炉的烟道内可能发生爆炸。燃料不完全燃烧的产物含有的可燃气，特别是氢、一氧化碳，和空气混合能发生燃烧爆炸。
2.5加热炉管线结焦引发爆炸
加热炉操作温度较高，有的物料黏度较大，如果物料在炉管中流量较低，停留时间过长，炉管壁温过高，极易在炉管内结焦。结焦一方面使炉管导热不良，引起局部过热，管壁温度升高，严重时导致炉管烧穿，介质大量泄漏，引起燃烧爆炸事故。
2.6违章操作能引发事故发生
加热炉是采用明火对炉管内的原料进行加热，炉管内充满高温、高压物料，要求工艺系统必须稳定操作。如果工艺参数控制不当，导致炉膛和炉管温度过高，加热炉出口温度过高，炉膛产生负压等，都有可能导致火灾爆炸事故。
2.7加热炉是可燃性混合物的引火源
加热炉是可燃物的引火源。它临近的工艺设备发生了事故，产生的蒸气或气体与空气形成可燃烧混合物与炉子的高温部件接触，即可发生燃烧或爆炸，火焰会很快沿着可燃性混合物向事故发生地蔓延。可燃性混合物还可能被吸入炉膛，在炉膛内着火，并向事故发生地传播。
3加热炉的防火防爆预防措施
3.1选择安全合理的位置进行布局
加热炉宜布置在装置的边缘，并且位于可燃气体、液化气、易燃液体设备的全年最小频率风向的下风侧。加热炉和相邻设备（装置）之间要有安全的防火间距。加热设备的房间应单独设置，其建筑应为一、二级耐火等级。房间的门应为防火门，如确定生产需要设在厂房内，房间门应直通室外，并且应用防火墙与车间隔开。
3.2严格控制合适的工艺参数
加热炉只靠一般的测量仪表、手动调节或单回路自动调节不能满足安全的要求，宜采用计算机来控制测量生产过程的参数，并按照预先给定的数学模型进行运算，实现过程的闭环控制。计算机控制室对加热炉的反应温度、物料稀释比、运转周期等进行控制。发现异常现象将停止供料。
3.3确保加热炉无泄漏点
加热炉的设计要合理，选材制造要严格，工艺要严谨，使用中要定期检测设备壁厚和耐压强度，并在设备和管道上加装压力计、安全阀和放空管，确保加热设备完好不漏。采取防腐措施，清除加热设备中的腐蚀性杂质，向物料中加进腐蚀抑制剂，清除加热物料中的
硬性杂质。管式加热炉的回弯头塞子应按孔洞磨合好，炉管有过热、变形、鼓胀等管段时要及时更换。对炉管进行水压实验，发现有缺陷和故障及时修理。在离加热炉10m处的燃料管上安装附加闸阀，以便快速地断料停炉。
3.4加热炉产生高温的部位采取隔离措施
加热炉和高温物料管道应与可燃物隔离，加热炉的外部高温部件应用隔热材料保护，防止可燃物构件与之接触而发生受热自燃。应经常清除高温表面上的污垢和物料，防止因高温引起分解自燃。炉外设置水蒸气幕，发生事故时以便把炉子和相邻设备隔离开来。
3.5及时清理加热炉炉管避免结焦
调节燃烧器火嘴的火焰，尽量避免火焰直接接触炉管，或采用火焰辐射加热方式，甚至改用热烟气加热方式，以减弱炉管局部受热过度产生结焦。管道、燃烧器和辐射要合理布置，以保证整个炉管长均衡受热。向炉管内注入抑制结焦的添加剂以增大管内物料流速。但这种添加剂加入量过多，会腐蚀炉管，需适量定期清理。炉管结焦时一般出现如下情况：炉管进料量不变的情况下，进口压力增大，压差增大。从观察孔可看到辐射室炉管管壁上某些地方因过热出现光亮点。投料量不变及管出口温度不变但燃料耗量增加，管壁及炉膛温度升高。上述现象分别或同时出现时，表明炉管内有结焦，必须及时清焦。
3.6防止混合气体进入炉膛引起爆炸
