生物質(zhì)能的研究進(jìn)展

201l年第5期廣東化工第38卷總第217期www.gdchem.com生物質(zhì)能的研究進(jìn)展屈葉青,朱小順,羅曉霞(湖南長(cháng)嶺石化科技開(kāi)發(fā)有限公司,湖南岳陽(yáng)414012)摘要]文章介紹了生物質(zhì)能的概念,概述了國內外生物質(zhì)能的利用現狀,闡述了生物質(zhì)能轉化技術(shù)的研究進(jìn)展,展望了生物質(zhì)能利用的發(fā)[關(guān)鍵詞]-·次能源;生物質(zhì)能;轉化技術(shù);熱化學(xué)轉化中圖分類(lèi)號]TB3文獻標識碼A文章編號]1007-1865(201105-0013-02Research Progress of Biomass energyQu Yeqing, Zhu Xiaoshun, Luo Xiaoxia(Hunan Changling Pectrochemical S&T Developing Co, Ltd, Yueyang 414012, China)Abstract: The concept of biomass energy, the status of its utilization at home and abroad, research progress of its conversion technology, and the prospects of itsdevelopment were presentedKeywords: primary energy; biomass energy; conversion technology thermochemical conversion能源短缺和環(huán)境污染日益成為制約人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的主要生物質(zhì)能的轉化技術(shù)一般分為物理轉化熱化學(xué)轉化和生問(wèn)題。根據國際能源機構的統計,若按目前的水平開(kāi)采世界已物轉化。生物質(zhì)能轉化技術(shù)及產(chǎn)品如圖1所示。探明的能源,人類(lèi)使用的主要能源一石油、天然氣和煤炭供造成環(huán)境問(wèn)題日益嚴重,如全球氣溫變暖、損害臭氧層、破壞生態(tài)圈平衡、釋放有害物質(zhì)、引起酸雨等。因此,開(kāi)發(fā)新的樺代能源已成為21世紀必須解決的重大課題。生物質(zhì)能具有含熱化轉化硫量低、灰分小,特別是CO2近“零”排放的特點(diǎn),是一種理想的可再生能源因此生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用受到世界各國的普遍關(guān)注1生物質(zhì)能概念生物質(zhì)(boma是指有機物中除化石燃料外的所有來(lái)源于動(dòng)、植物的能再生的物質(zhì)。生物質(zhì)能 biomass energy或bioenergy)是指直接或間接地通過(guò)綠色植物的光合作用,將太木噸內肉內向向陽(yáng)能轉化為化學(xué)能固定和貯藏在生物體內的能量。生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源,具有壞境友好和可再生雙重功能。生物質(zhì)資源豐富,包括林業(yè)生物質(zhì);農業(yè)廢棄物;人畜糞便;城市垃圾;有機廢水;水生植物;能源植物圖1生物質(zhì)能轉化技術(shù)Fig. I Biomass energy's conversion technology2生物質(zhì)能的利用現狀研究開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能這種可再生能源已經(jīng)成了世界各學(xué)轉化包括熱解、氣化、液化和直接燃燒四種。國的一項重要任務(wù)。國外的生物質(zhì)能利用則主要集中在把生物質(zhì)轉化為電力和把生物質(zhì)轉化為燃料方面。從20世紀70年代( Pyrolysis)末期開(kāi)始到現在,許多國家都制定了相應的開(kāi)發(fā)研究計劃,如熱解是在少量給氧或不給氧的熱力作用下,使生物質(zhì)分解產(chǎn)生碳氫化合物、含油液體和殘炭的混合物。通過(guò)生物質(zhì)熱解巴西的酒精能源計劃、美國的能源農場(chǎng)歐盟的生物柴油計劃、及其相關(guān)技術(shù),可生產(chǎn)焦炭和甲醇、丙酮、乙酸、焦油等副產(chǎn)日本的陽(yáng)光計劃和印度的綠色能源工程等。目前,巴西采用甘蔗制乙醇作為汽車(chē)燃料,年產(chǎn)量達1400萬(wàn)t,成為世界上最物。熱解按溫度、升溫速率、反應時(shí)間和顆粒大小等條件,大的燃料乙醇生產(chǎn)國和出口國。美國計劃在2020年,生物燃可分為慢速熱解、常規熱解和閃速熱解3種方式?？焖贌峤馐怯腿〈珖加拖M的0%,生物基產(chǎn)品取代石化原料制的稻殼、木屑等的千燥物料是快速熱解工藝的理想原料。由快品的25%,減少相當于7000萬(wàn)輛汽車(chē)的碳排放碌約1億每年增加農民收入200億美元。2001年歐盟生物質(zhì)能的消費速熱解工藝獲得的液體燃料含氧量高,但是熱值較石化燃料量為5600萬(wàn)t油當量,預計2010年達到7700萬(wàn)t油當量低,還需要進(jìn)一步精制處理才能有效利用。如果能夠開(kāi)發(fā)出選占汽車(chē)燃料消費的557%。據估算我國可開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)能資擇性?xún)?yōu)良的快速熱解工藝,生產(chǎn)出低含軾碌,高熱值的液體燃源總量約7億1標準煤。