生物质能利用技术

生物质能利用技术 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

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

前言

中国是一个“富煤少油缺气”的国家，事实上中国人均的煤炭资源也不多，仅为88吨/人，按照目前的开采速度，中国的煤炭在大约100年后即将枯竭殆尽。一个国家的发展需要消耗能源作为代价，而化石能源供应紧张的现状及未来趋势严重制约中国的发展，开发新能源来替代化石能源的思路不仅可以改变现在的能源消费格局，而且还可以作为技术储备以备不时之需。

目前已知的新能源主要有太阳能、风能、潮汐能、核能、地热能、生物质能等，它们普遍都具有污染少、储量大的特点，而且有很多新能源分布均匀，对遏制能源引发的战争有重要意义。其中，风能、潮汐能、太阳能受天气影响较大，核能的安全性使人类对其一直持有保守的态度，生物质能作为一种取之不尽用之不竭的可再生能源，分布广泛，可以用来代替化石能源，是相对有强发展潜力的新型能源。

人类对生物质能的利用可以追溯到五六十万年前第一次对火的利用，人类将生物质作为燃料产生火，而随着文明的不断进步陆续出现了更为高级的利用方式：发酵制酒精、制糖、制沼气，提炼植物油和动物油脂，热解液化，高温

气化等。生物质资源随处可见，而且其利用后产生的CO

2与生成时吸收的CO

2

近

似相等，即对环境的CO

2

排放近乎为零。生物质能因其可持续利用性及环境友好性，已然成为社会关注的焦点和科学研究的重点。

目前生物质的利用技术主要方向有：生物质直接燃烧、生物质气化、生物质热解、燃料乙醇、生物柴油、沼气、制氢等。这些方向所用到的技术各有差异性也有共同性，将这些方向的利用技术可以大致归为生化转化、化学转化、直接燃烧三类。生化转化技术的特点是生物质经微生物或酶生化转化而变成酒精、生物柴油、沼气等燃料。化学转化技术的特点是利用化学反应来生产燃料。直接燃烧技术的特点顾名思义就是将生物质直接作为燃料燃烧，不同于传统的地方在于利用率更高、污染更小。

基于以上的一些观点，本文结合前人所做的研究以及目前已经商业化运作的工艺，对生物质能利用技术作一综述。主要将其分为生物质能源的特点和分类、生物质的利用方向和方法两方面来介绍。

生物质能源介绍

生物质是自然界中有生命的、可以生长的各种有机物质，它是由太阳能转化而来的以化学能形式储藏在生物质中的能量，包括动植物、微生物、粪便、污泥等。它们的基本来源主要是绿色植物通过光合作用把水和二氧化碳转化成碳水化合物而形成的，地球上的植物通过光合作用每年吸收CO

2

约7000亿吨，合成有机物约5000亿吨。据生物学家估算，地球陆地每年生产约1000~1250亿吨生物质，海洋生产约500亿吨，这个总量加起来换算成能量相当于全世界总能耗的10倍。所以生物质能源是一个储量相当可观的潜在环境友好型能源。生物质能源的特点

首先，生物质的可再生性和资源总量丰富在前文中已有提到。其次，生物质还具有低污染的特点。生物质中的S、N元素含量低，在燃烧过程中生成的

SO

X 、NO

X

相对煤、石油来说是较少的，同时生物质在生成过程中消耗的CO

2

和利

用时排放的CO

2基本能达到平衡，从整个利用过程来看相当于没有排放CO

2

，对

于缓解温室效应有一定的积极作用。再者，生物质具有广泛分布的特点，有生命存在的地方就有生物质，而且可以稳定生成。

但是生物质能也有其不便的地方，虽有分布广泛的优点但同时也有着分布分散的缺点，不易集中利用以至于不适合发展大规模的工厂建设。它能量密度低，不利于收集和运输，且有些含有水分易腐蚀储运设备。

生物质能源的分类

生物质资源不仅数量庞大，而且种类繁多，形态多变。通常可将生物质资源分为以下几大类[1]：

（1）农作物类：主要包括产生淀粉的甘薯、玉米等，产生糖类的甘蔗、甜菜果实等。

（2）林作物类：主要包括白杨、桦树等树木类及苜蓿、象草、芦苇等草木类。

（3）水生藻类：主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍等。

（4）微生物类：主要是可以进行光合作用的硫细菌和非硫细菌等。

（5）其它废弃物类：主要包括农产品的废弃物（秸秆、稻壳等）、城市垃圾、林业废弃物、畜业废弃物等。