对燃油、燃气加热炉，在炉子点火前，应检查供油供气阀门的关闭状态，用蒸气吹扫炉膛，排除其中可能积存的爆炸混合气体，以免点火时发生爆炸。在炉膛内应设置自动安全点火控制装置。燃料气应不带水，出去燃料中的机械杂质，定期清洗喷嘴，燃料供应要可靠，防止操作中中断熄火，熄火时要利用燃料线的自动切断系统。
3.7防止烟道爆炸
燃料燃烧时，要保持最佳的空气供给系数，以保证正确的燃烧过程。采用气体分析仪进行监测，当炉膛气体中二氧化碳含量最多，而没有一氧化碳和氢气时为最佳状态。注意砖砌墙的完整严密性，及时检修，不允许空气被吸进烟道。
3.8设置安全装置和灭火设施
对于有增压危险的加热设备，要设置温度、压力、液位等报警和安全泄放装置。容量较大的加热设备应备有事故排放罐，设备发生沸溢和漏料的紧急状态下，应将设备内物料及时排入事故排放罐，防止事故扩大。在燃气的加热设备进气管道上应安装阻火器，以防回火。加热设备附近应备有蒸汽灭火管线及灭火器材。
3.9制定应急处置预案
加热炉属于火灾危险性大的消防重点部位，加热炉生产应有完善的应急处置方案。并组织实地演练，保证在发生超温、超压、溢料、喷料、火灾、爆炸等异常情况或事故时能准确、迅速地采取有力措施。争取在事故初始阶段得到控制和解决，防止事故扩大造成更大损失。
生物质燃料应用篇10
近年来，能源短缺困扰世界经济的发展，许多国家纷纷调整能源政策，寻找矿物质能源的替代产品，生物质能源作为一种可替代石油、天然气的可再生清洁能源，得到了世界各国的普遍关注和重视。清洁生物质能源生产技术主要有两种：①以淀粉质和糖质作物（例如玉米、甘薯、甘蔗等）或植物纤维废弃物质（例如农作物秸秆、树枝等）为原料生产燃料酒精；②以油菜、油棕榈、大豆、蓖麻等油类植物或废弃油脂为原料生产生物柴油。这两种清洁能源生产技术是近期最有可能在中国形成生产力、应用于规模化生产的可再生能源技术，也是当前公认的、最富有生命力和实际应用价值的生化工艺。
生物质能源的原料主要来自农村，开发利用生物质能源必将带动能源农业的发展，对中国社会、经济产生积极的影响：一是降低能源的对外依存度，缓解中国的能源压力，保障中国的能源安全；二是根据农村地区的要素禀赋优势，因地制宜发展比较优势产业，使农业向能源产业渗透，成为能源产业链的重要一环，增加农民收入；三是将农作物秸秆等废弃物充分利用起来，通过市场疏导、而不是堵截的方式治理农村生态环境。总之，发展能源农业有助于建立中国能源、农村经济、环境之间的良性互动机制，从根本上解决中国能源短缺、农村经济发展滞后、环境污染严重等问题，起到“一石三鸟”的作用。
中国政府及有关部门对生物质能源的利用极为重视，在连续四个五年计划中都将生物质能源列为科技攻关重点项目。2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》在法律高度上明确了可再生能源在现代能源中的地位，并出台了一些具体的优惠政策，但与能源农业发达的国家相比，中国还存在产业规划不够系统、扶持政策不够清晰、相关的配套措施有待细化和明确等问题。他山之石可以攻玉。本文试图通过对生物质能源计划实施相对成功的美国、巴西、德国进行对比分析，了解能源农业发达国家的产业促进政策，从而希望能给中国能源农业的发展带来有益的启示。
二、能源农业发展战略的国际比较
（一）美国的“能源农场”策略
