生物質燃料技術精選(九篇)

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第1篇：生物質燃料技術范文

【摘要】目的：介紹應用材料的腹外疝手術后感染產生的機制和對感染產生的防控措施。方法：查閱有關應用材料進行的腹外疝無張力修補術后感染研究的文獻，并進行綜合分析。結果：應用材料進行的腹外疝手術后感染產生的機制與多種因素有關，尤其與污染直接相關。結論：應用材料的腹外疝手術后感染產生的機制與直接外源性和間接內源性污染有關，與病人自身狀態、手術時傷口的局部環境和術中操作密切相關。

【關鍵詞】術后感染；應用材料；修補；疝

Mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Lei Zehua，Yu Shenlin.(The people’s hospital of Leshan，Shicuan 614000，China)

【Abstract】Objective：To introduce the mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Methods：A retrospective analysis of the papers of Mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Results：It can find out the internal dependability at many factors，especially the pollution and postoperative infection for free-tension repair of hernia.Conclusion：The postoperative infection for free-tension repair of hernia was correlated with exogenous and endogenous pollution，condition of patient，local surrounding of operation and technique of operation.

【Key Words】Postoperative infection；Free-tension；Repair；Hernia

腹外疝修補是普外科最常見術式之一。隨著材料學的進步，采剛材料的無張力疝修補術已成為目前美國、加拿大、歐州、日本等主要發達國家的首選術式[17]。我國從1997年開始，經過10余年的應用和發展，無張力疝修補技術迅速地被廣泛用于全國各級醫院臨床。隨著此技術的廣泛開展，其并發癥的產生也不斷增加。而作為并發癥之一的感染，因其帶來的危害大、后果嚴重，而受到臨床越來越多的重視，以下就感染產生的機制和防控措施進行綜述。

1 傷口感染的發病機制

1.1 感染產生的原因：疝修補術后切口的感染，在很多情況下都是繼發于手術時傷口的細菌污染。臨床上傷口污染來源最多見的是直接污染：如術野的皮膚、手術器械、外科醫生的手套及通過手術室空氣的污染，這種外源性污染是造成腹股溝疝感染的最重要的途徑；而術中分離疝囊壁與腸管間粘連時分破腸管后的細菌污染，則是造成腹壁切口疝術后感染的重要內源性污染途徑。除此之外，還有間接污染的內源性途徑，如急性腹股溝疝嵌頓致腸道細菌移位的污染以及術后網塞與腸管接觸所致腸道細菌移位的腸源性污染[16]；另外，極少證據支持縫合后可能繼發于血源性和淋巴源性的傷口感染[12]。

1.2 感染產生的條件：傷口細菌培養的結果證明任何所謂無菌的疝修補術都存在著細菌的污染[2]。但大多數情況下不會引起臨床的傷口感染。在傷口內由于機體免疫成分的調動導致巨噬細胞在常規手術傷口中清除污染；只有當炎癥反應超過了清除污染的能力或者因內源性或外源性原因致使這種反應受損時才能出現臨床感染。

因此，術后傷口感染是否產生，一般是由4種變量因素的變化來決定：

1.2.1 細菌被接種的數量：很明顯細菌污染手術傷口越多則傷口感染的可能性就越大。傷口縫合時定量的活組織檢查證明每克組織細菌數目越大，傷口感染的可能性就越大。有研究表明：細菌污染存在一個每克組織中含有105的細菌數的臨界閾值，當超過這一閾值時就可能發生感染[3]。術前對手術部位充分的準備及一系列控制手術感染的措施實施后，很少出現超過臨界閾值的情況，即便如此，臨床上仍存在傷口感染的問題。所以，傷口感染也不能單純由污染細菌數大小所決定。

1.2.2 接種細菌的毒力大小：臨床上，所有的細菌種類并不具有相同的導致傷口感染的能力。有些細菌的毒力很小，要很大的細菌數才會致病。而有些細菌的毒力很大，只要很小的量就能引起感染。因此，細菌毒力在感染上是一個應考慮的因素。

1.2.3 傷口的局部環境：手術形成的局部環境，在傷口的感染中扮演了非常重要的角色。因為有些局部環境因素可以促使污染傷口的某些細菌達到致病能力。

1.2.3.1 死腔的形成：在腹外疝病人中，傷口死腔是一個特別困難的問題。死腔的形成給血漿的聚積創造了條件，這一條件限制了巨噬細胞對細菌進行清除的移動；另外，血漿的聚積通常使調理素釋放，因此，傷口的感染必然會增高[1]。

1.2.3.2 壞死組織：傷口內壞死組織的增加使傷口感染的幾率增加。組織的大塊結扎和過度分離，將使失活的組織成為細菌繁殖的場所。電刀的不恰當使用也可產生壞死組織出現相同的情況。壞死組織，由于它不會引起水腫，也就不會為巨噬細胞提供通道(水管道)，水管道是巨噬細胞到達細菌污染的壞死組織內所必需的[5]。

1.2.3.3 異物存留：很明顯傷口內異物會增加手術的感染率。傷口內的異物一是縫合材料，它常常是傷口感染的另一原因。有資料已證實編織的縫合材質如材線可以因較少的細菌數就可致傷口感染[6，12]。單絲的材質一般被認為具有較少的協同效果，但單絲線打過多的結也能夠產生編織效果，在大部分補片感染中可發現多結的縫線。但不可吸收縫合材料的輔助作用表現為在合成材料表面能夠導致人類中性粒細胞對細菌的吞噬效果的降低。因此，提倡傷口縫合時，縫線要盡量減少，線結不宜過多。二是疝修補使用的合成材料，其中做工精細的紡織補片材料(如聚四氟乙烯)、較粗糙的補片(如聚丙烯)引起感染的機會大。這些感染與補片因卷曲而產生的袋狀死腔有關。

1.2.3.4 出血后的血紅蛋白：血紅蛋白中富含三價鐵和蛋白質，它是微生物繁殖所需的理想培養基[7]。術中若沒有嚴格的止血，傷口形成的血腫在少量細菌的作用下就可引起傷口膿腫形成。另外，有報道確認微生物血紅蛋白代謝的有毒終產物，對機體吞噬細胞有毒性作用，也是傷口感染的影響因素[8]。

1.2.4 機體的免疫狀態：病人免疫力的完整性受多種因素的影響，這種完整性是不能被量化的。不同個體間，內在和外在的可變因素是不同的：對標準的炎性前刺激物的反應研究，也顯示了志愿者之間人類單核細胞具有多變性[9]。其他研究表明一些選擇性因素的內在反應具有潛在的循環變化規律。這提示某一特定病人選擇的手術時機感染的可能性明顯增大[10]。

2 感染的預防

2.1 感染的術前預防

2.1.1 術前皮膚準備：病人皮膚的清潔，最好用抗菌皂在術前夜間或當天早上洗澡或清凈手術部位皮膚；注意盡可能的不用刀刮手術部位，表皮毛發應采用剪的方法而避免局部微型損傷。對于有活動性遠處皮膚感染灶，因會使手術區域的感染率升高，對此應避免手術。

2.1.2 術前抗生素的藥物準備：疝外科手術最有爭議的地方是預防性應用抗生素。最著名的研究者Platt[11，12]，對這方面進行了隨機抽樣、多醫療機構、前瞻性的研究，得出結論是：術前應用抗生素總的感染率有所下降，甚至泌尿系統及肺部感染有所下降，但兩組比較無統計學意義。盡管如此，其結論仍被作為在腹股溝疝手術時預防性使用抗生素的主要依據。另外，針對一些研究盡管沒有確認補片疝修補可以增加感染率[13，14]，但考慮到補片是一種異物，感染的幾率會增大的情況，大多數醫生還是預防性應用了抗生素。對于腹壁疝，預防性的抗生素應用則不同于腹股溝疝手術中的使用。因為在腹壁疝囊內小腸，有多次腹部手術史，手術中常有腸管損傷的可能潛在危險。故預防性應用抗生素，可以降低腹壁切口疝術后腸道污染引起的傷口感染幾率。

2.2 感染的術中防控：手術操作對預防術后感染非常重要。①術中的組織分離、切割、結扎、止血，要求輕柔、細致，盡可能防止電刀的大片不規則切割和電凝止血，防止大塊的集束結扎，這樣有利于防止因傷口組織表面的壞死而增加的潛在傷口感染的可能性。對于大的靜脈應當采用合成可吸收縫線結扎。②修補材料的正確應用。一種成功的補片修補既要舒展又要無張力，多余的補片會皺褶形成間隙，導致血漿積聚而繼發細菌感染。因此，補片應剪裁適當避免過多的置入補片材料，同時材料的放置也應避免四周起皺或成卷狀，這些均可引起感染幾率增加。③縫線的正確使用。由于絲線系多股編織物易導致感染[6]，在無張力疝修補中，應盡可能的放棄絲線而采用合成線。但合成線中的不可吸收縫線表面能夠導致人類中性粒細胞對細菌的吞噬效果的降低[12]，線結過多也會產生紡織效應，使用中要盡量減少線結的個數。④引流。腹外疝修補術中腹壁兩邊游離后皮下組織自然形成的間隙在臨床上是個大問題，同時術中使用的補片自身也容易形成積液，有報告稱在置入補片手術后第1天，幾乎經超聲都可發現液體在補片周圍聚集[1]。由于上述情況的存在，在腹壁疝手術后的局部就非常容易形成間隙和大量積液而產生感染，為了避免間隙腔積液感染的發生，最好的辦法就是采用引流，臨床上最為合理的方法是采用閉合式持續主動吸引解決間隙的局部積液[15]，如硅膠封閉式負壓球引流是一種非常好的引流方式。但引流管不要經切口引出，而另戳口引出引流。特別要指出的是，開放式被動乳膠引流管容易使細菌逆行進入傷口，感染后易形成竇道，傳統的被動式開放引流應禁止使用。在網塞充填式腹股溝疝修補術中，同樣存在因網塞自身結構上存在間隙的缺陷，但這種間隙腔是不需要引流的。為了更好的防止網塞內積液及其感染的發生，雷澤華報道[16]在網塞充填固定好后，應將其表面組織縫合關閉來盡可能地避免因淺層組織滲液向深部網塞積聚或感染而波及深層的網塞，從而解決網塞積液造成的感染問題。

3 術后感染的局部處理

3.1 腹壁切口疝感染的處理

3.1.1 早期感染：對于術后幾周的感染要即時發現，即時分開傷口，對傷口內補片周圍所有的感染間隙要充分沖洗和引流，術中若發現補片四周過多形成的折疊或卷曲要進行剪裁，以消除造成傷口不愈的這一重要原因。另外，對固定補片的過多縫線結，因常常不與增生的肉芽組織融合，術后容易引起經久不愈的竇道，也要進行必要的清除。

3.1.2 遲發感染：腹壁疝修補術后數月或數年出現感染，常以切口竇道經久不愈的形式表現出來，其嚴重程度可能不同。這些竇道通常源于補片邊緣及縫線處，處理可以在局部麻醉下切開，清除壞死組織，去除感染縫線，剪去過多的與組織不融的補片，局部充分敞開沖洗后，采用填塞引流，術后換藥等措施。

3.2 充填式腹股溝疝術后感染的處理：充填式腹股溝疝術后感染，可分為淺層感染和深層感染，其兩種感染的處理方法有所不同[16]。

3.3 淺層感染：對于單純切口或修補平片部位的淺層感染，只要感染未波及到深部的網塞，修補材料可不必取出，經過局部沖洗、換藥可愈合。

3.4 深層感染：深層的網塞一旦出現感染，整個網塞勢必成為一個能容納大量細菌和污穢物的空間，加之網塞表面覆蓋的網片限制，使得局部沖洗、換藥均困難，網塞內的積聚物不易被清除。這種情況必須取出網塞和網片，通過換藥才能使傷口愈合。

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第2篇：生物質燃料技術范文

關鍵詞:生物質,成型燃料,熱水鍋爐,節能研究,經濟評價

概述

能源是推動經濟增長的基本動力[1],能源節約則是促進能源發展的重點。生物質能源具有來源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點,特別適合于擁有豐富生物質資源的中國,通過發展生物質能源打造節能新亮點前景可觀。

我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機以后[2],生物質壓縮成型技術已經發展得比較成熟,但是,相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的發展相對滯后。為燃用生物質成型燃料,出現盲目將原有的燃煤燃燒設備改為生物質成型燃料燃燒設備的現象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標。燃燒設備成為生物質能源發展鏈的薄弱環節。因此,根據生物質成型燃料燃燒特性設計合理的生物質成型燃料燃燒專用設備,對能源節約有著重要的意義。

生物質成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質燃料的主要設備之一,直接燃燒固體生物質顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學校、醫院等場所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質燃料且結構合理,此類鍋爐基本達到無煙化完全燃燒的效果,排放達到環保要求,具有較好的經濟、社會和環境效益。

1、生物質成型燃料

1.1生物質成型燃料的元素特性

生物質成型燃料是指通過生物質壓縮成型技術將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。

生物質原料經擠壓成型后,密度可達1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質煤相當,而且便于運輸和貯存。在壓縮過程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結構與原生物質基本相同。各種生物質成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質成型燃料的揮發分均在60% ～70%,因此在設計燃燒設備時應重點考慮揮發分的問題[3]。

1.2生物質成型燃料的燃燒特性

生物質成型燃料經高壓形成后,密度遠大于原生物質,燃燒相對穩定。雖然點火溫度有所升高,點火性能變差,但比煤的點火性能好。由于生物質成型燃料是經過高壓而形成的塊狀燃料,其結構與組織特征就決定了揮發分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質成型燃料的揮發分特性指數大于煤的,其燃燒特性指數較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發分放出的熱量及時傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時揮發分燃燒所需的氧與外界擴散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。

2、生物質成型燃料熱水爐

2.1 生物質成型燃料熱水爐的結構

目前我國擁有多種型號生物質成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應用場合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應用較廣的一種結構形式,其充分考慮生物質燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結構布置如圖1所示[7]。

1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒

9.排污口10.進水口 11.引風機 12.煙囪13.排氣管14.對流受熱面15.出水口

圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖

2.2 生物質成型燃料熱水爐的工作過程

一定粒徑生物質成型燃料經上爐門加在爐排上,根據生物質容易著火的燃料特性,片刻就會燃燒起來,在引風機引導下進行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續燃燒并燃燼,然后經出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入下爐膛繼續燃燒,并與下爐排上燃料產生的煙氣一起經出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后進入煙囪排向外界。

3、節能原理

由有關燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時間和空間。因此,本文將依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,針對鍋爐結構進行節能分析。

3.1 爐排及爐膛

生物質成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結構,即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設計一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內回水的熱傳遞。

燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門加在上爐排上進行預熱、燃燒,由于風機的引導,新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延緩了揮發分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動,使燃燒趨于穩定;同時,揮發分必須通過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進行著火燃燒;在完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續燃燒,直到燃燼。

采用雙層爐排,實現了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩定持續完全燃燒,在提高燃料利用率的同時起到了消煙除塵作用。

3.2 輻射受熱面

早期的部分生物質成型燃料熱水鍋爐設計布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優化設計中,水箱被上下兩個鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。

3.3 對流受熱面

生物質成型燃料熱水鍋爐的對流受熱面分為兩個部分:降塵對流受熱面和降溫受熱面。對流受熱面極易發生以下現象:高溫煙氣與鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現沸騰,增加鍋爐運行的不穩定因素;受整體外形約束,煙道長度設計偏短,導致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現,降溫對流受熱面與降塵對流受熱面常常采取分開布置;降溫換熱面置于上鍋筒內,采用煙管并聯設計,增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達到效果。

3.4 爐門設計

目前應用較多的爐門設計為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運行時微開,在清渣時打開;一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門多而造成的散熱損失。

4、技術經濟評價

4.1 技術評價

研究對象為生物質成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來分析它們各自的優劣。評價針對鍋爐的節能環保性能,主要指標有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國家相關標準比較。