我國生物質(zhì)能占全部能源消耗總量料,那么快速熱解工藝將具有非常強的競爭力。中科院理化的20%,主要通過(guò)爐灶燃燒獲得熱能,轉化效率僅10%~15技術(shù)研究所在不外加氡的條件下,利用生物質(zhì)直接脫氧液化制%,生物質(zhì)能轉化技術(shù)剛剛起步備高熱值的碳、氫液體燃油的工藝路線(xiàn),得到組成、HC摩爾麗引心手乙科學(xué)家須,至20年,生物質(zhì)能源將提供世界60%的比與熱價(jià)等方而與石油均很料似的液體燃油傳石油,是日40%的液體燃料植物石油、酒楠),使全球CO2的排前較理想的熊替代化石能源的生物質(zhì)液體燃料32太幅度減少:生物質(zhì)能可能域為末來(lái)持續發(fā)展能源系中國煤化工組成生物質(zhì)的碳氫化合物轉體的過(guò)程。這些產(chǎn)物既生物質(zhì)能的轉化技術(shù)可供CNMHG,進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供m副需稱(chēng)日期科技廳科技計劃重點(diǎn)項目(2010ck200、湖南省科技廳產(chǎn)學(xué)研結合技術(shù)創(chuàng )新工程(2010XK6043)1982-),男,湖南衡陽(yáng)人,碩土,課題負責人,工程師,主要研究方向為催化新材料廣東化工2011年第5期14www.gdchem.com第38卷總第217期從而實(shí)現生物質(zhì)的高效清潔利用70%2。在美國,生物質(zhì)發(fā)電裝機容量已達05GW,70%為在氣化反應的工藝和設備研究方面,流化床技術(shù)是科學(xué)家生物質(zhì)-煤混合燃燒工藝,單機容量10~30MW,發(fā)電成本3們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。印度Ana大學(xué)新能源和可生能源中心6美分kWh。預計到2015年裝機容敏將達16GW。奧地利成開(kāi)發(fā)研究用流化床氣化農林剩余物和糈殼、木屑、甘蔗渣等,功地推行建立燃燒木質(zhì)能源的區域供電計劃,目前已有八九十建立了一個(gè)中試規模的流化床系統,氣體用于柴油發(fā)電機發(fā)電個(gè)容量為1002000kW的區域供熱站,年供熱10×109MJ美國Hawa大學(xué)建立了日處理生物質(zhì)量為100t的工業(yè)化法國、瑞典、丹麥、芬蘭和奧地利是利用生物質(zhì)能供熱最壓力氣化系統。 Vermont大學(xué)建立了氣化工業(yè)裝置,其生產(chǎn)能?chē)?利用中央供熱系統通過(guò)專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )為終端用戶(hù)提供熱水力達到200d,發(fā)電能力為50Mw0?；驘崃?。物質(zhì)氣化發(fā)電是利用氣化技術(shù),把農林廢棄物中國傳統生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用已是商業(yè)化技術(shù),可開(kāi)發(fā)資源燃氣體進(jìn)行發(fā)電。意大利發(fā)展了12MW生物質(zhì)整體量約00Mtce,利用省柴炕灶后,效率有了很大提高。目前合循環(huán)發(fā)電技術(shù)GCC示范項目,發(fā)電效率達31.7%。瑞中國現代生物質(zhì)能中用于直接燃燒的高效燃燒鍋爐有200多典試驗加壓整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) BIGCC)。英國和美臺,其技術(shù)大多來(lái)自丹麥BWE公司,效率均可達80%s。國有3個(gè)生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范項目,裝機容量6~104結束語(yǔ)能成為生物質(zhì)能轉化的主導技術(shù)之生物質(zhì)能利用前景十分廣闊,但真正實(shí)際應用還取決于生與發(fā)達閔家生物質(zhì)熱化學(xué)轉化利用技術(shù)相比,我國很多科物質(zhì)的各種轉化利用技術(shù)能否有所突破。隨著(zhù)研究的不斷深研單位雖然在相關(guān)方面取得了較為顯著(zhù)的成果,但是仍然生物質(zhì)這神清潔的可再生能源成為最便宜最有競爭力的能源小型生物質(zhì)煤氣爐灶,中科院廣州能源研究所研制了上吸式氣之一?；癄t,山東省能源研究所研制出燃用農作物秸稈(以玉米稈為主)的固定床氣化爐。浙江大學(xué)在固定床氣化爐的基礎上發(fā)展參考文獻中熱值氣化技術(shù)。中科院廣州能源研究所在三亞建成的大型1 Chap inDM, Fuller Cs, Peason GL, A new silicon p-n junction photocellAW生物質(zhì)木屑)氣化發(fā)電廠(chǎng)已投入使用但開(kāi)發(fā)的4MW生for convening solar radiation into electrical power[]. Appl Phys, 1954, 25物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在穩定達行、焦油清除、氣體凈化等技術(shù)上125-131還需要提高。日前,我國已開(kāi)發(fā)和推廣MW級生物質(zhì)氣化發(fā)[2]梁衛平.21世紀生物質(zhì)能研究[門(mén)]科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟,2007,17(4):電系統應用20多套。