生物质燃料技术精选(九篇)

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第1篇：生物质燃料技术范文

【摘要】目的：介绍应用材料的腹外疝手术后感染产生的机制和对感染产生的防控措施。方法：查阅有关应用材料进行的腹外疝无张力修补术后感染研究的文献，并进行综合分析。结果：应用材料进行的腹外疝手术后感染产生的机制与多种因素有关，尤其与污染直接相关。结论：应用材料的腹外疝手术后感染产生的机制与直接外源性和间接内源性污染有关，与病人自身状态、手术时伤口的局部环境和术中操作密切相关。

【关键词】术后感染；应用材料；修补；疝

Mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Lei Zehua，Yu Shenlin.(The people’s hospital of Leshan，Shicuan 614000，China)

【Abstract】Objective：To introduce the mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Methods：A retrospective analysis of the papers of Mechanism and preventative management for the postoperative infection of free-tension repair of abdominal external hernia.Results：It can find out the internal dependability at many factors，especially the pollution and postoperative infection for free-tension repair of hernia.Conclusion：The postoperative infection for free-tension repair of hernia was correlated with exogenous and endogenous pollution，condition of patient，local surrounding of operation and technique of operation.

【Key Words】Postoperative infection；Free-tension；Repair；Hernia

腹外疝修补是普外科最常见术式之一。随着材料学的进步，采刚材料的无张力疝修补术已成为目前美国、加拿大、欧州、日本等主要发达国家的首选术式[17]。我国从1997年开始，经过10余年的应用和发展，无张力疝修补技术迅速地被广泛用于全国各级医院临床。随着此技术的广泛开展，其并发症的产生也不断增加。而作为并发症之一的感染，因其带来的危害大、后果严重，而受到临床越来越多的重视，以下就感染产生的机制和防控措施进行综述。

1 伤口感染的发病机制

1.1 感染产生的原因：疝修补术后切口的感染，在很多情况下都是继发于手术时伤口的细菌污染。临床上伤口污染来源最多见的是直接污染：如术野的皮肤、手术器械、外科医生的手套及通过手术室空气的污染，这种外源性污染是造成腹股沟疝感染的最重要的途径；而术中分离疝囊壁与肠管间粘连时分破肠管后的细菌污染，则是造成腹壁切口疝术后感染的重要内源性污染途径。除此之外，还有间接污染的内源性途径，如急性腹股沟疝嵌顿致肠道细菌移位的污染以及术后网塞与肠管接触所致肠道细菌移位的肠源性污染[16]；另外，极少证据支持缝合后可能继发于血源性和淋巴源性的伤口感染[12]。

1.2 感染产生的条件：伤口细菌培养的结果证明任何所谓无菌的疝修补术都存在着细菌的污染[2]。但大多数情况下不会引起临床的伤口感染。在伤口内由于机体免疫成分的调动导致巨噬细胞在常规手术伤口中清除污染；只有当炎症反应超过了清除污染的能力或者因内源性或外源性原因致使这种反应受损时才能出现临床感染。

因此，术后伤口感染是否产生，一般是由4种变量因素的变化来决定：

1.2.1 细菌被接种的数量：很明显细菌污染手术伤口越多则伤口感染的可能性就越大。伤口缝合时定量的活组织检查证明每克组织细菌数目越大，伤口感染的可能性就越大。有研究表明：细菌污染存在一个每克组织中含有105的细菌数的临界阈值，当超过这一阈值时就可能发生感染[3]。术前对手术部位充分的准备及一系列控制手术感染的措施实施后，很少出现超过临界阈值的情况，即便如此，临床上仍存在伤口感染的问题。所以，伤口感染也不能单纯由污染细菌数大小所决定。

1.2.2 接种细菌的毒力大小：临床上，所有的细菌种类并不具有相同的导致伤口感染的能力。有些细菌的毒力很小，要很大的细菌数才会致病。而有些细菌的毒力很大，只要很小的量就能引起感染。因此，细菌毒力在感染上是一个应考虑的因素。

1.2.3 伤口的局部环境：手术形成的局部环境，在伤口的感染中扮演了非常重要的角色。因为有些局部环境因素可以促使污染伤口的某些细菌达到致病能力。

1.2.3.1 死腔的形成：在腹外疝病人中，伤口死腔是一个特别困难的问题。死腔的形成给血浆的聚积创造了条件，这一条件限制了巨噬细胞对细菌进行清除的移动；另外，血浆的聚积通常使调理素释放，因此，伤口的感染必然会增高[1]。

1.2.3.2 坏死组织：伤口内坏死组织的增加使伤口感染的几率增加。组织的大块结扎和过度分离，将使失活的组织成为细菌繁殖的场所。电刀的不恰当使用也可产生坏死组织出现相同的情况。坏死组织，由于它不会引起水肿，也就不会为巨噬细胞提供通道(水管道)，水管道是巨噬细胞到达细菌污染的坏死组织内所必需的[5]。

1.2.3.3 异物存留：很明显伤口内异物会增加手术的感染率。伤口内的异物一是缝合材料，它常常是伤口感染的另一原因。有资料已证实编织的缝合材质如材线可以因较少的细菌数就可致伤口感染[6，12]。单丝的材质一般被认为具有较少的协同效果，但单丝线打过多的结也能够产生编织效果，在大部分补片感染中可发现多结的缝线。但不可吸收缝合材料的辅助作用表现为在合成材料表面能够导致人类中性粒细胞对细菌的吞噬效果的降低。因此，提倡伤口缝合时，缝线要尽量减少，线结不宜过多。二是疝修补使用的合成材料，其中做工精细的纺织补片材料(如聚四氟乙烯)、较粗糙的补片(如聚丙烯)引起感染的机会大。这些感染与补片因卷曲而产生的袋状死腔有关。

1.2.3.4 出血后的血红蛋白：血红蛋白中富含三价铁和蛋白质，它是微生物繁殖所需的理想培养基[7]。术中若没有严格的止血，伤口形成的血肿在少量细菌的作用下就可引起伤口脓肿形成。另外，有报道确认微生物血红蛋白代谢的有毒终产物，对机体吞噬细胞有毒性作用，也是伤口感染的影响因素[8]。

1.2.4 机体的免疫状态：病人免疫力的完整性受多种因素的影响，这种完整性是不能被量化的。不同个体间，内在和外在的可变因素是不同的：对标准的炎性前刺激物的反应研究，也显示了志愿者之间人类单核细胞具有多变性[9]。其他研究表明一些选择性因素的内在反应具有潜在的循环变化规律。这提示某一特定病人选择的手术时机感染的可能性明显增大[10]。

2 感染的预防

2.1 感染的术前预防

2.1.1 术前皮肤准备：病人皮肤的清洁，最好用抗菌皂在术前夜间或当天早上洗澡或清净手术部位皮肤；注意尽可能的不用刀刮手术部位，表皮毛发应采用剪的方法而避免局部微型损伤。对于有活动性远处皮肤感染灶，因会使手术区域的感染率升高，对此应避免手术。

2.1.2 术前抗生素的药物准备：疝外科手术最有争议的地方是预防性应用抗生素。最著名的研究者Platt[11，12]，对这方面进行了随机抽样、多医疗机构、前瞻性的研究，得出结论是：术前应用抗生素总的感染率有所下降，甚至泌尿系统及肺部感染有所下降，但两组比较无统计学意义。尽管如此，其结论仍被作为在腹股沟疝手术时预防性使用抗生素的主要依据。另外，针对一些研究尽管没有确认补片疝修补可以增加感染率[13，14]，但考虑到补片是一种异物，感染的几率会增大的情况，大多数医生还是预防性应用了抗生素。对于腹壁疝，预防性的抗生素应用则不同于腹股沟疝手术中的使用。因为在腹壁疝囊内小肠，有多次腹部手术史，手术中常有肠管损伤的可能潜在危险。故预防性应用抗生素，可以降低腹壁切口疝术后肠道污染引起的伤口感染几率。

2.2 感染的术中防控：手术操作对预防术后感染非常重要。①术中的组织分离、切割、结扎、止血，要求轻柔、细致，尽可能防止电刀的大片不规则切割和电凝止血，防止大块的集束结扎，这样有利于防止因伤口组织表面的坏死而增加的潜在伤口感染的可能性。对于大的静脉应当采用合成可吸收缝线结扎。②修补材料的正确应用。一种成功的补片修补既要舒展又要无张力，多余的补片会皱褶形成间隙，导致血浆积聚而继发细菌感染。因此，补片应剪裁适当避免过多的置入补片材料，同时材料的放置也应避免四周起皱或成卷状，这些均可引起感染几率增加。③缝线的正确使用。由于丝线系多股编织物易导致感染[6]，在无张力疝修补中，应尽可能的放弃丝线而采用合成线。但合成线中的不可吸收缝线表面能够导致人类中性粒细胞对细菌的吞噬效果的降低[12]，线结过多也会产生纺织效应，使用中要尽量减少线结的个数。④引流。腹外疝修补术中腹壁两边游离后皮下组织自然形成的间隙在临床上是个大问题，同时术中使用的补片自身也容易形成积液，有报告称在置入补片手术后第1天，几乎经超声都可发现液体在补片周围聚集[1]。由于上述情况的存在，在腹壁疝手术后的局部就非常容易形成间隙和大量积液而产生感染，为了避免间隙腔积液感染的发生，最好的办法就是采用引流，临床上最为合理的方法是采用闭合式持续主动吸引解决间隙的局部积液[15]，如硅胶封闭式负压球引流是一种非常好的引流方式。但引流管不要经切口引出，而另戳口引出引流。特别要指出的是，开放式被动乳胶引流管容易使细菌逆行进入伤口，感染后易形成窦道，传统的被动式开放引流应禁止使用。在网塞充填式腹股沟疝修补术中，同样存在因网塞自身结构上存在间隙的缺陷，但这种间隙腔是不需要引流的。为了更好的防止网塞内积液及其感染的发生，雷泽华报道[16]在网塞充填固定好后，应将其表面组织缝合关闭来尽可能地避免因浅层组织渗液向深部网塞积聚或感染而波及深层的网塞，从而解决网塞积液造成的感染问题。

3 术后感染的局部处理

3.1 腹壁切口疝感染的处理

3.1.1 早期感染：对于术后几周的感染要即时发现，即时分开伤口，对伤口内补片周围所有的感染间隙要充分冲洗和引流，术中若发现补片四周过多形成的折叠或卷曲要进行剪裁，以消除造成伤口不愈的这一重要原因。另外，对固定补片的过多缝线结，因常常不与增生的肉芽组织融合，术后容易引起经久不愈的窦道，也要进行必要的清除。

3.1.2 迟发感染：腹壁疝修补术后数月或数年出现感染，常以切口窦道经久不愈的形式表现出来，其严重程度可能不同。这些窦道通常源于补片边缘及缝线处，处理可以在局部麻醉下切开，清除坏死组织，去除感染缝线，剪去过多的与组织不融的补片，局部充分敞开冲洗后，采用填塞引流，术后换药等措施。

3.2 充填式腹股沟疝术后感染的处理：充填式腹股沟疝术后感染，可分为浅层感染和深层感染，其两种感染的处理方法有所不同[16]。

3.3 浅层感染：对于单纯切口或修补平片部位的浅层感染，只要感染未波及到深部的网塞，修补材料可不必取出，经过局部冲洗、换药可愈合。

3.4 深层感染：深层的网塞一旦出现感染，整个网塞势必成为一个能容纳大量细菌和污秽物的空间，加之网塞表面覆盖的网片限制，使得局部冲洗、换药均困难，网塞内的积聚物不易被清除。这种情况必须取出网塞和网片，通过换药才能使伤口愈合。

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第2篇：生物质燃料技术范文

关键词:生物质,成型燃料,热水锅炉,节能研究,经济评价

概述

能源是推动经济增长的基本动力[1],能源节约则是促进能源发展的重点。生物质能源具有来源广泛,成本低廉、用能清洁等特点,特别适合于拥有丰富生物质资源的中国,通过发展生物质能源打造节能新亮点前景可观。

