生物质能的利用
摘要：生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原
料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注，生物质能替代化石能源利用的研究和开发，已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本文主要叙述了生物质能源的地位、特点，我国开发利用生物质能源的方式、技术、主要产品以及存在的问题。
关键词：生物质，能源，技术，产品，问题
1.物质能源的地位
生物质是直接或间接地来源于植物光合作用而产生的各种有机体，包括动植物和微生物。生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而蕴藏在生物质内部的一种能量形式，是一种以生物质为载体的能量，是可再生的绿色能源。在各种可再生能源中，生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。生物质能源通常是指：各种速生的能源林、薪炭林、经济林、用材林、灌木林，木材及森林工业废弃物；农业生产和加工剩余物；水生植物；油料植物；城市和工业有机废弃物；动物粪便等[1-2]。生物质能源的应用研究开发几经波折，在第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用研究达到高峰，然后随着石油化工和煤化工的发展，生物质能源的应用逐渐趋于低谷。到20世纪70年代由于中东战争引发的全球性能源危机以来，可再生能源——包括木质能源在内的开发利用研究，重新引起了人们的重视。
2.生物质能的主要特点
（1）可再生：生物质能是通过植物的光合作用固定在植物体内的能源，属可再生能源，资源丰富，能保证能源永续利用。
（2）低污染：生物质能里的硫含量、氮含量很低，燃烧过程中生成的有害物质比较少。
排放量近乎于零，可非常有效的减轻温室气体效应，减轻传统能源使生物质作燃料时，CO
2
用对环境的压力。
（3）广泛分布：生物质能可以说分布在全国甚至全世界的各个角落。传统能源匮乏的地区，可以考虑充分利用生物质能。
生物质能源总量非常丰富，是世界第四大能源，仅仅次于煤炭，石油以及天然气。据相关专家估计，地球陆地每年大概产生1.0×108万吨的生物质，海洋每年大概产生5.0×107万吨。其年产量相当于现阶段世界总能耗的10倍左右。我国的可开发为能源的生物质能在2010年时可达到3.0×104万吨。随着农林业的快速发展，特别是炭薪林种植的推广，生物质能源会越来越多[3]。
3.我国生物质能源开发利用方式
从生物质能源总体构成来看，现阶段我国农村的生物质能源约占全部生物质能源的70%以上，其他的生物质能源主要是城镇生活垃圾，污水以及林业废弃物，但从先进国家目前的生物质能源和利用情况来看，其主要构成是以林业废弃物、薪炭林为主。我国相关单位和组织，抓紧生物质能新技术的研究和应用，制定了许多相关政策和规划并且付诸行动，在全国上下的共同努力下，经过20年左右的时间，我国生物质能利用取得长足的进步，2007年9月4日，国家发改委向社会公布《可再生能源中长期发展规划》。其中提到，生物质能是我国2010年至2020年间可再生能源发展的重点领域之一。我国政府根据我国目前的经济社会
发展的需要以及现阶段生物质能利用的情况，将把生物质能的发展重点放在生物质发电、生物液体燃料、生物质气化、生物质固体成型燃料等方面。
4.生物质转化技术
（1）气化
生物质气化是指固体物质在高温条件下，与气化剂反应得到小分子可燃气体的过发电、制氢和间接合成，生物质转换得到的合成气(CO+H
2
)，经催化转化制造洁净燃料汽油和柴油以及含氧有机物如甲醇和二甲醚等。生物质的气化制氢是指把气化产品中的氢气分离并提纯，所得产品可作燃料电池用氢。生物质气化技术已有100多年的历史。最初的气化反应器产生于1883年，它以木炭为原料，气化后的燃气驱动内燃机，推动早期的汽车或农业排灌机械。第二次世界大战期间，是生物质气化技术的鼎盛时期。
（2）液化
液化是指通过化学方式将生物质转换成液体产品的过程。液化技术主要有直接液化和间接液化两类。直接液化是把生物质放在高压设备中，添加适宜的催化剂，在一定的工艺条件下反应，制成液化油，作为汽车用燃料或进一步分离加工成化工产品。间接液化就是把生物质气化成气体后，再进一步进行催化合成反应制成液体产品。这类技术是生物质的研究热点之
一。生物质中的氧含量高，有利于合成气(CO+H
2
)的生成，其中的N、S含量和等离子体气化
气体中几乎无CO
2、CH
4
。等杂质存在，极大地降低了气体精制费用，为制取合成气提供了有
利条件。我国虽然对费托合成进行了多年研究，但至今未工业化。催化剂的开发及反应器系统的研究与开发是进一步放大的关键，特别是针对生物质合成气的特点(如气体组成，焦油等)，必须研究反应机理，对已有的技术及催化剂进行改造，提高产品品质及过程的经济性，才有望使之工业化。
（3）热解
生物质在隔绝或少量供给氧气的条件下，利用热能切断生物质大分子中碳氢化合物的化学键，使之转化为小分子物质的加热分解过程通常称之为热解，这种热解过程所得产品主要有气体、液体、固体三类按照升温速率又分为低温慢速热解和快速热解。一般在400℃以下，主要得到焦炭(30%)；国外研究开发了快速热解技术，即在500℃，高加热速率(1 0000℃/s)，短停留时间的瞬时裂解，制取液体燃料油[6]。液化油得率以干物质计，可高达70%以上，液化油的热值为1．7×104 kJ/kg，是一种很有开发前景的生物质应用技术。快速裂解条件比较难控制，条件控制不好对产率影响较大。生物油是一种液体产品，有高的氧含量及低
的氢碳比，由于生物油的独特性质，导致其不稳定，尤其是它的热不稳定性。需要经催化加氢、催化裂解等处理才能用作燃料。快速裂解技术自20世纪80年代提出以来得到了迅速的发展。现已发展了多种工艺，加拿大Watedoo大学流化床反应器、荷兰Twente大学旋转锥反应器、瑞士自由降落反应器等均达到最大限度地增加液体产品收率的目的。我国从“十·五计划”开始快速热解的相关研究工作，目前仍然处于实验室和中间实验研究阶段。
（1）生物质水解技术[4-5]
生物质制取乙醇最主要的原料是：糖液、淀粉和木质纤维素等。生物技术制备乙醇的生产过程为先将生物质碾碎，通过化学水解(一般为硫酸)或者催化酶作用将淀粉或者纤维素、半纤维素转化为多糖，再用发酵剂将糖转化为乙醇，得到的乙醇体积分数较低(5%一15%)的产品，蒸馏除去水分和其他一些杂质，最后浓缩的乙醇(一步蒸馏过程可得到体积分数为95%的乙醇)冷凝得到液体。木质纤维素生物质(木材和草)的转化较为复杂，其预处理费用昂贵，需将纤维素经过几种酸的水解才能转化为糖，然后再经过发酵生产乙醇。这种化学水解转化技术能耗高，生产过程污染严重、成本高，缺乏经济竞争力。目前正开发用催化酶法水解，但是因为酶的成本高，尚处于研究阶段。
（2）厌氧发酵技术
厌氧发酵是指在隔绝氧气的情况下，通过细菌作用进行生物质的分解。将有机废水(如制药厂废水、人畜粪便等)置于厌氧发酵罐(反应器、沼气池)内，先由厌氧发酵细菌将复杂的
