生物质能的应用进展

２０１１年第１５期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０科教前沿０　科技信息　生物质能的应用进展　王福生　（宝鸡职业技术学院凤翔师范分院　陕西　宝鸡　７２１　４００）　【摘要】生物质作为一种可持续性资源，在沼气技术、生物质热裂解气化技术、生物质液体燃料技术上等有广泛应用。本文介绍了生物质　能的基本知识．阐述了生物质能应用进展的现状，分析了中国与目外在生物质能应用方面的差距，预测了其发展前景。　【关键词】生物质能；技术应用；展望　０　引言　２Ｏ世纪７０年代以来，面对常规矿物能源日益枯竭和环境逐渐的　恶化．世界诸多国家将目光聚焦在可再生、环保、可转化的生物质能源　是开发应用最有特色的国家。２Ｏ世纪７Ｏ年代中期，巴西为了摆脱对　进口石油的过度依赖，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划。到　１９９１年，乙醇产量达到１３０亿升，在９８０万辆汽车中，近４００万辆为　纯乙醇汽车，其余大部分汽车燃用的是２０％的乙醇＋汽油混合燃料，乙　上。生物质是一种通过大气，水，大地以及阳光有机协作产生的可持续　醇燃料已占汽车燃料消费量的５０％以上。在生物柴油方面．德国发展　性资源。生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把　比较快，现有２３家生物柴油生产企业，拥有１７１７个生物柴油加油站．　太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。生物质如未被　２００４年生产能力已达到１０９．７万吨。德国还将建成世界上最大的生　能源或物质方式利用，将会被微生物分解生成水、二氧化碳和热能。生　物柴油装置。美国也很重视生物柴油的开发利用，目前有４家生物柴　物质产业是指利用可再生或循环的有机物质，包括农作物、树木、能源　油生产厂．总能力为０．３０Ｍｔ／ａ。马来西亚利用自身的资源优势。自１９８０　作物和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等为原料，进行生物　年起就开始研发棕油生物柴油，并计划发放９张许可证建立棕油生物　基产品、生物燃料和生物能源生产的产业。具有可再生、污染低、分布　柴油厂。巴西也是较早掌握生物柴油技术的国家［５１。　广泛等特点。尤其是在沼气技术、生物质热裂解气化技术、生物质液体　１．４压缩技术　燃料技术上等有着广泛的应用Ⅲ。　生物质压缩技术将固体农林废弃物压缩成型，制成可代替煤炭的　１　生物质能的应用现状　压块燃料。成型燃料主要应用于以下两方面：一是炭化加工制成木炭　棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料；二是作为燃料直　生物质能的开发利用主要涉及在沼气技术、生物质热裂解气化技　接燃烧，用于家庭或暖房取暖用燃料。　术、生物质液体燃料技术方面。　１．５固体生物质燃料　固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与　沼气技术主要是利用厌氧法处理禽畜粪便和高浓度的有机废水．　煤混合燃烧为原料的燃料　。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，　是发展较早的生物质能利用技术。２０世纪８０年代以前，发展中国家　截止到２００４年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶１．８９亿　主要发展沼气池技术，以农作物秸秆和禽畜粪便为原料生产沼气作为　户，普及率达到７０％以上　。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采　生活燃料［３１。发达国家一直以来则主要发展厌氧技术，以处理禽畜粪　用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压　便、垃圾和高浓度有机废水。目前，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也　缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。　建设了处理禽畜粪便的大中型沼气应用示范工程日。　１．２热裂解气化技术　１．６气体生物质燃料　气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历　１．１沼气技术　目前，生物质热裂解液化技术在美国、加拿大、意大利、瑞士、英　史悠久．但大中型沼气工程发展较慢，基本处于个体小厌氧消化池的　国、荷兰等国的研究开发居世界领先地位，已经研究出来了常规、快　水平。２００４年，中国农户用沼气池年末累计１５００万户，北方能源生态　速、真空、闪速等十几种热裂解装置，有～部分已经达到商业化阶段。　模式应用农户达４３．４２万户，南方能源生态模式应用农户达３９１．２７万　例如，荷兰ｔｗｅｎｔｅ大学于１９８９—１９９３年研制出旋转锥反应器，并建立　户，总产气量４５．