我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机以后[2],生物质压缩成型技术已经发展得比较成熟,但是,相应的专用生物质成型燃料燃烧设备的发展相对滞后。为燃用生物质成型燃料,出现盲目将原有的燃煤燃烧设备改为生物质成型燃料燃烧设备的现象,致使锅炉燃烧效率及热效率较低,污染物排放超标。燃烧设备成为生物质能源发展链的薄弱环节。因此,根据生物质成型燃料燃烧特性设计合理的生物质成型燃料燃烧专用设备,对能源节约有着重要的意义。

生物质成型燃料热水锅炉作为燃用生物质燃料的主要设备之一,直接燃烧固体生物质颗粒燃料,主要用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院等场所的热水、洗浴和取暖。由于燃料为生物质燃料且结构合理,此类锅炉基本达到无烟化完全燃烧的效果,排放达到环保要求,具有较好的经济、社会和环境效益。

1、生物质成型燃料

1.1生物质成型燃料的元素特性

生物质成型燃料是指通过生物质压缩成型技术将秸秆、稻壳、锯末、木屑等农作物废弃物加工成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。

生物质原料经挤压成型后,密度可达1.1~1.4吨/立方米,能量密度与中质煤相当,而且便于运输和贮存。在压缩过程中以物理变化为主,其元素组成及微观结构与原生物质基本相同。各种生物质成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氢含量较低,为3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度极低。生物质成型燃料的挥发分均在60% ～70%,因此在设计燃烧设备时应重点考虑挥发分的问题[3]。

1.2生物质成型燃料的燃烧特性

生物质成型燃料经高压形成后,密度远大于原生物质,燃烧相对稳定。虽然点火温度有所升高,点火性能变差,但比煤的点火性能好。由于生物质成型燃料是经过高压而形成的块状燃料,其结构与组织特征就决定了挥发分的逸出速度与传热速度都大大降低,但与煤相比显得更为容易[4,5]。因此,生物质成型燃料的挥发分特性指数大于煤的,其燃烧特性指数较煤的大。燃烧速度适中,能够使挥发分放出的热量及时传递给受热面,使排烟热损失降低;同时挥发分燃烧所需的氧与外界扩散的氧很好的匹配,燃烧波浪较小,减少了固体与排烟热损失[6]。

2、生物质成型燃料热水炉

2.1 生物质成型燃料热水炉的结构

目前我国拥有多种型号生物质成型燃料热水锅炉,按燃料品种可分为木质颗粒锅炉和秸秆颗粒锅炉,按应用场合可分为家用型和商用型。下吸式固定双层炉排热水炉是应用较广的一种结构形式,其充分考虑生物质燃料燃烧特性,由炉门、炉排、炉膛、受热面、风室、降尘室、炉墙、排汽管、烟道、烟囱等主要部分组成,结构布置如图1所示[7]。

1.水冷炉排 2.上炉门 3.出灰口 4.炉膛 5.风室 6.高温气流出口 7.降尘室 8.后置锅筒

9.排污口10.进水口 11.引风机 12.烟囱13.排气管14.对流受热面15.出水口

图1下吸式固定双层炉排热水炉示意图

2.2 生物质成型燃料热水炉的工作过程

一定粒径生物质成型燃料经上炉门加在炉排上,根据生物质容易着火的燃料特性,片刻就会燃烧起来,在引风机引导下进行下吸式燃烧;上炉排漏下的燃料屑和灰渣到下炉膛底部继续燃烧并燃烬,然后经出灰口排出;燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入下炉膛继续燃烧,并与下炉排上燃料产生的烟气一起经出高温气流出口流向后面的降尘室和对流受热面,在充分热交换后进入烟囱排向外界。

3、节能原理

由有关燃烧理论可知,保持燃料充分燃烧的必要条件为保持足够的炉膛温度,合适的空气量及与燃料良好的混合、足够的燃烧时间和空间。因此,本文将依据生物质成型燃料本身的特性,结合燃烧理论,针对锅炉结构进行节能分析。

3.1 炉排及炉膛

生物质成型燃料热水锅炉采用双层炉排结构,即在手烧炉排一定高度另加一道水冷却的钢管式炉排,其成弯管直接插入上方锅筒中,这种设计一方面增大了水冷炉排吸热面积,另一方面加快了炉排与锅筒内回水的热传递。

燃料燃烧采用下吸式燃烧方式。成型燃料由上炉门加在上炉排上进行预热、燃烧,由于风机的引导,新燃料不会直接遇到高温过热烟气,延缓了挥发分的集中析出,从而避免了炉膛温度的波动,使燃烧趋于稳定;同时,挥发分必须通过高温氧化层,与空气充分混合,在焦炭颗粒间隙中进行着火燃烧;在完成一段燃烧过程后,上炉排形成的燃料屑和灰渣漏至下炉膛并继续燃烧,直到燃烬。

采用双层炉排,实现了秸秆成型燃料的分步燃烧,缓解秸秆燃烧速度,达到燃烧需氧与供氧的匹配,使秸秆成型燃料稳定持续完全燃烧,在提高燃料利用率的同时起到了消烟除尘作用。

3.2 辐射受热面

早期的部分生物质成型燃料热水锅炉设计布置不够合理,水冷炉排直接与水箱相连,使得炉膛温度过高,特别是上炉膛,致使上炉门附近炉墙墙体过热,增加了锅炉的散热损失。在不断优化设计中,水箱被上下两个锅筒所代替,上锅筒部分置于上炉膛上方,利用锅筒里的水吸收燃料燃烧在上炉膛的热量,从而增加辐射受热面积,起到降低上炉膛温度的目的,从而减少锅炉的散热损失,提高热效率。

3.3 对流受热面

生物质成型燃料热水锅炉的对流受热面分为两个部分:降尘对流受热面和降温受热面。对流受热面极易发生以下现象:高温烟气与锅筒中的水换热不均,从而引起热水部分出现沸腾,增加锅炉运行的不稳定因素;受整体外形约束,烟道长度设计偏短,导致烟气与锅筒里的水换热不够充分,使得排烟温度过高,增加了锅炉的排烟热损失。为避免上述问题出现,降温对流受热面与降尘对流受热面常常采取分开布置;降温换热面置于上锅筒内,采用烟管并联设计,增加烟气与锅筒中水的热交换,降低排烟温度,提高燃烧效率;降尘则利用锅炉后部的下锅筒及管路引起的烟气通道面积的变化达到效果。

3.4 炉门设计

目前应用较多的炉门设计为双炉门。上炉门常开,作为投燃料与供应空气之用;下炉门用于清除灰渣及供给少量空气,正常运行时微开,在清渣时打开;一方面保证了燃烧所需条件,另一方面减少了由于炉门多而造成的散热损失。

4、技术经济评价

4.1 技术评价

研究对象为生物质成型燃料热水锅炉,本文采用与目前应用最广的燃煤锅炉相比较的方法,来分析它们各自的优劣。评价针对锅炉的节能环保性能,主要指标有热效率、燃烧效率、出水量和污染物的排放量(主要是排烟处的NOx、CO、SO2和灰尘的含量),并与国家相关标准比较。

生物质成型燃料热水锅炉与燃煤锅炉的性能指标比较如表1所示[8,9]。

从表1中的数据对比可知,生物质成型燃料热水锅炉在性能上具有一定优势。节能方面,锅炉热效率和燃烧效率均高于传统燃煤锅炉,远远超过国家标准;废气排放方面,烟中NOx、CO、S O2及烟尘含量均低于燃煤锅炉,符合使用清洁能源的要求。

4.2 经济评价

经济性评价以设备运行费用为指标,将生物质成型燃料热水锅炉与燃煤锅炉、燃油锅炉、天燃气锅炉、电锅炉、空气源热水器进行比较。各热水设备的效率及相应热源(燃料)热值、单价详见表2。

运行费用计算公式如下:

(1)

以加热1t水为基准,温度从20℃升至90℃(温升70℃),此时需要热量70000kcal。根据式(1)求得各设备在此负荷下的运行费用列于表2,可知生物质成型燃料热水锅炉在运行费用上相对较低,但是就目前而言,其固定资产投入费较同类型的其它锅炉设备要高。不过随着化石能源价格的上涨和国家对环保的要求的提高,生物质成型燃料热水锅炉在经济效益上将会越来越具有优势。

通过技术经济评价,生物质成型燃料热水锅炉在技术上是可行的,经济上是合理的。该锅炉用生物质成型块做燃料,一方面为生物质废料找到了有效的利用途径,节约化石能源,另一方面染物排放量低于同类型的燃煤锅炉,因此该锅炉具有良好的社会和环保效益。

5、结论

(1)生物质成型燃料热水锅炉依据生物质成型燃料本身的特性,结合燃烧理论,在炉排及炉膛、辐射与对流受热面、炉门等结构设计上充分挖掘节能潜力。锅炉燃烧效率可达94.84%,热效率为78.2%~81.25%。

(2)生物质成型燃料热水锅炉在技术性能上具有一定优势。节能方面,锅炉热效率和燃烧效率均高于传统燃煤锅炉,远远超过国家标准;废气排放方面,烟中NOx、CO、SO2及烟尘含量均低于燃煤锅炉,符合清洁能源的要求。

(3)生物质成型燃料热水锅炉在运行费用上较其它类型设备要低,尽管目前其固定资产投入费相对较高。随着节能环保要求的提高,此类锅炉在经济效益上将会越来越具有优势。

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第3篇：生物质燃料技术范文

河南省建设生物质能化产业的重要性和紧迫性

全球每年生物质的总量大约在1.7×1011 吨，估计现在只有6.0×109 吨生物质（约占总量的3.5%）被人类利用。按照能源当量计算，生物质能仅次于煤炭、石油、天然气，位列第四，占世界一次能源消耗的14%，是国际社会公认的能够缓解能源危机的有效资源和最佳替代方式，是最具发展潜力的可再生能源。目前，生物质能化利用的主要方向包括：生物液体燃料、生物燃气、生物质成型燃料、生物质发电、生物质化工等方向。生物质能产品既有热与电，又有固、液、气三态的多种能源产品，以及生物化工原料等众多的生物基产品，这些特质与功能是其他所有物理态清洁能源所不具备的。

据国际能源署统计，在所有可再生能源中，生物质能源的比例已经占到了77%，其中生物质发电、液体生物燃料和沼气分别占生物质能源利用总量35%、31%和31%。

很多国家成立专门的生物质能管理机构，主要负责相关政策的制定以及部门的协调事宜，如巴西“生物质能委员会”，印度“国家生物燃料发展委员会”，美国“生物质能管理办公室”等。

很多国家都制定了关于生物质能发展的长期规划，确定了具体的发展目标，如美国“能源农场计划”，巴西燃料乙醇和生物柴油计划，法国生物质发展计划，日本“新阳光计划”，印度“绿色能源”工程等。各国都采取了积极务实的生物质能源发展政策与措施，如欧盟主要采取了高价收购、投资补贴、减免税费以及配额制度等。美国主要采取了担保贷款、补助资金和减免税费等。

2011年，最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球产量达到了7 000万吨，美国燃料乙醇产量达到4 170万吨。近期美国已把生物质能的重点转向第二代先进生物燃料，《能源独立与安全法》（EISA）强制要求2022年生物燃料用量达到1.1亿吨，其中先进生物燃料为6 358.8万吨。第二代生物燃料指“寿命周期内温室气体排放比参考基准减少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”，主要包括纤维乙醇、沼气、微藻生物柴油等。为实现此目标，美国政府采用了投资补助和运行补贴（每加仑1.01美元，约合2 123元/吨，按汇率6.3计算）等方式大力鼓励先进生物燃料相关的研发、中试、示范和商业化项目建设，已建试验、示范装置45套，预计2～3年内可以实现商业化规模生产。

生物质成型燃料方面，欧美的发展最为发达，其主要以木质生物质为原料生产颗粒燃料，其成型燃料技术及设备的研发已经基本成熟，相关标准体系也比较完善，形成了从原料收集、储藏、预处理到成型燃料生产、配送和应用的整个产业链。截至2010年，德国、瑞典、加拿大、美国、奥地利、芬兰、意大利、波兰、丹麦和俄罗斯等欧美国家的生物质成型燃料生产量达到了1 000万吨以上。

美国POET公司、美国杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等将于2014年前运行5万吨以上规模的纤维乙醇厂。