生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標比較如表1所示[8,9]。

從表1中的數據對比可知,生物質成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。

4.2 經濟評價

經濟性評價以設備運行費用為指標,將生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃氣鍋爐、電鍋爐、空氣源熱水器進行比較。各熱水設備的效率及相應熱源(燃料)熱值、單價詳見表2。

運行費用計算公式如下:

(1)

以加熱1t水為基準,溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時需要熱量70000kcal。根據式(1)求得各設備在此負荷下的運行費用列于表2,可知生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上相對較低,但是就目前而言,其固定資產投入費較同類型的其它鍋爐設備要高。不過隨著化石能源價格的上漲和國家對環保的要求的提高,生物質成型燃料熱水鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。

通過技術經濟評價,生物質成型燃料熱水鍋爐在技術上是可行的,經濟上是合理的。該鍋爐用生物質成型塊做燃料,一方面為生物質廢料找到了有效的利用途徑,節約化石能源,另一方面染物排放量低于同類型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會和環保效益。

5、結論

(1)生物質成型燃料熱水鍋爐依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結構設計上充分挖掘節能潛力。鍋爐燃燒效率可達94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。

(2)生物質成型燃料熱水鍋爐在技術性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。

(3)生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上較其它類型設備要低,盡管目前其固定資產投入費相對較高。隨著節能環保要求的提高,此類鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。

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第3篇：生物質燃料技術范文

河南省建設生物質能化產業的重要性和緊迫性

全球每年生物質的總量大約在1.7×1011 噸，估計現在只有6.0×109 噸生物質（約占總量的3.5%）被人類利用。按照能源當量計算，生物質能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，占世界一次能源消耗的14%，是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式，是最具發展潛力的可再生能源。目前，生物質能化利用的主要方向包括：生物液體燃料、生物燃氣、生物質成型燃料、生物質發電、生物質化工等方向。生物質能產品既有熱與電，又有固、液、氣三態的多種能源產品，以及生物化工原料等眾多的生物基產品，這些特質與功能是其他所有物理態清潔能源所不具備的。

據國際能源署統計，在所有可再生能源中，生物質能源的比例已經占到了77%，其中生物質發電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質能源利用總量35%、31%和31%。

很多國家成立專門的生物質能管理機構，主要負責相關政策的制定以及部門的協調事宜，如巴西“生物質能委員會”，印度“國家生物燃料發展委員會”，美國“生物質能管理辦公室”等。

很多國家都制定了關于生物質能發展的長期規劃，確定了具體的發展目標，如美國“能源農場計劃”，巴西燃料乙醇和生物柴油計劃，法國生物質發展計劃，日本“新陽光計劃”，印度“綠色能源”工程等。各國都采取了積極務實的生物質能源發展政策與措施，如歐盟主要采取了高價收購、投資補貼、減免稅費以及配額制度等。美國主要采取了擔保貸款、補助資金和減免稅費等。

2011年，最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產量達到了7 000萬噸，美國燃料乙醇產量達到4 170萬噸。近期美國已把生物質能的重點轉向第二代先進生物燃料，《能源獨立與安全法》（EISA）強制要求2022年生物燃料用量達到1.1億噸，其中先進生物燃料為6 358.8萬噸。第二代生物燃料指“壽命周期內溫室氣體排放比參考基準減少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”，主要包括纖維乙醇、沼氣、微藻生物柴油等。為實現此目標，美國政府采用了投資補助和運行補貼（每加侖1.01美元，約合2 123元/噸，按匯率6.3計算）等方式大力鼓勵先進生物燃料相關的研發、中試、示范和商業化項目建設，已建試驗、示范裝置45套，預計2～3年內可以實現商業化規模生產。

生物質成型燃料方面，歐美的發展最為發達，其主要以木質生物質為原料生產顆粒燃料，其成型燃料技術及設備的研發已經基本成熟，相關標準體系也比較完善，形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈。截至2010年，德國、瑞典、加拿大、美國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國家的生物質成型燃料生產量達到了1 000萬噸以上。

美國POET公司、美國杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運行5萬噸以上規模的纖維乙醇廠。

生物質精細化工產品目前已達1 100多種，如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2，3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、檸檬酸、山梨醇等。據分析，從生物質制取的化學品現已占化學品總銷售額10%以上，并以每年7%～8%的速率增長。美國國家研究委員會預測，到2020年，將有50%的有機化學品和材料產自生物質原料。殼牌公司認為，世界植物生物質的應用規模在2060年將超過石油。

隨著技術的進步，未來生物質能化開發利用將向原料多元化、產品多樣化、利用高值化、生產清潔化方向轉變，纖維乙醇生產成本進一步下降，與糧食乙醇相比將具競爭優勢，成為液體生物燃料的主流產品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺的生物化工產業的興起，將減少對化石資源的依賴，促進綠色發展。遠期生物質快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發展空間。

總體上看，我國以燃料乙醇為代表的生物質能化產業發展基本達到世界先進水平，推廣使用技術成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規劃、試點等方面開展了創造性的工作，為今后的工作打下了基礎。

河南生物質能化產業發展基礎

作為農業大省，河南生物質資源非常豐富。僅農業剩余物的干重量每年為7 000萬噸，占全國1/10。林業剩余物資源量每年為2 000多萬噸，其中生態能源林近期規劃500多萬畝，遠景規劃1 200萬畝。

河南省生物質能化開發利用起步較早，2004年即在全國率先實現了乙醇汽油全覆蓋，成功創造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前，河南省生物質能化利用主要涵蓋了生物質成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發電等方向，涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質發電、乙二醇、乳酸等產品，2010年生物質能利用折標煤420萬噸。

液體生物燃料產品產量超過70萬噸居全國第一，其中燃料乙醇產量超過60萬噸，約占全國的30%，燃料乙醇消費量超過30萬噸。2009年底，河南天冠建成投產了全球第一條萬噸級秸稈纖維乙醇生產裝置，實現連續規模化生產，建立了完整的工藝路線，掌握了多項具有自主知識產權的關鍵技術，部分指標接近或超過國外先進水平，已經通過了國家驗收，具備了進一步產業化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過300萬畝，開展了生物柴油的實驗生產，具備了規模化生產的技術能力。

建成了國內最早的工業化沼氣項目并獲得了廣泛推廣和應用，擁有全球最大的1.5億立方米/年工業化沼氣裝置，配套3.6萬千瓦沼氣發電項目已經并網發電，同時供40萬戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農村戶用沼氣達到361萬戶，普及率18%，大中型沼氣達到2 360處。

生物質發電總裝機45萬千瓦居全國前列，年發電量約10.6億千瓦時。

目前，河南省生物質成型燃料產品產能已超過30萬，年產量20多萬噸，居華中地區首位，其中建立位于河南省汝州市的生物質壓塊燃料生產工程，目前年產生物質成型燃料3萬噸，正在形成年產10萬噸的生產基地，通過示范建設，建立了壓塊成型燃料生產廠原料最佳收集模式、清潔生產模式、成型燃料產業發展模式，生產電耗為40kW?h/t～50kW?h/t，實現了壓塊成型燃料的產業化生產。建立在洛陽偃師市和河南汝州市的成型燃料設備生產基地，目前正在形成年產300臺套的生產能力。

生物制氫方面國內還沒有產業化，近幾年，國內少數學者主要圍繞提高光合細菌的光轉化效率等方面，著手對光合細菌制氫進行了實驗研究，并取得了一些重要進展。河南農業大學在國家自然科學基金、863計劃等項目支持下，正在按照生產性工藝條件進行太陽能光合生物制氫技術及相關機理的研究，并且已經取得了一定的突破，成為河南省重要的制氫技術儲備。

生物質化工產品總產量超過10萬噸。河南財鑫集團2010年建成纖維乙二醇中試裝置，形成了整套工藝技術，達到國內先進水平，正在進行萬噸級產業化示范;河南宏業生化2011年建成全球首套生物質清潔生產2萬噸/年糠醛聯產乙酸裝置，已實現連續規模化生產，達到國際先進水平。

河南農業大學、鄭州大學、河南能源研究所等一批科研機構有較強的生物質能源研發實力。

河南省從事生物質能研發和產業推廣的單位上百家。

2013年，生物質能化產品總產值超過100億元。

總體來說，河南省生物質能開發利用起步較早，達到國內先進水平，其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術和裝備居國內領先地位。

河南省發展生物質能化產業的總體要求

堅持資源開發與生態保護相結合，以不犧牲農業和糧食、生態和環境為出發點，科學開發鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地，規模化種植新型非糧能源作物與生態能源林，加強農林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業有機廢水、廢渣管理，堅持梯級利用、吃干榨凈，建立標準化生物質能化原料收儲運供應體系，推動生物質能化產業綠色低碳循環發展。

堅持頂層設計與先行先試相結合，把握世界生物質能化產業發展方向，統籌謀劃國家生物質能化發展的新模式、新途徑，破解關鍵制約瓶頸和體制機制障礙，以資源、技術、市場發展現狀為前提，在河南先行先試，以點帶面，積極推進，努力探索具有示范帶動意義的生物質能化全產業鏈發展模式。

堅持自主創新與開放合作相結合，立足現有產業基礎，整合聚集國內研發力量和專有技術，強力推進生物質能化核心技術開發，加快關鍵裝備集成，占領世界生物質能化產業發展新高地。開展國際交流與合作，合理引進國際先進技術、裝備與人才，帶動生物質能化產業全面發展。

堅持重點突破與整體推進相結合，以纖維乙醇產業化為突破重點，推進沼氣高值化利用、生物化工和生物質能化裝備規模化生產，加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質快速熱解制生物燃料等先進產品與工藝研發步伐，整體推進生物質能化高起點產業化開發利用，培育規模大水平高的戰略性新興產業。

堅持政府推動與市場運作相結合，發揮政府主導作用，制定積極的產業政策，引導多種經濟主體投入，扶持生物質能化企業規模化發展。建立有效的市場激勵機制，營造良好發展環境，發揮市場配置基礎作用，以市場開拓帶動生物質能化產業持續健康發展。

在發展目標上，充分發揮河南生物質能化開發利用的資源、技術和實踐優勢，集聚優勢企業和科研機構，吸引國內外生物質能化領域領軍人才，開展生物質能化資源梯級循環利用，做大做強生物能源裝備制造業，在全國率先建成規模最大、實力最強、技術最先進的生物質能化示范區，全面發揮示范區的示范、輻射和帶動作用，打造全國的生物質能化源科研、裝備制造和推廣應用基地，占領世界可再生能源領域新高地。

近期目標（2014-2015年）：規劃投資200億元以上，新增工業產值188億元以上。重點推進纖維乙醇產業化，穩定糧食乙醇產量，纖維乙醇生產能力達到50萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到10萬噸/年，聯產糠醛達到5萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力16.5億立方米。生物柴油總生產能力達到50萬噸/年，其中高品質航空燃油占10%以上。新增年產5～10萬噸的成型燃料生產基地2個，生物質成型燃料生產能力達100萬噸;初步奠定生物質能化示范省產業基礎，確立生物質能化發展基本模式。

中期目標（2016-2020年）：規劃投資1 000億元以上，新增工業產值1 600億元以上，其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產能力達到300萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到50萬噸/年，聯產糠醛達到50萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力62億立方米。生物柴油總生產能力達到400萬噸/年，其中高品質航空燃油占30%以上。建成500個左右的生物質成型燃料加工點，形成約250萬噸的生產能力。帶動生物質能化技術升級，基本建成國家生物質能化示范省。

河南省生物質能化產業創新的重點任務

重點發展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣，實施醇電、醇氣、醇肥、醇化多形式聯產，著力提升農林剩余物的資源化利用水平;積極建設工業、畜牧業、農村大中型沼氣工程，提高城鄉有機垃圾資源化利用水平，加快構建新型農村社區配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質化工，初步形成規模化的生物化工產業鏈;完善生物質成型燃料體系的原料收集、儲存、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈，積極推進生物質成型燃料的產業化、規模化生產及應用模式，開拓生物質成型燃料應用新途徑，大規模進行燃油、燃氣替代應用，與煤炭形成相當競爭力;大力推進生物質能化裝備產業;積極探索開展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速熱解制生物燃料等先進生物燃料技術示范。

（一）纖維乙醇產業化

在纖維乙醇產業化方面，圍繞纖維乙醇生產，著力提升纖維乙醇生產和綜合利用技術水平、裝備和自動化水平，能源利用轉化效率和經濟性指標達到國際領先水平。形成包括科技研發、裝備制造、工程設計建設、生產運營、人才培養和隊伍建設在內的完整產業體系;形成秸桿采集、儲存、調運、纖維素酶生產和配送、纖維乙醇生產與集中脫水加工等較為完備的生產經營管理模式，實現纖維乙醇產業化重大突破。

1.纖維乙醇產業化步驟

發揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業人才、技術、資金、管理和市場優勢，不斷提高生物質資源能源化轉化效率，實現不同原料、不同規模、不同產品梯級開發產業化發展。因地制宜，結合城鎮化和新農村建設，以產業集聚區為依托，采取不同產品結構模式，設計建設3～10萬噸不同規模纖維乙醇廠。實施沼渣和爐灰還田，保持土地資源和糧食生產可持續發展。

――采取“醇―氣”模式建設纖維乙醇工廠，實現木質纖維素分類利用，纖維素生產乙醇，半纖維素生產沼氣聯產，木質素殘渣發電供熱。

――結合現有秸稈電廠，采取“醇―電”聯產模式，首先利用秸稈中的纖維素生產乙醇，剩余木質素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產生的沼氣聯產發電，重點解決醇、氣、電一體化技術和裝備系統集成。

――在糠醛和木糖（醇）生產集中地區，整合糠醛、木糖（醇）生產規模，以玉米芯為原料，首先用半纖維素生產糠醛或木糖（醇），剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產乙醇，剩余木質素作為燃料發電，實現纖維乙醇、糠醛（木糖）和發電聯產，提升原料資源利用效率，解決生產環節污染問題，實現“醇―化―電”一體化發展新模式。

2.實施關鍵技術創新工程

――開展纖維素酶生產技術提升研究，不斷提高菌種產酶效率，提升自控水平，進一步降低纖維素酶生產和使用成本，建設配套生產和供應基地。

實施關鍵技術創新工程，重點開展纖維素酶生產、原料預處理、酶解發酵三大關鍵步驟技術攻關，進一步提高纖維乙醇的技術經濟性。

――加大能源植物優選培育和能源作物基地建設力度，利用河南省未開發荒地，種植能源作物，提高原料畝產和纖維素含量，開展規模化能源作物種植。

――依托車用生物燃料技術國家重點實驗室，整合高校基礎研究資源，重點解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產菌種構建，篩選優化高效、耐逆菌株，提高纖維素酶生產效率和發酵酶活，提高多酶系酶解效率，實現纖維素酶生產和使用成本大幅降低。

――構建高效、長壽命、高耐受性代謝工程菌株，選育馴化適合工業化生產的混合糖發酵菌株，實現纖維素、半纖維素共同發酵生產乙醇，提高原料轉化乙醇效率，建設萬噸級技術示范工程。

――開發連續高效低能耗預處理技術和設備、提升同步糖化發酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術水平，形成3～10萬噸工藝技術包。

（二）沼氣利用與農村新能源體系建設

1.工業大中型沼氣與高值化利用

實施纖維乙醇-沼氣聯產，提升食品、輕工、化工、生物醫藥等行業的廢渣、廢液聯產沼氣水平，重點建設日產5萬m3、10萬m3以上的大規模工業化沼氣工程，通過高溫全混厭氧發酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結合的工藝提高厭氧發酵COD去除率、擴大沼氣消化液資源化利用規模，降低有機廢水好氧處理的負荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業泛能網示范，提高能源利用效率，減少污染物排放。鼓勵沼氣規模化生產生物天然氣入站入網，壓縮生物天然氣（CBNG）用作車用燃氣、居民用氣及發電。