國家高科技發(fā)展計劃(863計劃)將建設4Mw規模生物質(zhì)(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程,預計系統發(fā)電效「3]鄭冀魯,朱錫鋒,郭慶祥,生物質(zhì)制取液體燃料技術(shù)發(fā)展趨勢與分析叮達到30%左右。[.中國工程科學(xué),2005,7(4):5-103液化( Liquefaction)4】王豐華,陳慶輝生物質(zhì)能利用技術(shù)研究進(jìn)展門(mén)化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2009,303):3235境條件下,原料絲較長(cháng)時(shí)間分解反應形成液體產(chǎn)品的過(guò)程,包5mnz, Mohammad O, Ethanol production from crude whey by生物質(zhì)屮的纖維素及半纖維素首先轉化成單糖或多糖,再經(jīng)發(fā)戌志梅.從戰略高度認識開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的重要意義[.精細化工原酵形成酒精。直接液化法是在高溫高壓下通過(guò)催化劑使生物質(zhì)料及中間體,2006,7:7-10生成液化油,以供作汽車(chē)燃料lobal Bioenergy Potential Through前研究較多的生物質(zhì)液化技術(shù)有生物質(zhì)酯化制生物柴2050(J]. Biomass and Bioenergy, 2001, 20: 151-159生物質(zhì)水解發(fā)酵制取乙醉技術(shù)和生物質(zhì)裂解液化[8]錢(qián)雅弦,發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的影響因素研究D]上海交通大學(xué)碩土學(xué)術(shù)。國外技術(shù)發(fā)展比較成熟,已有40余套裝置在運行,最位論文,2008:11大的日處理能力在100以上。美國和收盟生物柴油的年生產(chǎn)能[9 Eriksson Gtrem B. Combustion of wood hydrolysis residue in a 150力均在100萬(wàn)t以上。 logen公司采用加酸爆破預處理和酶水解kw powder burner[. Fuel, 2004, 83: 1635-1641工藝,在加拿大謹太華建立了日加工友稈40的生產(chǎn)示范裝 Is composition of conjugat-cd polymer/fullerene bulk-heteroi2bo4本約523美元,比玉米酒精生產(chǎn)成本高20%左右。加拿大西cells(J]. Organic Electronics, 2006, 7: 251-259安大略大學(xué)開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)直接超短接觸液化技術(shù),大規模工業(yè)| Elials Stathatos, Panagiotis Cianos,, VaKo Javanovski, et al. Dye-sensitized化生產(chǎn)成本僅為50加元約合人民幣300元,是生物質(zhì)液化 photo-electrochemical soler cells based技術(shù)的重大突破,其技術(shù)經(jīng)濟評價(jià)表明,目前的生產(chǎn)成本已可與常規的石化燃料相競爭。國內技術(shù)發(fā)展正處于研究試驗階2005,169:1025-1037,[2是正舜,吳創(chuàng )之,鄭舜鵬,等,4MW級生物質(zhì)氣化發(fā)電示范工程的設段,其屮具有代表意義的研究成果包括由中國科技大學(xué)生物質(zhì)計研究門(mén)能源工程,2003,(3):1417潔凈能源實(shí)驗室研制可年產(chǎn)生物油約10000“YNP-1000A生物質(zhì)熱解液化裝置”,以及由華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)3]陳霞,魏世杰.國外生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展理論與實(shí)證研究綜述[]全實(shí)驗室開(kāi)發(fā)設計的生產(chǎn)能力為100kgh“車(chē)栽移動(dòng)式生物質(zhì)流國商情:經(jīng)濟理論研究,2006,(3):87-89化床熱14]Faaj A P C. Bio-energy in Europe: Changing Technology4直接燃燒( Direct CombustionChoices[J]. Energy Policy, 2006, 34(3): 322-342將生物質(zhì)作為燃料在高溫下直接燃燒,是最簡(jiǎn)單的熱化學(xué)151張世坤,許曉光,我國當前的能源問(wèn)題及未來(lái)能源發(fā)展戰略門(mén).能源轉化工藝。直接燃燒生物質(zhì)的熱效率較低,僅為10%~30%工藝和2類(lèi)生物質(zhì)鍋爐直接燃燒發(fā)電以及生物顧煤混舍燃燒進(jìn)展東化王,201,36:14《廣東化工》征稿中國煤化工《廣東化工》創(chuàng )刊于1974年,是廣東省唯一省級化工綜合性科全國發(fā)行?？枮?CN44-1238/TQ,ISSN1007-1865。歡迎投稿!CNMHG投稿方式方式1在線(xiàn)投稿:登錄www.gdchem.com《廣東化工》雜志網(wǎng)在線(xiàn)投稿方式2郵箱投稿:gdic200@l63c0m;郵件主題:作者名單位文章題目