为了控制中东地区的石油资源，美国在军备支出方面付出巨大代价，美国政府逐渐认识到把资金投给动荡不安的中东还不如投给国内的农场主。美国的能源农业是以燃料酒精为突破口发展起来的。在上世纪70年代初，美国开始利用玉米为原料生产燃料酒精，80年代后期，由于石油价格走低，燃料酒精产业的发展一度处于停顿状态。近年来，受石油价格大幅上涨的影响，燃料酒精再次得到重视，生产规模迅速增大。美国人少地多，农业生产发达，玉米等农产品过剩，以粮食为原料生产燃料酒精具有良好的产业化条件和基础。目前，美国玉米酒精年产量已达1000万吨，其中，912万吨被添加到汽油中，替代了运输用能源的3%，在中西部12个州这一比例甚至达到了5%～10%。
为了推动能源农业的发展，美国在总体部署、市场供应、税收优惠、资金支持、技术开发等方面做出了系统的安排。
1.总体部署。1990年以来，美国出台了一系列的法令法规推动生物质能源的使用。例如，1994年，美国环境保护委员会（epa）规定，以燃料酒精为主的可再生清洁燃料在大城市必须全年供应：1998年，国会通过《汽车替代燃料法》，鼓励使用燃料酒精作为替代能源。1999年，美国总统签署的一项国家战略计划提出，到2020年，生物质燃油将取代石化类燃油消费量的10%。2005年实施的《国家能源政策法》规定，销售的汽油中必须包含一定比例（将逐年递增）的生物质能源燃料，在未来的5年内，燃料酒精的产量将增加一倍，到2012年，汽油中添加酒精的数量要达到80亿加仑（2430万吨），2013年，可再生能源要占全部能源的7.5%以上。2005年，美国农业部（usda）宣布实施综合能源战略，支持燃料酒精、生物柴油等可再生能源的开发、生产和使用，成立能源理事会，协调与美国能源部、环保局等部门的合作，监督综合能源战略的实施。
美国通过以上法令法规，从总体上对生物质能源的开发利用进行了规划，以法律手段为能源农业的发展提供了保障。
2.市场供应。2005年的《国家能源政策法》要求汽油中必须添加一定比例的燃料酒精，能源部门也通过政策规定，联邦、州和公共部门必须有一定比例的车辆使用生物柴油。为保证了燃料酒精的市场供应，美国加快了乙醇加油站的布点建设，2006年，乙醇加油站增加了近1／3，目前，境内的乙醇加油站已达到1000个左右。此外，美国的汽车制造商也十分配合生物燃料的推广使用，仅2006年一年，向市场投放的可变燃料汽车就达到100万辆左右。
3.税收优惠·为了推广燃料酒精的生产和销售，美国制定了十分具体的税收优惠政策，主要涉及两种税的减免：一是燃料货物税的减免，减免幅度根据燃料中酒精的含量确定，例如，对e85酒精（85%酒精与15%汽油混合）减免57美分／加仑；二是对生产、销售、使用燃料酒精的企业减免联邦所得税，减免幅度因企业类型不同而异，例如，对酒精生产商减免所得税10美分，加仑，对酒精汽油配制商减免所得税54美分/加仑，对酒精汽油零售商或不通过零售商直接使用酒精汽油的机构销售或使用e85酒精，减免所得税5.4美分，加仑。积极的税收优惠政策有效地刺激了生物燃料在美国的应用。
4.资金支持。据usda统计，2001年以来，usda的农村发展基金已经投放资金2.9亿美元，资助酒精生产工厂以及风能、太阳能等可再生能源项目。2005年的《国家能源政策法》规定，在未来的5年内政府将为可再生能源项目提供30亿美元以上的资金。2006年1月，在美国最大的农业组织－－美国农业社团联盟（americanfarmbureaufederation）年会上，usda宣布将提供1900万美元作为无偿补助资金支持可再生能源生产计划，鼓励农场主和中小企业从事可再生能源的开发，并对可再生能源项目优先提供贷款。
