生物質(zhì)能源化利用技術(shù)綜述

甘肅農業(yè)2014年第1期(總379期)生物質(zhì)能源化利用技術(shù)綜述查湘義(遼寧交通高等專(zhuān)科學(xué)校,遼寧沈陽(yáng)110122)摘要:生物質(zhì)能是可再生能源,對生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用,是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的有效途徑之一。本文主要介紹了生物質(zhì)能的特點(diǎn)及利用現狀,綜述了生物質(zhì)氣化、液化、固化技術(shù),展望了生物質(zhì)利用的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)能;利用技術(shù);綜述;發(fā)展前景中圖分類(lèi)號:S216文獻標識碼:A文章編號:1673-9019(2014)—01-0030(02)作者簡(jiǎn)介:查湘義(1980-),男,江西玉山人,青島理工大學(xué)碩士研究生畢業(yè),現在遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校任教面對傳統化石燃料煤炭、石油和天然氣等資源的日益枯竭350多座生物質(zhì)發(fā)電站,發(fā)電裝機總容量達700兆瓦,提供了大約和人們對全球性環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注,開(kāi)發(fā)清潔可再生能源越來(lái)越6.6萬(wàn)個(gè)工作崗位。二十世紀七十年代研究開(kāi)發(fā)了顆粒成型燃ξ到重視。我國生物質(zhì)能資源相當豐富,理論生物質(zhì)能資源約有料,并硏究開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)使用顆粒成型燃料的爐灶,用于家庭或暖昶億噸標準煤,是我國目前總能耗的4倍左右。生物質(zhì)燃料除了房取暖。后來(lái)美國加快木柴發(fā)電和燃料乙醇的啟用,利用農作物可替代部分石油、煤炭等化石燃料外,更冇變廢為寶、保護環(huán)境及其廢物制造♂醇,作為汽車(chē)燃料,999年明確提岀規劃,到和資源綜合利用的功能,開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能有助于減輕溫室效應和2010年生物制品及生物質(zhì)能的產(chǎn)量將為當時(shí)水平的3倍,生物質(zhì)維持生態(tài)良性循環(huán),是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的有效途徑之一。因能比達10%。此,開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能具有廣闊的前景在我國生物質(zhì)是僅次于煤的第二大能源,占全部能源消耗生物質(zhì)能的利用現狀總量的20%。但長(cháng)期以來(lái),生物質(zhì)能在我國商業(yè)用能結構中的比1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì )后,歐美國家即大力發(fā)展生物率極小,其主要是作為一次能源在農村利用,約占農村總能耗的質(zhì)能。北歐各國大力發(fā)展木材發(fā)電,德國大力發(fā)展沼氣。歐盟規70%左右。而我國目前生物質(zhì)能利用的主要方法是傳統的爐灶直劃2010年可再生能源比例達12%,每年可替代2000萬(wàn)噸石油,其接燃燒,其轉換效率僅為10%~20%,浪費嚴重且造成環(huán)境污染中成本較低的生物質(zhì)能約占80%。許多國家制訂了生物質(zhì)能的開(kāi)二、生物質(zhì)能源化利用技術(shù)發(fā)研究計劃,例如日本的陽(yáng)光計劃、美國的能源農場(chǎng)、印度的綠()生物質(zhì)氣化技術(shù)生物質(zhì)氣化技術(shù)是一種熱化學(xué)處理技色能源工程和巴西的酒精能源計劃,紛紛投入大量的人力和資術(shù)。氣化是以氧氣、氫氣或水蒸氣等作為汽化劑,在高溫的條件金從事生物質(zhì)能的研究開(kāi)發(fā)。