有机物水解并发酵为有机酸、醇、H
2和CO
4
等产物，然后由产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代
谢为乙酸和氢，最后由产CH。菌利用已产生的乙酸和H
2、CO
2
等形成CH
4
，可产生CH
4
(体积
分数为55%一65%)和CO
2
(体积分数为30%～40%)气体混合物。许多专性厌氧和兼性厌氧微生物，如丁酸梭状芽孢杆菌、大肠埃希式杆菌、产气肠杆菌、褐球固氮菌等，能利用多种底物在氮化酶或氢化酶的作用下将底物分解制取氢气。厌氧发酵制氢的过程是在厌氧条件下进行的，氧气的存在会抑制产氢微生物催化剂的合成与活性。由于转化细菌的高度专一性，不同菌种所能分解的底物也有所不同。因此，要实现底物的彻底分解并制取大量的氢气，应考虑不同菌种的共同培养。厌氧发酵细菌生物制氢的产率较低，能量的转化率一般只有33%左右。为提高氢气的产率，除选育优良的耐氧菌种外，还必须开发先进的培养技术才能够使厌氧发酵有机物制氢实现大规模生产。
（3）生物质生物制氢技术
光合微生物制氢主要集中于光合细菌和藻类，它们通过光合作用将底物分解产生氢气。1949年，GEST等首次报道了光合细菌深红红螺菌(Rhodospirillumrubrum)在厌氧光照下能利用有机质作为供氢体产生分子态的氢。此后人们进行了一系列的相关研究。目前的研究表明，有关光合细菌产氢的微生物主要集中于红假单胞菌属、红螺菌属、梭状芽孢杆菌属、红硫细菌属、外硫红螺菌属、丁酸芽孢杆菌属、红微菌属等7个属的20余个菌株。光合细菌产氢机制，一般认为是光子被捕获得光合作用单元，其能量被送到光合反应中心，进行电荷分离，产生高能电子并造成质子梯度，从而形成腺苷三磷酸(ATP)。另外，经电荷分离后的高能电子产生还原型铁氧还原蛋白(Fdred)，固氮酶利用ATP和Fdred进行氢离子还原生成氢气。
5.主要应用产品
（1）固体产品
成型物的形式主要有棒状、颗粒两大类。生物质的固体产品主要是通过压缩成型后，成型产物作为工业锅炉、民用炉灶和工厂、家庭取暖炉以及农业暖房的燃料，也可进一步加工成木炭。
（2）液体燃料油
生物油
生物油主要是指通过化学转换方式将生物质转换成液体产品，如可替代化石燃料的汽油、煤油和柴油及含氧燃料添加物甲醇和二甲醚等液体产品。
燃料乙醇[5]
利用玉米等粮食发酵生产酒精，是酿酒工业的基础，我国已有数千年的历史。我国目前生产燃料乙醇的原料，主要是玉米、木薯和糖(如甘蔗和甜高梁汁)。“十·五”期间经过国家发改委批准，已经完成建设10万吨的4个燃料乙醇生产企业：吉林燃料乙醇公司、河南天寇企业集团、安徽丰原生化有限公司和黑龙江华润金玉酒精公司。这些企业2006年已经生产了100万吨燃料乙醇和900万吨普通汽油掺兑后成为1 000万吨生物汽油，占全国消费量的1、5以上。
生物柴油[7]
传统概念的狭义的生物柴油根据美国标准ASTM D6751定义为：由植物油脂或者动物油脂制备的含有长链脂肪酸单烷基酯燃料。脂肪链长在8—22的各种动植物油脂均可用于制备生物柴油。世界上首套生物柴油工业生产装置(产能1万吨/a，菜籽油作为原料)是于1990年
在奥地利建成投产的。2005年，全球生物柴油产量已达240万t。而且，正进人快速增长期，预期2010年产能将达到1350万吨。新概念的广义的生物柴油的定义应该为：以生物质为原料，经过物理、化学和生物技术方法，制备成具有与化石柴油相似性质，并且可以替代化石柴油应用于交通运输等行业的液体燃料油。如德国Choreri是专门生产生物质液体燃料的集团公司，从1998年进行新型生物质气化工艺试验，2002年开展各种原料合成液体燃料的研发和工业化生产，经过多年的研发和试制，形成了较为成熟的技术、工艺和生产设备，并建成了示范工厂和小规模的生产车间，目前正与我国山东合作，计划建造可以大规模工业化生产生物质液体燃料生产基地。国内有关生物柴油装置投产的报道也屡见不鲜。根据报道统计现在应该具有100万吨的生产能力的装置，但是真正建设完成并且正常运行的生产能力，2006年应该在10万吨左右。福建龙岩卓越新能源公司已有2万吨/a生物柴油生产装置，2006年达到基本满负荷生产。我国目前生物柴油装置基本上均以地沟油和油脚等作为原料，由于很多企业一哄而上，结果本来可以用来生产的原料就不多，导致地沟油价格已从2006年初的1 800元/吨上涨到年底的3 000元/吨左右。目前，全国废弃油脂总量约在500万吨/a 左右，其中相当比例要用于化工生产。因此，生物柴油的生产，除了还有许多技术问题需要解决外，其原料的供应是当务之急。林业具有潜在的丰富资源。如黄连木和麻疯树籽等林业生物质的含油量高达50%。国家林业局计划发展2亿亩林地种植生物能源树基地。预计到2015年，可以提供1000万吨生物柴油原料[8]。
（3）气体产品
生物质气化供气，作为家庭生活的气体燃料，已经推广应用了400多套小型的气化系统，主要应用在农村，规模一般在可供200—400户家庭用气，供气户数4万余户。用于木材和农副产品烘干的有800多台。生物质气化发电技术也得到了应用，第一套应用稻糠发电的小型气化机组是在1981年，1 MW级以上生物质气化发电系统已推广应用20多套。气化得到的气体热值为4～10MJ／m3，气化的热效率一般为70％左右，发电的热效率比较低，小型的气化系统只有12％左右，MW级的发电效率也不到18％。研究开发的气化设备主要是下吸式固定床、上吸式固定床、流化床和循环流化床。
6.我国生物质能开发利用中存在的主要问题
（1）生物质能源的大规模生产被原材料资源的短缺所限制，粮食资源的不足时必须面临的一个大问题，现阶段，扩大用粮食作原料的生物质燃料的生产规模已经不再具备相应的资源条件。生物质资源原料是制约生物质燃料规模发展的极为重要的因素[9]。
（2）我国还没有建立完备的生物质能源工业体系，研究开发能力薄弱，技术产业化基础不坚实。
（3）生物燃油产品市场竞争力比较弱，我国受原料来源、生产技术与产业组织等多方面的影响，生产燃料乙醇的成本比较高，制约生物质燃料发展重要因数是生物质燃料成本以及石油价格[19]。
（4）我国缺乏有效的投资机制，在一定程度上制约了生物质资源的发展利用[10]。
7.结束语
生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。我国现有180多亿吨林木生物质资源量、8—10亿吨可获得量和3亿吨可作为能源的利用量。生物质能源转化技术主要是：压缩成型、化学转换和生物化学转换等高效转化过程。目前生物质能源转化利用主要在气化发电(供热、供气)；乙醇、生物柴油和成型燃料等方面；生物化学转化技术、生物质快速热解和合成液体燃料是未来的产业化发展方向。生物质能源的开发需要加强扶持，应引起人们的高度重视。