5.技术开发。美国加大了能源农业的研发投入力度，并取得了一系列重大进展。在能源作物选育上，美国科学家利用甘蔗和热带草本植物杂交选育了能源甘蔗，其生物量比一般的糖料甘蔗高一倍左右，酒精发酵量高达23～26吨，年·公顷。在生物质能源生产工艺上，美国进行了技术创新，采用先进高效发酵工艺，使酒精生产的原材料成本在过去的15年中降低了2／3。考虑到粮食酒精生产本身需要消耗大量的石化类燃料，近期美国的生物质能源发展计划出现了战略性转移，粮食酒精开始向农林纤维素酒精过渡。由于纤维素酒精的原料??纤维素酶价格较高，燃料酒精生产在成本上不合算，近期美国在提高酶的生产活力方面重点攻关，利用生物工程技术有效控制生产成本。
（二）巴西的燃料酒精发展计划
目前，全球生物质能源占能源消费总量的平均比重为13.6%，其中，发达国家为6%，而巴西已经达到44%。巴西具有发展能源农业得天独厚的自然条件。该国国土面积851万平方公里，牧场2亿多公顷，农田6200多万公顷，这些土地都非常适宜种植甘蔗、玉米以及大豆、油棕榈、蓖麻、向日葵等能源作物。此外，巴西还有大量能够种植能源作物、但尚未开垦利用的土地。这些有利的自然条件为巴西能源农业的发展提供了充分的保障。
巴西是世界上最早实施燃料酒精计划的国家之一，也是最早实现生物质能源产业化的国家。在上世纪70年代中期，巴西利用本国榨糖业比较发达、甘蔗资源十分丰富的有利条件，开始利用甘蔗生产燃料酒精。经过30年的发展，已经形成完整的“甘蔗种植－燃料酒精－酒精汽车”产业链，产业规模不断增大，到2005年底，燃料酒精年产量已达1200万吨，出口燃料酒精21亿升，成为世界上最大的燃料酒精生产国、消费国和出口国。
燃料酒精的规模化生产降低了巴西能源的对外依存度，保障了能源安全，同时也调动了农民种植甘蔗的积极性，稳定了蔗糖生产，现在，燃料酒精产业已成为巴西的支柱产业。巴西能源农业从燃料酒精产业化发展开始，取得成功后又在生物柴油上加大了投资的力度，并且取得可喜的回报，每桶生物柴油的成本已经降低到26美元。
1.总体规划。在不同的时期，巴西选择了不同的生物质能源发展战略。在生物质能源发展的初期，巴西选择了以传统产业－－榨糖业为支撑，以甘蔗酒精为突破口，实行燃料酒精产业化的发展战略，取得了能源农业发展的先机。在本国燃料酒精产业的规模稳定后，巴西及时提出酒精出口战略，特别是近年来在石油价格急剧上涨、双燃料动力汽车热销、全球对燃料酒精需求量增长的背景下，巴西加大了燃料酒精出口推广的力度，目前，巴西已经开始向委内瑞拉和尼日利亚出口燃料酒精，同日本建立燃料酒精合资企业的计划也在积极商讨之中。此外，巴西政府已经把中国、印度、印度尼西亚等能源匮乏国列入目标国，正在加强政府间的游说。借鉴燃料酒精产业发展的成功经验，巴西将生物柴油的开发利用和产业化列入下一步的发展重点，由总统府牵头、14个政府部门参与，成立了跨部门的委员会，负责制定生物柴油推广政策和措施。
2.市场供应。为了扩大燃料酒精的销售，增加对消费者的吸引力，巴西出台了一系列具体措施保证燃料酒精的市场销售，例如，一些州规定，政府所属的石油公司必须购买一定数量的燃料酒精，以低于汽油的价格销售燃料酒精，等等。在生物柴油的市场供应上，巴西政府也进行了系统的规划：从2008年起，全国市场上销售的柴油必须添加2%的生物柴油；到2013年，添加生物柴油的比例应提高到5%。
