生物质能源论文

发展生物质能源对现代工业发展的意义及技术现状

李宁宁

（冶能院动力092班学号200910505242）

摘要：随着全球能源的紧缺和化石燃料使用带来的环境污染的加剧，生物质能源作为可替代化石能源的可再生能源之一．其使用范围越来越广泛。生物质能源作为一种清洁的能源，为现代工业对能源短缺问题的解决开辟了一条新的道路的同时也面临着技术等一系列问题。本文简单阐述了我国现代工业能源需求和各国对生物质能源的认识，并简单介绍了当今生物质能源技术开发现状以及发达、发展中国家技术发展情况，指出了发展生物质能源存在的问题，提出了相关解决对策。

关键字：生物质能源现代工业发展需求技术开发现状问题及对策

1. 引言

生物质能是太阳能以化学能形式储藏在生物中的一种能量，它直接或问接地来源于植物的光合作用。在各种新能源中，生物质能是唯一可再生的碳源，并能转化为固态、液态、气态燃料。生物质能遍布世界各地，每年聚集的生物质能相当于人类消耗的化石能源的20倍，或者说，相当于世界现有人口食物能量的160倍。生物质能源是对相关植物提取和加工后生产出的一种可替代化石能源的燃料性物质。生物质能源因其清洁、可再生性而倍受世界各国的普遍重视，利用生物质原材料生产乙醇、甲醇、柴油等液体燃料，已成为全球新能源发展的重要途径之一。[1]

在目前世界的能源消耗中，生物质能耗占世界总能耗的14% ，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第4位。而在发展中国家，生物质能耗占有较大比重达到50%以上。[2]

生物质能具有许多优点：①生物质能资源分布十分广泛．远比石油丰富，且可不断再生；②从生物质能资源中提取或转化得到的能源载体更具有市场竞争力；③开发生物质能源资源，可以促进经济发展，提高就业机会，具有经济与社会双重效益；④在贫瘠或被侵蚀的土地上种植能源作物或植被，可以改良土壤、改善生态环境、提高土地的利用程度；⑤城市内燃机车辆使用从生物质资源提取或生产出的甲醇、液态氢，有利于环境保护。生物质能的开发和应用越来越受重视，其资源丰富、应用广泛且可持续利用，可转化为常规的固态、液态和气态的燃料或其他化学品。

2. 现代工业对能源的需求

2.1．我国现代工业对能源需求的大胃口

现代工业是最大的能源用户，也是增长最快的用户。它1985年占总消费量的68.04%，到2007年增到71.81%，在总消费量中的份额增加了3.78个百分点。与之对比，位居第二的生活消费，1985年占15.90%，到2007年下降到10.94%，减少了4.95个百分点。

进入本世纪后，以黑色金属冶炼及压延加工业为首的化学原料及化学制品制

造业、非金属矿物制品业、石油加工/炼焦及核燃料加工业、煤炭开采和洗选业、有色金属冶炼及压延加工业、纺织业这8个行业能耗快速增长，是我国能耗扩张的主要动因。自1957年到2008年，钢铁工业的产出扩张了两个数量级。进入本世纪后，钢铁工业明显加速。从历史数据的惯性看，扩张速度将很难低于上世纪80～90年代。

工业加速发展，在现有的技术装备条件下节能潜力将尽，除非出现技术上的重大突破，并大规模更新行业设备，能源效率很难有进一步提高。这就是当今中国对能源巨大胃口的根源。[3]

2.2．《哥本哈根协议》，节能减排势在必行

能源问题成为世界各国共同面临的难题，石化能源不仅不可再生，储量有限，且燃烧后释放出大量的二氧化碳、氮、硫的氧化物及其他一些有害气体．严重污染了环境，导致温室效应、全球气候变暖、生物物种多样性降低、荒漠化等诸多生态问题。矿物燃料的日趋枯竭和生态环境的日渐恶化，使研究、开发可再生作物能源成为各国的必然选择。未来学家指出，在2010--2020年，全球的能源使用模式可能快速转变，再生能源定会取代石化燃料。从长远看生物质能源将替代石油、煤炭和天然气等传统性能源，在整个能源系统中占据重要地位。

