生物質(zhì)能及其利用

1、生物質(zhì)能及其利用1 生物質(zhì)能的概述生物質(zhì)能（biomassenergy），就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。目前，很多國(guó)家都在積極研究和開發(fā)利用生物質(zhì)能。生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在植物、動(dòng)物和微生物等可以生長(zhǎng)的有機(jī)物中，它是由太陽能轉(zhuǎn)化而來的。有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動(dòng)植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材、及森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水

2、生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。2 生物質(zhì)能的分類2.1 林業(yè)資源林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等;木材采運(yùn)和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等;林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等2.2 農(nóng)業(yè)資源農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源作物）;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時(shí)殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）;農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制

3、取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏葞最悺?.3 生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成,如冷卻水、1洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機(jī)廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等,其中都富含有機(jī)物。2.4 城市固體廢物城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾,商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜,受當(dāng)?shù)鼐用竦钠骄钏?、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習(xí)慣以及季節(jié)變化等因素影響。2.5 畜禽糞便畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱,它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草

4、等）的轉(zhuǎn)化形式,包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。2.6沼氣沼氣就是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的一種可燃?xì)怏w,通?？梢怨┺r(nóng)家用來燒飯、照明。3 生物質(zhì)能的特點(diǎn)3.1 可再生性生物質(zhì)能屬可再生資源,生物質(zhì)能由于通過植物的光合作用可以再生,與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用;3.2 低污染性生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少;生物質(zhì)作為燃料時(shí),由于它在生長(zhǎng)時(shí)需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量,因而對(duì)大氣的二氧化碳凈排放量近似于零,可有效地減輕溫室效應(yīng);3.3 廣泛分布性缺乏煤炭的地域,可充分利用生物質(zhì)能;3.4 生物質(zhì)燃料總量十分豐富生物質(zhì)能

5、是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)10001250億噸生物質(zhì);海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。我國(guó)可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來越多。4 生物質(zhì)能的利用途徑生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是我國(guó)生物質(zhì)能利用的主要方式。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶,推廣效率可達(dá)20%-30%的節(jié)柴灶這種技術(shù)簡(jiǎn)單、易于推廣、效益明顯的節(jié)能措

6、施,被國(guó)家列為農(nóng)村新能源建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下,使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化,以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中,通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣、乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。5 生物質(zhì)能源開發(fā)利用技術(shù)的現(xiàn)狀一般來講,生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換利用技術(shù)大致可分為三類:一是直接燃燒,直接燃燒的主要目的是為了獲取熱量;二是生物轉(zhuǎn)換技術(shù),通過微生物發(fā)酵方法制取液體燃料或氣體燃料。三是化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),其又可分為有機(jī)溶

7、劑提取法、氣化法和熱分解法。而按過程的表觀現(xiàn)象將轉(zhuǎn)換技術(shù)分為燃燒、干化學(xué)轉(zhuǎn)換和液化。自"七五"以來,我國(guó)已開展了廣泛的生物質(zhì)高品位的轉(zhuǎn)換裝置和利用技術(shù)的研制和開發(fā),在生物質(zhì)氣化、液化和致密成型方面都取得了較大進(jìn)展。生物質(zhì)氣化裝置已小批量地投入市場(chǎng),用于戶用或木材烘干和供暖;集中供氣流化床干餾熱解煤氣也處于示范推廣階段。目前己有不少研究單位、工廠和公司從事生物質(zhì)能高品位利用和開發(fā)的研制、示范試驗(yàn)、批量生產(chǎn)和銷售服務(wù)。6 生物質(zhì)能利用技術(shù)發(fā)展展望根據(jù)國(guó)家科委等“1996-2010年新能源和可再生能源發(fā)展綱要”的精神,生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展目標(biāo)為:緊密聯(lián)系市場(chǎng)需求,與工程項(xiàng)目相結(jié)合迅速

8、將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,推動(dòng)生物2015年的發(fā)展趨勢(shì)主要為:進(jìn)一步提高生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的效率;生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù);生物質(zhì)供熱技術(shù)及裝置-生活及生產(chǎn)用;生物質(zhì)熱電聯(lián)供技術(shù);與上述技術(shù)相關(guān)的配套技術(shù)及設(shè)備等。7 生物質(zhì)能對(duì)中國(guó)的意義中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家,21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。因此改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式,開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng),促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。生物質(zhì)能高新轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅能夠大大加快村鎮(zhèn)居民實(shí)現(xiàn)能源現(xiàn)代化進(jìn)程,滿足農(nóng)民富裕后對(duì)優(yōu)質(zhì)能源的迫切需求,同時(shí)也可在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。由于中國(guó)地廣人多,常規(guī)能源不可能完全滿足廣大農(nóng)村日益增