3.资金支持。长期以来，巴西出台了各种措施对生产燃料酒精的企业提供资金上的帮助，鼓励生物质能源的生产。例如，对燃料酒精生产企业提供低息贷款，国家的政策性银行设立了生物燃油专项信贷基金，提供最高可达90%的融资信贷。为了鼓励农民种植大豆、甘蔗、油棕榈、向日葵等作物，保证生物质能源生产的原料供应，对直接从事能源作物种植的农户，联邦政府设立了l亿雷亚尔（折合0.34亿美元）的信贷资金。
4.技术开发。在1975～1989年期间，巴西政府投资49.2亿美元，形成了蔗糖酒精生产技术和酒精汽车技术的研究体系，一些研究机构纷纷与企业寻求联合，共同致力于生物燃油技术的推广使用。在全国27个州中，已有23个州建立了开发生物燃油的技术网络。最近，巴西又开发出从甘蔗渣中提取酒精的新技术，进一步提高了甘蔗的酒精产出率。
（三）德国的生物柴油发展之路
由于生物柴油具有可再生、比传统柴油燃烧更彻底、排放尾气二氧化碳更低等优点，从而得到德国政府的大力推广，并且作为生物质能源的发展重点加以引导和扶持。目前，生物柴油已成为第一个在德国全国范围内销售的石油替代燃料，德国也成为世界最大的生物柴油生产国和消费国。
1988年，德国聂尔化工公司率先从油菜籽中提炼生物柴油。经过二十来年的发展，生物柴油的生产规模不断增大，到2005年，生产企业有23个，年生产能力达140多万吨，占整个欧盟15国总生产能力的一半以上。据报道，德国的neckermann可再生资源公司已建成世界最大的生物柴油生产流水线，整个生产工艺从菜籽开始，经过菜籽加工、压榨、抽提、粗油加工几个过程，最后产出生物柴油。著名的壳牌公司也计划在德国北部投资4亿欧元，建设生物柴油提炼厂，预计2008年年产量将会达到2亿升。除了直接从油类植物中提炼生物柴油外，德国对废弃油脂的利用也十分重视，例如，饭馆的废弃食用油不能随意倾倒，必须向环保部门支付收集费，由环保部门统一处理加工成柴油替代品。
1.市场供应。德国政府规定，从2004.年1月起，必须在柴油中强制性地加入一定比例的生物燃油。为了推广生物柴油的使用，德国加强了生物柴油加油站的布点建设，形成密度大、供应快捷、服务完善的生物柴油供应网络。德国现有生物柴油加油站1700多个，平均每20-45公里公路上就能找到一个生物柴油加油站，并且还在以每年120家的速度增长。此外，为了保证生物柴油的质量，德国在生物柴油的质量管理方面做出严格规定，成立了生物柴油质量管理联盟，对生物柴油的原材料供应、生产、运输、销售等环节进行严密的质量监控。
2.配套产业的跟进。相关产业的技术跟进是德国发展生物柴油产业的重要保证。德国汽车业发达，为了配合生物柴油的推广使用，汽车厂家对发动机性能进行了改进。大众汽车公司和奔驰公司主动承诺，未来生产的私人轿车将不再需要改装，可以直接使用生物柴油。随着生物柴油发动机技术的成熟、轿车柴油化趋势的加快，预计生物柴油产业将会获得更大的发展空间。
3.资佥支持和税收优惠。为了鼓励生物柴油的生产和销售，德国每年向油菜种植户提供适当的经济补贴，对生物柴油的生产企业实行完全免税，并且提供一定的产品开发资金，对生物柴油的销售企业给予税收减免的优惠政策。
三、对中国能源农业发展的启示
从美国、巴西、德国生物质能源农业发展的经验来看，能源农业快速发展离不开政府在产业发展方向上的总体规划，在市场、技术、资金、税收政策等方面的全方位支持，这给中国能源农业的发展带来有益的启示：