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摘要：针对生物质能源的开发利用对于中国发展的重大意义，从生物质能源的概念入手，简明概述了生物质能特点，利用及利用途径，以及开发利用生物质能对中国的意义。 关键词：生物质能源；开发；利用；意义 20世纪70年代以来，面对常规矿物能源的日益枯竭和环境的逐渐恶化，世界许多国家将目光逐渐转移到了具备可再生、环保、可转化等优点的生物质能源上。改革开放以后，中国也逐步迈上了发展生物质能源的轨道。进入21世纪，谁能把握住生物质能源开发利用的先机，谁将在未来的国际竞争中立于不败之地。因此，应该提高对发展生物质能源重要性的认识，为顺利开展生物质能源的开发利用创造有利环境。 1 生物质能源的概念 生物质是一种通过大气，水，大地以及阳光有机协作产生的可持续性资源。生物质如果没有通过能源或物质方式被利用，将被微生物分解成水，二氧化碳以及热能散发掉。 生物质产业是指利用可再生或循环的有机物质，包括农作物、树木、能源作物和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等为原料，进行生物基产品、生物燃料和生物能源生产的产业。 生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。碳水化合物是光能储藏库，生物质是光能循环转化的载体，生物质能是惟一可再生的碳源，它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源，称为生物质能源。煤炭、石油和天然气等传统能源也均是生物质在地质作用影响下转化而成的。所以说，生物质是能源之源。 2．生物质能的特点 1) 可再生性 生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用； 2) 低污染性 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 4) 生物质燃料总量十分丰富 生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多 3.生物质能的利用 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，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，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系
生物质能及其利用 1 生物质能的概述 生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。 生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。目前,很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中,它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能,通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。 2 生物质能的分类 2.1 林业资源 林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等 2.2 农业资源 农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指
各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。 2.3生活污水和工业有机废水 生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、 1 洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主 要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。 2.4城市固体废物 城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。 2.5 畜禽粪便 畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸 秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。2.6沼气 沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体,通常可以供农家用来烧饭、照明。 3 生物质能的特点 3.1可再生性 生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风 能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2017年中国生物质能发电行业现状及未来发展趋势分析 1、生物质能发电行业基本情况 生物质（Biomass）是地球上最广泛存在的物质，包括所有的动物、植物和微生物，以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多物质。生物质发电（BiomassPower）是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是可再生能源发电的一种。生物质发电分为直接燃烧发电、混合燃烧发电、生物质气化发电和沼气发电等不同类型。生物质发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一，在欧美等发达国家，生物质能发电已形成非常成熟的产业，成为一些国家重要的发电和供热方式。 生物质能发电形式 （1）行业发展概况 ①生物质能是一种环保、可再生、亟待发展的能源形式 生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，取之不尽、用之不竭，其具有蕴藏量大、普遍性、易取性、挥发性高、炭活性高、易燃性的特点。生物质能源是目前世界上应用最广泛的可再生能源，消费总量仅次于煤炭、石油、天然气，位居第四位，它也是唯一可循环、可再生的炭源。现代生物质能源具备显著环保特性，实现碳零循环，排放少量的氮氧化物和硫化物。 近年来，我国经济持续快速发展，能源需求持续加速增加，2020年前要实
现国内生产总值比2000年翻两番的目标，将持续面临着重化工业新一轮增长、国际制造业转移及城市化进程加速的新情况，经济发展对能源的依赖度将不断增加，能源问题已经成为制约经济社会发展、人民生活水平提高的“瓶颈”所在。在加强常规能源开发和大力推动节能的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和清洁能源过度，已迫在眉睫。2015年全国能源消费总量约3,014百万吨油当量，其中原煤占63.7%、原油18.6%、天然气5.9%、水电、核电、风电、太阳能和生物质等新能源比例较低，约11.9%。我国1993年成为石油净进口国，2014年我国石油对外依存度达到59.43%，能源安全保障压力巨大。随着生物质能源利用技术的成熟，经济成本的下降，生物质能源替代比例将会越来越高，生物质能源的大规模利用可以进一步促进资源更加合理有效的利用，增强能源安全保障，使我国能源、经济与环境实现可持续发展。 2015年全球能源消费结构