下通過(guò)熱化學(xué)反應將生物質(zhì)中的碳轉化為可燃氣體(主要為一目前,國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已達到商業(yè)化應用程氧化碳、氫氣和甲烷等)的熱化學(xué)反應。氣化可將生物質(zhì)轉換為度,實(shí)現了規?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)。巴西是世界上少數幾個(gè)具備發(fā)展能高品質(zhì)的氣態(tài)燃料,直接應用作為鍋爐燃料或發(fā)電,產(chǎn)生所需的源農業(yè)條件的國家之一,具有為生物能源提供原料保障的潛在熱量或電力,或作為合成氣進(jìn)行間接液化以生產(chǎn)甲醇、二甲醚等優(yōu)勢。自二十世紀七十年代中期起,巴西就開(kāi)始利用甘蔗生產(chǎn)燃液體燃料或化工產(chǎn)品。這種方法通過(guò)改變生物質(zhì)原料的形態(tài)來(lái)料乙醇。經(jīng)過(guò)30年的努力,巴西已建成完整的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)鏈。提高能量轉化效率,獲得高品位能源,生物質(zhì)氣化具有就地取西是目前世界上唯一不供應純汽油的國家,該國乙醇產(chǎn)量的材、減少污染、廢物利用及使用方便衛生等優(yōu)點(diǎn)97%都用于燃料。2008年乙醇燃料已占該國汽車(chē)燃料消費量的目前的生物質(zhì)氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和直接干餾50%以上熱解三種工藝形中國煤化工,投資低,易于操美國在生物質(zhì)利用方面處于世界領(lǐng)先地位。據報道,美國有作。但產(chǎn)生的燃CNMHG米左右,并且焦GansuNongye 30甘肅農業(yè)2014年第1期(總379期)油含量高,易堵塞管路。流化床工藝得到的生物質(zhì)燃氣熱值高,硫量低可達12000千焦/立方米,燃氣產(chǎn)率和氣化效率也分別達到了在我國,生物質(zhì)能源的研究起步較晚,但我國又是生物質(zhì)資和63%,但是這一工藝設備復雜,操作不易掌握。直接干餾熱源十分豐富的國家,因此迫切需要加大生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)研究解技術(shù)能達到很高的熱值,但還處于試驗階段。流化床生物質(zhì)氣我國未來(lái)生物質(zhì)利用技術(shù)主要在能源作物的開(kāi)發(fā)、沼氣技術(shù)、生化爐比固定床生物質(zhì)氣化具有更大的經(jīng)濟性,應該成為我國今物質(zhì)熱轉化與利用技術(shù)、生物質(zhì)材料的利用上實(shí)現突破。2005~后生物質(zhì)氣化設備研究的主要方向。日前我國利用現有技術(shù),研2020年,為我國生物質(zhì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和發(fā)展階段,部分技術(shù)進(jìn)入到究開(kāi)發(fā)效率較高及經(jīng)濟上可行的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在我國將商業(yè)應用,2020~2050年,隨著(zhù)生物質(zhì)技術(shù)成熟和生物質(zhì)能源體成為生物質(zhì)高效利用的一個(gè)主要課題。系的完善,生物質(zhì)將成為主要的能源,進(jìn)入到商業(yè)化示范和全面口生物質(zhì)液化技術(shù)生物質(zhì)液化技術(shù)是把固體狀態(tài)的生物推廣階段質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)加工過(guò)程,使其轉化成液體燃料的清潔利用技術(shù),可分為直接液化、快速熱解等方法。在很早以前人們就用谷物、高梁等通過(guò)水解液化生產(chǎn)酒精。二十世紀八十年代以來(lái),參考文獻生物質(zhì)的快速熱解技術(shù)有了很大的發(fā)展,其中最引人注目的是在超高速升溫條件下的生物質(zhì)直接高溫快速熱解新技術(shù)。