工業大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機廢水、廢渣排放企業，按照集中就近原則，合理布局，優先配套建設分布式能源供應系統。

2.農村大中型沼氣和農村新能源體系建設

按照堅持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮化道路的要求，將生態文明理念和原則全面融入新型農村社區，構建農村新能源體系。以大中型沼氣建設為核心，加快農村能源消費升級，為新農村建設提供高品位的清潔能源，提高農村居民生活質量，改善居住環境，推進生物能源鎮（社區）示范，推動綠色、健康、生態文明的新型農村社區建設。依托大型養殖企業或利用秸稈建設大型沼氣集中供氣工程，并在條件具備的社區試點沼氣分布式能源，實現氣、電、熱聯供。開展農村微電網示范，探索可持續的運營模式。開展太陽能熱水系統和地熱能采暖并提供生活熱水示范項目建設。根據各地資源條件，開展沼氣、小水電、太陽能、地熱能、風能等多種能源組合的用能方式示范，探索適宜中部地區的農村能源發展模式，推動農村新能源體系建設。

3.城市生活垃圾沼氣

在省轄市或地區性中心城市，結合城市污水和有機垃圾收集，建設大型或超大型工業沼氣工程。對生活垃圾進行二次集中分類處理，構建“有機廢棄物―厭氧發酵―沼氣發電―沼液沼渣制肥”等循環經濟鏈條。在建或新建垃圾填埋場配套建設填埋氣回收裝置生產沼氣，鼓勵大中型垃圾填埋場建設沼氣發電機組。

4.生物質熱解氣化

以城市廢棄物和農村生物質廢棄物為對象，結合工業園區的能源需求，建立熱電氣聯供的生物質燃氣輸配系統示范工程。大力推行區域集中處理模式和循環經濟園、工業園等園區模式，選取已經啟動基礎設施建設程序的項目作為示范工程，真正做到科技與需求相結合、技術與產業相結合。提高生物質氣化技術水平，限制生物質氣化產業發展的一個主要原因是技術仍處于較低水平，未來的發展首先要解決技術問題，包括加強生物質氣化基礎理論研究，提高氣化爐工作效率、燃氣凈化效率，提高裝備系統穩定性，增強系統自動化程度，完善產業鏈各項關鍵技術，打造生物質氣化技術流水線生產。擴展氣化技術應用領域，不但要將生物質氣化技術應用于木質生物質原料，還需根據生物質原料來源及單位用途，發展適于工業生物質、農業生物質、城市生活垃圾等多元生物質氣化技術，并根據用途發展高品質燃氣技術、氣化供熱、發電、制冷等多聯產技術。實現生物質氣化技術產業裝備生產的規模化，提高裝備的設計水平，擴大裝備的生產規模，實現設備的系列化、標準化、大型化，并完善上下游相關企業單位，實現裝備技術的自主化設計制造，取得自主知識產權，構建完整的生物質氣化技術裝備設計與制造產業鏈。

5.生物質制氫

河南省乃至我國的生物制氫技術尚未完全成熟，在大規模應用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多，如高效產氫菌種的篩選，產氫酶活性的提高，產氫反應器的優化設計，最佳反應條件的選擇等。生物制氫技術利用可再生資源，特別是利用有機廢水廢物為原料來生產氫氣，既保護了環境，又生產了清潔能源，隨著新技術的不斷開發，生物制氫技術將逐步中試和投產，成為解決能源和環境問題的關鍵技術產業之一。

（三）成型燃料產業化

在成型燃料產業化方面，發揮河南省科學院能源研究所有限公司、農業部可再生能源重點開放實驗室、河南省生物質能源重點實驗室、河南省秸稈能源化利用工程技術研究中心等科研院所的人才和技術優勢，依托河南省秋實新能源有限公司、河南奧科新能源發展有限公司、河南偃師新峰機械有限公司等企業，加大生物質成型燃料的關鍵技術突破和產業化推廣。完善生物質成型燃料原料、工藝、產品、應用等環節，建設原料收儲運模式，優化組合工藝生產線、降低能耗、提高自動化控制程度，加大推廣力度和規模。

1.成型燃料產業化步驟

――根據河南省不同地域的生物質原料分布產出規律，結合生物質成型燃料生產模式及生產企業生產實際情況，開展收儲運的理論研究和試驗示范，建立生物質原料的收儲運模式，解決農林生物質原料收儲運成本費用問題。建立健全農林生物質原料收儲運服務體系，建立適宜不同區域、不同規模、不同生產方式的農林生物質原料收儲運體系。在河南省有代表性的區域，建成規模不小于5萬噸/年的成型燃料收儲運生產示范體系。

――研究生物質物料特性參數、生物質成型過程特性參數以及成型產品特性參數在線式數據采集與控制系統，保證生物質成型燃料全生產系統的智能化控制，保證成型系統穩定持續運行。將生產系統穩定生產時間提高到5 000小時/年，實現工業化連續生產。

――根據河南省不同地域原料特性，開發出以木本原料為主的高產能、低能耗的顆粒燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/小時，成型燃料生產電耗達到60kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到1萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產2萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。

――根據河南省不同地域原料特性，開發出以草本原料為主的高產能、低能耗的塊狀成型燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/h，成型燃料生產電耗達到40kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到3萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產5萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。

2.成型燃料規模化替代化石能源關鍵技術與工程示范

針對目前生物質成型燃料在燃料利用環節存在能源轉化效率不高、應用規模小，高效綜合利用及清潔燃燒技術水平不高等問題，開展成型燃料氣化清潔燃燒關鍵技術設備研發和推廣，從而實現生物質成型燃料的高效清潔燃燒利用，規模化替代燃油、燃氣等清潔燃料。

――研發成型燃料高效氣化及清潔燃燒關鍵技術，開發生物質成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐，研制低熱值燃氣高效燃燒及污染控制技術，取得生物質氣化系統與工業窯爐耦合調控技術。燃燒設備規模達到MW級，能源轉換效率達到75%，各項環保指標達到燃油或燃氣爐窯排放指標。建設年消耗千噸的生物質成型燃料的氣化燃燒替代工業窯爐燃料的示范工程，實現生物質能源在工業窯爐上應用的突破。

（四）開發相關生物化工及綜合利用產品

積極推進生物化工產品技術研究和產業化示范，實現對石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產物如二氧化碳、木質素等開展綜合利用，提高產品的附加值;開展纖維質原料制取乙二醇項目產業化示范;拓展生物乙烯及下游產品產業鏈，開拓乙醇深加工新產業鏈;開發生物丁醇和生物柴油相關生物化工品。

1.二氧化碳基生物降解材料和化學品

加強高活性、安全、低成本催化體系研究，突破反應條件溫和、環境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術，開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產業化示范。積極研發二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關鍵技術，重點發展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發泡材料和阻隔材料等深加工產品。

2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產品產業化

依托天冠、財鑫等在生物化工技術研發方面具有優勢的大型企業集團，開展纖維質糖平臺為基礎的生物化工醇技術攻關和產業化示范，重點發展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產品產業化示范。依托宏業生化發展糠醛下游深加工產業鏈包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等。

開展纖維乙二醇等多元醇生產技術優化改進和產業化示范，提高生產效率和產品收率、質量，正在建設萬噸級產業化示范裝置，到2015年完成10萬噸級乙二醇、丙二醇生產裝置，到2020年形成50萬噸生產能力。

開展纖維素水解物生產丁醇菌種的選育（葡萄糖木糖共利用），推進細胞表面固定化技術及其反應器的開發，采用反應-吸附耦合的過程集成研究，縮短發酵周期，提高產物濃度和分離效率，2015年完成2萬噸級纖維丁醇示范，2020年形成10萬噸/年纖維丁醇生產能力。

開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產品的深度開發，2015年建成連續化和規模化生產基地，2020年形成年加工50萬噸糠醛生產規模。

3.生物乙烯及下游產品

開展乙醇高效催化制乙烯產業化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關鍵技術，提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率，實現生物乙醇生產乙烯工藝的長周期、低成本、穩定運行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環氧丙烷-乙二醇-聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）兩條產業鏈，大力發展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。

4.木質素高值化開發利用產品

提高木質素綜合利用水平，重點開發膠粘劑、有機緩釋肥料、木質素復合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產品，拓展其在化工、農林、建筑等領域的應用范圍。

（五）微生物柴油產業化

根據國內外現有研究成果，結合綠色化和生物精煉概念的理念，實現微生物柴油的產業化。微藻等微生物養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。集合微藻等微生物優良品種選育、高效轉化、規模化養殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現微生物柴油和副產品的多聯產。

1.木質纖維素生物質的綜合處理技術

木質纖維素生物質主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，經過一定的物理/化學處理，木質纖維素糖化，用于微生物的培養。副產物中的糠醛等物質會影響微生物的生長和代謝，綜合的處理技術目標是將這些副產物控制在最低的水平，同時達到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學處理要配合溫度、壓力，適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術，從而達到能量消耗最小，水解產物變性最少的效果。這些處理技術綜合起來需要針對不同物料有序實施。

2.產油微生物脂類代謝的遺傳調控

對于產油微生物油脂過量積累的機制當前還停留在生化水平上。利用基因組學、蛋白組學和轉錄組學技術，研究產油微生物脂肪代謝的基因調控機制，通過對某些關鍵基因實施遺傳修飾，使其朝著人為設定的代謝流方向發展，最大限度的發揮轉化作用。理解脂肪代謝的基因調控原理還有利于通過不同發酵模式調控油脂積累，有利于更好的利用工業廢棄物生產油脂，有利于通過培養基營養限制調控脂肪的積累，有利于利用小分子誘導物調控細胞的繁殖和脂肪積累。

3.微生物柴油原位轉酯技術

傳統的微生物柴油生產周期長、成本高，而且打破微生物堅實細胞壁的操作很難實施。基于微藻等微生物生物柴油生產的周期分析顯示，90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上，表明油的提取工藝的進步將大大影響生產成本，決定著生物柴油加工產業的經濟效益。近期“原位”轉酯方法用于藻類生物產油生產受到密切關注，這種在細胞內酯類與醇類接觸直接發生轉酯反應，而不需要將脂類提取出來再與其發生反應。這種直接轉酯技術，不僅能夠用于微生物的純培養物，同時有效適用混合培養產物的生物柴油生產。研究顯示，原位轉酯技術能夠降低樣品中的磷脂的量，甚至達到不能檢出的水平。生物質的含水量會極大的影響油脂的提取率，而小球藻原位轉酯研究發現，適當增加轉酯反應底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質中獲得較高產率的生物柴油，將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設備投入，明顯降低生產成本。

4.生物精煉概念下的微生物柴油生產技術體系

木質纖維素物質來源廣泛，如果在處理過程中將某些附加值較高的化學提取出來將會大大提高收益。同時，將微生物菌體所含的營養物質充分利用也會大大節省原料成本，例如將酵母菌提油后的殘渣經過加工脫除抗營養因子后再用到微生物培養基的配制，可以節省大量含氮營養添加物。轉酯反應的副產物甘油可以提純后加工成丙二醇，后者是一種附加值更高的化學原料，甚至粗甘油用于培養基添加會提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發酵生產甲烷或氫氣，也可以通過微藻培養回用有機營養物。

5.生物柴油相關生物化工品

積極利用生物柴油副產品甘油，采用高活性、高選擇性的催化劑，突破反應熱移除、微生物法二羥基丙酮等關鍵技術，重點開發環氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮（DHA）等高附加值精細化工產品，拓展其在醫藥、化工、食品等領域應用范圍，實現資源高效綜合利用。

6.生物質乙酰丙酸平臺化合物

完成以玉米秸稈為原料水解生產乙酰丙酸工藝的優化設計與中試，解決生產過程設備腐蝕問題，完成乙酰丙酸的分離純化工藝，完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生產工藝設計，將生物質高效轉變為乙酰丙酸等平臺化合物。完成千噸級的生物質水解生產乙酰丙酸聯產糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設及運，完成放大級的生物質水解的生產乙酰丙酸工藝包的開發設計。

7.生物質間接液體燃料

開展生物質間接液化技術及產品開發，利用生物質先氣化成合成氣（由CO和H2組成的混合氣體）、然后再將合成氣液化得到的產品，如甲醇、二甲醚、費托汽柴油等，逐步建立中試及示范工程。

8.生物質納米材料

以生物質作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復合材料，所制備的納米材料具有優異的固碳效率、催化性質和電化學性質，使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領域潛在重要應用，使其成為合成技術研究的熱點。

（六）強化生物質能化裝備產業化與基地建設

圍繞生物質能化產品規模化開發利用，依托特色產業集聚區，發揮骨干裝備制造企業的產業基礎和技術優勢，加強與國內外優勢生物質能化裝備企業和專業科研院所合作，整合上下游企業，完善特色生物質能化裝備產業鏈。突出集成設計、智能控制、綠色制造和關鍵總成技術突破，培育一批具有系統成套、工程承包、維修改造、備件供應、設備租賃、再制造等總承包能力的生物質能化裝備大型企業集團，建設一批特色鮮明、技術先進、在全國有重要影響的生物質能化裝備基地。

1.農林原料收儲運裝備

以洛陽、許昌等農機產業集聚區為重點，集合國內先進農林機械制造企業，引進國外先進制造技術，骨干企業，重點突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎共性技術，大力發展稻麥撿拾大中型打捆機、玉米秸稈收割調質鋪條機、棉稈聯合收割機、能源林木收獲機械、高效粉碎機械與成型機等重大整機產品，帶動相關零部件產業配套發展，切實提高生物質收集、裝載、運輸、儲藏的高效性和通用性。

2.纖維乙醇成套裝備

以南陽新能源產業集聚區為重點，依托天冠集團現有纖維乙醇成套裝備，集成國內外先進技術，加大設計研發力度，加快推進具有自主知識產權的纖維乙醇成套裝備技術提升，打造世界領先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點開發原料預處理低溫低壓、大型連續汽爆技術和裝備，纖維素酶大型、高效生產技術和裝備，大型高效連續酶解發酵技術和裝備，高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備，木質素燃燒高效能量轉化裝備。2015年前形成年總裝10套3～10萬噸級纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬噸纖維乙醇成套裝備能力。

3.沼氣生產及沼氣發電成套裝備

以南陽新能源、鄭州經濟技術、安陽高新技術和長葛市等產業集聚區為重點，依托天冠集團、森源集團等骨干企業，加快發展有機廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產、沼氣制取生物天然氣、民用沼氣加壓輸送、撬裝式CNG加氣站以及生物天然氣分布式能源集成等成套裝備。加強與美國通用、德國西門子和日本三菱等國外優勢企業合資合作，大力發展2 000千瓦以上大型沼氣發電技術和裝備。在南陽形成大型工業沼氣成套裝備基地，在許昌和周口形成農村大中型沼氣成套裝備基地，在鄭州形成生物天然氣分布式能源與CNG加氣成套裝備基地，在安陽形成城市有機垃圾沼氣成套裝備基地。

4.生物質成型燃料及其高效利用成套裝備

依托河南省科學院能源研究所有限公司、河南秋實新能源有限公司等，建成成型燃料成套生產設備和生物質熱解氣化、高效燃燒及生物質成型燃料氣炭油聯產設備加工生產基地。

5.生物柴油和生物熱解技術裝備

依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽、商丘裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。

6.生物化工產品關鍵裝備

依托河南財鑫集團、華東理工大學、天津大學，設計研發優化改進秸稈制乙二醇等多元醇高效預處理、糖化、連續氫化裂解反應器和節能精餾分離等關鍵設備。

依托河南天冠集團、鄭州大學、清華大學、浙江大學、中山大學、中科院上海生命科學研究院等，設計研發優化二氧化碳降解塑料反應釜、脫揮擠出造粒、產品改性等關鍵設備，生物柴油副產物甘油制1，3-丙二醇反應自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關鍵設備，纖維丁醇發酵分離耦合反應器、離交樹脂產物分離等關鍵設備。