生物质能源的开发利用及其意义 N090204131 周小冬 摘要：针对生物质能源的开发利用对于中国发展的重大意义，从生物质能源的概念入手，简明概述了生物质能特点，利用及利用途径，以及开发利用生物质能对中国的意义。 关键词：生物质能源；开发；利用；意义 中国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。 1 生物质能源的概念 生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分布性。 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。 2 生物质能的分类 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
生物质能利用技术发展现状 生物质能是一种重要的可再生能源，直接或间接来自植物的光合作用，一般取材于农林废弃物、生活垃圾及畜禽粪便等，可通过物理转换（固体成型燃料）、化学转换（直接燃烧、气化、液化）、生物转换（如发酵转换成甲烷）等形式转化为固态、液态和气态燃料。由于生物质能具有环境友好、成本低廉和碳中性等特点，迫于能源短缺与环境恶化的双重压力，各国政府高度重视生物质资源的开发和利用。近年来，全球生物质能的开发利用技术取得了飞速发展，应用成本快速下降，以生物质产业为支撑的“生物质经济”被国际学界认为是正在到来的“接棒”石化基“烃经济”的下一个经济形态。因此，系统梳理生物质能技术的发展现状及趋势，明确我国发展生物质能面临的挑战并制定未来策略，对推动我国生态文明建设、能源革命和低碳经济发展，保障美丽乡村建设、应对全球气候变化等国家重大战略实施具有重要意义。 生物质能发展现状 随着国际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题日益重视，加快开发利用生物质能等可再生能源已成为世界各国的普遍共识和一致行动，也是全球能源转型及实现应对气候变化目标的重大战略举措。生物基材料、生物质燃料、生物基化学品是涉及民生质量和国家能源与粮食安全的重大战略产品。2017年，全球生物基材料与生物质能源产业规模超过1万亿美元，美国达到4000亿美元。美国规划2020年生物基材料取代石化基材料的25％；全球经济合作与发展组织（OECD）发布的“面向2030生物经济施政纲领”战略报告预
计，2030年全球将有大约35％的化学品和其他工业产品来自生物制造；生物质能源已成为位居全球第一的可再生能源，美国规划到2030年生物质能源占运输燃料的30％，瑞典、芬兰等国规划到2040年前后生物质燃料完全替代石油基车用燃料。 目前，世界各国都提出了明确的生物质能源发展目标，制定了相关发展规划、法规和政策，促进可再生的生物质能源发展。例如，美国的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇、北欧的生物质发电、德国的生物燃气等产业快速发展。 经过多年的努力，我国科学家也在生物质能源的几个研究领域中占据国际领先或者齐平的地位。在国家相关经费尤其是中国科学院战略性先导科技专项的支持下，中国科学院以具有颠覆性特色的木质纤维素原料制备生物航油联产化学品技术、支撑国家燃料乙醇和生物质燃料产业发展的农业废弃物醇烷联产技术为核心，突破关键技术并进行工业示范。针对低值生物质资源的高值利用难题，已建立了国际首套百吨级秸秆原料水相催化制备生物航油示范系统，产品质量达到?ASTM－D－7566（A2）标准，并拟于近年建成国际首套千吨级示范系统、千吨级呋喃类产品／异山梨醇的中试与工业示范、30?万吨秸秆乙醇及配套热电联产工业示范、年千万立方米生物燃气综合利用与分布式供能工业化示范工程等一批体现技术特色、区域特色和产品特色的示范工程，进一步强化保持我国以上生物质能领域技术创新的国际领先地位。 生物质能技术主要包括生物质发电、生物液体燃料、生物燃气、固体成型燃料、生物基材料及化学品等，以下将针对各个具体技术的发展现状分别进行分析。生物质发电技术
生物质能及其在我国的发展空间 内容摘要:世界能源危机和全球环境日益恶化迫使人们开发可再生的能源。生物质能源作为一种可再生的新能源已经受到世界各国的高度重视。针对国内外生物质能的发展现状,本文概述了生物质能源的概念,并分析了我国对生物质能的利用,主要包括:沼气及沼气发电、农林生物质发电、生物固体成型燃料等。 关键词:生物质;生物质能;产业;沼气;生物质发电;生物质燃料;能源作物 一.概述 近年来,在能源危机、保护环境和可持续发展的呼声中,可再生的清洁能源以 及能源的多元化倍受关注,生物质能成为其中的一个新亮点。 为了促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,中国已经制定并实施了《可再生能源法》。可再生能源是清洁能源,是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。根据《可再生能源法》的定义,目前主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源。中国可再生能源资源非常丰富,开发利用的潜力很大,其中生物质能的开发潜力更大。 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它目前是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。据有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。 生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源,通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工 业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能,直接燃烧生物质的热效率仅为10%~30%。生物质能的优点是燃烧容易,污染少,灰分较低;缺点是 热值及热效率低,体积大而不易运输。