國際[1]閆有枉,世紀綠色可再生能源一生物質(zhì)[J].貴州化工,2003,能源署(IEA)組織了加拿大、芬蘭、意大利等十個(gè)研究小組進(jìn)行(5)了長(cháng)達十余年的研究工作,在此方面做了深入的研究。我國對生[2]周善元.21世紀的新能源-生物質(zhì)能[J.江西能源,2001,(4)物質(zhì)液化也極為重視,目前在?？诮ǔ闪艘蛔戤a(chǎn)2萬(wàn)噸的生物[3]蔣劍春.生物質(zhì)能源應用研究現狀與發(fā)展前景[J].林產(chǎn)化學(xué)質(zhì)燃料廠(chǎng),該廠(chǎng)以薯類(lèi)作物為原料生產(chǎn)乙醇、干冰等產(chǎn)品,將低與工業(yè),2002,(2)品位、能量密度低的生物質(zhì)轉化為優(yōu)質(zhì)液體燃料和化學(xué)品。此[4]郭環(huán).國外生物質(zhì)能利用成熱點(diǎn)[J.農家參謀,2008,(4)外,我國還進(jìn)行用甜高粱制取酒精的研究工作,用酒精做汽車(chē)燃[5]張全國,李剛.生物制氫技術(shù)現狀及其發(fā)展潛力[J].新能源料具有很多優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)業(yè),2007,(4)生物質(zhì)固化技術(shù)生物質(zhì)固化技術(shù)是將生物質(zhì)中的木質(zhì)[6]D.G. Streets,S.T. Waldhof. Biofuel use in asia素在加熱條件下液化或軟化使其具有相當的粘著(zhù)強度,然后通 and Acidifying Emissions[J. Energy,1998,(12)過(guò)機械的方式給生物質(zhì)施加一定的壓力,將分散的生物質(zhì)轉化[冂]邱鐘明,陳礪.生物質(zhì)氣化技術(shù)研究現狀及發(fā)展前景[J].可為具有一定形狀和密度的燃料。固化技術(shù)能提髙能源密度,改善再生能源,2002,(4)燃燒特性,實(shí)現優(yōu)質(zhì)能源轉化。因此,在面臨環(huán)境與發(fā)展雙重壓[8]鄧先倫,高一葦,許玉,等.生物質(zhì)氣化與設備的研究進(jìn)展力的當今社會(huì ),為尋找作為煤炭、石油、天然氣等化石類(lèi)能源的[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2007,(6)理想替代能源,生物質(zhì)固化技術(shù)受到國內外科技工作者的普遍[]易維民,柏雪源,何芳,等.利用熱等離子體進(jìn)行生物質(zhì)液化關(guān)注。目前,固化技術(shù)主要是利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)成型炭,雖然技術(shù)的研究[J].山東工程學(xué)院學(xué)報,2000,(3)國外對此早有研究,但嚴格保密。我國在這方面的研究還處于起[10]林維紀,張大雷.生物質(zhì)固化成型技術(shù)的幾個(gè)問(wèn)題[J].農村步階段,少數企業(yè)嘗試用窯燒法等傳統木炭生產(chǎn)技術(shù)制造成型能源,1998,(6)炭,生產(chǎn)周期長(cháng)達20多天,成品質(zhì)量很不均勻,得率很低。目前的[1]劉石彩,蔣建春,陶淵博,等.生物質(zhì)固化制造成型炭技術(shù)研成型炭得率在50%~55%,較烘烤炭低約10%左右,但更加清潔衛究[J].林產(chǎn)化工通訊,2002,(2)生,從生物質(zhì)資源品味的角度看不失為一種好方法[12]馮小芹.生物質(zhì)利用技術(shù)的研究進(jìn)展[J].安徽農業(yè)科學(xué)三、前景及結論2011,(15)物質(zhì)能利用前景十分廣闊,通常生物質(zhì)能利用主要是把其轉化為電力、液體燃料、固化成型燃料,在一定范圍內減少和替代礦物燃料的使用。生物質(zhì)作為燃料原料比化石燃料有高揮中國煤化工閆濤發(fā)分的突出優(yōu)點(diǎn),生物質(zhì)半焦的反應活性高,生物質(zhì)灰分少,含CNMHG31GansuNongye