生物质精细化工产品目前已达1 100多种，如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2，3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、柠檬酸、山梨醇等。据分析，从生物质制取的化学品现已占化学品总销售额10%以上，并以每年7%～8%的速率增长。美国国家研究委员会预测，到2020年，将有50%的有机化学品和材料产自生物质原料。壳牌公司认为，世界植物生物质的应用规模在2060年将超过石油。

随着技术的进步，未来生物质能化开发利用将向原料多元化、产品多样化、利用高值化、生产清洁化方向转变，纤维乙醇生产成本进一步下降，与粮食乙醇相比将具竞争优势，成为液体生物燃料的主流产品;大中型沼气是极具潜力的新兴生物能源方向;以纤维素糖为平台的生物化工产业的兴起，将减少对化石资源的依赖，促进绿色发展。远期生物质快速热解制生物燃料和微藻生物燃料也将有较大的发展空间。

总体上看，我国以燃料乙醇为代表的生物质能化产业发展基本达到世界先进水平，推广使用技术成熟可靠、安全可行。在法律、政策、规划、试点等方面开展了创造性的工作，为今后的工作打下了基础。

河南生物质能化产业发展基础

作为农业大省，河南生物质资源非常丰富。仅农业剩余物的干重量每年为7 000万吨，占全国1/10。林业剩余物资源量每年为2 000多万吨，其中生态能源林近期规划500多万亩，远景规划1 200万亩。

河南省生物质能化开发利用起步较早，2004年即在全国率先实现了乙醇汽油全覆盖，成功创造了乙醇汽油推广的“河南模式”。目前，河南省生物质能化利用主要涵盖了生物质成型燃料、液体燃料、气体燃料和发电等方向，涉及燃料乙醇、纤维乙醇、沼气、成型燃料、生物柴油、生物质发电、乙二醇、乳酸等产品，2010年生物质能利用折标煤420万吨。

液体生物燃料产品产量超过70万吨居全国第一，其中燃料乙醇产量超过60万吨，约占全国的30%，燃料乙醇消费量超过30万吨。2009年底，河南天冠建成投产了全球第一条万吨级秸秆纤维乙醇生产装置，实现连续规模化生产，建立了完整的工艺路线，掌握了多项具有自主知识产权的关键技术，部分指标接近或超过国外先进水平，已经通过了国家验收，具备了进一步产业化放大和推广的条件。全省能源林面积超过300万亩，开展了生物柴油的实验生产，具备了规模化生产的技术能力。

建成了国内最早的工业化沼气项目并获得了广泛推广和应用，拥有全球最大的1.5亿立方米/年工业化沼气装置，配套3.6万千瓦沼气发电项目已经并网发电，同时供40万户居民生活、2 500辆公交和出租车使用。农村户用沼气达到361万户，普及率18%，大中型沼气达到2 360处。

生物质发电总装机45万千瓦居全国前列，年发电量约10.6亿千瓦时。

目前，河南省生物质成型燃料产品产能已超过30万，年产量20多万吨，居华中地区首位，其中建立位于河南省汝州市的生物质压块燃料生产工程，目前年产生物质成型燃料3万吨，正在形成年产10万吨的生产基地，通过示范建设，建立了压块成型燃料生产厂原料最佳收集模式、清洁生产模式、成型燃料产业发展模式，生产电耗为40kW・h/t～50kW・h/t，实现了压块成型燃料的产业化生产。建立在洛阳偃师市和河南汝州市的成型燃料设备生产基地，目前正在形成年产300台套的生产能力。

生物制氢方面国内还没有产业化，近几年，国内少数学者主要围绕提高光合细菌的光转化效率等方面，着手对光合细菌制氢进行了实验研究，并取得了一些重要进展。河南农业大学在国家自然科学基金、863计划等项目支持下，正在按照生产性工艺条件进行太阳能光合生物制氢技术及相关机理的研究，并且已经取得了一定的突破，成为河南省重要的制氢技术储备。

生物质化工产品总产量超过10万吨。河南财鑫集团2010年建成纤维乙二醇中试装置，形成了整套工艺技术，达到国内先进水平，正在进行万吨级产业化示范;河南宏业生化2011年建成全球首套生物质清洁生产2万吨/年糠醛联产乙酸装置，已实现连续规模化生产，达到国际先进水平。

河南农业大学、郑州大学、河南能源研究所等一批科研机构有较强的生物质能源研发实力。

河南省从事生物质能研发和产业推广的单位上百家。

2013年，生物质能化产品总产值超过100亿元。

总体来说，河南省生物质能开发利用起步较早，达到国内先进水平，其中燃料乙醇、沼气和秸秆成型燃料等技术和装备居国内领先地位。

河南省发展生物质能化产业的总体要求

坚持资源开发与生态保护相结合，以不牺牲农业和粮食、生态和环境为出发点，科学开发盐碱地、“三荒”地等宜能非耕地，规模化种植新型非粮能源作物与生态能源林，加强农林牧剩余物资源、城市生活垃圾与工业有机废水、废渣管理，坚持梯级利用、吃干榨净，建立标准化生物质能化原料收储运供应体系，推动生物质能化产业绿色低碳循环发展。

坚持顶层设计与先行先试相结合，把握世界生物质能化产业发展方向，统筹谋划国家生物质能化发展的新模式、新途径，破解关键制约瓶颈和体制机制障碍，以资源、技术、市场发展现状为前提，在河南先行先试，以点带面，积极推进，努力探索具有示范带动意义的生物质能化全产业链发展模式。

坚持自主创新与开放合作相结合，立足现有产业基础，整合聚集国内研发力量和专有技术，强力推进生物质能化核心技术开发，加快关键装备集成，占领世界生物质能化产业发展新高地。开展国际交流与合作，合理引进国际先进技术、装备与人才，带动生物质能化产业全面发展。

坚持重点突破与整体推进相结合，以纤维乙醇产业化为突破重点，推进沼气高值化利用、生物化工和生物质能化装备规模化生产，加快纤维丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物质快速热解制生物燃料等先进产品与工艺研发步伐，整体推进生物质能化高起点产业化开发利用，培育规模大水平高的战略性新兴产业。

坚持政府推动与市场运作相结合，发挥政府主导作用，制定积极的产业政策，引导多种经济主体投入，扶持生物质能化企业规模化发展。建立有效的市场激励机制，营造良好发展环境，发挥市场配置基础作用，以市场开拓带动生物质能化产业持续健康发展。

在发展目标上，充分发挥河南生物质能化开发利用的资源、技术和实践优势，集聚优势企业和科研机构，吸引国内外生物质能化领域领军人才，开展生物质能化资源梯级循环利用，做大做强生物能源装备制造业，在全国率先建成规模最大、实力最强、技术最先进的生物质能化示范区，全面发挥示范区的示范、辐射和带动作用，打造全国的生物质能化源科研、装备制造和推广应用基地，占领世界可再生能源领域新高地。

近期目标（2014-2015年）：规划投资200亿元以上，新增工业产值188亿元以上。重点推进纤维乙醇产业化，稳定粮食乙醇产量，纤维乙醇生产能力达到50万吨/年，纤维乙二醇等多元醇生产能力达到10万吨/年，联产糠醛达到5万吨/年，新增大中型沼气生产能力16.5亿立方米。生物柴油总生产能力达到50万吨/年，其中高品质航空燃油占10%以上。新增年产5～10万吨的成型燃料生产基地2个，生物质成型燃料生产能力达100万吨;初步奠定生物质能化示范省产业基础，确立生物质能化发展基本模式。

中期目标（2016-2020年）：规划投资1 000亿元以上，新增工业产值1 600亿元以上，其中装备制造700亿元。纤维乙醇生产能力达到300万吨/年，纤维乙二醇等多元醇生产能力达到50万吨/年，联产糠醛达到50万吨/年，新增大中型沼气生产能力62亿立方米。生物柴油总生产能力达到400万吨/年，其中高品质航空燃油占30%以上。建成500个左右的生物质成型燃料加工点，形成约250万吨的生产能力。带动生物质能化技术升级，基本建成国家生物质能化示范省。

河南省生物质能化产业创新的重点任务

重点发展纤维乙醇、纤维乙二醇、纤维柴油、糠醛、沼气，实施醇电、醇气、醇肥、醇化多形式联产，着力提升农林剩余物的资源化利用水平;积极建设工业、畜牧业、农村大中型沼气工程，提高城乡有机垃圾资源化利用水平，加快构建新型农村社区配套的分布式生物能源体系;积极拓展生物质化工，初步形成规模化的生物化工产业链;完善生物质成型燃料体系的原料收集、储存、预处理到成型燃料生产、配送和应用的整个产业链，积极推进生物质成型燃料的产业化、规模化生产及应用模式，开拓生物质成型燃料应用新途径，大规模进行燃油、燃气替代应用，与煤炭形成相当竞争力;大力推进生物质能化装备产业;积极探索开展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速热解制生物燃料等先进生物燃料技术示范。

（一）纤维乙醇产业化

在纤维乙醇产业化方面，围绕纤维乙醇生产，着力提升纤维乙醇生产和综合利用技术水平、装备和自动化水平，能源利用转化效率和经济性指标达到国际领先水平。形成包括科技研发、装备制造、工程设计建设、生产运营、人才培养和队伍建设在内的完整产业体系;形成秸杆采集、储存、调运、纤维素酶生产和配送、纤维乙醇生产与集中脱水加工等较为完备的生产经营管理模式，实现纤维乙醇产业化重大突破。

1.纤维乙醇产业化步骤

发挥天冠、中石化、中石油等能源骨干企业人才、技术、资金、管理和市场优势，不断提高生物质资源能源化转化效率，实现不同原料、不同规模、不同产品梯级开发产业化发展。因地制宜，结合城镇化和新农村建设，以产业集聚区为依托，采取不同产品结构模式，设计建设3～10万吨不同规模纤维乙醇厂。实施沼渣和炉灰还田，保持土地资源和粮食生产可持续发展。

――采取“醇―气”模式建设纤维乙醇工厂，实现木质纤维素分类利用，纤维素生产乙醇，半纤维素生产沼气联产，木质素残渣发电供热。

――结合现有秸秆电厂，采取“醇―电”联产模式，首先利用秸秆中的纤维素生产乙醇，剩余木质素废渣作为电厂燃料和半纤维素等产生的沼气联产发电，重点解决醇、气、电一体化技术和装备系统集成。

――在糠醛和木糖（醇）生产集中地区，整合糠醛、木糖（醇）生产规模，以玉米芯为原料，首先用半纤维素生产糠醛或木糖（醇），剩余糠醛或木糖渣中纤维素生产乙醇，剩余木质素作为燃料发电，实现纤维乙醇、糠醛（木糖）和发电联产，提升原料资源利用效率，解决生产环节污染问题，实现“醇―化―电”一体化发展新模式。

2.实施关键技术创新工程

――开展纤维素酶生产技术提升研究，不断提高菌种产酶效率，提升自控水平，进一步降低纤维素酶生产和使用成本，建设配套生产和供应基地。

实施关键技术创新工程，重点开展纤维素酶生产、原料预处理、酶解发酵三大关键步骤技术攻关，进一步提高纤维乙醇的技术经济性。

――加大能源植物优选培育和能源作物基地建设力度，利用河南省未开发荒地，种植能源作物，提高原料亩产和纤维素含量，开展规模化能源作物种植。

――依托车用生物燃料技术国家重点实验室，整合高校基础研究资源，重点解决纤维素酶、木聚糖酶等多酶系生产菌种构建，筛选优化高效、耐逆菌株，提高纤维素酶生产效率和发酵酶活，提高多酶系酶解效率，实现纤维素酶生产和使用成本大幅降低。

――构建高效、长寿命、高耐受性代谢工程菌株，选育驯化适合工业化生产的混合糖发酵菌株，实现纤维素、半纤维素共同发酵生产乙醇，提高原料转化乙醇效率，建设万吨级技术示范工程。

――开发连续高效低能耗预处理技术和设备、提升同步糖化发酵、蒸馏浓缩耦合等工艺技术水平，形成3～10万吨工艺技术包。

（二）沼气利用与农村新能源体系建设

1.工业大中型沼气与高值化利用

实施纤维乙醇-沼气联产，提升食品、轻工、化工、生物医药等行业的废渣、废液联产沼气水平，重点建设日产5万m3、10万m3以上的大规模工业化沼气工程，通过高温全混厌氧发酵、中温上流式厌氧污泥床、膨胀颗粒污泥床相结合的工艺提高厌氧发酵COD去除率、扩大沼气消化液资源化利用规模，降低有机废水好氧处理的负荷。开展以沼气综合利用为核心的企业泛能网示范，提高能源利用效率，减少污染物排放。鼓励沼气规模化生产生物天然气入站入网，压缩生物天然气（CBNG）用作车用燃气、居民用气及发电。