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生物质能利用技术 摘要 生物质是可再生能源之一，分布广泛且资源丰富，对其的利用将会是未来能源发展的重要方向。为了了解生物质能利用技术，本文从沼气发酵工艺、燃料乙醇技术、直接燃烧技术、生物质热裂解、生物质气化、生物柴油这几个方向去介绍。总结得出近阶段中国适合发展小型规模的生物质能转化工艺，等到废弃农作物较为集中时才适合发展大型化的生物质能转化工艺。 关键词：生物质，木质纤维素，燃料乙醇，生物柴油 Abstract Biomass is one kind of the renewable energy, which is widely distributed and resourceful. Therefore, its utilization will be an important direction of future energy. In order to understand the biomass utilization technology, this paper will introduce from the biogas fermentation, fuel ethanol, direct combustion, biomass pyrolysis, biomass gasification, biodiesel. It is concluded that the development of small-scale biomass conversion technology is suitable now and the development of large-scale biomass conversion technology will not be suitable for China until the waste crops are concentrated. Key words: Biomass, Lignocellulose, Fuel ethanol, Biodiesel
2020-2024年中国生物质能利用产业分析 生物质能资源储量 我国生物质资源丰富，主要包括农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾、有机废水和废渣等。根据中投产业研究院发布的《2020-2024年中国生物质能利用产业深度分析及发展规划咨询建议报告》显示，每年可作为能源利用的生物质资源总量约相等于4.6亿标准煤。其中农业废弃物资源量约4亿吨，折算成标煤量约2亿吨；林业废弃物资源量约3.5亿吨，折算成标煤量约2亿吨；其余相关有机废弃物约为6000万吨标准煤。 农作物秸秆：国家发展改革委、农业农村部共同组织各省有关部门和专家，对全国秸秆综合利用情况进行了终期评估。评估结果显示，2019年全国主要农作物秸秆理论资源量为10.4亿吨，可收集资源量为9.0亿吨，利用量为7.2亿吨，秸秆综合利用率为80.1%。从“五料化”利用途径看，秸秆肥料化利用量为3.9亿吨，占可收集资源量的43.2%；秸秆饲料化利用量1.7亿吨，占可收集资源量的18.8%；秸秆基料化利用量0.4亿吨，占可收集资源量的4.0%；秸秆燃料化利用量1.0亿吨，占可收集资源量的11.4%；秸秆原料化利用量0.2亿吨，占可收集资源量的2.7%。我国秸秆综合利用渐入佳境。 林业剩余物和能源植物：截至2019年底，全国森林面积2.2亿公顷，森林蓄积量175.6亿立方米，实现了30年来连续保持面积、蓄积量的“双增长”，林业生物质能源发展潜力巨大。我国可利用的林业生物质能源资源主要有三类：一是木质纤维原料。包括薪炭林、灌木林和林业“三剩物”等，总量约有3.5亿吨。二是木本油料资源。我国林木种子含油率超过40%的乡土植物有150多种，其中油桐、光皮树、黄连木等主要能源林树种的自然分布面积超过100万公顷，不仅具有良好的生态作用，还可年产100万吨以上果实，全部加工利用可获得40余万吨的生物柴油。三是木本淀粉植物。如栎类果实、菜板栗、蕨根、芭蕉芋等，其中栎类树种分布面积达1610万公顷，以每亩产果100公斤计算，每年可产果实2415万吨，全部加工利用可生产燃料乙醇约600万吨。这些丰富的林业生物质资源，不仅可以为林业生物能源可持续发展提供良好的物质基础，而且可利用空间很大，可为缓解国家能源危机、调整和优化能源结构、实现能源可持续供给提供有力的资源保障。 生活垃圾：2010年以来，我国生活垃圾清运量逐年上升，2019年超过2亿吨，达到2.04亿吨，同比增长6.81%。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求，到2020年，城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理能力的50%以上，焚烧设施建设能力要达到59.14万吨/日，占建设任务的比重达54%，新建规模达到35.62万吨/日。生活垃圾中存在大量的可燃物，利用生活垃圾替代燃煤，在焚烧炉内进行燃烧、发出热量并产生蒸汽，既可发电，也可热电联产或直接供热。生活垃圾焚烧发电（供热），既处理了生活垃圾，又节约了国家的不可再生能源——煤或燃油，还能弥补我国电力的不足。截至2019年底，在各类生物质能中，垃圾焚烧发电装机容量占生物质发电装机总容量的53%，排名第一。 生物质发电装机规模 根据中投产业研究院发布的《2020-2024年中国生物质能利用产业深度分析及发展规划咨询建议报告》显示，2020年上半年，生物质发电新增装机容量151万千瓦，累计装机容量达到2520万千瓦（含广西自备生物质电厂）。其中，生活垃圾焚烧发电新增装机86万千瓦，累计装机达到1300万千瓦；农林生物质发电新增装机57万千瓦，累计装机达到1138万千瓦；沼气发电新增装机8万千瓦，累计装机达到83万千瓦。 2020年上半年，生物质发电量达到618.2亿千瓦时，同比增长23.7%，其中，生活垃圾焚烧发电量355.9亿千瓦时，同比增长40.8%；农林生物质发电244.3亿千瓦时，同比增长5.6%；
生物质能的开发与利用 摘要：随着化石燃料的短缺和其使用时产生的污染问题的加剧，生物质能以其可再生、低污染、分布广泛等特点，日益受到世界各国的重视。本篇论文从生物质能的概念入手，综合国内外对生物质能利用现状分析其优势、利用技术及开发研究前景。 21世纪被誉为是“生物能源时代”，是生物的世纪,是科学技术飞速发展新世纪。可持续发展是当前经济发展的趋势所在，面对化石能源的枯竭和环境的污染,生物能源的开发利用为经济的可持续发展带来了曙光。 （一）新能源之生物质能研究背景 当代社会使用最广泛的能源是煤炭、石油、天然气和水力，特别是石油和天然气的消耗量增长迅速，已占全世界能源消费总量的60％左右。但是，石油和天然气的储量是有限的，许多专家预言，石油和天然气资源将在40年、最多50—60年内被耗尽，而煤炭资源虽然远比石油和天然气资源丰富，但是直接应用煤炭严重污染环境。因此，为避免能源危机的出现，以化石能源为基础的常规能源系统正逐步持久的、多样化的、可以再生的新能源系统过渡。 我国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位。在能源领域面临的主要挑战是：(1)人均能源资源占有量不足，且分布不均；(2)人均能源消费量低，单位产值的能耗高；(3)能源构成以煤为主；(4)工业部门消耗能源占有很大的比重；(5)农村能源短缺，以生物质能为主；(6)从能源安全