依托宏業生化、河南省科學院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學院，設計低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應器、高效多級蒸發等關鍵設備;改進廢液無公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關鍵裝備。

7.生物柴油和生物熱解技術裝備

依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。

8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車

與國內外知名汽車發動機制造企業合作，依托鄭州日產、海馬和宇通開發乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發專用發動機、燃料供給及控制系統、氧傳感器等，2015年后形成批量生產能力，配套建設相應的燃料（E85、車用生物天然氣）輸、供、儲設施。2020年靈活燃料汽車產能達到20萬輛以上，雙燃料汽車產能達到10萬輛以上。

（七）其它先進生物燃料技術創新和示范

加大科技研發投入和攻關力度，加快推進生物柴油、航空生物燃料、生物質快速熱解制生物燃料等其他先進生物燃料技術取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產生物柴油和萬噸級纖維丁醇等示范工程建設，2020年前推動含油林果生產航空生物燃料和高級油產業化發展，微藻養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。

1.生物柴油

在鄭州、洛陽、開封、商丘、安陽、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業廢棄油脂富集的地區，加快建立工業廢棄動植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系，以餐廚垃圾油脂和工業廢棄動植物油脂為主生產車用生物柴油。到2015年形成20萬噸/年產能，2020年前在全省推廣，形成30萬噸規模。

集合微藻優良藻種選育、高效轉化、規模化養殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現生物柴油和副產品的多聯產。

2.航空生物燃料

在南陽、洛陽、三門峽、安陽等山地丘陵區推進規模化的含油林果原料基地建設和采集體系建立，到2020年實現以含油林果為主要原料生產航空渦輪生物燃料和高級油，規模達到25萬噸/年。

3.生物質快速熱解生產車用生物燃料

圍繞生物質快速熱解生產生物油、生物油催化加氫生產車用生物燃料，開展關鍵技術與工程示范研究。2015年完成千噸級中試。2020年建成5萬噸級的生物油催化加氫生產車用燃料示范工程。

第4篇：生物質燃料技術范文

關鍵詞：生物質成型燃料 鍋爐設計 雙層爐排 動態評價 技術經濟

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-01

1 雙層爐排的設計依據

我國在生物質成型燃料燃燒上進行的理論與應用研究較少，然而它的確是能有效解決生物質高效、潔凈化利用的一個有效途徑。目前來說，沒有弄清楚生物質成型燃料理論，需要將原有燃煤鍋爐進行一定程度的改造升級，但是爐膛的容積、形狀、過剩空氣系數等和生物質成型燃燒是不匹配的，也因此導致了鍋爐燃燒效率和熱效率很低，污染物排放超標。所以，根據生物質成型燃料理論科學來進行設計研究專用的鍋爐是目前急需解決的重要問題。

1.1 燃燒特性

以稻草，玉米稈，高粱稈，木屑為例子，對比它們的工業分析、元素分析、以及發熱量的數值，我們可以得出結論：生物質成型燃料的揮發分遠遠高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，熱值比煤要小。（1）原生物質燃燒特性，原生物質尤其是秸稈類的生物質密度較小，體積大，揮發分在60%～70%之間，易燃。熱分解時的溫度低，一般來說，350C就能釋放80%的揮發分，燃燒速度很快。需氧量也遠大于外界擴散所提供的氧量，導致供養不足，從而形成CO等的有害物質。（2）生物質成型燃料特性，生物質成型燃料密度遠大于原生物質，因為其經過高壓才能形成，為塊狀物，結構和組織的特征使得其揮發分逸出速度和傳熱速度大幅度降低，而其點火溫度升高，性能差，但比煤的性能要強。燃燒開始的時候揮發分是慢速分解的，在動力區燃燒，速度也中等，逐漸過度到擴散區和過渡區，讓揮發分所發出熱量能及時到達受熱面，因而降低了排煙的熱損失。在其揮發分燃燒后，焦炭骨架結構變得緊密，運動氣流無法讓其解體懸浮，因而骨架炭能夠保持住它的層狀燃燒，形成燃燒核心。它需要的氧氣和靜態滲透擴散的一樣，燃燒時候很穩定并且溫度很高，也因而降低排煙的熱損失。

所以說，生物質成型燃燒相比之下優點更明顯，燃燒速度均勻適中，需氧量和擴散的氧量能很好匹配，燃燒的波浪比較小，更穩定。

1.2 設計生物質成型燃料鍋爐的主要要求

（1）結構布置，采用了雙層爐排的設計結構，也就是手燒爐排，并且在一定高度加上一道水冷卻的鋼管式爐排。其組成包括了：上爐門、中爐門、下爐門、上爐排、下爐排、輻射受熱面、風室、燃燼室、爐膛、爐墻、對流受熱面、排氣管、煙道和煙囪等。上爐門是常開設計的，用作投燃料和供給空氣。中爐門則可以調整下爐排上燃料的燃燒，并可以清理殘渣，只打開于點火和清理的時候。下爐門用來排灰，提供少量空氣，在運行時微微打開，看下爐排上的燃燒情況再決定是否開度。上爐排以上的地方是風室，上下爐排間是爐膛，墻上則設計有排煙口，不能過高，不然煙氣會短路。但過低也不行，否則下爐排的灰渣厚度達不到。設計的工作原理，讓一定的粒徑生物質成型燃料通過上爐門燃燒，上爐排產生的生物質屑和灰渣可以在下爐排繼續燃燒。經過上爐排的燃燒，生成的煙氣與部分可燃氣體通過燃料層然后是灰渣層而進到爐膛內，繼續燃燒，并且和下爐排上燃料所生成的煙氣混合，然后通過出煙口通向燃燼室，再到后面的對流受熱面。下爐排可以采取低、中、高這樣三個活動爐排，因為燃料粒徑和熱負荷的大小不同。這樣就達到了讓生物質成型燃料分布燃燒的目的，能夠緩解其燃燒的速度，還能匹配需氧量。完全燃燒率得到提升，消除煙塵也更有效化了。鍋爐受熱面設計，換熱面以輻射換熱為主的形式叫作輻射換熱面，又稱作水冷壁。由計算得出其受熱面的大小，為保持鍋爐內的爐溫和生物質燃料的燃燒，要把上爐排布置成輻射的受熱面。而形式是對流的換熱面則是對流受熱面，也叫作對流管束，其大小能由公式計算得到。引風機選型，引風機是用來克服風道阻力以及煙道的。選擇風機的時候必須考慮其儲備問題，否則會造成計算帶來的誤差。風量和風壓能由計算來確定，選擇型號要依據制造廠的產品目錄。

2 對雙層爐排生物質成型燃料鍋爐的前景分析

生產與利用實際上就是一個把生產目的、手段還有投入人力物力財力之間進行合適的結合的過程。這不是簡單的經濟過程，是技術與經濟相互結合的過程。技術因素和經濟因素要協調，才能使這項技術得到更好的推廣和發展。

2.1 技術分析

雙層爐排生物質成型燃料鍋爐設計的熱負荷是87千瓦，熱水溫度95攝氏度，進水的溫度是20攝氏度，熱效率也能高達70%，其排煙溫度200攝氏度。它在技術的性能上十分占優勢，有很高的熱效率和燃燒效率，也減少了有害氣體和煙塵的排放量，符合我國的標準，對環境帶來的損害小，所以可以考慮廣泛應用于各種活動生產中來。

2.2 經濟分析

在經濟效益方面，因為該鍋爐的燃燒效率較高，所以能很大程度燃燒燃料，因此制造的熱能量等損失小，節省了不少燃料費用。對比燃煤鍋爐，更為經濟適用。另外，成本費里包括了固定資產的投入與運行費用。而固定資產投入費包含了設備與建設費，該鍋爐的成本為一萬元，安裝和土建費則是五千元，運行費也含有電費、原料費、人工費以及設備維修費。而優點是簡單的設備能節省人工費。如果對成型技術還有設備做進一步的研究，可以在原有成本上再降低，因此也是可取的，適合經濟發展的。

3 結語

（1）在技術上，雙層爐排是一個很大的進步，能很好的提高效率，而且控制了污染物的排放量，也達到了工質參數的設計要求，隨著燃料能源的價格上漲，還有科研人員加強對生物質成型技術的深入研究，這種鍋爐一定能占有不錯的市場。（2）用技術經濟學來分析鍋爐，能得出一個大致結果就是，該鍋爐投資較大，但是長期看來，是經濟可行的，其效益也是符合投資要求的。只是和燃煤鍋爐比較起來，燃煤的價格占有優勢，但如果化石能源的價格上漲，并且環保力度加大，雙層爐排生物質成型燃料鍋爐會越來越占據優勢的一面。

參考文獻

[1] 劉雅琴.大力開發工業鍋爐生物質燃燒技術前景分析[M].工業鍋爐，1999.

[2] 林宗虎，徐通模.應用鍋爐手冊[J].化學工業出版社，1996（6）.

第5篇：生物質燃料技術范文

一、經驗：通過立法、規劃和鼓勵補貼等政策，持續推動生物質資源的研究、開發和利用

（一）美國通過立法和補貼政策促進生物質乙醇產業發展

美國是世界上最大的乙醇生產國，乙醇商業化生產始于上個世紀90年代，玉米一直是其主要的生產原料。20世紀90年代開始，美國以法律形式確定了生物質能源的主導地位和具體發展指標。2002年11月，《美國生物質能與生物基產品展望》報告對美國生物質資源研究做出了遠景規劃，提出到2030年，美國生物質能和生物基產品將發展成為完善、成熟并可持續發展的產業，為美國農業經濟增長創造新的機遇，并向消費者提供性能優良、綠色環保的生物基產品。

1999年，美國了《開發和推進生物基產品和生物能源》總統令，制定了到2030年以生物質燃料替代目前石油消費總量30%的發展目標，占國家電力的5%、交通運輸燃料的20%和化工產品的25%。2005年，美國能源部提交的報告顯示：生物質能已經開始對美國的能源做出貢獻，2003年提供了1億噸標煤能量，占美國能源消費總量的3%，超過水電而成為可再生能源的最大來源。

為了實現上述目標，美國在生物質資源研發領域的資金投入逐年遞增，其中，包括2008年12月能源部投資2億美元支持利用生物質原料生產先進生物燃料的商業化研究與實踐、2009年1月其能源部與農業部聯合支持有關生物燃料、生物質能及生物基產品生產技術與過程的研發項目等。即使在金融危機發生之后，生物質資源研究仍成為美國經濟復興和再投資計劃的重要組成部分。2009年5月，美國能源部宣布，復興計劃中將有7.865億美元用于加快先進生物燃料的研究和開發、以及商業規模的生物精煉示范項目等。

發展生物燃料對美國經濟發揮了極大的推動力量。據統計，僅 2007年發展乙醇使美國減少進口2.28億桶原油，原油進口減少量約占美國原油進口總量的5%，相當于為美國經濟節省了165億美元；乙醇生產經營、乙醇運輸以及新建乙醇生產企業投資，共為其國內生產總值增加476億美元，為美國各經濟領域創造了近24萬個工作崗位；使美國消費者增加了123億美元收入，為聯邦政府創稅約46億美元，同時為各州和當地政府創稅36億美元。

奧巴馬上臺后，提出了7000多億美元的巨額經濟刺激計劃，同時，確保實現國會設定的2022年美國生物燃料年產量達到360億加侖的目標。為減輕糧食負擔，美國已經做好了向非糧的二代生物燃料過渡的部署，到2030年，生物燃料替代30%化石運輸燃料中，玉米原料只占6.7%，九成以上將是非糧原料。其最新舉措是加快纖維素燃料乙醇的研發和產業化。（詳見表1）為盡快實現第二代生物燃料技術的產業化和商業化，美國政府采取了一系列刺激和鼓勵政策。

2007年10月，美國生物質研發技術咨詢委員會了新的生物燃料與生物基產品路線圖，確定了生物質技術發展的主要障礙和解決途徑。

（二）歐洲各國對替代燃料的立法支持、差別稅收以及油料植物生產的補貼，共同促進了生物柴油產業的快速發展

歐盟委員會提出，2010年運輸燃料的5.75％用燃料乙醇和生物柴油替代，到2020年這一比例將提高到20％。法國計劃到2015年生物柴油的產能將從現在的每年600萬噸增長到1000萬噸。目前，意大利是歐洲生物柴油使用最多的國家之一。在2001年制定的金融法中，意大利計劃在3年內將生物柴油的生產配額從12.5萬噸增加到30萬噸。德國政府鼓勵使用生物柴油，對生物柴油生產企業全額免除稅收，使其價格低于普通柴油。德國在2003年頒布法規，準許自2004年起，無需標明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同時，德國還規定了機動車使用生物燃料的最低份額，從2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新規定的出臺將使生物柴油營業額從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%。西班牙2002 年12月30日頒布法令，對生物燃料全部免征特別稅，該稅是浮動的，根據石油產品和生物燃料生產成本的變化進行調整。

2009年4月23日，歐盟的生物燃料政策也拍板定案，其生物燃料也有了一個明確的目標和發展方向。《可再生能源指令》和《燃料質量指令》這兩道與生物燃料政策相關指令的產生，將對歐洲生物燃料行業的未來發展起著決定性的作用，并影響全球生物燃料市場。

（三）巴西通過規劃推動生物柴油發展

巴西是世界上最大的可再生能源生產國。2002年，聯邦政府推出生產和使用生物柴油計劃（PNPB），計劃目標為：2008年1月開始，將在全國燃料消費中，添加2％的生物柴油，到2013年1月該比例將上升到5％。為了推進該計劃，聯邦政府分步驟、分階段實施。

第一階段：可行性分析階段。結論是：在經濟上，可以擴大就業，增加收入，縮小區際之間的收入差距。在社會發展上，可以扶持社會弱勢階層，提高低收入者收入水平。在環境上，通過使用生物柴油，減少廢氣和空氣污染，可以降低社會的醫療成本。在發展戰略上，可以減少對進口能源的依賴，降低國家能源安全風險。

第二階段：完善法律和政策階段。首先，定義和規范生物質能源，同時在法律、政策、稅收上給予支持。在稅收上針對發展程度不同的地區采取不同的優惠稅率，給予貧窮地區更多的稅收減免。按照該種差別稅率的邏輯，政府政策有義務保護兩個薄弱環節：（1）農民的種植環節。聯邦政府為了鼓勵小農戶種植油料作物，保障全部收購，創造了一個“社會燃料”憑證，以此來決定企業稅收減免的多少。（2）市場環節。政府公布生物柴油的質量標準，以保障提供到市場上的都是高質量的產品。

第三階段：計劃的實施階段。在各項法律、政策和稅收標準確立以后，2004年12月6日，聯邦總統宣布推出PNPB。2005年，第一個加入2％生物柴油的加油站開業，聯邦政府以拍賣的方式收購生物柴油，只有擁有“社會燃料”憑證的企業才能參加拍賣。政府的介入和收購，主要目的是形成實在的市場需求。

目前，世界可再生能源消費僅占總能源消費的14％，而巴西占45％。巴西還是世界上最大的乙醇出口國，30年來，乙醇生產導致巴西原油消耗下降，累計節省520億美元，還提供了100萬個工作崗位。

二、各國開發生物質能源帶來的啟示

（一）利用自身資源稟賦的比較優勢，尋找新的替代原料來源，力求保持能源安全、環境安全與糧食安全協調發展

從中國的情況看，上海財經大學財經研究所張錦華與吳方衛研究認為，我國農產品中資源稟賦最高的是甘薯，玉米也有一定優勢，小麥不具有優勢。但由于當時國家急于解決陳化糧問題，采用玉米和小麥作為生物質能源原料。以玉米為主的生物質能源發展路徑并不完全基于資源稟賦優勢的策略。同時，與美國地多人少相反，中國的人口眾多，即使采用一定優勢的玉米為原料的生物質能源發展路徑也受到糧食安全問題的制約。雖然我國有大量的鹽堿地、荒地等劣質土地可種植甜高粱，也有大量荒山、荒坡可以種植麻風樹和黃連木等油料植物，但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學規劃。我國雖然在西南地區種植了一定規模的麻風樹等油料植物，但不足以支撐生物柴油的規模化生產。生物質燃料資源不落實是制約生物質燃料規模化發展的重要因素。生物質資源的發展是生物質能源的根本問題，優良的作物品種是發展生物質能的重中之重。