工业大中型沼气主要围绕纤维乙醇、生物化工、食品等高浓度有机废水、废渣排放企业，按照集中就近原则，合理布局，优先配套建设分布式能源供应系统。

2.农村大中型沼气和农村新能源体系建设

按照坚持走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路的要求，将生态文明理念和原则全面融入新型农村社区，构建农村新能源体系。以大中型沼气建设为核心，加快农村能源消费升级，为新农村建设提供高品位的清洁能源，提高农村居民生活质量，改善居住环境，推进生物能源镇（社区）示范，推动绿色、健康、生态文明的新型农村社区建设。依托大型养殖企业或利用秸秆建设大型沼气集中供气工程，并在条件具备的社区试点沼气分布式能源，实现气、电、热联供。开展农村微电网示范，探索可持续的运营模式。开展太阳能热水系统和地热能采暖并提供生活热水示范项目建设。根据各地资源条件，开展沼气、小水电、太阳能、地热能、风能等多种能源组合的用能方式示范，探索适宜中部地区的农村能源发展模式，推动农村新能源体系建设。

3.城市生活垃圾沼气

在省辖市或地区性中心城市，结合城市污水和有机垃圾收集，建设大型或超大型工业沼气工程。对生活垃圾进行二次集中分类处理，构建“有机废弃物―厌氧发酵―沼气发电―沼液沼渣制肥”等循环经济链条。在建或新建垃圾填埋场配套建设填埋气回收装置生产沼气，鼓励大中型垃圾填埋场建设沼气发电机组。

4.生物质热解气化

以城市废弃物和农村生物质废弃物为对象，结合工业园区的能源需求，建立热电气联供的生物质燃气输配系统示范工程。大力推行区域集中处理模式和循环经济园、工业园等园区模式，选取已经启动基础设施建设程序的项目作为示范工程，真正做到科技与需求相结合、技术与产业相结合。提高生物质气化技术水平，限制生物质气化产业发展的一个主要原因是技术仍处于较低水平，未来的发展首先要解决技术问题，包括加强生物质气化基础理论研究，提高气化炉工作效率、燃气净化效率，提高装备系统稳定性，增强系统自动化程度，完善产业链各项关键技术，打造生物质气化技术流水线生产。扩展气化技术应用领域，不但要将生物质气化技术应用于木质生物质原料，还需根据生物质原料来源及单位用途，发展适于工业生物质、农业生物质、城市生活垃圾等多元生物质气化技术，并根据用途发展高品质燃气技术、气化供热、发电、制冷等多联产技术。实现生物质气化技术产业装备生产的规模化，提高装备的设计水平，扩大装备的生产规模，实现设备的系列化、标准化、大型化，并完善上下游相关企业单位，实现装备技术的自主化设计制造，取得自主知识产权，构建完整的生物质气化技术装备设计与制造产业链。

5.生物质制氢

河南省乃至我国的生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前尚需深入研究。目前需要解决的问题还很多，如高效产氢菌种的筛选，产氢酶活性的提高，产氢反应器的优化设计，最佳反应条件的选择等。生物制氢技术利用可再生资源，特别是利用有机废水废物为原料来生产氢气，既保护了环境，又生产了清洁能源，随着新技术的不断开发，生物制氢技术将逐步中试和投产，成为解决能源和环境问题的关键技术产业之一。

（三）成型燃料产业化

在成型燃料产业化方面，发挥河南省科学院能源研究所有限公司、农业部可再生能源重点开放实验室、河南省生物质能源重点实验室、河南省秸秆能源化利用工程技术研究中心等科研院所的人才和技术优势，依托河南省秋实新能源有限公司、河南奥科新能源发展有限公司、河南偃师新峰机械有限公司等企业，加大生物质成型燃料的关键技术突破和产业化推广。完善生物质成型燃料原料、工艺、产品、应用等环节，建设原料收储运模式，优化组合工艺生产线、降低能耗、提高自动化控制程度，加大推广力度和规模。

1.成型燃料产业化步骤

――根据河南省不同地域的生物质原料分布产出规律，结合生物质成型燃料生产模式及生产企业生产实际情况，开展收储运的理论研究和试验示范，建立生物质原料的收储运模式，解决农林生物质原料收储运成本费用问题。建立健全农林生物质原料收储运服务体系，建立适宜不同区域、不同规模、不同生产方式的农林生物质原料收储运体系。在河南省有代表性的区域，建成规模不小于5万吨/年的成型燃料收储运生产示范体系。

――研究生物质物料特性参数、生物质成型过程特性参数以及成型产品特性参数在线式数据采集与控制系统，保证生物质成型燃料全生产系统的智能化控制，保证成型系统稳定持续运行。将生产系统稳定生产时间提高到5 000小时/年，实现工业化连续生产。

――根据河南省不同地域原料特性，开发出以木本原料为主的高产能、低能耗的颗粒燃料成型机组，单机生产规模达到3-5吨/小时，成型燃料生产电耗达到60kW・h以下;配套设备完整匹配，形成一体化连续生产能力，示范生产线规模达到1万吨/年;选择代表性区域，建成年产2万吨以上颗粒燃料示范生产基地。

――根据河南省不同地域原料特性，开发出以草本原料为主的高产能、低能耗的块状成型燃料成型机组，单机生产规模达到3-5吨/h，成型燃料生产电耗达到40kW・h以下;配套设备完整匹配，形成一体化连续生产能力，示范生产线规模达到3万吨/年;选择代表性区域，建成年产5万吨以上颗粒燃料示范生产基地。

2.成型燃料规模化替代化石能源关键技术与工程示范

针对目前生物质成型燃料在燃料利用环节存在能源转化效率不高、应用规模小，高效综合利用及清洁燃烧技术水平不高等问题，开展成型燃料气化清洁燃烧关键技术设备研发和推广，从而实现生物质成型燃料的高效清洁燃烧利用，规模化替代燃油、燃气等清洁燃料。

――研发成型燃料高效气化及清洁燃烧关键技术，开发生物质成型燃料沸腾气化燃烧炉、大型高效气化炉，研制低热值燃气高效燃烧及污染控制技术，取得生物质气化系统与工业窑炉耦合调控技术。燃烧设备规模达到MW级，能源转换效率达到75%，各项环保指标达到燃油或燃气炉窑排放指标。建设年消耗千吨的生物质成型燃料的气化燃烧替代工业窑炉燃料的示范工程，实现生物质能源在工业窑炉上应用的突破。

（四）开发相关生物化工及综合利用产品

积极推进生物化工产品技术研究和产业化示范，实现对石油、天然气、煤炭等化石资源的替代。围绕纤维乙醇的副产物如二氧化碳、木质素等开展综合利用，提高产品的附加值;开展纤维质原料制取乙二醇项目产业化示范;拓展生物乙烯及下游产品产业链，开拓乙醇深加工新产业链;开发生物丁醇和生物柴油相关生物化工品。

1.二氧化碳基生物降解材料和化学品

加强高活性、安全、低成本催化体系研究，突破反应条件温和、环境友好的聚合工艺和非溶剂法提取技术，开展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的产业化示范。积极研发二氧化碳与甲醇一步法合成碳酸二甲酯等关键技术，重点发展聚碳酸亚丙酯树脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、发泡材料和阻隔材料等深加工产品。

2.纤维乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游产品产业化

依托天冠、财鑫等在生物化工技术研发方面具有优势的大型企业集团，开展纤维质糖平台为基础的生物化工醇技术攻关和产业化示范，重点发展纤维乙二醇、丁醇等高附加值产品产业化示范。依托宏业生化发展糠醛下游深加工产业链包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氢呋喃、呋喃树脂等。

开展纤维乙二醇等多元醇生产技术优化改进和产业化示范，提高生产效率和产品收率、质量，正在建设万吨级产业化示范装置，到2015年完成10万吨级乙二醇、丙二醇生产装置，到2020年形成50万吨生产能力。

开展纤维素水解物生产丁醇菌种的选育（葡萄糖木糖共利用），推进细胞表面固定化技术及其反应器的开发，采用反应-吸附耦合的过程集成研究，缩短发酵周期，提高产物浓度和分离效率，2015年完成2万吨级纤维丁醇示范，2020年形成10万吨/年纤维丁醇生产能力。

开展以糠醛为原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氢呋喃、呋喃树脂等产品的深度开发，2015年建成连续化和规模化生产基地，2020年形成年加工50万吨糠醛生产规模。

3.生物乙烯及下游产品

开展乙醇高效催化制乙烯产业化示范。着力突破乙醇脱水制备乙烯催化剂关键技术，提高催化剂的选择性、寿命和催化效率，实现生物乙醇生产乙烯工艺的长周期、低成本、稳定运行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-环氧丙烷-乙二醇-聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）两条产业链，大力发展塑料制品、包装材料和高端服装面料。

4.木质素高值化开发利用产品

提高木质素综合利用水平，重点开发胶粘剂、有机缓释肥料、木质素复合材料、水泥保湿剂、高值燃料等产品，拓展其在化工、农林、建筑等领域的应用范围。

（五）微生物柴油产业化

根据国内外现有研究成果，结合绿色化和生物精炼概念的理念，实现微生物柴油的产业化。微藻等微生物养殖和生产生物柴油技术实现重大突破，开展万吨级工业化示范。集合微藻等微生物优良品种选育、高效转化、规模化养殖、油脂提取精炼等核心技术，开展工业化养殖、生产示范，实现微生物柴油和副产品的多联产。

1.木质纤维素生物质的综合处理技术

木质纤维素生物质主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，经过一定的物理/化学处理，木质纤维素糖化，用于微生物的培养。副产物中的糠醛等物质会影响微生物的生长和代谢，综合的处理技术目标是将这些副产物控制在最低的水平，同时达到最高的降解效率。酸碱和离子液等化学处理要配合温度、压力，适度的破碎要配合微波、超声、蒸汽爆破技术，从而达到能量消耗最小，水解产物变性最少的效果。这些处理技术综合起来需要针对不同物料有序实施。

2.产油微生物脂类代谢的遗传调控

对于产油微生物油脂过量积累的机制当前还停留在生化水平上。利用基因组学、蛋白组学和转录组学技术，研究产油微生物脂肪代谢的基因调控机制，通过对某些关键基因实施遗传修饰，使其朝着人为设定的代谢流方向发展，最大限度的发挥转化作用。理解脂肪代谢的基因调控原理还有利于通过不同发酵模式调控油脂积累，有利于更好的利用工业废弃物生产油脂，有利于通过培养基营养限制调控脂肪的积累，有利于利用小分子诱导物调控细胞的繁殖和脂肪积累。

3.微生物柴油原位转酯技术

传统的微生物柴油生产周期长、成本高，而且打破微生物坚实细胞壁的操作很难实施。基于微藻等微生物生物柴油生产的周期分析显示，90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上，表明油的提取工艺的进步将大大影响生产成本，决定着生物柴油加工产业的经济效益。近期“原位”转酯方法用于藻类生物产油生产受到密切关注，这种在细胞内酯类与醇类接触直接发生转酯反应，而不需要将脂类提取出来再与其发生反应。这种直接转酯技术，不仅能够用于微生物的纯培养物，同时有效适用混合培养产物的生物柴油生产。研究显示，原位转酯技术能够降低样品中的磷脂的量，甚至达到不能检出的水平。生物质的含水量会极大的影响油脂的提取率，而小球藻原位转酯研究发现，适当增加转酯反应底物醇的比例能够从含水量较大的生物质中获得较高产率的生物柴油，将大大减少微生物生物柴油的能量消耗和设备投入，明显降低生产成本。