角度考虑，我国能源面临挑战；(7)能源品种结构不合理，优质能源供应不足；(8)能源工业技术水平有待进一步提高；(9)节能提效工作亟待加强等。 为此已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度：1992年国务院批准的《中国环境发展十大对策》中明确提出，要“因地制宜地开发利用和推广大阳能、风能、地热能、生物质能等新能源”；连续在四个国家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。国家先后制定了《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》和《可再生能源产业发展指导目录》、《生物产业发展“十一五”规划》，提出了生物质能发展的目标任务，明确了相关扶持政策。科技部将生物柴油技术列入“十一五”国家863计划和国际科技合作计划。 在众多新能源中，生物质能拥有其独特的“至美”之处——既环保、安全。可再生，在于它是可再生能源领域唯一可以转化为液体燃料的能源。如甜高粱，不仅可以通过能量转换替代化石液体燃料，保障能源安全，同时还能保障粮食安全，而且还能吸收二氧化碳，加工过程中无污染，原料得以物尽其用。 虽然现阶段生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小，但是其发展潜力不可估量。（二）生物质能概论 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能
一、单选题【本题型共5道题】 1.秸秆的沼气产率远高于畜禽粪便，一般畜禽粪便的沼气产率约为45-80?，而秸秆沼气的产率可达（）。 A．100-200 ? B．200-300 ? C．300-400 ? D．400-500 ? 用户答案：[C] 得分：0.00 2.以非粮的淀粉和糖类为原料的燃料乙醇生产技术称为（）燃料乙醇技术。 A．1代 B．1.5代 C．2代 D．2.5代 用户答案：[B] 得分：6.00 3.到2013年底，全国城市垃圾发电并网装机容量（）千瓦，其中，垃圾循环流化床发电约占50%左右。 A．150万 B．260万 C．340万 D．450万 用户答案：[C] 得分：6.00 4.以玉米、小麦等淀粉类原料的生物质乙醇是通过下列哪种技术制备（）。
A．燃烧 B．生化法 C．热化学法 D．物理化学法 用户答案：[B] 得分：6.00 5.按照《可再生能源“十二五”规划》和《生物质能发展“十二五”规划》生物质成型燃料发展目标，到2015年，生物质成型燃料年利用量达到（），相应替代化石能源500万吨标准煤。 A．500万吨 B．800万吨 C．1000万吨 D．1300万吨 用户答案：[C] 得分：6.00 二、多选题【本题型共3道题】 1.一般生物柴油的制备方法包括( )。 A．直接混合法 B．微乳液法 C．生物酶转化法 D．高温热解法 E．酯交换法 用户答案：[ABDE] 得分：10.00 2.以下哪些选项属于现代生物质能资源（）。
A．农作物秸秆及农产品加工剩余物 B．林业“三剩物”及木材加工剩余物 C．城市及工业废弃物 D．油料作物 E．畜禽粪便 用户答案：[ABE] 得分：3.00 3.关于生物质能以下说法正确的是：（）。 A．生物质能即以生物质为载体的能量，直接或间接地来源于植物的光合作用，是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量 B．总量丰富、易于储运、能量密度较高的清洁能源 C．是唯一一种可再生的碳源 D．可再性生物质是唯一可以储存与运输的可再生能源 E．从改变能源结构的角度，受资源条件的限制，中国生物质能难以从根本上改变能源结构 用户答案：[ABC] 得分：0.00 三、判断题【本题型共5道题】 1.我国对生物质能产业的财税支持政策主要以税收减免为主，其中对燃料乙醇生产企业免征消费税，增值税实行先征后返。 Y．对 N．错 用户答案：[N] 得分：8.00 2.税收优惠政策有效地带动了企业投资生物质混燃发电项目的积极性，是推动生物质混燃发电产业快速发展有效手段。
陕西省生物质能开发利用规划 为有效开发利用我省生物质能资源，改善能源结构，保护生态环境，增加农民收入，促进经济社会可持续发展，特制定《陕西省生物质能开发利用规划（2007～2020）》。 一、我省生物质能资源情况 （一）生物质能资源分类及潜力 我省生物质能资源较为丰富，常年可利用总量约1100万吨标煤，其中：秸秆、林业废弃物等能源作物占74%;畜禽粪便和城镇垃圾占26%。我省可收集利用的生物质能资源主要种类如下： 1、能源作物。主要有薯类、甜高粱、油葵等。薯类资源比较丰富,常年土豆种植面积约429万亩，产量约441万吨,50%以上的资源集中在榆林市;红薯种植面积约20万亩，产量约26万吨，主要集中在渭南、汉中地区。 2、农作物秸秆。我省主要有小麦、玉米、水稻、谷子、棉花、油菜、油葵等作物秸秆，常年总产量1600余万吨。其中，小麦秸秆约650万吨、玉米秸秆约800万吨、水稻秸秆约100万吨、棉花秆约50万吨。小麦、玉米、棉花秸秆的三分之二分布在关中，
水稻秸秆80％分布在汉中和安康。从发展趋势来看，秸秆总产量基本稳定。 3、畜禽粪便。全省现有养殖场、养殖小区约1100多个，加上农户散养，大家畜存栏总数约340万头、猪约1160万头、羊约930万只、家禽约7685万只，年产畜禽粪便总量约5000多万吨，其中可规模利用的畜禽粪便总量约800多万吨。 4、林业及其加工剩余物。全省林地总面积1.14亿亩，抚育间伐剩余物、经济林修剪枝条、薪炭林平茬等常年总量约1860万吨，可利用总量约515万吨。其中，渭北旱原及关中平原果区修剪枝条约230万吨；陕北薪炭林、防护林等受政策保护，林木剩余物按可利用15%计算，可收集量约80万吨；秦巴山区天然林资源储量较大，但受自然条件及政策限制，回收率低，按可利用15%计算，可收集量约150万吨；木材加工废弃物7万多吨，可全部收集利用。 5、木本油料能源林。我省主要有黄连木、文冠果、油桐、漆树、乌桕、花椒、油茶等树种，遍布全省，集中分布在秦巴山区和渭北黄土高原，总面积约685万亩、年产果实总量约36万吨，可收集利用量在50％以上。我省现有2000余万亩宜林地和荒山荒坡，尚有很大发展潜力。 6、农产品加工废弃物。我省主要有果渣、有机废水等。果渣是一种可转化为燃料乙醇的生物质资源。仅据20个苹果汁生产厂统计，年产鲜果渣约135万吨，主要分布在渭南、咸阳地区，
中国生物质能发展现状与展望 在我国，生物质发电主要包括城镇生活垃圾焚烧发电、农林生物质发电、沼气发电。“十三五”以来，我国生物质发电规模逐年上涨。根据国家能源局数据，截至2019年底，全国已投运生物质发电项目1094个，累计并网装机容量2254万千瓦，其中，垃圾焚烧发电1202万千瓦，农林生物质发电973万千瓦，沼气发电79万千瓦。2019年生物质发电量为1111亿千瓦时，同比增长22.6%，占全部电源总发电量1.5%。发电年平均利用小时数达5181小时，生物质发电量显著提升，年利用小时数保持较高水平（见图1、图2）。