（二）政府積極參與，為生物質能源的產業化發展創造良好的市場環境

生物質能源產業是具有環境效益的弱勢產業。2000年以來，我國建立了包括燃料乙醇的技術標準、生產基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優惠等在內的政策體系，但為避免對糧食安全造成負面影響，國家開始對以糧為原料的燃料乙醇的生產和銷售采取嚴格管制。對于生物柴油的生產，國家還沒有制定相關的產業政策，也沒有完善的銷售渠道。此外，生物質資源的其它利用項目，如燃燒發電、氣化發電、規模化畜禽養殖場大中型沼氣工程項目等，初始投資高，需要穩定的投融資渠道給予支持，以降低成本。同時，需建立行之有效的投融資機制做保障，促進生物質資源的開發利用。

（三）將扶持生物質能源的產業化發展納入到國家的可持續發展戰略中

我國非糧作物的燃料乙醇尚處于試驗階段，要實現大規模生產，還需在生產工藝和產業組織等方面做大量工作。以廢動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但發展潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的技術尚處研究階段，一些相對成熟的技術缺乏標準體系和服務體系的保障，產業化程度低，大規模生物質能源生產產業化的格局尚未形成。

（四）加強生物質資源研究對于國家可持續發展具有很強的戰略意義

第6篇：生物質燃料技術范文

(一)化石能源儲量及開采情況

化石能源(石油、天然氣和煤炭)是經濟社會發展和提高人民生活水平的物質基礎。世界化石能源的剩余探明可采儲量為9000億噸油當量(toe)。其中，石油和天然氣均為1600億toe左右；煤炭儲量最為豐富，為6000多億toe。

石油資源分布極不均衡。中東、俄羅斯和非洲的石油探明可采儲量占世界總量的77％，是世界商品石油的主要來源。亞太地區的石油探明可采儲量和消費量分別占世界總量的3.3％和30％。中國相應的份額分別為1.3％和9.3％，是石油資源相對短缺的國家。

石油是重要的化石能源資源，在全世界一次能源消費結構中，石油所占的份額中約為40％左右，是形成現代工業和促進經濟增長的動力。

煤炭是古老的燃料，從19世紀60年代開始大規模開采、使用。至今，在中國、美國等一些國家中，煤炭仍用作主要的發電燃料。中國是煤炭資源豐富的國家，煤炭仍然是主力一次能源，份額保持在70％左右。

為提高使用效率、減少排碳和對環境的污染，煤炭應用的創新方向是發展潔凈的煤炭技術和煤炭液化、轉化技術，生產運輸用液體燃料和化工產品。

(二)石油消費情況

世界石油年消費總量近40億噸，工業化國家(經合組織和俄羅斯)的消費量占62％；占人口大多數的非工業化國家(新興市場經濟體)，石油消費量僅為38％。

美國是石油消費量最多的國家，年消費量為9.4億噸，相當于其他5個消費大國(中國、日本、德國、俄羅斯和印度)消費量的總和；人均石油消費量3噸多。中國的石油消費量為3.6億噸，人均消費量較低，僅為0.28噸左右。

不同國家的民用、商業和工業的能源消費量和消費品種均各不相同。交通運輸部門的能源消費以石油產品為主，石油總消費量中約有70％用作運輸燃料油，此份額的多少各國均不同。在氫燃料和燃料電池汽車大規模進入市場之前，這種消費形勢將不會有太大的變化。

中國是經濟快速增長、尤其是以制造業為主的發展中國家，為了給生產廠增加原材料和能源供應，運輸服務功能就需要加強。人均收入提高之后就會促進道路和航空運輸服務的發展。近年來，中國運輸、郵電和倉儲的石油消費量約占石油總消費量的25％左右；中國仍然是人均燃料油消費量較低的國家。隨著汽車數量的增長，運輸部門的燃料消費量就會相應上升。

美國的年人均運輸燃料油消費量2.3噸。歐盟各國平均1.0噸，中國僅為0.08噸。

(三)能源的轉型

在人類發展歷史中，在能源使用上已經歷了好幾次能源轉型。從使用木材、薪炭為燃料到19世紀中葉大量使用煤炭，20世紀30年代開始向使用石油過渡，目前正在向以天然氣為主的方向轉變。隨著石油資源的逐漸減少，未來三四十年后產量即將達到峰值，此后進入“后石油時代”。在石油資源將逐步被替代的前夕，科學技術界提出了林林總總的替代方案和工藝路線，替代能源課題涵蓋了眾多的科學領域、技術專業和產業行業。替代能源項目的實施會受到資源、技術、經濟和實施條件等因素的約束，需要根據一定的時空條件做出技術經濟評估，規劃出發展路線。

氫燃料時代：構建以氫燃料為基礎的能源系統是一項需要較長時間才能完成的系統工程，包括許多工程技術課題的研發，如原料開發、制氫方法、氫氣儲存運輸技術、氫能燃料電池系統和車輛、氫能安全和氫能系統設施等技術。

發展氫燃料的三大課題是：開發高功率、長壽命、廉價的燃料電池；實現高能量密度的車載與地面氫燃料儲存設施；使用可再生能源的廉價制氫工藝技術有待突破。

從使用化石能源為主的時代過渡到氫燃料時代也許需要幾十年甚至一個世紀。

對于發展氫燃料仍存在著不同觀點。

支持者認為應該接受氫能，因為沒有其他有競爭力的運輸燃料替代方案。電力、生物質和化石基的合成油替代方案都不可行。

由于燃料電池汽車簡化了汽車的機械、液壓轉動系統和生產工藝；汽車制造商就會接受燃料電池汽車技術。汽車主了解燃料電池汽車具有加速快、行車安靜、維修量小等特點之后也會接受這種新型汽車。

反對氫燃料人士認為“氫能是黑色的”，因為它目前主要來自煤炭等能源。發展氫能不能迅速解決能源、溫室氣體問題。發展汽車用燃料電池和氫氣的系統設施還面臨許多技術、經濟的障礙。

總之，氫燃料作為替代石油產品在節約燃料、減少溫室氣體排放和改善汽車性能等方面均有優點。盡管對發展氫燃料仍有爭議、又難確定推廣日程，及早做出發展規劃和經濟論證是有意義的。

(四)石油替代

世界石油資源量終將逐漸減少以致最終枯竭，石油資源匱乏是人們關注的熱點問題。對于石油產量到達峰值時間，不同學者提出了各種不同論點。一些學者曾預測世界常規原油生產的峰值將在2010年到達，有的則認為常規石油產量可持續增長20--30年或更長時間。按照目前石油年產量和年增長速率預測，當石油年產量達到峰值(60億噸)后，產量就將逐步下降。

總體形勢是：(1)勘探、鉆采技術進步可將更多的石油資源開發成為探明可采儲量；(2)非常規石油(包括油砂瀝青、特重原油和油頁巖等)儲量豐富，開采、煉制技術不斷進步，將補充常規石油的不足；(3)替代燃料生產技術(包括風能、太陽能、生物質能等可再生能源及核能的推廣應用)、非常規石油資源開采及其加工技術、天然氣制油(GTL)技術、煤煉油技術(cTL)、生物質制油技術(BTL)等的發展和應用將可逐步替代部分石油資源；(4)燃料使用技術和節能技術的進步將減緩石油消費的增長。

從目前石油生產形勢看，約有63個產油國的產量處在峰值后期，35個國家尚未達到峰值。世界石油產量達到峰值的時間取決于石油消費的年均增長率和科學技術的進步等條件。較高的石油資源基數會推遲峰值產量到來的時間。近幾十年來，石油資源基數不斷攀升，已從上世紀40年代的820億噸，升至2000年美國地質勘探局(USGS)估算的最高值5310億噸。

盡管石油產量的峰值有可能于本世紀中期出現(可能會推遲)，但如不未雨綢繆，屆時必定會m現全球性的能源危機。人們應該認識到：至本世紀中期(2050年)，盡管石油資源將逐漸減少，如果及時、積極地采取應對措施，在石油產量達到峰值之前解決石油替代問題，那么石油資源匱乏問題將得到一定程度的化解。

中國油、氣資源相對短缺，發展替代能源尤其具有重要意義，也是解決能源問題的根本途徑。除了具體項目的實施需經反復地技術經濟論證之外，具體發展方針、工藝路線更需要高層決策者根據國家資源條件、技術發展狀況，高屋建瓴地從國家的長遠規劃角度和可持續發展理念出發，預測到替代能源方案三五十年的發展前景，進行統籌安排、制定替代能源發展

戰略和路線，實現能源轉型。

本文試圖以我國資源、技術條件為基礎，就發展運輸燃料的宏觀經濟評估問題做一探討。根據國內石油用途及使用情況，論述內容以運輸燃料的替代為重點。結合我國的國情和資源狀況，著重介紹煤基和生物質基的替代燃料生產技術和交通運輸工具及其節能問題。拋磚引玉，供有關領導和決策者參考，其中涉及到的具體技術課題，請參閱筆者編著、即將由中國石化出版社出版的《石油替代綜論》一書。

二、宏觀評估的基準

(一)原料資源及其可得性

生產替代燃料的原料種類繁多，性質各異、可得性也不同。必須衡量資源量及可供應量等做出評估。

煤炭資源：中國是煤炭資源較為豐富的國家，國土資源部公布的煤炭探明可采儲量為2040億噸。全國煤炭預測資源量約為4.55萬億噸。但我國又是人均煤炭擁有量偏低的國家(中國和美國的人均煤炭擁有量分別為160噸／人和800噸／人)。

中國的煤炭消費以發電、供熱(占50％)和工業用煤(包括煉焦、建材等占40％)為主；民用、農業、商業和交通運輸用煤占10％。

國民經濟高速發展，使煤炭消費量迅速增長，煤炭年產量已增至26億噸。

發展煤制油(CTL)產業，需耗用大量的優質煤炭原料(每生產1噸運輸燃料油，約需耗煤4噸)，應根據發電、工業和服務業發展的用煤量來綜合規劃替代燃料生產的煤炭可供應量。

天然氣資源：是生產替代燃料、氫燃料的重要原料，我國的天然氣資源相對較少。

生物質資源：包括谷物和油料植物、木質纖維素秸稈和能源作物。數據顯示：中國乃至亞洲均為可再生能源(包括生物質、太陽能、風能、地熱和水力)短缺地區，人均擁有量僅為100公斤(世界人均值為300公斤)。中國農業、林業生物質廢料資源不足、也未建成生物能源產業。有合適水資源的荒漠地區可發展生物質能源的種植。

生產燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均為農作物，不僅占用良好耕地、光合效率也低。我國的人均糧食、油料占有率均較低(人均糧食占有率僅0.38噸／人?年)，所以玉米生產乙醇和食用植物油生產生物柴油均不應是替代燃料發展方向。

中國農作物秸桿資源量約為6億噸。扣除飼料、還田用肥料等，可供作能源資源量約折合標準煤1.7億噸，林業廢料約折合標準煤3.7億噸。

甜高粱制乙醇是開發中的技術。莖桿中的糖分可發酵生產乙醇，榨汁后的纖維素和半纖維素也可用作生產乙醇原料。

生產薯類作物地區可以發展薯類制乙醇技術，用木薯制乙醇每畝地可產乙醇0.2噸。除了薯類的前期預處理過程與玉米原料不同外，其他工序均相近。薯類發酵的殘渣營養價值較低，通常用作沼氣或肥料。加工薯類淀粉的水耗量較大，污水處理難度較大。

(二)能耗與能效率

替代石油生產過程的能耗是重要的經濟指標。

煤直接液化為高壓高溫操作、生產流程長。水電等公用工程和氫耗量均較高，生產過程綜合能效率為50％左右，即使用2噸一次能源(煤)最終轉化為1噸油品。

煤間接液化采用一次通過式合成流程、與聯合循環發電技術相結合的聯產流程是生產運輸燃料油的優化路線。聯產合成油的IGCC電站系統可以提高能效率(達到52％--55％，常規合成僅為42％左右)，并可降低建設投資和生產費用。

目前玉米生產燃料乙醇的能效率已達1.34。每生產1公斤高熱值的燃料乙醇需消費化石能源0.34公斤(包括玉米耕種、玉米收獲、乙醇生產和燃料乙醇分配)。

生物柴油的能效率為1.313。即每生產1公斤能量的生物柴油需消費化石能源0.313公斤。

所以嚴格說，目前的生物燃料并非完全的“綠色燃料”。

(三)環境影響與溫室氣體(GHG)排放

用碳基化石能源生產替代燃料造成的溫室氣體排放量超過原油煉制過程。以煤炭生產合成油為例，煤炭中約70％含碳在合成過程轉化為CO2排入大氣中，造成溫室氣體效應。即使采取CO2回收或填埋技術后，也仍有約10％含碳未能回收而排入大氣中。

在CTL生產流程中應考慮CO2回收、利用，以解決溫室氣體排放問題。CTL生產過程中增加碳回收將導致過程的能效率降低2％--3％，生產成本約增長25％。建設投資也將相應增加。

以CITL為例：每噸合成油的碳排放量2--2.4噸(聯產電力的合成油廠，碳排放量約相當于進料含碳量的72％--77％。CO2回收系統的碳撲集量約相當于原料煤含碳量的70％)。

替代燃料生產過程還可能造成大氣污染物的排放，對局部的環境和居民健康構成危害。例如：硫氧化合物(SOX)擴散范圍可達幾百公里。形成“酸雨”危害土壤和農作物生產。澳大利亞曾計劃發展大型油頁巖工業項目，由于未能解決二惡英毒害防治問題而被迫擱置、停建。

(四)建設投資

煤炭直接液化或間接液化工廠的單位油品(噸/年)的建設投資約1.2萬元，煉油能力為500---1000萬噸／年的燃料型煉油廠，單位生產能力(噸/年)的建設投資約在1500--2000元。據此估算，與投資有關的折舊費、維修費用和保險費等項均相應增大，煤制油項目的固定成本約為煉油項目的6倍。

煤直接液化過程包括高苛刻度的加氫過程和大量的固體物料破碎、研磨過程；水電等公用工程能耗為20公斤／噸產品，使生產成本增高。

宏觀而言，CTL項目應包括相應的采煤、鐵路運輸、供電及供水等公用工程設施，綜合投資費用就更高了。

(五)生產成本與價格

替代燃料的生產成本與原料價格、公用工程消耗量和建設投資密切相關。由于CTL是投資密集的工業，不僅固定成本會相應增加，稅率和資金回報率也應相應增加，才能促進資金積累和鼓勵投資信心。考慮這些因素，CTL的投資利潤率應不低于12％。

上述增加成本因素必然導致替代燃料價格上升，對石油燃料的競爭力降低。

(六)占用土地

多數生物質能源是靠光合作用、攝取太陽能獲得的。發展生物質原料生產需占用大量耕地或開墾荒漠土地。就土地的“能量收獲密度”而言，不同產品差別很大。糧食生產乙醇的轉化效率低：單位耕地面積的乙醇產量差別很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3噸／公頃。

每生產1噸生物柴油占用耕地面積(公頃)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕櫚油：0.2。

黃連木每畝地可產生物柴油60公斤(產1噸油需占地17畝)，麻風樹果可產生物柴油180公斤(產1噸油需占地5.6畝)。

微藻生物柴油每公頃可達到40--60噸產量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但對日照強度和二氧化