4.生物精炼概念下的微生物柴油生产技术体系

木质纤维素物质来源广泛，如果在处理过程中将某些附加值较高的化学提取出来将会大大提高收益。同时，将微生物菌体所含的营养物质充分利用也会大大节省原料成本，例如将酵母菌提油后的残渣经过加工脱除抗营养因子后再用到微生物培养基的配制，可以节省大量含氮营养添加物。转酯反应的副产物甘油可以提纯后加工成丙二醇，后者是一种附加值更高的化学原料，甚至粗甘油用于培养基添加会提高微生物油脂的积累。废水处理可以用厌氧发酵生产甲烷或氢气，也可以通过微藻培养回用有机营养物。

5.生物柴油相关生物化工品

积极利用生物柴油副产品甘油，采用高活性、高选择性的催化剂，突破反应热移除、微生物法二羟基丙酮等关键技术，重点开发环氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羟基丙酮（DHA）等高附加值精细化工产品，拓展其在医药、化工、食品等领域应用范围，实现资源高效综合利用。

6.生物质乙酰丙酸平台化合物

完成以玉米秸秆为原料水解生产乙酰丙酸工艺的优化设计与中试，解决生产过程设备腐蚀问题，完成乙酰丙酸的分离纯化工艺，完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生产工艺设计，将生物质高效转变为乙酰丙酸等平台化合物。完成千吨级的生物质水解生产乙酰丙酸联产糠醛工艺、乙酰丙酸酯化工艺中试装置的建设及运，完成放大级的生物质水解的生产乙酰丙酸工艺包的开发设计。

7.生物质间接液体燃料

开展生物质间接液化技术及产品开发，利用生物质先气化成合成气（由CO和H2组成的混合气体）、然后再将合成气液化得到的产品，如甲醇、二甲醚、费托汽柴油等，逐步建立中试及示范工程。

8.生物质纳米材料

以生物质作为原料合成碳基纳米材料、多孔碳材料及复合材料，所制备的纳米材料具有优异的固碳效率、催化性质和电化学性质，使其在催化剂载体、固碳、吸附、储气、电极、燃料电池和药物传递等领域潜在重要应用，使其成为合成技术研究的热点。

（六）强化生物质能化装备产业化与基地建设

围绕生物质能化产品规模化开发利用，依托特色产业集聚区，发挥骨干装备制造企业的产业基础和技术优势，加强与国内外优势生物质能化装备企业和专业科研院所合作，整合上下游企业，完善特色生物质能化装备产业链。突出集成设计、智能控制、绿色制造和关键总成技术突破，培育一批具有系统成套、工程承包、维修改造、备件供应、设备租赁、再制造等总承包能力的生物质能化装备大型企业集团，建设一批特色鲜明、技术先进、在全国有重要影响的生物质能化装备基地。

1.农林原料收储运装备

以洛阳、许昌等农机产业集聚区为重点，集合国内先进农林机械制造企业，引进国外先进制造技术，骨干企业，重点突破秸秆剪切、拉伸、压缩成型等基础共性技术，大力发展稻麦捡拾大中型打捆机、玉米秸秆收割调质铺条机、棉秆联合收割机、能源林木收获机械、高效粉碎机械与成型机等重大整机产品，带动相关零部件产业配套发展，切实提高生物质收集、装载、运输、储藏的高效性和通用性。

2.纤维乙醇成套装备

以南阳新能源产业集聚区为重点，依托天冠集团现有纤维乙醇成套装备，集成国内外先进技术，加大设计研发力度，加快推进具有自主知识产权的纤维乙醇成套装备技术提升，打造世界领先的纤维乙醇成套装备制造基地。重点开发原料预处理低温低压、大型连续汽爆技术和装备，纤维素酶大型、高效生产技术和装备，大型高效连续酶解发酵技术和装备，高抗堵蒸馏及热耦合干燥成套装备，木质素燃烧高效能量转化装备。2015年前形成年总装10套3～10万吨级纤维乙醇成套装备能力。2020年形成年总装300万吨纤维乙醇成套装备能力。

3.沼气生产及沼气发电成套装备

以南阳新能源、郑州经济技术、安阳高新技术和长葛市等产业集聚区为重点，依托天冠集团、森源集团等骨干企业，加快发展有机废弃物高效率厌氧消化及沼气生产、沼气制取生物天然气、民用沼气加压输送、撬装式CNG加气站以及生物天然气分布式能源集成等成套装备。加强与美国通用、德国西门子和日本三菱等国外优势企业合资合作，大力发展2 000千瓦以上大型沼气发电技术和装备。在南阳形成大型工业沼气成套装备基地，在许昌和周口形成农村大中型沼气成套装备基地，在郑州形成生物天然气分布式能源与CNG加气成套装备基地，在安阳形成城市有机垃圾沼气成套装备基地。

4.生物质成型燃料及其高效利用成套装备

依托河南省科学院能源研究所有限公司、河南秋实新能源有限公司等，建成成型燃料成套生产设备和生物质热解气化、高效燃烧及生物质成型燃料气炭油联产设备加工生产基地。

5.生物柴油和生物热解技术装备

依托中石化、中石油集团先进生物柴油和航空生物燃料技术，发挥洛阳、商丘装备制造业优势，加快发展水力空化、临界态甲醇酯化等新型生物柴油装备，形成成套生产能力。加快开发生物质快速热解、生物油催化加氢生产车用燃料技术和装备。

6.生物化工产品关键装备

依托河南财鑫集团、华东理工大学、天津大学，设计研发优化改进秸秆制乙二醇等多元醇高效预处理、糖化、连续氢化裂解反应器和节能精馏分离等关键设备。

依托河南天冠集团、郑州大学、清华大学、浙江大学、中山大学、中科院上海生命科学研究院等，设计研发优化二氧化碳降解塑料反应釜、脱挥挤出造粒、产品改性等关键设备，生物柴油副产物甘油制1，3-丙二醇反应自控流加、膜法分离、脱盐、浓缩、真空精馏等关键设备，纤维丁醇发酵分离耦合反应器、离交树脂产物分离等关键设备。

依托宏业生化、河南省科学院能源研究所、中科院广州能源所、山东省科学院，设计低温低压精馏塔、液相管式推流反应器、高效多级蒸发等关键设备;改进废液无公害化处理、高效分散造粒、低分子量差分离等关键装备。

7.生物柴油和生物热解技术装备

依托中石化、中石油集团先进生物柴油和航空生物燃料技术，发挥洛阳装备制造业优势，加快发展水力空化、临界态甲醇酯化等新型生物柴油装备，形成成套生产能力。加快开发生物质快速热解、生物油催化加氢生产车用燃料技术和装备。

8.高比例灵活燃料汽车和双燃料汽车

与国内外知名汽车发动机制造企业合作，依托郑州日产、海马和宇通开发乙醇/汽油灵活燃料汽车和汽油/天然气、柴油/天然气双燃料汽车。前期开发专用发动机、燃料供给及控制系统、氧传感器等，2015年后形成批量生产能力，配套建设相应的燃料（E85、车用生物天然气）输、供、储设施。2020年灵活燃料汽车产能达到20万辆以上，双燃料汽车产能达到10万辆以上。

（七）其它先进生物燃料技术创新和示范

加大科技研发投入和攻关力度，加快推进生物柴油、航空生物燃料、生物质快速热解制生物燃料等其他先进生物燃料技术取得重大突破。2015年前开展废弃油脂生产生物柴油和万吨级纤维丁醇等示范工程建设，2020年前推动含油林果生产航空生物燃料和高级油产业化发展，微藻养殖和生产生物柴油技术实现重大突破，开展万吨级工业化示范。

1.生物柴油

在郑州、洛阳、开封、商丘、安阳、周口、漯河、焦作等餐饮废弃油脂和工业废弃油脂富集的地区，加快建立工业废弃动植物油脂回收体系、餐厨垃圾油脂回收体系，以餐厨垃圾油脂和工业废弃动植物油脂为主生产车用生物柴油。到2015年形成20万吨/年产能，2020年前在全省推广，形成30万吨规模。

集合微藻优良藻种选育、高效转化、规模化养殖、油脂提取精炼等核心技术，开展工业化养殖、生产示范，实现生物柴油和副产品的多联产。

2.航空生物燃料

在南阳、洛阳、三门峡、安阳等山地丘陵区推进规模化的含油林果原料基地建设和采集体系建立，到2020年实现以含油林果为主要原料生产航空涡轮生物燃料和高级油，规模达到25万吨/年。

3.生物质快速热解生产车用生物燃料

围绕生物质快速热解生产生物油、生物油催化加氢生产车用生物燃料，开展关键技术与工程示范研究。2015年完成千吨级中试。2020年建成5万吨级的生物油催化加氢生产车用燃料示范工程。

第4篇：生物质燃料技术范文

关键词：生物质成型燃料 锅炉设计 双层炉排 动态评价 技术经济

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-01

1 双层炉排的设计依据

我国在生物质成型燃料燃烧上进行的理论与应用研究较少，然而它的确是能有效解决生物质高效、洁净化利用的一个有效途径。目前来说，没有弄清楚生物质成型燃料理论，需要将原有燃煤锅炉进行一定程度的改造升级，但是炉膛的容积、形状、过剩空气系数等和生物质成型燃烧是不匹配的，也因此导致了锅炉燃烧效率和热效率很低，污染物排放超标。所以，根据生物质成型燃料理论科学来进行设计研究专用的锅炉是目前急需解决的重要问题。

1.1 燃烧特性

以稻草，玉米秆，高粱秆，木屑为例子，对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值，我们可以得出结论：生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，热值比煤要小。（1）原生物质燃烧特性，原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小，体积大，挥发分在60%～70%之间，易燃。热分解时的温度低，一般来说，350C就能释放80%的挥发分，燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量，导致供养不足，从而形成CO等的有害物质。（2）生物质成型燃料特性，生物质成型燃料密度远大于原生物质，因为其经过高压才能形成，为块状物，结构和组织的特征使得其挥发分逸出速度和传热速度大幅度降低，而其点火温度升高，性能差，但比煤的性能要强。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的，在动力区燃烧，速度也中等，逐渐过度到扩散区和过渡区，让挥发分所发出热量能及时到达受热面，因而降低了排烟的热损失。在其挥发分燃烧后，焦炭骨架结构变得紧密，运动气流无法让其解体悬浮，因而骨架炭能够保持住它的层状燃烧，形成燃烧核心。它需要的氧气和静态渗透扩散的一样，燃烧时候很稳定并且温度很高，也因而降低排烟的热损失。

所以说，生物质成型燃烧相比之下优点更明显，燃烧速度均匀适中，需氧量和扩散的氧量能很好匹配，燃烧的波浪比较小，更稳定。

1.2 设计生物质成型燃料锅炉的主要要求

（1）结构布置，采用了双层炉排的设计结构，也就是手烧炉排，并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了：上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。上炉门是常开设计的，用作投燃料和供给空气。中炉门则可以调整下炉排上燃料的燃烧，并可以清理残渣，只打开于点火和清理的时候。下炉门用来排灰，提供少量空气，在运行时微微打开，看下炉排上的燃烧情况再决定是否开度。上炉排以上的地方是风室，上下炉排间是炉膛，墙上则设计有排烟口，不能过高，不然烟气会短路。但过低也不行，否则下炉排的灰渣厚度达不到。设计的工作原理，让一定的粒径生物质成型燃料通过上炉门燃烧，上炉排产生的生物质屑和灰渣可以在下炉排继续燃烧。经过上炉排的燃烧，生成的烟气与部分可燃气体通过燃料层然后是灰渣层而进到炉膛内，继续燃烧，并且和下炉排上燃料所生成的烟气混合，然后通过出烟口通向燃烬室，再到后面的对流受热面。下炉排可以采取低、中、高这样三个活动炉排，因为燃料粒径和热负荷的大小不同。这样就达到了让生物质成型燃料分布燃烧的目的，能够缓解其燃烧的速度，还能匹配需氧量。完全燃烧率得到提升，消除烟尘也更有效化了。锅炉受热面设计，换热面以辐射换热为主的形式叫作辐射换热面，又称作水冷壁。由计算得出其受热面的大小，为保持锅炉内的炉温和生物质燃料的燃烧，要把上炉排布置成辐射的受热面。而形式是对流的换热面则是对流受热面，也叫作对流管束，其大小能由公式计算得到。引风机选型，引风机是用来克服风道阻力以及烟道的。选择风机的时候必须考虑其储备问题，否则会造成计算带来的误差。风量和风压能由计算来确定，选择型号要依据制造厂的产品目录。