2019 年中国生物质发电总投资规模约508 亿元，其中农林生物质发电投资约97 亿元，生活垃圾焚烧发电投资约398 亿元，沼气发电投资约13 亿元。 农林生物质发电。开发规模：截至2019年12月，我国农林生物质发电项目374个，并网装机容量973万千瓦，年发电量468.1亿千瓦时，年上网电量406亿千瓦时，全行业平均发电小时数为4811小时。农林生物质发电行业累计投资总额达970亿元，年产值约360亿元。当前，农林生物质发电站生物质发电总装机容量的近45%，依然是我国生物质发电的主要技术方向，是农林生物质能源化利用的主要形式（见图3）。 区域分布：我国农林生物质发电主要分布在秸秆资源丰富的农业大省。累计装机容量排名前五名的省份依次是山东省、安徽省、黑龙江省、湖北省、江苏省，合计占全国装机容量的54.4%（见表1）。
主要技术：农林生物质直燃发电系统主要由直燃锅炉、汽轮机、发电机组、给料系统、除尘除渣系统等组成。生物质发电与燃煤发电系统较为类似，但生物质燃料具有高氯、高碱、高挥发份、低灰熔点等特性，燃烧时易腐蚀锅炉，容易结渣和结焦，因此生物质锅炉是生物质发电的核心设备。目前国内生物质直燃发电锅炉采用的燃烧方式主要为层燃技术和循环流化床技术，层燃技术主要为振动炉排和往复炉排。 城镇生活垃圾焚烧发电。开发规模：截至2019年12月，我国城镇生活垃圾焚烧发电项目504个，并网装机容量1202万千瓦，年发电量609.6亿千瓦时，年上网电量498.6亿千瓦时，年处理垃圾量约1.3亿吨。城镇生活垃圾焚烧发电行业累计投资总额达2600亿元，年产值约506亿元（见图4）。 区域分布：我国城镇生活垃圾焚烧发电项目主要分布在中东部地区。累计装机容量排名前五名的省份依次是广东省、浙江省、山东省、江苏省、安徽省，合计占全国装机容量的58.9%（见表2）。
2004年6月3日，国务院副总理曾培炎在中共中央政策研究室简报201期《应大力发展我国的生物能源》上批示：“北欧地区利用生物能源有较成熟的经验，可考虑组团实地考察，提出我国发展生物能源的意见”。根据培炎副总理的指示精神，2005年6月30日—7月15日，国家发展改革委牵头组织国务院法制办、财政部、农业部、国家林业局，并邀请清华大学、中国农业大学和国家发展改革委能源研究所的专家，共同对瑞典、丹麦、德国、意大利等国的生物质能利用情况进行了考察。考察活动由中国－欧盟能源与环境项目办负责安排并提供支持。 一、考察基本情况 考察期间，结合我国生物质能源的实际情况，针对生物质能利用技术、政策及利用状况等内容，重点考察了生物质能源公司、生物质能研究机构及协会、政府和欧盟相关部门。考察的部门和单位有：瑞典的谢莱夫特奥热电公司(Shelliftea Company)、于默奥能源供应公司(Umea Energy)、瑞典农业大学生物质燃料技术中心(包括能源作物试验基地、生物质燃料技术试验中心)、艾泰克生物酒精公司(Etek Etanolteknik)、吕维克(?vik)生物酒精燃料基金会(BAFF)及其生物质酒精示范项目；丹麦E2能源公司的生物质(秸秆)颗粒成型工厂和热电联产电厂；德国的阿曼德斯—卡尔集团(Amandus Kahl Group，全球领先生物质颗粒成型设备生产企业)、MBE生物能源公司的生物酒精工厂、科林生物质
技术公司(Choren Technologies)的生物质气化技术、卡姆帕生物柴油公司(Campa，欧洲生物质柴油之父)、斯特宾(Straubing)可再生原料开发利用技术推广中心、塔夫克勤(Taufkirchen)生物质能源公司的用于社区热电联供的生物质电厂、索尔拉赫(Sa uerlach)未来能源公司的生物质电厂、慕尼黑可再生能源工程及技术服务公司(WIP)及其社区热电联产的生物质电厂、德国巴伐利亚州农业林业部；在意大利，专门拜访了意大利农业和林业部及其农业研究会、欧盟联合研究中心、意大利环境与国土部等政府部门、ETA可再生能源公司、比萨大学的农业生态研究中心等。 通过考察，我们对欧洲国家生物质能技术、研究、政策及利用状况有了较为全面的了解。总体来看，为了减少能源的对外依赖、提高能源供应安全，特别是为了应对全球气候变化，兑现“京都议定书”规定的减排温室气体的目标，欧洲国家对可再生能源非常重视。欧盟明确规定，到2010年，可再生能源要占到能源消费量的12%、可再生能源发电要占到全部电力消费的23%。生物质能是重要的可再生能源，既可以通过锅炉直接燃烧发电和供热，也可以转化为液体燃料代替汽油和柴油，特别是生物质能资源分布广泛，品种多样，因此，欧洲国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。从考察了解的情况来看，欧洲国家生物质能利用技术成熟，政策落实，生物质能开发利用已成
生物质能的利用现状及展望 摘要: 在概述生物质能概念、特性及开发利用生物质能意义的基础上，重点从生物质能的直接燃烧、物化转化、生化转化、植物油技术和利用生物质合成新产品等几方面来介绍国内外生物质能利用的现状，最后展望生物质能研究的主要方向。 关键词：生物质能化石能源可持续发展展望 现今世界，石油价格居高不下，能源、电力供应趋紧，而化石能源和核能贮量有限且会对环境造成严重的后果，因此，各国政府和科学家对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物资源的开发利用给予了极大的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，例如，日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。一个新兴的生物质产业正在全球范围蓬勃兴起。据专家估计，生物质能源将成为未来能源的重要组成部分，到2015年9全球总耗能将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化实现。在2004 年制定的国家中长期科技发展规划（2005-2020）中，“农林生物质工程”被列为重大专项之列，并作为国家能源战略的重要组成部分。 随着我国经济的快速发展，我国的能源消耗与日激增。现在，我国能源年消耗量占世界能总消耗量的20%以上，而且呈现上升的态势，我国2004 年进口石油1.2 亿吨。我国生物多样性丰富，据调查，我国有油料植物为151科697 属1554 种，其中种子含油量大于40%的植物有154 种。且我国的可开发生物质资源总量为7t左右标准煤，其中农作物秸秆约3.5 亿t，占50%以上。因此，加大生物质能源的开发利用，进行农业生物质能源发掘利用，不仅可解决农民的增收和“三农”问题，还可解决21 世纪中国面临的能源短缺、环境污染、食品安全等重大社会经济问题，乃至为全面建设“小康”社会目标的实现做出重大贡献，即生物质能源的开发利用直接关系到我国的可持续发展。 1 生物质能的概念及特性 1.1 生物质能的概念 生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质体内的一种能量形式，它以生物质为载体，直接或间接地来源于植物的光合作用。它分布广泛、产量巨大、可