碳供應有特定要求。

(七)水資源

替代燃料生產過程需耗用一定量的水資源。直接液化CDTL的耗水指標為7--8噸／噸生成油；間接液化CITL的耗水量指標為8--10噸／噸生成油。若包括原料煤的水洗，則總耗水量可達10--12噸／噸生成油。水資源也是發展CTL工業的制約因素。中國北方是水資源短缺地區。

微藻生產生物柴油，在微藻培育過程需要補充水，可使用鹽堿水或海水等非飲用水源，取決于藻類的品種。在荒漠地區發展微藻生物柴油尤其需要考慮水源問題。

三、石油替代方案

運輸車輛的能耗與客貨運輸量、車輛的效率、使用燃料種類有關、提高運輸車輛的效率對于節約燃料、減少溫室氣體排放均具有重要意義。

替代燃料的發展路線應與汽車發動機和汽車發展趨勢相適應。從使用內燃機汽車、推廣混合動力汽車(HEV)到未來的燃料電池汽車是必然的發展趨勢。這一發展時程要經歷較長時間和逐漸的過渡。因此，不同時期需要有不同的替代燃料發展路線。最先是解決汽、柴油和航空燃料的替代；然后是為推廣插電式混合動力汽車(PHEV)或電動汽車提供電力；最終則是為燃料電池汽車提供氫燃料。

改進、提高運輸車輛效率的節能效應是顯著的。例如：常規內燃機汽車通過改進發動機系統、傳動系統、機泵負荷、驅動系統和減低車身重量等就可提高汽車的行車效率。汽車內燃機的均勻充氣壓燃技術可大大節約油耗。推廣HEV汽車和發展燃料電池汽車的節油效應更為顯著。1公斤氫燃料就約相當于8升汽油。

按照油箱到車輪(TTW)表示的運輸過程能量效率計算：常規火花塞式的汽油內燃機汽車的TTW效率為16.7％；混合動力汽油內燃機汽車為20.7％；可使燃料經濟性提高24％。未來的氫氣燃料電池汽車可按40％計算；燃料經濟性約可提高150％。

生產替代燃料的原料包括煤炭、天然氣、生物質、太陽能、風能、核能等。不同發展時期的使用的替代燃料有：液體替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是電力，最終是使用氫燃料。

以下按不同的原料(煤炭、天然氣和生物質等)生產各類替代燃料工藝方案的宏觀經濟性論述如下：

(一)煤炭

在內燃機汽車時代，用煤制油技術生產液體替代燃料的兩種工藝均有在進行產業化示范的項目。國內具備了煤制油技術的工程設計和建設能力

在油價較高、煤炭價格相對較低的條件下，在煤資源豐富地區適合建設煤制油工廠。

煤制油是投資密集的產業，還需要配套建設相應規模的煤礦、交通運輸和公用工程系統設施。全系統的綜合投資可能高于深海天然石油、非常規石油的開發，做好CTL建設項目的綜合宏觀技術經濟論證是必要的。

煤制油過程造成了溫室氣體排放效應，需要采用CO2回收和埋存技術以減少排碳。建設減排設施將降低過程的能效率，還將導致每噸油品增加上千元的減排費用。

1、煤直接液化(CDTL)技術

國內建設的CDTL項目，在工藝流程、工藝設備和控制技術等方面均有改進和創新；已進展到大型工業示范階段。

CDTL為高壓加氫技術，工藝特點是使用高壓、高溫工藝設備，操作條件苛刻；耗用大量氫氣。汽油質量好、柴油十六烷值低，需經過調合才能出廠

2、煤間接液化(CITL)技術

國內正積極推動CITL技術的產業化，已建設了3個示范廠。

主要優點：生產潔凈的成品油、柴油質量好；生產費用低于CDTL，適合于在生產過程中回收C2。

主要缺點：工流程較長；能效率較低(常規流程42％，聯產電力較高、約50％--55％)，石腦油不適合制造汽油，而適合用作裂解(生產乙烯)的原料。

由整體燃氣化聯合循環(IGCC)發電與合成工藝組成的油一電聯產系統可擴大生產規模、提高系統能效率(55％)，相應降低建設投資。

發展合成油工廠的幾個技術問題：

①由大型煤氣化爐、先進合成技術和IGCC發電系統組成的聯合工廠在工程建設和生產運行上均缺乏經驗。

②聯合工廠耗水量大，(用水指標約為8--12噸／噸合成油)，污水處理和對地下水源污染問題也值得關注。

③煤礦規模應與合成油工廠配套，生產規模為年產合成油300萬噸合成油廠，年耗煤量為1500---1600萬噸(包括發電和燃料用)，需要配置大型煤礦基地。國家應根據資源條件配合電廠擴建考慮建設油電聯產企業。

④溫室氣體排放問題：每噸合成油的碳排放量2--2.4。

3、煤電為電動車提供能源需要采用潔凈的煤燃燒技術提高發電的效率。IGCC煤發電技術的能效率達40％。建設投資較高(約8000元／kW)

4、煤制氫：在氫燃料推廣初期將以煤制氫為主要方式。采用先進技術的大型煤制氫工廠，氫燃料成本就可降到燃料電池汽車可接受的水平

(二)天然氣

近年來我國天然氣資源量有了較快增長。但是，目前國產天然氣量和進口液化天然氣數量仍不能滿足城市民用燃料和調峰發電的需要。考慮到資源可得性和原料價格等因素，應慎重評估建設天然氣制油(GTL)項目的技術經濟可行性。

(三)生物質

在內燃機汽車時代，生物質替代燃料的主要發展路線為燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物質制油等項。

1、燃料乙醇

(1)纖維素生物質生產燃料乙醇。纖維素(如秸稈)制燃料乙醇技術：用農業秸稈或能源作物生產燃料乙醇可望于5--10年內實現工業化。纖維素制乙醇的技術課題是提高纖維素水解效率、降低纖維素酶的成本、開發木糖發酵用的微生物菌種和優化生產過程，如果這些關鍵技術能在今后10年內取得突破性進展，2020年將有可能達到替代率達到20％的水平。開發中的技術包括：

①開發水解用的纖維素酶：纖維素酶是由具有不同功能多種酶的重組體。美國研發目標是降低酶的生產成本(把酶的有效成本從170美元／噸乙醇降低lO倍，達到17美元／噸乙醇)、提高酶的比活性。近期把纖維素酶的比活性提高3倍(相對于Trichodermareesei系統)，最終目標是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我國也應制定相應的目標。

②糖類發酵用的微生物：為了實現秸稈生產乙醇技術的工業化，需采用DNA重組技術開發出一種新的微生物重組體，以便可以同時將葡萄糖、木糖和阿拉伯糖發酵為乙醇。研究發現：植入幾種DNA基因體的發酵單胞菌可以同時進行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的發酵。已經開發出了具有乙醇產率高、可在低PH值條件下發酵、副產物產率低的菌種；適合于工業生產使用。

③聯合流程：為了將纖維素生物質完全轉化為乙醇需要采用聯合發酵流程。使用可以同時將葡萄糖、

木糖和阿拉伯糖發酵為乙醇的微生物，在生產上可降低耗電量；減少冷卻水用量；將發酵罐生產能力從2.5克／升小時提高至5克／升小時，從而可以大大降低發酵罐的容量，降低建設投資。

(2)糧食生產乙醇不是發展方向，這是因為：糧食作物的光合作用的效率低；糧食生產乙醇的轉化效率低：單位耕地面積的乙醇產量(噸／公頃)：甜高粱為4.0；甘蔗為3.1；玉米為1.3；中國的可耕地面積少，人均糧食水平偏低(僅約為0.38噸／人?年)。

(3)其他原料：非糧乙醇生產技術研發現狀。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐澇耐鹽堿等特性。每畝地可收獲鮮莖桿4--5噸。莖桿的榨汁作為發酵制乙醇的原料。目前，莖稈的儲存、防止霉化變質和木質纖維素利用等技術問題尚未解決。薯類：在盛產薯類地區可適當發展燃料乙醇的生產。

2、生物柴油

2006年世界生物柴油總產量約為750萬噸，相當于680萬噸(油當量)。

生物柴油的原料種類繁多。除了食用植物油外、發展木本油料作物、回收餐飲廢油等非食用油資源是發展生物柴油的方向。 發展生物柴油工業，需要為副產甘油開發新的用途。生產環氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供選擇。

植物油經過加氫處理生產綠色柴油是第二代生物柴油工藝。產品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烴等特點。國外已建成了工業生產裝置。此類裝置適合于建在煉油廠內部以充分利用已有的供氫和水電供應設施。

10萬噸／年生物柴油工廠的建設投資約3億元左右，折合單位能力的建設投資指標為3000元／噸／年。

以大豆油為原料生產生物柴油工廠的生產成本與植物油原料價格密切相關。大豆價格為3000元／噸和4000元／噸時，生物柴油生產成本分別約為4700元／噸柴油當量和5100元／噸柴油當量。

3、微藻柴油

美國等國家已經對微藻生產生物柴油課題進行了近30年的開發研究，經過實驗室和戶外研究，已經在優選藻類品種、光合作用機理、培育方法和條件、培育水池構造等方面取得成果。一些公司正在積極從事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反應器”的開發，推動微藻柴油的工業化生產。

微藻生產生物柴油的工業化取決于地區擁有的資源條件、微藻生產技術和工藝設備的開況。

資源條件主要包括：氣候和日照條件、C2和營養物的來源；微藻柴油工廠應靠近煉油廠、發電站、油田天然氣田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育過程需要補充水，可使用鹽堿水或海水，取決于藻類的品種。

微藻培育：培育微藻設施已經研制了光生物反應器和露天培育水池兩種方案。在建設投資和運行上各有優缺點，均處于研究、開發階段。尚未進入工業示范階段。

微藻生產技術包括微藻收獲、生物質干燥、提取生物油等過程，均為開發中的技術。

微藻柴油的主要優點是單位土地面積產率比用植物油生產柴油高出幾十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面積的開放式培養池或密閉式光生物反應器，需要巨額投資。

4、生物質制油(BTL)

國外已開發成功了木質纖維素兩段氣化生產合成氣技術，并已建成了合成氣生產運輸燃料的示范裝置。

生物質制油包括生物質氣化和合成2個工序，系統熱效率較高(50％--55％)。但生物質原料的集運困難，考慮適宜的原料收集半徑，BTL生產規模以年產生物油≤10萬噸為宜。BTL單位投資約為1.5--1.8萬元／噸／年，高于CTL。

5、生物質發電廠

規模為25--50MWe熱效率(28％)，遠低于大型IGCC燃煤電廠。建設投資也高于后者。

生物質發電改為煤一生物質混燒具有減少排碳效應，是更適宜的組合。

四、對比方案

石油替代的宏觀規劃存在諸多的不確定因素，除了應反復論證、及時修訂外，尤其需要根據資源、工藝路線和目的產品等條件做出不同方案的橫向比較，才能得出較為切合實際的發展方針、路線。

許多一次能源(如煤、天然氣、生物質和微生物)都能通過CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技術路線轉化為烴燃料，但它們同時也可是發電(CTE、GTE、BTE)的原料。從而可組成不同的橫向對比方案。例如：既可引出諸如煤發電一生物質制油與煤制油一生物質發電的兩組宏觀對比方案。又可引出(用太陽能的)微藻制油一煤發電與煤制油一太陽能發電兩組宏觀對比方案。另外，電力汽車的能耗低于內燃機汽車，于是，從原料煤開始，可以有煤制油、煤發電兩組對比方案，從中可以看出發展電動汽車對社會和消費者的節約效應。實例說明如下：

(一)煤或生物質交叉生產電力或運輸燃料

設定煤制油―生物質發電和生物質制油―煤發電兩組方案。煤制油和生物質制油規模均為年產運輸燃料油100萬噸；或是用煤、生物質為發電燃料，進行兩組方案的對比。原料年消耗量分別為：煤炭330萬噸，生物質原料600萬噸。綜合比較主要結果如下：

能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物質發電能效率(28％)低于IGCC燃煤發電(40％)：

建設投資：BTL規模較小，單位建設投資比CTL高(約20％)。原料煤量同等的CTL31)--投資(140億元)高于煤IGCC發電廠投資(110億元)；

生產規模：生物質大規模集中運輸困難，BTL只能到年產10萬t級規模，生物質發電廠規模在25--50MWe之內；

環境效應：CTL的溫室氣體排放率為石油煉廠的1.8倍，煤―生物質聯合制油(CBTL)的GHG排放率僅相當于原油煉制過程的20％，故環境效益好于CTL；

生物質發電改為煤―生物質混燒也是合理的組合。

(二)電動汽車和汽油汽車的能效率對比

實質上是CTL-煤發電的能效率對比。

HEV汽車可將回收的動力轉化為電力再利用，插電式混合動力汽車(PHEV)可直接用電力替代汽油。若常規內燃機汽車每百公里耗油量按7.2升計、電動汽車耗電量按18kWh計，則相應的油-電當量為：2.5kWh電力可替代1升汽油。

若汽油和電力均為來自煤炭，上述事例既說明先進交通運輸工具的節能意義，又表明不同煤炭利用路線的經濟性。說明如下：

暫按4.0kWh電力替代1升汽油計算，即5.4MWh電力(即1kW裝機容量)相當于1噸汽油。可以就CTL和煤發電兩條工藝路線，從原料消耗和能效率、投資和社會效益等方面對比，生產同等數量燃料的效果作出如下比較：

煤耗和能效率：CTL生產1噸燃料需耗用標準煤3.5噸，綜合能效率為45％；IGCC煤發電生產5，4MWh電力耗用標準煤1.8噸，能效率為40％；生產等量運輸

燃料的耗煤比率為制油：發電=1：0.51。 建設投資：CTL工藝，1噸生產能力的建設投資約為1.4萬元；1KW發電能力的IGCC電廠建設投資約為0.8萬元；燃煤電廠投資大大低于CTL技術。

消費者收益：駕駛PHEV汽車按每年節約汽油0.5萬元、支付電費0.24萬元，凈節約燃料費0.26萬元；購車差價按2萬元計算。則增加購車費的靜態回收期達8年。為推動“以電代油”，國家應實施購買PHEV汽車的優惠政策。

環境效應：PHEV汽車可實現零碳排放。GHG效應優于汽油車。

(三)2種原料―2種產品交叉方案

太陽能是地球一次能源的唯一來源，可采用塔式集熱技術發電、也可為微藻生物柴油的生產提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技術生產燃料油的原料、也可用作IGCC技術的發電燃料。這就可組成煤制油―太陽能發電(方案甲)和微藻柴油―煤發電(方案乙)兩組對比方案。

以年產替代燃料100萬噸為基準，CTL制油和發電用煤量相等。設定太陽能集熱發電規模與煤發電相等。進行此兩組方案的技術經濟比較。主要結果如下：

a)相同煤加工量的煤制油投資(140億元)高于IGCC煤發電(110億元)。

b)煤制油能量轉化效率(45％)高于IGCC煤發電(40％)；但如上所述，電代油具有節能效應。

c)太陽能塔式集熱發電按峰值計算達70GWP，折合年均20GW，投資高(280億元)(應還有降低空間)；微藻柴油尚未建成工業裝置(全部按高效的光生物反應器估算投資約為300億元)。兩者的投資均為數量級估算，投資額接近。

d)同等規模的微藻柴油工廠建設投資大大高于CTL。

e)微藻柴油―煤發電組合方案有利于電廠煙氣的C02利用。

f)太陽能集熱發電、微藻柴油均需占用大量土地。適合于建在光照條件好、地勢平坦的荒漠(微藻需有水源)地區。

g)根據數據粗略估算；方案甲的經濟性好于方案乙。

五、小結

1、煤制油技術基本成熟，是正在進行產業化示范的技術。煤制油的發展規模受到煤炭的可供應量(煤炭是發電和工業的重要燃料；我國煤礦產能已位居世界第一)和石油價格趨勢等因素的約束，只能適度發展。在地區規劃的基礎上宜通過論證及早確定全國發展規模，不宜各行其是。預期中遠期的石油替代規模約可相當于“一個大慶”。