８０亿立方米，相当于３００多万吨标准煤。到２００４年　起处理量为ｌＯｋｇ／ｈ生物质小型联合中试装置：荷兰ｔｗｅｎｔｅ大学的生　底，中国共建成２５００座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了　物质技术集团（ＢＴＧ）与２０００年研制出了处理量为２００ｋｇ／ｈ改进型　８８．２９万立方米，形成了每年约１．８４亿立方米沼气的生产能力．年处　旋转锥反应器；西班牙的Ｕｎｉｏｎ　Ｆｅｎｏｓａ电力公司采用加拿大滑铁卢大　理有机废物污水５８０１万吨，年发电量６３万千瓦时．可向１３．Ｏ９万户　学流化床反应器技术，于１９９３年建立了生物质处理量为２０００ｋｇ／ｈ　供气Ｉｓ］。　热裂解示范厂：１９９６年，意大利国家电力公司（ＥＮＥＬ）从加拿大Ｅｎｓｙｎ　１．７液体生物质燃料　公司购买１台为ｌＯｔ／ｄ循环流化床反应器热裂解设备；加拿大的　液体生物质燃料是通过生物质资源生产的乙醇燃料和生物柴油．　ＤｙｎａＭｏｔｉｖｅ　Ｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍｓ采用鼓泡循环流化床反应器，处理量为　替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的发展方向。　１５００ｋｇ／ｈ，是目前利用生物质快速热裂解技术实现商业化生产规模　近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为　最大的企业，在北美，规模达到２００ｋｇ／ｈ的快速热裂解示范性工厂正　原料的燃料乙醇生产已初具规模。“十五”期间，河南、安徽、吉林和黑　在运行。　龙江分别建成了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到１０２　相对而言。我国在这方面的研究起步较晚，还没有进行热裂解商　万吨／年，目前已在９个省（５个省全部，４个省的２７个地（市））开展车　业化生产。不过，近年来沈阳农业大学、中科院广州能源研究所、上海　用乙醇汽油销售ｌｌｑ。　交大等单位在生物质热裂解方面开展了许多研究工作．我国越来越越　生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注，　重视生物质热裂解液化技术的研究开发工作　美国在２０世纪７Ｏ年代后期开始发展新能源，特别是生物质能源＿ｌ】］。　１．３液体燃料技术　欧洲的丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国对木质燃料和生物柴油、生物　生物质液体燃料开发是一项备受关注的技术，因为生物质液体燃　乙醇研究与开发多年，已形成较系统的、各具特色的生物质能源研发　料包括燃料乙醇、生物质液化油、生物柴油等，可以作为清洁燃料直接　体系和产业化体系，拥有着各自的技术优势。欧盟委员会提出：２０１０　代替汽油等石油燃料。在液化油应用方面，美国、新西兰、日本、德国、　年运输燃料的５．７５％将用燃料乙醇和生物柴油替代，２０２０年该比例将　加拿大国家都先后开展了研究开发工作。其发热量达３．５ｘｌ０４ｋＪ／ｋｇ左　提高到２０％。一些发展中国家也积极进行生物质能源的研究和开发利　右，用木质原料液化的得率为绝干原料的５０％以上。欧盟组织资助了　用活动［９１。专家预测：生物质能源将成为２ｌ世纪主要新能源之一：到本　３个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油．已经完成　世纪中叶，生物质能源替代燃料将占全球总能耗的４０％以上　・ＩＩ　１００ｋｇ／ｈ的试验规模，并拟进一步扩大至生产应用，该技术制得的液化　中国在生物质能源开发方面取得了巨大成绩，但与发达国家相　油得率达７０％，液化油低热值为１．７ｘｌ０４ｋＪ／ｋｇ。在燃料乙醇方面，巴西　比，仍存在差距：１）技术单一，开发不力。中国早期的（下转第１９７页）　科技信息　０高校讲坛０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１１年第１５期　孙　勋　均值，所得到的最后权重。　１８　５　７　８　８　８　６　９　５　如　５　７　８　９　９　ｗ一６　９　９　８　９　７　９　８　８　８　评价对象总得分：　ｃ：（∑　）／ｌ８　＝１　Ｗ　一评价对象的ｉ指标项得分　６　７　８　Ａ卜ｉ指标项的权值。　表４—７八家供应商十三项指标评分数据　８　７　６　７　９　８　５　６　７　７　且：（１）∑Ａ产ｌ　９　８　８　ｉ＝Ｉ　９　８　７　８　６　５　８　８　７　（２）Ｏ（Ａ　≤１　综合考虑各因素的影响，邀请１Ｏ位专家根据企业的实际情况对八　５　７　９　５　家供应商的ｌ３项指标进行打分（分值范围Ｏ～１０分），结合上述计算的　８　６　６　８　６　７　９　５　６　综合权重　，按照公式　∑　６　５　６　７　，可得出各供应商的综合分值，即供　应商Ｓ１为７．９５３６，Ｓ２为７．９３３１３，Ｓ３为７．２１５４２，ｓ４为６．９３３７６，Ｓ５为　６　５　７　６　６　９　８　９　６．７６８１５，Ｓ６为６．ｓ７为７．４７６９３，Ｓ８为７．８９３８７。