目前在生物质能利用技术方面，主要有哪些研究方向？ 1. 生物质能应用技术国外研究开发 在发达国家中，生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。 生物质能气化是在高温条件下，利用部份氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料，用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注，对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。奥地利成功地推行建立燃烧木材剩余物的区域供电计划，目前已有容量为1000~2000kw的80~90个区域供热站，年供应10×109MJ能量。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月发布了由Freel, Barry A. 申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在提供高品位电能的同时满足供热的要求。1999年，瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中，26%是生物质。 美国在利用生物质能方面，处于世界领先地位，据报道，目前美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000MW，提供了大约66000个工作岗位，根据有关科学家预测，到2010年，生物质发电将达到13000MW装机容量，届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料，同时，可按排170000个以上的就业人员，对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。 流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、单位截面积气化强度大。反应温度较固定床低等优点，从1975年以来一直是科学家们关注的热点。包括循环流化床、加压流化床和常规流化床。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农业剩余物如稻壳、甘蔗渣等，建立了一个中试规模的流化床系统，气体用于柴油发电机发电。1995年美国Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电的工作。Hawaii大学建立了处理生物质量为100T/d的工化压力气化系统，1997年已经完成了设计，建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置，其生产能力达200T/d，发电能力为50MW。目前已进入正常运行阶段。 生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发，主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前，已开发的技术有：林产品加工厂的废料（如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等）的专用燃烧蒸汽锅炉，国外造纸厂几乎都有专门的设备，用来处理废弃物。由于生物质形状各异，堆积密度小较松散，给运输和贮存以及使用带来了较大困难，影响生物质的使用。因此，从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。 成型燃料应用于二个方面：其一：进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料；其次是作为燃料直接燃烧，用于家庭或暧房取暧
生物质能开发利用技术 王婷婷 郭继平 （辽宁科技大学资源与土木工程学院，辽宁鞍山 114051） 摘要：随着化石燃料短缺和其使用时产生的污染问题的加剧,人们对生物质能源的开发利用技术日益重视起来, 本文介绍了生物质燃料的特点、压缩成型技术、气化技术和连续干馏制气技术。倡导寻求适合地区特点的生物质能资源系统利用的新模式, 推广改进农村燃料结构,提高农民的生活质量。 关键词：生物质；气化；干馏 The Development and Utilization of Biomass Energy Technology Wang Tingting ，Guo Jiping （School of Resources and Civil Engineering ,University of Science and Technology Liaoning, Anshan 114051, China） Abstract：As the arising of fossil fuel shortage and its pollution problems in process of use , people pay more and more attention to the development and utilization of biomass energy resources .The paper introduces the characteristics of biomass fuel、technology of compress shaping、gasification and biomass gas continude production by dry distillation. Advocate for the new model in the system use of Biomass energy resources , that suitable for regional characteristics. Promote improvement the fuel structure in rural areas and improve the quality of farmers’ life. Keywords: biomass, gasification, dry distillation 引言 生物质能是指来源于木材、秸秆、动物粪便等生物质的能源[1 ]。与化石能源不同，他们来自新近生存过的生物，这些生物质可以通过直接燃烧来获取能量，也可以转化为生物质燃料。由于其可再生性 ,被认为是未来能源和化学燃料的重要来源[2- 4 ]，约占世界所有可再生能源的2/ 3[5]。我国是一个农业大国 ,生物质资源十分丰富 ,仅农村每年产生的生物质燃料可折合 217×108t 标准煤 ,占农村总耗能的 40 %左右[6]。但是生物质能在我国商业用能结构所占的比例极小 ,主要被作为一次能源在农村被利用 ,大部分被直接作为燃料燃烧或废弃[7] ,利用水平低 ,浪费严重 ,且污染环境 ,所以充分开发、系统合理的应用生物质能，对改善我国农村的能源利用环境 ,加大生物质能源的高品位利用具有重要的意义[8]。 1 生物质燃料的特性 1）含碳量少，生物质燃料的含碳量最高不会超过50%，相当于褐煤的含碳量。特别是固定碳的含量明显比较煤少，所以该燃料燃烧的时间短，而且能量密度比较低。 作者简介：王婷婷，女，硕士研究生，辽宁科技大学教师，研究方向城市燃气,E-mail:wtt5286@https://www.doczj.com/doc/ad7337412.html,。