2 对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析

生产与利用实际上就是一个把生产目的、手段还有投入人力物力财力之间进行合适的结合的过程。这不是简单的经济过程，是技术与经济相互结合的过程。技术因素和经济因素要协调，才能使这项技术得到更好的推广和发展。

2.1 技术分析

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦，热水温度95摄氏度，进水的温度是20摄氏度，热效率也能高达70%，其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势，有很高的热效率和燃烧效率，也减少了有害气体和烟尘的排放量，符合我国的标准，对环境带来的损害小，所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。

2.2 经济分析

在经济效益方面，因为该锅炉的燃烧效率较高，所以能很大程度燃烧燃料，因此制造的热能量等损失小，节省了不少燃料费用。对比燃煤锅炉，更为经济适用。另外，成本费里包括了固定资产的投入与运行费用。而固定资产投入费包含了设备与建设费，该锅炉的成本为一万元，安装和土建费则是五千元，运行费也含有电费、原料费、人工费以及设备维修费。而优点是简单的设备能节省人工费。如果对成型技术还有设备做进一步的研究，可以在原有成本上再降低，因此也是可取的，适合经济发展的。

3 结语

（1）在技术上，双层炉排是一个很大的进步，能很好的提高效率，而且控制了污染物的排放量，也达到了工质参数的设计要求，随着燃料能源的价格上涨，还有科研人员加强对生物质成型技术的深入研究，这种锅炉一定能占有不错的市场。（2）用技术经济学来分析锅炉，能得出一个大致结果就是，该锅炉投资较大，但是长期看来，是经济可行的，其效益也是符合投资要求的。只是和燃煤锅炉比较起来，燃煤的价格占有优势，但如果化石能源的价格上涨，并且环保力度加大，双层炉排生物质成型燃料锅炉会越来越占据优势的一面。

参考文献

[1] 刘雅琴.大力开发工业锅炉生物质燃烧技术前景分析[M].工业锅炉，1999.

[2] 林宗虎，徐通模.应用锅炉手册[J].化学工业出版社，1996（6）.

第5篇：生物质燃料技术范文

一、经验：通过立法、规划和鼓励补贴等政策，持续推动生物质资源的研究、开发和利用

（一）美国通过立法和补贴政策促进生物质乙醇产业发展

美国是世界上最大的乙醇生产国，乙醇商业化生产始于上个世纪90年代，玉米一直是其主要的生产原料。20世纪90年代开始，美国以法律形式确定了生物质能源的主导地位和具体发展指标。2002年11月，《美国生物质能与生物基产品展望》报告对美国生物质资源研究做出了远景规划，提出到2030年，美国生物质能和生物基产品将发展成为完善、成熟并可持续发展的产业，为美国农业经济增长创造新的机遇，并向消费者提供性能优良、绿色环保的生物基产品。

1999年，美国了《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令，制定了到2030年以生物质燃料替代目前石油消费总量30%的发展目标，占国家电力的5%、交通运输燃料的20%和化工产品的25%。2005年，美国能源部提交的报告显示：生物质能已经开始对美国的能源做出贡献，2003年提供了1亿吨标煤能量，占美国能源消费总量的3%，超过水电而成为可再生能源的最大来源。

为了实现上述目标，美国在生物质资源研发领域的资金投入逐年递增，其中，包括2008年12月能源部投资2亿美元支持利用生物质原料生产先进生物燃料的商业化研究与实践、2009年1月其能源部与农业部联合支持有关生物燃料、生物质能及生物基产品生产技术与过程的研发项目等。即使在金融危机发生之后，生物质资源研究仍成为美国经济复兴和再投资计划的重要组成部分。2009年5月，美国能源部宣布，复兴计划中将有7.865亿美元用于加快先进生物燃料的研究和开发、以及商业规模的生物精炼示范项目等。

发展生物燃料对美国经济发挥了极大的推动力量。据统计，仅 2007年发展乙醇使美国减少进口2.28亿桶原油，原油进口减少量约占美国原油进口总量的5%，相当于为美国经济节省了165亿美元；乙醇生产经营、乙醇运输以及新建乙醇生产企业投资，共为其国内生产总值增加476亿美元，为美国各经济领域创造了近24万个工作岗位；使美国消费者增加了123亿美元收入，为联邦政府创税约46亿美元，同时为各州和当地政府创税36亿美元。

奥巴马上台后，提出了7000多亿美元的巨额经济刺激计划，同时，确保实现国会设定的2022年美国生物燃料年产量达到360亿加仑的目标。为减轻粮食负担，美国已经做好了向非粮的二代生物燃料过渡的部署，到2030年，生物燃料替代30%化石运输燃料中，玉米原料只占6.7%，九成以上将是非粮原料。其最新举措是加快纤维素燃料乙醇的研发和产业化。（详见表1）为尽快实现第二代生物燃料技术的产业化和商业化，美国政府采取了一系列刺激和鼓励政策。

2007年10月，美国生物质研发技术咨询委员会了新的生物燃料与生物基产品路线图，确定了生物质技术发展的主要障碍和解决途径。

（二）欧洲各国对替代燃料的立法支持、差别税收以及油料植物生产的补贴，共同促进了生物柴油产业的快速发展

欧盟委员会提出，2010年运输燃料的5.75％用燃料乙醇和生物柴油替代，到2020年这一比例将提高到20％。法国计划到2015年生物柴油的产能将从现在的每年600万吨增长到1000万吨。目前，意大利是欧洲生物柴油使用最多的国家之一。在2001年制定的金融法中，意大利计划在3年内将生物柴油的生产配额从12.5万吨增加到30万吨。德国政府鼓励使用生物柴油，对生物柴油生产企业全额免除税收，使其价格低于普通柴油。德国在2003年颁布法规，准许自2004年起，无需标明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同时，德国还规定了机动车使用生物燃料的最低份额，从2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新规定的出台将使生物柴油营业额从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元，平均年增25%。西班牙2002 年12月30日颁布法令，对生物燃料全部免征特别税，该税是浮动的，根据石油产品和生物燃料生产成本的变化进行调整。

2009年4月23日，欧盟的生物燃料政策也拍板定案，其生物燃料也有了一个明确的目标和发展方向。《可再生能源指令》和《燃料质量指令》这两道与生物燃料政策相关指令的产生，将对欧洲生物燃料行业的未来发展起着决定性的作用，并影响全球生物燃料市场。

（三）巴西通过规划推动生物柴油发展

巴西是世界上最大的可再生能源生产国。2002年，联邦政府推出生产和使用生物柴油计划（PNPB），计划目标为：2008年1月开始，将在全国燃料消费中，添加2％的生物柴油，到2013年1月该比例将上升到5％。为了推进该计划，联邦政府分步骤、分阶段实施。

第一阶段：可行性分析阶段。结论是：在经济上，可以扩大就业，增加收入，缩小区际之间的收入差距。在社会发展上，可以扶持社会弱势阶层，提高低收入者收入水平。在环境上，通过使用生物柴油，减少废气和空气污染，可以降低社会的医疗成本。在发展战略上，可以减少对进口能源的依赖，降低国家能源安全风险。

第二阶段：完善法律和政策阶段。首先，定义和规范生物质能源，同时在法律、政策、税收上给予支持。在税收上针对发展程度不同的地区采取不同的优惠税率，给予贫穷地区更多的税收减免。按照该种差别税率的逻辑，政府政策有义务保护两个薄弱环节：（1）农民的种植环节。联邦政府为了鼓励小农户种植油料作物，保障全部收购，创造了一个“社会燃料”凭证，以此来决定企业税收减免的多少。（2）市场环节。政府公布生物柴油的质量标准，以保障提供到市场上的都是高质量的产品。

第三阶段：计划的实施阶段。在各项法律、政策和税收标准确立以后，2004年12月6日，联邦总统宣布推出PNPB。2005年，第一个加入2％生物柴油的加油站开业，联邦政府以拍卖的方式收购生物柴油，只有拥有“社会燃料”凭证的企业才能参加拍卖。政府的介入和收购，主要目的是形成实在的市场需求。

目前，世界可再生能源消费仅占总能源消费的14％，而巴西占45％。巴西还是世界上最大的乙醇出口国，30年来，乙醇生产导致巴西原油消耗下降，累计节省520亿美元，还提供了100万个工作岗位。

二、各国开发生物质能源带来的启示

（一）利用自身资源禀赋的比较优势，寻找新的替代原料来源，力求保持能源安全、环境安全与粮食安全协调发展

从中国的情况看，上海财经大学财经研究所张锦华与吴方卫研究认为，我国农产品中资源禀赋最高的是甘薯，玉米也有一定优势，小麦不具有优势。但由于当时国家急于解决陈化粮问题，采用玉米和小麦作为生物质能源原料。以玉米为主的生物质能源发展路径并不完全基于资源禀赋优势的策略。同时，与美国地多人少相反，中国的人口众多，即使采用一定优势的玉米为原料的生物质能源发展路径也受到粮食安全问题的制约。虽然我国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，也有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物，但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。我国虽然在西南地区种植了一定规模的麻风树等油料植物，但不足以支撑生物柴油的规模化生产。生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。生物质资源的发展是生物质能源的根本问题，优良的作物品种是发展生物质能的重中之重。

（二）政府积极参与，为生物质能源的产业化发展创造良好的市场环境

生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。2000年以来，我国建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系，但为避免对粮食安全造成负面影响，国家开始对以粮为原料的燃料乙醇的生产和销售采取严格管制。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的产业政策，也没有完善的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等，初始投资高，需要稳定的投融资渠道给予支持，以降低成本。同时，需建立行之有效的投融资机制做保障，促进生物质资源的开发利用。

（三）将扶持生物质能源的产业化发展纳入到国家的可持续发展战略中

我国非粮作物的燃料乙醇尚处于试验阶段，要实现大规模生产，还需在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟，但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的技术尚处研究阶段，一些相对成熟的技术缺乏标准体系和服务体系的保障，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。

（四）加强生物质资源研究对于国家可持续发展具有很强的战略意义

第6篇：生物质燃料技术范文

(一)化石能源储量及开采情况

化石能源(石油、天然气和煤炭)是经济社会发展和提高人民生活水平的物质基础。世界化石能源的剩余探明可采储量为9000亿吨油当量(toe)。其中，石油和天然气均为1600亿toe左右；煤炭储量最为丰富，为6000多亿toe。

石油资源分布极不均衡。中东、俄罗斯和非洲的石油探明可采储量占世界总量的77％，是世界商品石油的主要来源。亚太地区的石油探明可采储量和消费量分别占世界总量的3.3％和30％。中国相应的份额分别为1.3％和9.3％，是石油资源相对短缺的国家。

石油是重要的化石能源资源，在全世界一次能源消费结构中，石油所占的份额中约为40％左右，是形成现代工业和促进经济增长的动力。

煤炭是古老的燃料，从19世纪60年代开始大规模开采、使用。至今，在中国、美国等一些国家中，煤炭仍用作主要的发电燃料。中国是煤炭资源丰富的国家，煤炭仍然是主力一次能源，份额保持在70％左右。

为提高使用效率、减少排碳和对环境的污染，煤炭应用的创新方向是发展洁净的煤炭技术和煤炭液化、转化技术，生产运输用液体燃料和化工产品。

(二)石油消费情况

世界石油年消费总量近40亿吨，工业化国家(经合组织和俄罗斯)的消费量占62％；占人口大多数的非工业化国家(新兴市场经济体)，石油消费量仅为38％。

美国是石油消费量最多的国家，年消费量为9.4亿吨，相当于其他5个消费大国(中国、日本、德国、俄罗斯和印度)消费量的总和；人均石油消费量3吨多。中国的石油消费量为3.6亿吨，人均消费量较低，仅为0.28吨左右。

不同国家的民用、商业和工业的能源消费量和消费品种均各不相同。交通运输部门的能源消费以石油产品为主，石油总消费量中约有70％用作运输燃料油，此份额的多少各国均不同。在氢燃料和燃料电池汽车大规模进入市场之前，这种消费形势将不会有太大的变化。

中国是经济快速增长、尤其是以制造业为主的发展中国家，为了给生产厂增加原材料和能源供应，运输服务功能就需要加强。人均收入提高之后就会促进道路和航空运输服务的发展。近年来，中国运输、邮电和仓储的石油消费量约占石油总消费量的25％左右；中国仍然是人均燃料油消费量较低的国家。随着汽车数量的增长，运输部门的燃料消费量就会相应上升。

