生物質(zhì)能源的利用與研究進(jìn)展

王新楠,王　冠（.吉林宏日新能源有限責(zé)任公司,長春　300;　.長春鴻鑫熱能有限公司,長春　30000）

生物質(zhì)能源的利用與研究進(jìn)展

王新楠1,王冠2
（1.吉林宏日新能源有限責(zé)任公司,長春130012;2.長春鴻鑫熱能有限公司,長春130000）

摘要：能源是人類社會發(fā)展的基礎(chǔ)，能源結(jié)構(gòu)的變革促使人類社會進(jìn)步。生物質(zhì)能源是一種可再生的能源，生物質(zhì)能源的利用，解決了一系列能源問題。本文主要闡述了生物質(zhì)能源的種類，研究了生物質(zhì)能源的利用，分析了生物質(zhì)能源的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能源；液化能源；能源轉(zhuǎn)化

0　前言

隨著人口數(shù)量的增長，人們對能源的需求越來越多，常規(guī)的能源已經(jīng)不能滿足人類的發(fā)展。生物質(zhì)能源不僅解決了能源問題，還促進(jìn)人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。如何利用生物質(zhì)能源已經(jīng)成為人類進(jìn)入21世紀(jì)面臨的重要課題。

1　生物質(zhì)能源

生物質(zhì)是指通過光合作用，把太陽能儲存在生物質(zhì)體內(nèi)，在生物質(zhì)中，能夠利用的能源稱之為生物質(zhì)能源。與傳統(tǒng)能源相比，生物質(zhì)能源是一種可再生和可循環(huán)的能源，生物質(zhì)能源借助生物化學(xué)、熱化學(xué)等手段，通過一系列的技術(shù)轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)出高科技、高環(huán)保的能源，為人類提供電能、燃料、燃?xì)?、熱能。生物質(zhì)能源作為一種可再生能源，具有巨大的發(fā)展空間。生物質(zhì)能源的利用和研究對保護(hù)生態(tài)、人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

2　生物質(zhì)能源的種類

生物質(zhì)的種類繁多，它在地球上廣泛分布，其中包括陸生生物和水生生物的代謝物，但只有作為原料的生物質(zhì)才是生物質(zhì)能源。生物質(zhì)能源主要有以下幾類：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄能源、柴草能源、農(nóng)林加工廢棄能源、工業(yè)有機(jī)廢棄能源。

3　生物質(zhì)能源的特點(diǎn)

與普通能源相比，生物質(zhì)能源具有以下特點(diǎn)：生物質(zhì)能源具有廣泛性的特點(diǎn)，地球上生物總量每年都在增長，能源開發(fā)潛力非常大；生物質(zhì)能源具有可回收利用的特點(diǎn)，生物質(zhì)是種低碳燃料，燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳可以被植物的光合作用吸收，實(shí)現(xiàn)溫室解體的零排放，緩解溫室效應(yīng)；生物質(zhì)能源具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，生物質(zhì)中的N、S含量較少，可以減少環(huán)境污染情況，生物質(zhì)燃燒后的灰分較少，而且不易黏結(jié)，不會造成粉塵顆粒污染[1]。

4　生物質(zhì)能源的利用

（1）生物質(zhì)液化能源的利用。生物質(zhì)液化是指將密度較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高密度的液態(tài)能源，這種能源是最有潛力的能源。生物質(zhì)制成的液化能源主要有生物酒精、生物柴油、生物甲醇。生物質(zhì)液化能源利用最顯著能源的是生物酒精。生物酒精作為最廣泛的生物燃料，具有抗爆性好、辛烷值高等特點(diǎn)，是比較理想的汽油代替能源，在汽車行業(yè)中普遍使用。生物酒精制作過程是水解發(fā)酵，首先在生物質(zhì)催化劑的情況下發(fā)生水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為五碳糖和六碳糖，糖類經(jīng)過發(fā)酵后，通過蒸餾的形式轉(zhuǎn)化為酒精。生物酒精的原料幾乎包括了所有的城市生活垃圾、農(nóng)林廢棄物等，它應(yīng)用起來非常廣泛，成本更低[2]。

（2）生物質(zhì)固化能源的利用。生物質(zhì)固化能源密度高、儲運(yùn)方便、可轉(zhuǎn)化，是一種兼有礦物質(zhì)燃料屬性的能源。生物質(zhì)固化能源最突出的特點(diǎn)是取之不盡、用之不竭，它可以年復(fù)一年地廣泛生產(chǎn)，發(fā)展前景非常廣闊。生物質(zhì)固化能源主要是將秸稈、鋸末、稻草、木屑等廢棄物質(zhì)，用機(jī)器加壓的方法，使松散的、無固定形狀的原材料壓縮成密度較大的、有一定形狀的固體成型燃料。生物質(zhì)固化燃料致密成型的工藝可以分為三種：熱壓成型、碳化成型、常溫壓縮成型。生物質(zhì)固化能源的利用非常廣泛，在化工、冶金、建筑、環(huán)保等方面得到大量應(yīng)用，其中最重要是應(yīng)用在發(fā)電上，秸稈直燃發(fā)電是典型的代表。2007年，河北省石家莊秸稈發(fā)電站已經(jīng)投入運(yùn)營，并且取得較好的效果，石家莊的秸稈直燃發(fā)電技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動化，自2007年以來，秸稈發(fā)電廠已經(jīng)為社會提供綠色電力5億kW，消耗農(nóng)作廢棄物60萬t，減少二氧化碳排放量30萬t，到2009年，石家莊秸稈發(fā)電站已經(jīng)完成電量2006億kW，主營業(yè)務(wù)收入達(dá)1億元。