2、油砂瀝青和特重質原油約占世界原油資源總量的一半，油頁巖也是重要的非常規石油資源。預計今后20--30年期間，非常規石油生產將有較大的發展以補充常規石油的短缺。預測表明：2030年非常規原油的產量將可增長至占世界石油總產量的10％左右。我國擁有油頁巖煉油工業基礎，發展油頁巖工業需要改進加工、煉制技術，提高生產規模，解決環保技術問題。

3、生物質制油發展規模受資源可得性、資源綜合利用等因素的約束。發展生物質能源作物的種植、充分利用生物質廢料(秸稈、林業廢料、生物垃圾)，在發電、制油和其他用途優化利用、綜合平衡的基礎上，可考慮用3億噸原料生產替代燃料0.5億噸(石油當量)作為中遠期的發展目標。

第7篇：生物質燃料技術范文

關鍵詞 生物質；生物質產業；能源短缺；新農村建設

中圖分類號 P968 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2007)04-0125-0003

在全球能源危機和大氣污染日漸嚴重的雙重背景下，生物質產業作為一個新興產業出現并迅速發展。對于處在該背景之下且正在進行社會主義新農村建設的中國來說，發展生物質產業顯得尤為重要。生物質產業是指利用可再生或循環的有機物質［1］，包括農作物、樹木和其它植物及其殘體、畜禽糞便、有機廢棄物，以及利用邊際性土地和水面種植能源植物為原料，通過工業性加工轉化，進行生物質產品、生物燃料和生物能源生產的一種產業，具有可持續性、生物質數量巨大、利用形式多樣性等特征。

1 我國生物質產業的現狀

自20世紀70年代以來，在全世界范圍內爆發的幾次石油危機，直接激發了全人類對可再生能源開發的重視和嘗試。而大氣環境污染問題也越來越多地受到世界各國的關注。研究表明，酒精燃料不僅是一種極佳的替代能源，還具有很好的環保效果。因此，在石油價格高漲、汽車尾氣困擾城市大氣環境的雙重背景下，推廣乙醇汽油也就成了大勢所趨。一些西方國家隨之而動，紛紛頒布法規，規定必須要把10%的酒精加入到汽油中混合使用。我國推廣乙醇汽油最早是在1998年，當時糧食庫存積壓嚴重，加之國際原油價格不斷上漲、大氣環境污染日益嚴重的現實，政府開始考慮用陳糧加工乙醇添加到汽油中給車輛提供動力。2000年6月，中國環境科學院向國務院提出了“關于加快推廣汽油乙醇的建議”報告。2002年，國家批準了吉林、黑龍江、河南和安徽的四家公司為首批國家級燃料乙醇產業試點基地。據初步統計，吉林省從2003年11月正式啟動車用乙醇汽油銷售到2005年2月末，東北三省共銷售車用燃料乙醇汽油194萬t，累計節約原油70多萬t(Eeve.energy.gov/biomass)。

沼氣的利用在我國已經有了一定的開發利用基礎和經驗，農村沼氣建設已被許多地方政府列為一項重要的工作計劃。據統計，截止2004 年底，全國戶用沼氣池已有1 541 萬個，年產氣55.68 億m3；農業養殖場大中型沼氣工程2 492 處，總池容222.2 萬m3，產氣0.89 億m3。到2005年底戶用沼氣池則達1 800萬口，年產沼氣約65億m3，折合464萬t標準煤（見中國新能源網）。農村沼氣計劃的實施不但成功解決了農村垃圾的處理問題，也幫助農民實現了增收節支的目標，社會、經濟、生態三大效益成功顯現。

我國生物質能應用技術研究從20世紀80年代以來一直受到政府的重視。國家“六五”計劃就開始設立研究課題進行重點攻關，取得了一系列的研究成果。目前秸稈致密加工成型技術水平日趨成熟，已研發出一系列農作物秸稈成型技術及其配套設備，并通過小規模試點示范初步探索出了推廣應用的途徑。燃料乙醇、生物柴油、生物塑料等主產品工業轉化技術基本成熟且有較大的改進空間，成本降幅一般在25%～45%，在新疆、山東、四川等地已取得進展。由生物質技術制取的燃料酒精、生物油作為汽車等的替代能源的加工工藝已可使新型燃油達到歐洲Ⅱ號排放標準，而通過改造加工工藝和改良植物燃油成分基因的方式，可提高到歐洲Ⅲ號排放標準。但是，為了避免引發糧食安全問題，考慮不再用糧食作為原料的時候，技術轉換等一系列問題也會隨之而來。目前，生物質能源轉化最可行的技術就是玉米加工，如果要轉換原料，很多技術和利益上的問題就必須要解決。而目前利用纖維資源制造乙醇的技術尚不成熟，一些核心技術（如酶制劑技術）也仍然掌握在國外公司手中［2］。技術瓶頸仍然是限制我國生物質產業發展的一大因素。

目前我國的生物質能轉換成本還比較高。其中，燃料乙醇的生產成本目前仍然高達每噸3 300多元。為了使車用乙醇汽油與同標號的普通汽油“同升同價”，保證我國汽車新能源戰略的順利實施，國家給予了制造燃料乙醇企業相當大的優惠政策，規定生產1t燃料乙醇補貼1 000元左右；對燃料乙醇生產企業免征5%的消費稅；對生產燃料乙醇的增值稅實行先征后返。此外國家還將根據相關政策優先供給陳化糧。因此，政府在扶持生物質產業發展的過程中一直充當了“埋單者”的角色，付出了相當的代價。

2 關于我國發展生物質產業的幾點思考

2.1 糧食問題是否讓位于能源問題

糧食問題在中國永遠是壓倒一切的政治問題。因此，對于糧食問題是否讓位于能源問題的疑問，答案再明確不過。但是，就目前出現的玉米價格瘋漲、“汽車與人爭口糧”的局面來說，卻不免讓人擔憂。據《經濟觀察報》的報道，在2005年年初，吉林玉米價格每噸1 000元仍無人問津，而現在在每噸價格高達1 400元的情況下采購商還是搶不到貨，玉米主產區的價格比主銷區的價格還要高很多，玉米庫存量開始出現急劇下降的現象。主要原因是：

（1）目前玉米仍然是生產乙醇汽油的主要原料。據統計，我國的玉米消費量，從1999年到2003年的幾個年度中平均增長速度僅有1%，但從2004年開始，隨著燃料乙醇新增長點的出現，酒精消費玉米量增長速度卻達到了20%。2001年國內酒精原料中玉米原料占總量的比重為59%，到2005年，這一比重已上升到76%。目前以玉米為原料的乙醇加工業比重約在80%左右。

（2）由于生產燃料乙醇有利可圖，包括投機資本在內的大量項目紛紛上馬，導致玉米需求量大幅增長。今年進入11月份以來，一場糧油價格上漲的趨勢開始波及我國。而與此同時，以玉米、小麥等糧食為加工原料的燃料乙醇項目也紛紛上馬。據了解，目前以生物燃料乙醇或非糧生物液體燃料等名目提出的意向建設生產能力已超過千萬噸。其中廣西自治區有24家企業想爭取參與試點，四川報到發改委的試點項目也有10個。在過去的兩年間，僅黑龍江和吉林兩省就上了100 多家酒精廠。再加上一些企業以食用、醫用為名義實際上卻與燃料乙醇有染進行變相投資的原因，我國生產燃料乙醇的產能已大大超過預期，由此造成玉米需求量大幅增長。

針對這一情況，國家發展與改革委員會（簡稱發改委）、財政部已迅速共同下發了《關于加強生物燃料乙醇項目建設管理，促進產業健康發展的通知》，要求立即暫停核準和備案玉米加工項目，并對在建和擬建項目進行全面清理。

兩部委的緊急剎車行動暴露出目前我國生物質產業發展過程中存在的問題。因此，對于我國糧食深加工的項目還需要政府的科學規劃和宏觀調控，對是否將農作物以及常規木材納入生物質能原料的范圍也需要慎重考慮和認真計劃。

2.2 政府是否繼續充當“埋單者”的角色

為了保證新能源戰略的順利實施，國家給予制造乙醇燃料的企業相當大的優惠政策。生產成本與定向購銷價格之間的差價由政府來埋單，并且保證在結算時乙醇企業每噸燃料乙醇有100元左右的利潤空間（見中國經營報）。政府的支持政策一度成為各地爭上項目的重要策動力。雖然政府部門已經認可這是一種成長的代價，但在該產業逐步發展成熟且具備一定的競爭力之后，政府則應逐步退出“埋單”，不再繼續給予企業直接的財政支持和補貼。而相關的企業則應該開始按照市場規律獨立運行，開始自己為自己“埋單”。這就意味著，在未來的發展中企業必須尋找到新的替代原料和先進的轉化技術，以應對國家政策補貼力度減弱甚至取消后原料價格上升帶來的更大的成本壓力。

2.3 生物質產業也需要污染治理

可持續性是生物質產業的一大特征，其最終生產的產品具有環保作用，可以實現循環利用，在緩解空氣污染、治理有機廢棄物、保護生態環境方面具有明顯效果。但生物質產品生產過程本身卻存在著很大的污染風險。例如，生產燃料乙醇不但要消耗大量的水資源，其生產過程還會產生大量廢氣、廢渣和廢液，如果直接排放，不僅會對環境造成極大的污染，同時也會造成資源上的極大浪費。就目前整體來看，乙醇生產企業中污染治理不徹底、資源消耗偏高的情況仍然存在。有些小企業即使沒有享受國家優惠政策也能夠存活下來，其中的秘密之一就是省掉了巨額的環保開支［3］，以污染環境為代價來獲取自身的經濟利益，這是與發展生物質產業的初衷背道而馳的。因此，生物質產業本身更需要提倡綠色環保理念，重視污染治理和廢物綜合利用。

3 結 論

綜上所述，在能源短缺、環境壓力日趨加重的大背景以及建設社會主義新農村的基本國情下，在我國發展生物質產業不但符合發展循環經濟、實現可持續發展的大方向，還能夠幫助推動農業和農村可持續發展，增加農產品附加值，提高農民收入，從而促進實現新農村建設的目標。生物質產業在今后的發展過程中，需要注意以下幾個方面的問題：首先，要繼續關注糧食安全問題，不能只盯住能源短缺的問題而顧此失彼；其次，努力解決技術瓶頸問題，從技術層面解決原料限制和成本過高的難題。這就需要國家投入大量人力和資金以幫助做好技術更新和成熟技術推廣工作；第三，政府的監管對產業發展及污染治理至關重要。應建立嚴格的市場準入和監管制度，提高市場進入的技術和資金門檻，繼續推行定向購銷的體制，避免盲目建設和盲目生產；第四，重視相關企業的污染治理，發展新型的循環產業體系，防止走進為了保護環境、獲取環保能源反而破壞環境的怪圈。

參考文獻(References)

［1］ 石元春.發展生物質產業［J］.發明與創新，2005，（5）：4～6.［Shi Yuanchun. Developing Biomass Industry［J］.Invention & Innovation, 2005,（5）：4～6.］

第8篇：生物質燃料技術范文

關鍵詞：生物質能；生物質直燃發電；固體成型燃料；沼氣技術；考察

0　引 言

能源問題已經成為中國乃至世界經濟生活中關注率最高的問題，尤其石油屬于不可再生的戰略資源，是現代經濟社會賴以正常運轉的血液。隨著全球礦物能源的快速消耗，能源危機成為各國必須面對的戰略挑戰。瑞典、德國、意大利等歐洲國家在生物質能開發利用政策措施、關鍵技術研究開發和市場運行模式等方面已經走在世界前列，并取得了較大成果和成功經驗。在全面考察上述三國生物質能開發利用現狀的基礎上，本文重點介紹了瑞典、德國在生物質直燃發電、固體成型燃料、沼氣技術等方面的利用現狀與成功經驗。

1　生物質直燃發電技術

生物質直燃發電技術是在傳統的內燃機發電技術上進行設備改型而實現的、通過直接燃燒生物質原料作為替代燃料進行發電的一種新技術。在瑞典，生物質直燃發電技術已經基本成熟并得到規模化商業應用。其技術路線為“鍋爐+汽輪機／斯特林發動機(通常為熱電聯產，即CHP)”，其中，汽輪機發電技術為常規技術，一般應用于中型以上發電系統，斯特林發動機發電技術處于技術開發和產業化示范階段，是目前生物質利用方面的重點研發技術。利用斯特林發動機的熱電聯產技術已經滿足瑞典全國近一半的熱力需求。近年來，生物質與礦物燃料（主要是煤）的混合燃燒發電得到許多研究和示范應用，研究結果指出，混燃可提高生物質發電的效率，且當生物質的比重不高于20%時一般不需對現有設備作改動，是生物質燃燒發電的發展方向。

本文以瑞典Enkoping的一家熱電聯產廠ENA ENERGI為例進行說明，該廠發電裝機容量24MW和50MW供熱能力（見圖1），能夠為城市居民區域供熱，燃料來源于伐木副產品、木材廠鋸末和造紙廠廢棄物等生物質原料。

ENA ENERGI每年需要約350 GWh的生物質燃料。其突出特點是所用燃料的10%為能源作物，全部由工廠自己種植，利用污水處理廠的廢水進行灌溉。專門的能源作物如柳之稷可以吸收氮，該工廠種植的能源作物每年能減少20噸的氮排放（見圖2）。

2　生物質固體成型燃料技術

所謂生物質固體成型燃料技術就是在一定溫度與壓力作用下， 將各類原來分散的、沒有一定形狀的秸稈、樹枝等生物質，經干燥和粉碎后， 壓制成具有一定形狀的、密度較大的各種成型燃料的新技術。其產品為棒狀、塊狀和顆粒狀等各種成型燃料（見圖3），密度可達0.8～1.4克/立方厘米，熱值為16720千焦/千克左右。性能優于木材，相當于中質煙煤，可直接燃燒，燃燒特性明顯改善。同時具有黑煙少、火力旺、燃燒充分、不飛灰、干凈衛生等優點，NOX、SOX極微量排放，而且便于運輸和貯存，成為商品。

瑞典的森林面積廣闊，是世界聞名的“森林之國”，森林覆蓋率高達60%，高速公路的很多路段都從森林中間穿過。目前，瑞典利用林業廢棄物如樹皮、樹枝、木屑以及能源作物等生產固體成型燃料已經發展得相當成熟，形成了從原料種植、收集、到顆粒（或切片）生產再到配套應用和服務體系一個完整的產業鏈條。瑞典全國總能源消耗的30%為可再生能源，木質燃料占其中的46.7%。

今后，瑞典固體成型燃料產業發展的重點領域包括：

（1）開發生物質顆粒燃料原材料基地；

（2）開發經濟性好、資源效率高的顆粒燃料生產（包括儲存）工藝；

（3）開發分級的顆粒燃料以適應不同燃燒技術需求的用戶。

其總體目標是：每年至少減少生產成本4%或2000萬克朗。

3　沼氣技術

3.1 車用沼氣技術

在瑞典，利用畜禽糞便等廢棄物生產沼氣也非常成功。沼氣的年總產量約為1400GWh（1.4×109kWh），主要產自于200多家市政污水處理廠的污泥消化池，其產量約占沼氣總產量的60%；其余為垃圾填埋場（產量約占總產量的30%）以及工業污水處理廠和混合消化廠產生的沼氣（產量約占總產量的10%）。有機廢物轉化成沼氣時產生的消化殘余物，還可作為生物肥料。