在八个可供选择　５　７　７　３６６９１，６　６　８　６　８　５　８　７　７　的目标供应商中，Ｓ１综合得分最高。　Ｓ１供应商的选择指标中，权重位于前三位的三项指标：计划修订时　７　６　７　８　８　间ｃ９为３天，研发资金投入比率Ｃ　，为１８％，采购总成本Ｑ为８０００元，　与其他供应商相比，具有明显的优势，可见ｓ１为最佳选择，其次为ｓ２　８　和ｓ８。　８　６　７　９　８　８　５　８　５　９　７　８　【参考文献】　［１］卢蓉．企业战略采购机理及应用研究口）１．杭州：浙江大学管理学院，２００６：９８－９９．　［２］黄燕奕，王安民．供应链管理环境下的战略性供应商选择叨．西安电子科技大学　学报：社会科学版，２ｏ０８（４）．　［３］田也壮，贾勇，杨洋．供应商战略采购与制造战略一致性研究田预测，２０１１（２）．　［４］刘圣春，朱小平．供应链环境下供应商选择的影响因素与评价研究叨．安阳工学　院学报，２０１ｌ（１）．　［５］韩小丽，王现河．加强供应链管理，提高企业竞争力闭．科技资讯，２０１０（３０）．　（５）供应商的确定　加权评价型专家评分法模型是将评价对象中的各项指标项目依照　评价指标的重要程度，给与不同的权重，即对各因素的重要程度做区别　对待。　＝作者简介：辛宇。哈尔滨商业大学２００７级物流管理专业学生。　、　［责任编辑：许宪坤］　ＥＡ　｛上接第４６页）生物质利用主要集中在沿气开发上，近年逐渐重视热　都有着极其重要的意义。中国化石能源资源有限，但富源辽阔，生物质　解气化技术的开发应用［１４１，取得了一定突破，但其他技术（包括生产酒　资源丰富，分布范围广，开发利用潜力大，市场需求旺盛，且具备较好　精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育等）均无突破性进　的技术基础和发展条件，进行生物质能源的开发利用有着得天独厚的　展。２）标准欠缺，管理混乱。在秸杆气化供气与沼气工程开发上，没有　优势。同时，中国生物质能源产业、技术的发展同美国、欧盟等发达国　明确的技术标准和严格的技术监督，很多沼气工程和秸杆气化供气设　家尚有一定的差距。我们应当加快发展生物质能的产业化步伐，为保　备技术不过关。达不到预期目标，甚至带来安全问题，给后续开展生物　障国家安全、经济安全蓄积能源多做贡献。●　质能源利用工作带来了很大的负面影响。３）规模小，效益低。由于资源　分散，收集手段落后。中国的生物质能源工程的规模很小．大部分工程　采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低下。造成投资回　报率低，难以形成规模效益。４）投入少，效果差。投入过少，使得研究的　技术含量低，低水平重复研究较多．未能解决一些关键技术：厌氧消化　产气率低，辅助设备配套性差，设备与管理自动化程度较差；气化利用　中焦油问题没有彻底解决，给长期应用带来严重问题；沼气发电与气　化发电效率较低。相应的二次污染问题没有解决，导致许多工程系统　常处于维修或故障状态，降低了系统运行强度和效率；生物质液化方　面虽然有一定研究，但技术仍比较落后于制取富氢燃料气利用生物质　废弃物催化气化。近年来，关于生物质废弃物的热化学处理已引起了　越来越广泛的注意．氢气是生物质热化学处理中得到的高品位的洁净　能源啕一［１３１。由于氢在燃料电池及作为运输燃料在内燃机中的广泛应　用．从生物质气化中制取氢气已引起了很多国家的研究兴趣。在生物　质气化制氢过程中．低温下焦油的生成是影响燃气质量和氢含量的一　个重要因素．因此高温、水蒸气气化以及加催化剂等气化工艺是改善　燃气质量的有效措施。　２展望　【参考文献】　ｆＩ］吴创之，马隆龙．生物质能现代化利用技术．北京：化工工业出版社，２００３．　［２］姚向君，田宜水．生物质能资源清洁转化利用技术．北京：化学工业出版社，　２０ｏ４．　［３］闰廷满．生物质能（秸秆）发电的思考．东方电气评论，２００７（１）．　［４］法忠勇．推进我国农村新能源推广应采取的措施．甘肃农业，２００７，９．　［５］谭利伟，简保权．新能源产业．２００７，１１．　［６］吴英艳，薛群山．生物质热裂解液化技术的发展概况．化工科技市场，２００８，７．　［７］倪慎军．加强生物质能开发利用实现经济社会持续发展：关于德国瑞典和丹　麦生物质能开发和利用的考察报告．河南农业，２００６，１１．　［８］汪大刚．世界林业研究，１９９６（２６）．　［９］秦大东’曹军．浅论我国生物质能发展现状及对策．安徽通报，２００７，１３．　［１０］肖波，周英彪，李建芬．生物质能循环经济技术．北京：化学工业出版社，２００６．　［１１］朱增舅，李思经．美国生物质能源开发利用的经验和启示．世界农业，　２００７，６．　ｆ１２］满相忠．王珊珊．国外开发生物质能优惠政策及其经验启示．地方财政研究，　２００７，８．　［１３］汪瑞清，杨国正，等．中巴发展生物质能源的比较研究．世界农业，２００７，】ｌ　作者简介：王福生（１９５９　８一），男，汉族，宝鸡职业技术学院，副教授，研究方　生物质能源作为一种能够进行物质生产的可再生能源正日益受　向为基础与应用化学。　到世界各国的青睐和重视，发展生物质能源对于缓解能源危机、满足　国家能源需求、保护国家能源安全、加快建设生态型经济社会发展等　［责任编辑：王静］　１９７