（3）生物質(zhì)氣化能源的利用。生物質(zhì)氣化技術(shù)主要有熱解氣化技術(shù)、厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣技術(shù)等等。熱解氣化技術(shù)主要采用燃燒氣體和壓力的方式，我國主要開發(fā)了固定床、流化床、小型氣化爐技術(shù)，這些技術(shù)可以分別把木屑、桔梗、樹枝、木塊等物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)氣化能源。生物質(zhì)氣化能源利用最多的是生物沼氣。沼氣是有機(jī)物經(jīng)過多種細(xì)菌的發(fā)酵作用而生成的，它是一種以甲烷為主的混合氣體。在國外，瑞典地區(qū)有五百多輛汽車把沼氣能源作為燃料；德國研發(fā)了小型沼氣發(fā)電技術(shù)，提高沼氣的應(yīng)用水平；我國沼氣產(chǎn)業(yè)最早始于1980年，沼氣產(chǎn)業(yè)作為先進(jìn)的生物質(zhì)能源，在我國處于領(lǐng)先地位。2005年底，我國沼氣用量已經(jīng)達(dá)到80*108m3，應(yīng)用沼氣池的用戶已經(jīng)達(dá)到1807萬戶，形成了以沼氣為主的生態(tài)家園工程。

5　生物質(zhì)能源的研究進(jìn)展

（1）國外生物質(zhì)能源的研究進(jìn)展。國外的生物質(zhì)能源研究速度比較快，研究成果也比較顯著，許多國家制定了生物質(zhì)能源開發(fā)研究計(jì)劃，如印度綠色能源工程、日本的陽光計(jì)劃、巴西的酒精能源計(jì)劃、美國的能源農(nóng)場等等，這些國家投入了大量的資金和人力來研究生物質(zhì)能源。在生物質(zhì)能源研究進(jìn)展中，巴西處于領(lǐng)先地位。巴西的生物質(zhì)能源非常豐富，是具有發(fā)展能源農(nóng)業(yè)條件的國家。20世紀(jì)70年早期，巴西開始利用甘蔗生產(chǎn)乙醇燃料，目前，巴西已經(jīng)建成了完整的乙醇燃料產(chǎn)業(yè)鏈。2003年，巴西政府啟動了生物柴油研究計(jì)劃，在生物柴油研究方面投入了大量資金，研發(fā)以蓖麻油為主的生物柴油，現(xiàn)在正在推廣階段。

（2）國內(nèi)生物質(zhì)能源的研究進(jìn)展。我國的生物質(zhì)能源研究，從“六五”計(jì)劃開始進(jìn)入研究課題，研究的重點(diǎn)在生物質(zhì)液化、固化、氣化的技術(shù)上，經(jīng)過20多年的研究，我國的生物質(zhì)能源研究方面已經(jīng)取得較大的進(jìn)展。中國林科院在20世紀(jì)80年代開始研究上吸式氣化爐，最近又研發(fā)了錐形流化床氣化系統(tǒng)。生物質(zhì)固化能源研究開始于1985年，經(jīng)過20多年的研究，國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出有棒狀燃料生產(chǎn)技術(shù)，顆粒成型生物質(zhì)能源的研究也取得較大的進(jìn)展。在研發(fā)生物質(zhì)液化能源上，我國的生物質(zhì)熱解液化技術(shù)是世界上生物質(zhì)液化能源研發(fā)最先進(jìn)的技術(shù)，但我國生物質(zhì)液化能源的研發(fā)活動比較少，目前許多大學(xué)在這方面進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)和分析，生物質(zhì)液化能源研究進(jìn)展比較緩慢，但同時(shí)也具有較大的研發(fā)空間。

6　總結(jié)

世界上的生物質(zhì)能源非常豐富，有效利用生物質(zhì)能源，不僅減少環(huán)境污染情況，還能解決能源問題。目前，國內(nèi)外都非常重視生物質(zhì)能源的研究，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)上投入大量的資金，生產(chǎn)出更清潔的綠色能源，這對于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬君,馬興元,劉琪.生物質(zhì)能源的利用與研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012,40(03):2202-2206.

[2]李炳煥.生物質(zhì)能源的開發(fā)利用與前景[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào),2012,10(03):36.