2009年《哥本哈根协议》在工业化国家的温室气体减排额、发展中国家应如何控制温室气体的排放、如何资助发展中国家减少温室气体排放、适应气候变化带来的影响等方面达成无约束力的协议。世界各国纷纷在2009 年哥本哈根世界气候大会上作出减排承诺，生物质能源也是各国兑现减排承诺的最佳途径。[4]

3．开发生物质能源对现代工业的重大意义

《京都议定书》签订后，世界各国越来越关注矿物燃料使用所造成的温室气体排放及由其引致的环境问题。与此同时，近年来国际石油价格持续上涨，并对多国的能源安全造成了威胁，开发利用清洁的且容易获得的新型能源成为世界各国亟待解决的问题。在这样的背景下，生物质能源引起了世界范围内的广泛重视，并在美国、巴西、欧盟等很多国家和地区投入使用。发展生物质能源对于缓解各国由石油危机造成的能源压力意义重大。

现代工业面临着极其严峻的能源挑战和生态环境问题，尤其是对资源短缺的发展中国家，解决能源问题是获得生存权的必备条件。因此，各国纷纷探索新能源来解决未来石油、煤炭、天然气枯竭的情境，然而生物质能源是解决地球能源危机、实现能源可持续发展和改善生态环境的唯一出路。

开发生物质能源虽然无法一下子解决现代工业能源短缺的问题，但是却对工业长远发展有着极其深远的意义，应该受到现代工业的高度重视和大力扶植。

4．生物质能源技术开发现状

4.1．生物质能源研究开发技术概况[5]

生物质能的研究开发，主要有物理转换、化学转换、生物转换3大类。涉及

到气化、液化、热解固化和直接燃烧等技术。

4.1.1. 气化

生物质能气化是指固体物质在高温条件下，与气化剂（空气、氧气和水蒸气）反得到小分子可燃气体的过程。所用气化剂不同，得到的气体燃料种类也不同，如空气煤气、小煤气、混合煤气以及蒸汽——氧气煤气等。目前使用最广泛的是空气作为气化剂。产生的气体主要作为燃料,用于锅炉、民用炉灶、发电等场合，也可作为合成甲醇的化工原料。

4.1.2.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。液化技术主要有间接液化和直接液化2类。间接液化就是把生物质气化成气体后，再进一步合成反应成为液体产品；或者采用水解法，把生物质中的纤维素、半纤维素转化为多糖，然后再用生物技术发酵成为酒精。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。这类技术是生物质能的研究热点。

4.1.3. 热解

生物质在隔绝或少量供给氧气的条件下，加热分解的过程通常称之谓热解，这种热解过程所得产品主要有气体、液体、固体3类产品。其比例根据不同的工艺条件而发生变化。最近国外研究开发了快速热解技术，即瞬时裂解，制取液体燃料油。液化油得率以干物质计，可达70%以上。是一种很有开发前景的生物质应用技术。

4.1.4. 固化

将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，挤压成一定形状。其粘接力主要是靠挤压过程产生的热量，使得生物质中木质素产生塑化粘接。成型物再进一步炭化制成木炭。现已开发成功的成型技术按成型物形状划分主要有3大类：棒状成型、颗粒状成型和圆柱块状成型技术。解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的问题，提高了生物质的使用热效率。

4.1.

5. 直接燃烧

直接燃烧是生物质最早被使用的传统方式。研究开发工作主要是着重于提高直接燃烧的热效率。如研究开发直接用生物质的锅炉等用能设备。

4.2. 发达国家生物质能源利用现状[6]

在能源需求日益高涨，矿产资源面临枯竭的背景下，世界各国都对生物质能源越来越重视，纷纷制定和实施了相应的开发研究计划。如日本的“阳光工程”、印度的“绿色能源工程”、巴西的“酒精能源计划”等。目前世界生物液体燃料生产主要集中在美国、巴西、欧盟等农产品富余的国家。

4.2.1. 巴西