生物质能的利用_论文

生物质能的利用

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一、引言：

1、研究背景：当前，高碳的化石能源主导了能源消耗的主体。以煤、石油、天然气为主的化石能源在燃烧过程中，释放出了大量的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等有害气体，严重污染了大气环境，化石能源的燃烧也是造成温室效应、导致全球气候变暖的最直接原因。基于此背景下，如何发展一种环保型的低碳能源已成为必然，在大力发展低碳经济的背景下，我国正发展生物质能产业来满足低碳的要求，生物质能不仅低碳而且环保，因此生物质能产业作为一种新兴的环保产业成为今后重点发展的产业。发展生物质能不仅满足了低碳经济的要求，更是实现生物资源合理有效利用的途径。

2、研究目的：研究生物质能的原理及转化方法，了解生物质能的应用领域及国内外现状，充分掌握生物质能的应用前景及产业优势及其存在的现状，并且初步了解技术特点。

3、研究意义：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统的组成部分，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。因此可见，地球上生物质能的储备是十分丰富的，研究生物质能的利用，有利于改善我国乃至世界目前的能源结构，实现能源利用的多样化与可持续化，并且减少温室气体的排放，有利于发展低碳及循环经济。

4、重要性：生物质能作为一种低碳能源，其开发与利用对于解决农村贫困问题、农村环境问题和农村能源问题有至关重要的意义。生物质能作为一种经济的可再生能源，既是缓解我国资源瓶颈，保证能源可持续利用以及实现能源安全的保障，也是减少环境污染、改善生态环境、实现《京都议定书》节能减排目标的重要途径，更是我国促进农村经济发展，解决三农问题，建立和谐社会的重要物质载体。如果政府及其相关部门能够在政策和资金方面给予支持，生物质能与其他能源相比将具有很大的优势。发展生物质能对于农村来说至关重要，主要体现在：供给农村能源需求、有效保护农村环境、促进农村经济发展。

二、国外研究：

1、历史：自20实际70年代以来为了应对日益突出的能源危机和气候变化，世界各国开始高度重视生物质能的开发和利用。20世纪90年代以来，美欧等能源消费大国和巴西等农产品贸易大国开始大力发展新型可再生能源——生物质能。

2、现状：目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受

到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、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，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦，单机容量达10～25兆瓦；美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电，同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50％以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。

3.技术水平：

美国：2005年，美国替代巴西跃升为世界头号燃料乙醇生产国，为美国经济带来了丰厚利益。从2001——2006年，美国燃料乙醇产业为联邦政府和地方州政府分别增加税收19亿美元和16亿美元。

巴西：巴西是第二大燃料乙醇生产国。与美国主要采用玉米不同，巴西主要利用甘蔗发酵生产燃料乙醇。通过原料的综合利用，巴西显著降低了燃料乙醇的成本，是世界上燃料乙醇生产成本最低的国家。

欧盟：欧盟是世界上最主要的生物柴油生产地，生产原料主要是菜籽油。欧盟提出，到2020年生物柴油的使用量将占所有交通燃料的10％。为此，欧洲议会免除生物柴油90％的税收，欧洲国家对替代燃料的立法支持、差别税收以及油菜生产的补贴，共同促进了生物柴油产业的快速发展。

三、国内研究：

1、历史：我国生物质能的发展同世界众多国家同时起步，约已有40年历史，且生物质能用于发电的技术也得到了迅速的发展。

2、现状：2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。

我国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

可见我国的生物质能利用在不断扩大，并且处于世界领先水平。但同美国，巴西等国仍存在不小差距，生物质能的利用也存在不少问题。

3、技术水平：我国生产燃料乙醇的原料丰富多样，如甘蔗、木薯、玉米等。近年来，在全国各地试种杂交甜高粱，获得了高糖高产品种，其每亩茎秆产量4

吨以上。

生物柴油作为一种优质的生物液体燃料，是我国生物质能产业的一个发展方向，目提高转化率是生物柴油市场化的关键，我国应重点研究以可再生含油植物为原料制备生物柴油。

此外，生物质致密成型、生物质裂解与干馏技术也取得了进展。

目前，可以采用如下方法利用生物质能：一是热化学转换技术，获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；二是生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；三是利用油料植物所产生的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。从技术成熟性上看，目前我国生物质气化发电技术处于国际先进水平，而生物燃油特别是生物乙醇的研发、示范也取得了相当的经验。

4、存在问题：第一，在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竞争能力，投资回报率低挫伤了投资者的投资秋极性，而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。第二，技术标准未规范，市场管理混乱。第三，目前，有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性，各级政府应尽快制定出相关政策，如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。第四，民众对于生物质能源缺乏足够认识，应加强有关常识的宣传和普及工作。第五，政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视，开发生物质能源是一项系统工程，应视作实现可持续发展的基本建设工程。

四、专题技术研究：

生物质能的含义比较广泛，技术实现途径主要有能源植物、燃料乙醇、生物柴油、生物质发电和供热、生物质致密成型燃料这五种途径：

1.能源植物。充分利用荒草地、盐碱地等，以提高单产和淀粉含量、降低原料成本为目标，培育木薯、甘薯、甜高粱、菊芋等能源专用作物新品种。以黄连木、麻疯树、油桐、文冠果、光皮树、乌桕等主要木本燃料油植物为对象，选育一批新品种，促进良种化进程；积极培育与选育高热值、高产、速生的乔木和灌木树种，以及高含油率、高产的油脂植物新品种(系)，建立原料林基地；改进沙柳、柠条等沙生灌木资源培育建设模式，提高灌木资源利用率，建立沙生灌木资源培育示范区。积极研制一批基因工程油用植物新品种。

2．燃料乙醇。支持以甜高梁、木薯和菊芋等非粮原料生产燃料乙醇，加快以农作物秸秆和木质素为原料生产乙醇技术研发和产业化示范，实现原料供应的多元化；优化燃料乙醇生产工艺，降低水耗、能耗和污染，降低生产成本，提高综合效益；逐步扩大燃料乙醇的生产规模和乙醇汽油的推广范围。

3．生物柴油。支持以农林油料植物为原料生产生物柴油，加强清洁生产工艺开发，提高转化效率，建立示范企业，提高产业化规模。开发餐饮业油脂等废油利用的新技术、新工艺。加快制定生物柴油技术标准，加快我国生物柴油产业产量化进程。

4．生物质发电和供热。加快研制大型高效生物质连续气化装置，开发生物质燃气高效净化技术，积极开展秸秆、木屑等农林废弃物直燃和气化发电示范工程，