美国的年人均运输燃料油消费量2.3吨。欧盟各国平均1.0吨，中国仅为0.08吨。

(三)能源的转型

在人类发展历史中，在能源使用上已经历了好几次能源转型。从使用木材、薪炭为燃料到19世纪中叶大量使用煤炭，20世纪30年代开始向使用石油过渡，目前正在向以天然气为主的方向转变。随着石油资源的逐渐减少，未来三四十年后产量即将达到峰值，此后进入“后石油时代”。在石油资源将逐步被替代的前夕，科学技术界提出了林林总总的替代方案和工艺路线，替代能源课题涵盖了众多的科学领域、技术专业和产业行业。替代能源项目的实施会受到资源、技术、经济和实施条件等因素的约束，需要根据一定的时空条件做出技术经济评估，规划出发展路线。

氢燃料时代：构建以氢燃料为基础的能源系统是一项需要较长时间才能完成的系统工程，包括许多工程技术课题的研发，如原料开发、制氢方法、氢气储存运输技术、氢能燃料电池系统和车辆、氢能安全和氢能系统设施等技术。

发展氢燃料的三大课题是：开发高功率、长寿命、廉价的燃料电池；实现高能量密度的车载与地面氢燃料储存设施；使用可再生能源的廉价制氢工艺技术有待突破。

从使用化石能源为主的时代过渡到氢燃料时代也许需要几十年甚至一个世纪。

对于发展氢燃料仍存在着不同观点。

支持者认为应该接受氢能，因为没有其他有竞争力的运输燃料替代方案。电力、生物质和化石基的合成油替代方案都不可行。

由于燃料电池汽车简化了汽车的机械、液压转动系统和生产工艺；汽车制造商就会接受燃料电池汽车技术。汽车主了解燃料电池汽车具有加速快、行车安静、维修量小等特点之后也会接受这种新型汽车。

反对氢燃料人士认为“氢能是黑色的”，因为它目前主要来自煤炭等能源。发展氢能不能迅速解决能源、温室气体问题。发展汽车用燃料电池和氢气的系统设施还面临许多技术、经济的障碍。

总之，氢燃料作为替代石油产品在节约燃料、减少温室气体排放和改善汽车性能等方面均有优点。尽管对发展氢燃料仍有争议、又难确定推广日程，及早做出发展规划和经济论证是有意义的。

(四)石油替代

世界石油资源量终将逐渐减少以致最终枯竭，石油资源匮乏是人们关注的热点问题。对于石油产量到达峰值时间，不同学者提出了各种不同论点。一些学者曾预测世界常规原油生产的峰值将在2010年到达，有的则认为常规石油产量可持续增长20--30年或更长时间。按照目前石油年产量和年增长速率预测，当石油年产量达到峰值(60亿吨)后，产量就将逐步下降。

总体形势是：(1)勘探、钻采技术进步可将更多的石油资源开发成为探明可采储量；(2)非常规石油(包括油砂沥青、特重原油和油页岩等)储量丰富，开采、炼制技术不断进步，将补充常规石油的不足；(3)替代燃料生产技术(包括风能、太阳能、生物质能等可再生能源及核能的推广应用)、非常规石油资源开采及其加工技术、天然气制油(GTL)技术、煤炼油技术(cTL)、生物质制油技术(BTL)等的发展和应用将可逐步替代部分石油资源；(4)燃料使用技术和节能技术的进步将减缓石油消费的增长。

从目前石油生产形势看，约有63个产油国的产量处在峰值后期，35个国家尚未达到峰值。世界石油产量达到峰值的时间取决于石油消费的年均增长率和科学技术的进步等条件。较高的石油资源基数会推迟峰值产量到来的时间。近几十年来，石油资源基数不断攀升，已从上世纪40年代的820亿吨，升至2000年美国地质勘探局(USGS)估算的最高值5310亿吨。

尽管石油产量的峰值有可能于本世纪中期出现(可能会推迟)，但如不未雨绸缪，届时必定会m现全球性的能源危机。人们应该认识到：至本世纪中期(2050年)，尽管石油资源将逐渐减少，如果及时、积极地采取应对措施，在石油产量达到峰值之前解决石油替代问题，那么石油资源匮乏问题将得到一定程度的化解。

中国油、气资源相对短缺，发展替代能源尤其具有重要意义，也是解决能源问题的根本途径。除了具体项目的实施需经反复地技术经济论证之外，具体发展方针、工艺路线更需要高层决策者根据国家资源条件、技术发展状况，高屋建瓴地从国家的长远规划角度和可持续发展理念出发，预测到替代能源方案三五十年的发展前景，进行统筹安排、制定替代能源发展

战略和路线，实现能源转型。

本文试图以我国资源、技术条件为基础，就发展运输燃料的宏观经济评估问题做一探讨。根据国内石油用途及使用情况，论述内容以运输燃料的替代为重点。结合我国的国情和资源状况，着重介绍煤基和生物质基的替代燃料生产技术和交通运输工具及其节能问题。抛砖引玉，供有关领导和决策者参考，其中涉及到的具体技术课题，请参阅笔者编著、即将由中国石化出版社出版的《石油替代综论》一书。

二、宏观评估的基准

(一)原料资源及其可得性

生产替代燃料的原料种类繁多，性质各异、可得性也不同。必须衡量资源量及可供应量等做出评估。

煤炭资源：中国是煤炭资源较为丰富的国家，国土资源部公布的煤炭探明可采储量为2040亿吨。全国煤炭预测资源量约为4.55万亿吨。但我国又是人均煤炭拥有量偏低的国家(中国和美国的人均煤炭拥有量分别为160吨／人和800吨／人)。

中国的煤炭消费以发电、供热(占50％)和工业用煤(包括炼焦、建材等占40％)为主；民用、农业、商业和交通运输用煤占10％。

国民经济高速发展，使煤炭消费量迅速增长，煤炭年产量已增至26亿吨。

发展煤制油(CTL)产业，需耗用大量的优质煤炭原料(每生产1吨运输燃料油，约需耗煤4吨)，应根据发电、工业和服务业发展的用煤量来综合规划替代燃料生产的煤炭可供应量。

天然气资源：是生产替代燃料、氢燃料的重要原料，我国的天然气资源相对较少。

生物质资源：包括谷物和油料植物、木质纤维素秸秆和能源作物。数据显示：中国乃至亚洲均为可再生能源(包括生物质、太阳能、风能、地热和水力)短缺地区，人均拥有量仅为100公斤(世界人均值为300公斤)。中国农业、林业生物质废料资源不足、也未建成生物能源产业。有合适水资源的荒漠地区可发展生物质能源的种植。

生产燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均为农作物，不仅占用良好耕地、光合效率也低。我国的人均粮食、油料占有率均较低(人均粮食占有率仅0.38吨／人・年)，所以玉米生产乙醇和食用植物油生产生物柴油均不应是替代燃料发展方向。

中国农作物秸杆资源量约为6亿吨。扣除饲料、还田用肥料等，可供作能源资源量约折合标准煤1.7亿吨，林业废料约折合标准煤3.7亿吨。

甜高粱制乙醇是开发中的技术。茎杆中的糖分可发酵生产乙醇，榨汁后的纤维素和半纤维素也可用作生产乙醇原料。

生产薯类作物地区可以发展薯类制乙醇技术，用木薯制乙醇每亩地可产乙醇0.2吨。除了薯类的前期预处理过程与玉米原料不同外，其他工序均相近。薯类发酵的残渣营养价值较低，通常用作沼气或肥料。加工薯类淀粉的水耗量较大，污水处理难度较大。

(二)能耗与能效率

替代石油生产过程的能耗是重要的经济指标。

煤直接液化为高压高温操作、生产流程长。水电等公用工程和氢耗量均较高，生产过程综合能效率为50％左右，即使用2吨一次能源(煤)最终转化为1吨油品。

煤间接液化采用一次通过式合成流程、与联合循环发电技术相结合的联产流程是生产运输燃料油的优化路线。联产合成油的IGCC电站系统可以提高能效率(达到52％--55％，常规合成仅为42％左右)，并可降低建设投资和生产费用。

目前玉米生产燃料乙醇的能效率已达1.34。每生产1公斤高热值的燃料乙醇需消费化石能源0.34公斤(包括玉米耕种、玉米收获、乙醇生产和燃料乙醇分配)。

生物柴油的能效率为1.313。即每生产1公斤能量的生物柴油需消费化石能源0.313公斤。

所以严格说，目前的生物燃料并非完全的“绿色燃料”。

(三)环境影响与温室气体(GHG)排放

用碳基化石能源生产替代燃料造成的温室气体排放量超过原油炼制过程。以煤炭生产合成油为例，煤炭中约70％含碳在合成过程转化为CO2排入大气中，造成温室气体效应。即使采取CO2回收或填埋技术后，也仍有约10％含碳未能回收而排入大气中。

在CTL生产流程中应考虑CO2回收、利用，以解决温室气体排放问题。CTL生产过程中增加碳回收将导致过程的能效率降低2％--3％，生产成本约增长25％。建设投资也将相应增加。

以CITL为例：每吨合成油的碳排放量2--2.4吨(联产电力的合成油厂，碳排放量约相当于进料含碳量的72％--77％。CO2回收系统的碳扑集量约相当于原料煤含碳量的70％)。

替代燃料生产过程还可能造成大气污染物的排放，对局部的环境和居民健康构成危害。例如：硫氧化合物(SOX)扩散范围可达几百公里。形成“酸雨”危害土壤和农作物生产。澳大利亚曾计划发展大型油页岩工业项目，由于未能解决二恶英毒害防治问题而被迫搁置、停建。

(四)建设投资

煤炭直接液化或间接液化工厂的单位油品(吨/年)的建设投资约1.2万元，炼油能力为500---1000万吨／年的燃料型炼油厂，单位生产能力(吨/年)的建设投资约在1500--2000元。据此估算，与投资有关的折旧费、维修费用和保险费等项均相应增大，煤制油项目的固定成本约为炼油项目的6倍。

煤直接液化过程包括高苛刻度的加氢过程和大量的固体物料破碎、研磨过程；水电等公用工程能耗为20公斤／吨产品，使生产成本增高。

宏观而言，CTL项目应包括相应的采煤、铁路运输、供电及供水等公用工程设施，综合投资费用就更高了。

(五)生产成本与价格

替代燃料的生产成本与原料价格、公用工程消耗量和建设投资密切相关。由于CTL是投资密集的工业，不仅固定成本会相应增加，税率和资金回报率也应相应增加，才能促进资金积累和鼓励投资信心。考虑这些因素，CTL的投资利润率应不低于12％。

上述增加成本因素必然导致替代燃料价格上升，对石油燃料的竞争力降低。

(六)占用土地

多数生物质能源是靠光合作用、摄取太阳能获得的。发展生物质原料生产需占用大量耕地或开垦荒漠土地。就土地的“能量收获密度”而言，不同产品差别很大。粮食生产乙醇的转化效率低：单位耕地面积的乙醇产量差别很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3吨／公顷。

每生产1吨生物柴油占用耕地面积(公顷)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕榈油：0.2。

黄连木每亩地可产生物柴油60公斤(产1吨油需占地17亩)，麻风树果可产生物柴油180公斤(产1吨油需占地5.6亩)。

微藻生物柴油每公顷可达到40--60吨产量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但对日照强度和二氧化

碳供应有特定要求。

(七)水资源

替代燃料生产过程需耗用一定量的水资源。直接液化CDTL的耗水指标为7--8吨／吨生成油；间接液化CITL的耗水量指标为8--10吨／吨生成油。若包括原料煤的水洗，则总耗水量可达10--12吨／吨生成油。水资源也是发展CTL工业的制约因素。中国北方是水资源短缺地区。