近年來，瑞典成功地將沼氣用作汽車、火車燃料，技術已經成熟，也形成了良好的運行模式。本文重點介紹Linkoping沼氣廠及其車用沼氣供氣站。

瑞典Linkoping沼氣廠建于1992年，項目總投資900萬歐元，政府一次性投資補貼100萬歐元。該廠不僅處置了牲畜糞便和大量有機廢物，而且還通過混合消化產生了沼氣和生物肥料。自2001年開始，提純后的沼氣可以注入當地的天然氣配氣管，以及專門的汽車供氣站。

目前，Linkoping沼氣廠每年處理各種有機廢物約5.5萬t，產生的沼氣量約為20～30GWh（75%CH4），相當于當地天然氣消耗量的25%，每年可減少CO2排放3700t。該廠每年收集并處理牲畜糞肥2.8萬t，其他有機廢物如廚余垃圾、農產品加工廢棄物等2萬t（主要來自15家食品類工廠，其中包括屠宰場、海產品生產加工廠等）。原料通過進料池（800m3）、熱交換系統、消毒系統（巴氏殺菌，1h，70℃），進入傳統攪拌消化池（2250m3，停留時間20～25d，70℃，含固率6%）。沼氣廠見和沼氣生產工藝流程如圖4、圖5所示。

Linkoping沼氣廠生產的沼氣通過地下管線直接提供給2km外的供熱站，并能供作汽車燃料。該廠同時還在經營車用沼氣供氣站，滿足當地近400輛公共汽車的燃料需求（見圖6）。

供熱和車用沼氣出廠前需要進行提純處理。該廠的沼氣提純能力為250m3/h，提純過程分為三個階段：

（1）提純凈化：通過Sulfatrate工藝去除S利用Selexol去除CO2；（2）干燥；（3）壓縮（添加5%～10% 的丙烷，調整沃伯指數，使之等同于天然氣）。

3.2? 沼氣發電技術

歐洲沼氣發電技術以德國為典型代表。目前，德國國內沼氣發電工程的數量已由

1992年的139家發展到2003年底超過2000家，發電裝機總量由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德國沼氣工程技術的要點主要包括：

（1）發酵原料

發酵原料以畜禽糞便、玉米青貯秸稈，青貯飼草為主，另外還有餐飲旅館的廚余垃圾、農副產品加工的廢棄物，以及多余的糧食（如小麥、玉米）等。對有機垃圾有著嚴格的控制，必須在70℃的高溫下經過1小時的處理才可以進入沼氣池發酵，由此產生的沼渣才能作為有機肥料施用到田地去。

（2）發酵工藝

較大型的沼氣發酵裝置以地上USR工藝為主，中型牧場以地下池的完全混合式為主，發酵形狀多數為圓柱體式，生活有機垃圾和秸稈青貯料的干發酵為地上和半地下箱式發酵裝置，均采用批量式發酵工藝（見圖7）。發酵滯留期一般為28～45天，少數發酵達到56天。由于發酵池都采用發電余熱進行加溫，發酵池內部溫度一般都控制在40℃～45℃之間。

（3）進料及攪拌

沼氣發酵原料根據形態的不同采取兩種進料方式：一種是利用泥漿泵將液態原料輸送到發酵池，一種是將固體原料，多數為切碎后青貯的玉米秸稈或牧草通過螺旋式送料器輸送到發酵池內。為了出料方便，進出料管道直徑都大于200毫米。為提高沼氣的氣量，除干發酵裝置以外，多數沼氣發酵池內部一般都設有攪拌裝置。

（4）沼氣貯存與凈化

由于產生的沼氣很快就轉化為電力，沼氣工程一般都采用橡塑氣袋，有的為單獨設置，有的直接設計在發酵罐的上部。這一點與我國的沼氣裝置不同，主要是因為對于發電機組來說不需要單獨設立有一定壓力的儲氣裝置。沼氣凈化系統廣泛應用氧化定位法，少數工程采用活性碳和生物菌去除沼氣中硫化氫工藝（本文考察的Altenow大型沼氣工程發電廠采用FeCl2脫硫，見圖8），有一部分未經凈化直接發電。大多數工程都未采取除水工藝。

（5）沼氣發電系統

大型的沼氣發電機組均采用純沼氣的內燃發動機，中小型的工程多數采用雙燃料（柴 油+沼氣）的柴油發動機，少數采用純氣體內燃機發電機機型。一般沼氣發電工程的發電裝置都能滿足當地上網要求，少數工程使用監控設備，檢測發電氣體含量、溫度、產量以及pH值，有的示范工程已采用了遠程自動監控系統。發電產生的余熱一部分用來加溫發酵池，剩余部分用于區域供熱，實現熱電聯產。

（6）厭氧發酵的后處理

由于利用生物質生產的電力可優先上網并享受優惠價格，德國的沼氣工程生產的沼氣全部用作發電上網。發酵后的沼液經儲液池貯存后，直接由拖拉機罐車運到田間進行噴灑。少數畜牧場沼氣工程和大型沼氣工程采用固液分離（見圖9），將沼渣與沼液分離，脫水后的沼渣經簡單堆放后可直接用作有機肥料，清液可再循環進入發酵池。

（7）沼氣工程的運行管理模式

德國農場主很多，農場養殖奶牛和豬占大多數，家禽和其它特種養殖的較少，一般沼氣工程都是為發電而建，大多數沼氣發電工程都由農場主自己進行管理。較大的沼氣工程獨立運營管理。

（8）沼氣工程的建設

德國農場主建設沼氣池，其工程設計報告需要得到有關行政主管部門，如環保、農業、消防等部門的審查批準，一般這些工作都是由專門的技術服務公司或服務組織來完成。有的技術及設備公司采用的是“交鑰匙工程”的方式為農場主建設沼氣發電工程。大電網的廣泛區域分布由電力公司負責完成，農場主建設沼氣工程只負責連接到電網部分的投資。

4　結論與建議

4.1 結 論

瑞典、德國等歐洲國家為了減少能源的對外依賴、提高能源供應安全，生物質能開發利用非常重視。瑞典、德國以及意大利等國均有明確的生物質能發展目標、政策和保障措施。對生物質能是重要的可再生能源，既可以轉化為液體燃料或沼氣等氣體燃料代替汽油和柴油，也可以通過鍋爐直接燃燒發電和供熱，特別是生物質能資源分布廣泛，品種多樣，因此，瑞典、德國和意大利等國家都把生物質能作為優先發展的可再生能源予以高度重視。各國扶持政策到位，生物質能利用技術先進，經驗成熟，生物質能開發利用已成為重要的新型產業，對保障能源安全、增加就業機會、促進農業發展，以及確保能源與環境的協調發展等發揮著重要的作用。

4.2 建 議

中國生物質能開發利用工作尚處于產業化發展初期，需要借鑒歐洲各國的成功經驗和先進技術，縮短關鍵技術研發周期，加快產業化進程，著重要做好以下幾點：

（1）制定優惠政策措施，引導生物質能產業形成

瑞典、德國生物質能迅速發展的一個重要原因，是國家制定了使生物質發電或燃料化應用有利可圖的價格，并以法律法規形式頒布，長期保持不變。中國要開發利用生物質能，首先有關部門應協調配合，制定明確的促進生物質能開發與利用的政策和措施，并保障已有法律和政策措施能夠有效實施。目前應重點在設備制造和生物質能利用市場開拓方面予以大力扶持。

（2）加大技術研發和試點示范力度，培育生物質能新型產業

國外生物質固體顆粒燃料技術、生物質直接燃燒發電技術、沼氣供熱和發電技術都是成熟的。目前，國內生物質固體顆粒成型技術尚處于起步階段，固體成型技術和燃燒生物質顆粒的爐具技術良莠不齊，還面臨市場需求問題。因此，建議加大研發力度，盡快實施試點示范，解決技術瓶頸問題，探索產業化經驗。

第9篇：生物質燃料技術范文

（關鍵詞）生物質鍋爐 穩定燃燒 床溫床壓 剩余氧量 負壓

中圖分類號： TK223 文獻標識碼： A 文章編號：

（正文）

1.前言

生物質鍋爐的穩定燃燒是影響生物質發電的重要環節，做好這一環節過程中的調節，監控，事故處理及分析是對穩定燃燒的保障。廣東粵電湛江生物質發電有限公司的生物質燃燒鍋爐是華西能源工業股份有限公司制造的型號為HX220-9.8-Ⅳ1型的高溫高壓，單汽包，汽水自然循環，平衡通風，露天布置的循環硫化床鍋爐，它額定負荷50MW，額定氣溫540℃，額定壓力9.8MP。額定流量220T/H，其特點是有較好的適應燃料變化性的能力，鍋爐燃燒溫度低，負壓運行，采用了分級送風，三級給料的方式，可以有效降低燃燒過程中氮氧化合物和硫化物的排放。針對上述特點，采取相應措施即是做好生物質鍋爐穩定燃燒的方法。

2.循環流化床鍋爐燃燒機理

循環流化床鍋爐采用流態化的燃燒方式，是介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式，即通常所講的半懸浮燃燒方式。在循環流化床鍋爐中,存有大量床料,首次啟動時人為添加床料,在鍋爐運行時床料既有啟動床料，又有新添加的燃料。床料在從布風板下送入的一次風的作用下處于流化狀態，料粒被煙氣夾帶在爐膛內向上運動，在爐膛的不同高度部分大顆粒將沿著爐膛邊壁下落，形成物料的內循環；較小固體顆粒被煙氣夾帶進入分離器，進行分離，絕大多數顆粒被分離下來，一部分通過回料閥直接返回爐膛，另一部分通過外置式換熱器后返回爐膛，形成物料的外循環；飛灰隨煙氣進入尾部煙道。通過爐膛的內循環和爐外的外循環，從而實現燃料不斷的往復循環燃燒; 循環流化床根據物料濃度的不同將爐膛分為密相區、過渡區和稀相區三部分，密相區中固體顆粒濃度較大，具有很大的熱容量，因此在給料進入密相區后，可以順利實現著火；與密相區相比，稀相區的物料濃度很小，稀相區是燃料的燃燒、燃盡段，同時完成爐內氣固兩相介質與蒸發受熱面的換熱，以保證鍋爐的出力及爐內溫度的控制

3.生物質燃料與燃煤燃料的區別

火力發電的燃煤一般熱值較高，密度大，水分少，燃燒較穩定，而生物質燃料的特點是熱值相對于燃煤較低，發電單耗多，密度小，顆粒大，水分多，含揮發分多，其中夾雜的石頭，泥土等雜物多，燃料一旦被淋濕，易結團，因其需量和供應的特點，它在燃燒中品種變化大，對鍋爐穩定燃燒影響大。

4生物質循環流化床鍋爐燃燒與燃煤循環流化床鍋爐燃燒區別

上述生物質燃料的特點決定了生物質循環流化床的燃燒與燃煤循環流化床鍋爐燃燒的不同在于其所需上料量多，參數變化大，反應更迅速，燃燒更不穩定等。

5.生物質循環流化床鍋爐穩定燃燒的因素

5.1床溫床壓

床溫床壓是反映鍋爐燃燒情況的直接表現。正常運行時，湛江生物質鍋爐燃燒把床溫規定在650-850℃，床壓規定在7.5-9.5KP。對于床溫床壓的調節多是對鍋爐風料的配比，其中的風量調節多是一二次風的調節，而燃料的調節多是給料速度的控制。一次風熱風分兩路，一路從鍋爐底部送入爐膛，起流化作用，第二路作為回料器的密封風；二次風熱風也分分兩路，一路從爐膛前后墻不同高度送入爐膛，起供氧助燃作用，另一路作為給料口的密封風和輸送風。

循環流化床鍋爐燃燒基本要求是循環和流化，在建立良好循環的情況下，很好的流化是加強鍋爐燃燒的途徑。正常情況下，加大一次風能提高床溫，提高燃燒效率，特別在燃料適度明顯加大的時候，更應加大一次風來保持流化，在鍋爐啟動初期及有需要壓火減負荷是應適當減少；二次風的調節主要看爐膛剩余氧量的多少來調節，在燃料品質變化不是很大的情況下，其風量不應時常變動；床壓的變化大致可分為三個因素，一是燃料中泥沙石子的含量，二是鍋爐排渣系統的運行，三是一次風量的流化，對應的情況是當燃料泥沙多，床壓高的時候可加大排渣量，反之相反。上訴的調節方法不是單一的操作，所涉及的參數都有關聯，監控調節時要全盤考慮。

5.2剩余氧量

氧氣是燃燒所必需的，而充足的氧量更是穩定燃燒的基礎。湛江生物質鍋爐的燃燒，一般規定爐膛剩余氧量控制在1%-3%，在對其控制時，應該與其他參數放在一起考慮，針對燃料的干濕程度以及風量和料量的配比進行調節，可適當調節。在鍋爐剛啟停過程中以及其他原因對負荷調節時，因考慮到燃料的燃燒程度，可使剩余氧量控制在6%左右。在正常燃燒時，對于剩余氧量的突升，在其他參數不變的情況下，一般可判斷是燃料不足，可適當增加料量：對于剩余氧量的突降，在其他參數不變的情況下，一般可判斷是爐膛內發生爆燃，這時應該適當減少料量。在燃燒中剩余氧量的變化屬于正常現象，在鍋爐產生蒸汽量，壓力，溫度不變的情況下，對于其的控制不可急于求成，應視情況調節，以防誤判。

5.3負壓

負壓運行是指在鍋爐尾部加裝引風機，借助引風機的作用使爐膛保持負壓運行的方式。保持爐膛負壓運行是循環流化床鍋爐運行良好的標志之一，它標示了鍋爐燃燒系統，風煙系統順暢與否，進而影響了鍋爐受熱面的熱效率，它能有效地減少爐膛燃燒對于鍋爐內部結構的侵磨和腐蝕，對于有畫面監控的料倉有很大的幫組作用，還可以減少爐膛燃燒產生灰塵對外界的環境影響。

5.4事故處理

事故處理也是鍋爐穩定燃燒所必不可少。生物質循環流化床鍋爐的燃燒因其特點，要求了集控監盤人員的反應要快，操作要正確，但也不能慌張出錯，其事故發生的種類除去燃燒鍋爐多見的鍋爐滿水，缺水；四管爆裂；輔機故障；廠用電中斷，尾部爐膛再燃燒等原因外，常見的多是因為燒料濕度大所引起的鍋爐床溫快速下降和燃料大范圍爆燃所引起的鍋爐超溫超壓兩大類型。

5.4.1燃料被淋濕，濕度高的燃料進入爐膛時，床溫可能會快速下降，負壓增大剩余氧量上升，爐膛出口煙溫下降，床壓上升，機組負荷，氣溫氣壓下降，說明進入爐膛的燃料沒有燃燒，此刻應采取以下措施：1.減少或暫停給料，2.減少或暫停返料風機，減少返料量以提高床壓，3.加大一次風保持流化，4.改換干燥的燃料，5.視情況及時投油槍，6.適當降低二次風，7視情況關閉減溫水，8密切監控爐膛燃燒情況，發現有床溫有所上升應及時回調，并防止燃料爆燃。

5.4.2燃料揮發分高，灰塵多，熱值突增易引起爐膛大范圍爆燃而可能導致超溫超壓，此刻應采取以下措施：1.減少或暫停給料，2.減少一次風，3.加大或全開減溫水，4.視情況開啟對空排泄壓，5密切監控爐膛燃燒情況，發現有回落趨勢應及時回調，防止氣溫氣壓降低過快的事故發生。

以上兩大類型亦可能連續發生，監控調節時要綜合考慮及時造作并防止在處理事故時將事故擴大造成鍋爐非計劃停運的發生。

6總結

對于單機發電容量較大的生物質燃燒是新技術，做好鍋爐燃燒更是技術的核心，在此過程中努力學習是對每一個電廠員工的要求，在相互學習探討中搞清各參數的聯系，各設配的性能，各狀態的分析是工作的內容也是企業員工的責任。生物質燃燒利國利民，生物質員工更會奉獻一生。

參考文獻 蔡永祥 蔡宏偉 陳俊 《流化床生物質燃燒技術的應用和發展》