微藻生产生物柴油，在微藻培育过程需要补充水，可使用盐碱水或海水等非饮用水源，取决于藻类的品种。在荒漠地区发展微藻生物柴油尤其需要考虑水源问题。

三、石油替代方案

运输车辆的能耗与客货运输量、车辆的效率、使用燃料种类有关、提高运输车辆的效率对于节约燃料、减少温室气体排放均具有重要意义。

替代燃料的发展路线应与汽车发动机和汽车发展趋势相适应。从使用内燃机汽车、推广混合动力汽车(HEV)到未来的燃料电池汽车是必然的发展趋势。这一发展时程要经历较长时间和逐渐的过渡。因此，不同时期需要有不同的替代燃料发展路线。最先是解决汽、柴油和航空燃料的替代；然后是为推广插电式混合动力汽车(PHEV)或电动汽车提供电力；最终则是为燃料电池汽车提供氢燃料。

改进、提高运输车辆效率的节能效应是显著的。例如：常规内燃机汽车通过改进发动机系统、传动系统、机泵负荷、驱动系统和减低车身重量等就可提高汽车的行车效率。汽车内燃机的均匀充气压燃技术可大大节约油耗。推广HEV汽车和发展燃料电池汽车的节油效应更为显著。1公斤氢燃料就约相当于8升汽油。

按照油箱到车轮(TTW)表示的运输过程能量效率计算：常规火花塞式的汽油内燃机汽车的TTW效率为16.7％；混合动力汽油内燃机汽车为20.7％；可使燃料经济性提高24％。未来的氢气燃料电池汽车可按40％计算；燃料经济性约可提高150％。

生产替代燃料的原料包括煤炭、天然气、生物质、太阳能、风能、核能等。不同发展时期的使用的替代燃料有：液体替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是电力，最终是使用氢燃料。

以下按不同的原料(煤炭、天然气和生物质等)生产各类替代燃料工艺方案的宏观经济性论述如下：

(一)煤炭

在内燃机汽车时代，用煤制油技术生产液体替代燃料的两种工艺均有在进行产业化示范的项目。国内具备了煤制油技术的工程设计和建设能力

在油价较高、煤炭价格相对较低的条件下，在煤资源丰富地区适合建设煤制油工厂。

煤制油是投资密集的产业，还需要配套建设相应规模的煤矿、交通运输和公用工程系统设施。全系统的综合投资可能高于深海天然石油、非常规石油的开发，做好CTL建设项目的综合宏观技术经济论证是必要的。

煤制油过程造成了温室气体排放效应，需要采用CO2回收和埋存技术以减少排碳。建设减排设施将降低过程的能效率，还将导致每吨油品增加上千元的减排费用。

1、煤直接液化(CDTL)技术

国内建设的CDTL项目，在工艺流程、工艺设备和控制技术等方面均有改进和创新；已进展到大型工业示范阶段。

CDTL为高压加氢技术，工艺特点是使用高压、高温工艺设备，操作条件苛刻；耗用大量氢气。汽油质量好、柴油十六烷值低，需经过调合才能出厂

2、煤间接液化(CITL)技术

国内正积极推动CITL技术的产业化，已建设了3个示范厂。

主要优点：生产洁净的成品油、柴油质量好；生产费用低于CDTL，适合于在生产过程中回收C2。

主要缺点：工流程较长；能效率较低(常规流程42％，联产电力较高、约50％--55％)，石脑油不适合制造汽油，而适合用作裂解(生产乙烯)的原料。

由整体燃气化联合循环(IGCC)发电与合成工艺组成的油一电联产系统可扩大生产规模、提高系统能效率(55％)，相应降低建设投资。

发展合成油工厂的几个技术问题：

①由大型煤气化炉、先进合成技术和IGCC发电系统组成的联合工厂在工程建设和生产运行上均缺乏经验。

②联合工厂耗水量大，(用水指标约为8--12吨／吨合成油)，污水处理和对地下水源污染问题也值得关注。

③煤矿规模应与合成油工厂配套，生产规模为年产合成油300万吨合成油厂，年耗煤量为1500---1600万吨(包括发电和燃料用)，需要配置大型煤矿基地。国家应根据资源条件配合电厂扩建考虑建设油电联产企业。

④温室气体排放问题：每吨合成油的碳排放量2--2.4。

3、煤电为电动车提供能源需要采用洁净的煤燃烧技术提高发电的效率。IGCC煤发电技术的能效率达40％。建设投资较高(约8000元／kW)

4、煤制氢：在氢燃料推广初期将以煤制氢为主要方式。采用先进技术的大型煤制氢工厂，氢燃料成本就可降到燃料电池汽车可接受的水平

(二)天然气

近年来我国天然气资源量有了较快增长。但是，目前国产天然气量和进口液化天然气数量仍不能满足城市民用燃料和调峰发电的需要。考虑到资源可得性和原料价格等因素，应慎重评估建设天然气制油(GTL)项目的技术经济可行性。

(三)生物质

在内燃机汽车时代，生物质替代燃料的主要发展路线为燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物质制油等项。

1、燃料乙醇

(1)纤维素生物质生产燃料乙醇。纤维素(如秸秆)制燃料乙醇技术：用农业秸秆或能源作物生产燃料乙醇可望于5--10年内实现工业化。纤维素制乙醇的技术课题是提高纤维素水解效率、降低纤维素酶的成本、开发木糖发酵用的微生物菌种和优化生产过程，如果这些关键技术能在今后10年内取得突破性进展，2020年将有可能达到替代率达到20％的水平。开发中的技术包括：

①开发水解用的纤维素酶：纤维素酶是由具有不同功能多种酶的重组体。美国研发目标是降低酶的生产成本(把酶的有效成本从170美元／吨乙醇降低lO倍，达到17美元／吨乙醇)、提高酶的比活性。近期把纤维素酶的比活性提高3倍(相对于Trichodermareesei系统)，最终目标是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我国也应制定相应的目标。

②糖类发酵用的微生物：为了实现秸秆生产乙醇技术的工业化，需采用DNA重组技术开发出一种新的微生物重组体，以便可以同时将葡萄糖、木糖和阿拉伯糖发酵为乙醇。研究发现：植入几种DNA基因体的发酵单胞菌可以同时进行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的发酵。已经开发出了具有乙醇产率高、可在低PH值条件下发酵、副产物产率低的菌种；适合于工业生产使用。

③联合流程：为了将纤维素生物质完全转化为乙醇需要采用联合发酵流程。使用可以同时将葡萄糖、

木糖和阿拉伯糖发酵为乙醇的微生物，在生产上可降低耗电量；减少冷却水用量；将发酵罐生产能力从2.5克／升小时提高至5克／升小时，从而可以大大降低发酵罐的容量，降低建设投资。

(2)粮食生产乙醇不是发展方向，这是因为：粮食作物的光合作用的效率低；粮食生产乙醇的转化效率低：单位耕地面积的乙醇产量(吨／公顷)：甜高粱为4.0；甘蔗为3.1；玉米为1.3；中国的可耕地面积少，人均粮食水平偏低(仅约为0.38吨／人・年)。

(3)其他原料：非粮乙醇生产技术研发现状。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐涝耐盐碱等特性。每亩地可收获鲜茎杆4--5吨。茎杆的榨汁作为发酵制乙醇的原料。目前，茎秆的储存、防止霉化变质和木质纤维素利用等技术问题尚未解决。薯类：在盛产薯类地区可适当发展燃料乙醇的生产。

2、生物柴油

2006年世界生物柴油总产量约为750万吨，相当于680万吨(油当量)。

生物柴油的原料种类繁多。除了食用植物油外、发展木本油料作物、回收餐饮废油等非食用油资源是发展生物柴油的方向。 发展生物柴油工业，需要为副产甘油开发新的用途。生产环氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供选择。

植物油经过加氢处理生产绿色柴油是第二代生物柴油工艺。产品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烃等特点。国外已建成了工业生产装置。此类装置适合于建在炼油厂内部以充分利用已有的供氢和水电供应设施。

10万吨／年生物柴油工厂的建设投资约3亿元左右，折合单位能力的建设投资指标为3000元／吨／年。

以大豆油为原料生产生物柴油工厂的生产成本与植物油原料价格密切相关。大豆价格为3000元／吨和4000元／吨时，生物柴油生产成本分别约为4700元／吨柴油当量和5100元／吨柴油当量。

3、微藻柴油

美国等国家已经对微藻生产生物柴油课题进行了近30年的开发研究，经过实验室和户外研究，已经在优选藻类品种、光合作用机理、培育方法和条件、培育水池构造等方面取得成果。一些公司正在积极从事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反应器”的开发，推动微藻柴油的工业化生产。

微藻生产生物柴油的工业化取决于地区拥有的资源条件、微藻生产技术和工艺设备的开况。

资源条件主要包括：气候和日照条件、C2和营养物的来源；微藻柴油工厂应靠近炼油厂、发电站、油田天然气田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育过程需要补充水，可使用盐碱水或海水，取决于藻类的品种。

微藻培育：培育微藻设施已经研制了光生物反应器和露天培育水池两种方案。在建设投资和运行上各有优缺点，均处于研究、开发阶段。尚未进入工业示范阶段。

微藻生产技术包括微藻收获、生物质干燥、提取生物油等过程，均为开发中的技术。

微藻柴油的主要优点是单位土地面积产率比用植物油生产柴油高出几十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面积的开放式培养池或密闭式光生物反应器，需要巨额投资。

4、生物质制油(BTL)

国外已开发成功了木质纤维素两段气化生产合成气技术，并已建成了合成气生产运输燃料的示范装置。

生物质制油包括生物质气化和合成2个工序，系统热效率较高(50％--55％)。但生物质原料的集运困难，考虑适宜的原料收集半径，BTL生产规模以年产生物油≤10万吨为宜。BTL单位投资约为1.5--1.8万元／吨／年，高于CTL。

5、生物质发电厂

规模为25--50MWe热效率(28％)，远低于大型IGCC燃煤电厂。建设投资也高于后者。

生物质发电改为煤一生物质混烧具有减少排碳效应，是更适宜的组合。

四、对比方案

石油替代的宏观规划存在诸多的不确定因素，除了应反复论证、及时修订外，尤其需要根据资源、工艺路线和目的产品等条件做出不同方案的横向比较，才能得出较为切合实际的发展方针、路线。

许多一次能源(如煤、天然气、生物质和微生物)都能通过CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技术路线转化为烃燃料，但它们同时也可是发电(CTE、GTE、BTE)的原料。从而可组成不同的横向对比方案。例如：既可引出诸如煤发电一生物质制油与煤制油一生物质发电的两组宏观对比方案。又可引出(用太阳能的)微藻制油一煤发电与煤制油一太阳能发电两组宏观对比方案。另外，电力汽车的能耗低于内燃机汽车，于是，从原料煤开始，可以有煤制油、煤发电两组对比方案，从中可以看出发展电动汽车对社会和消费者的节约效应。实例说明如下：

(一)煤或生物质交叉生产电力或运输燃料

设定煤制油―生物质发电和生物质制油―煤发电两组方案。煤制油和生物质制油规模均为年产运输燃料油100万吨；或是用煤、生物质为发电燃料，进行两组方案的对比。原料年消耗量分别为：煤炭330万吨，生物质原料600万吨。综合比较主要结果如下：

能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物质发电能效率(28％)低于IGCC燃煤发电(40％)：

建设投资：BTL规模较小，单位建设投资比CTL高(约20％)。原料煤量同等的CTL31)--投资(140亿元)高于煤IGCC发电厂投资(110亿元)；

生产规模：生物质大规模集中运输困难，BTL只能到年产10万t级规模，生物质发电厂规模在25--50MWe之内；

环境效应：CTL的温室气体排放率为石油炼厂的1.8倍，煤―生物质联合制油(CBTL)的GHG排放率仅相当于原油炼制过程的20％，故环境效益好于CTL；

生物质发电改为煤―生物质混烧也是合理的组合。

(二)电动汽车和汽油汽车的能效率对比

实质上是CTL-煤发电的能效率对比。

HEV汽车可将回收的动力转化为电力再利用，插电式混合动力汽车(PHEV)可直接用电力替代汽油。若常规内燃机汽车每百公里耗油量按7.2升计、电动汽车耗电量按18kWh计，则相应的油-电当量为：2.5kWh电力可替代1升汽油。

若汽油和电力均为来自煤炭，上述事例既说明先进交通运输工具的节能意义，又表明不同煤炭利用路线的经济性。说明如下：

暂按4.0kWh电力替代1升汽油计算，即5.4MWh电力(即1kW装机容量)相当于1吨汽油。可以就CTL和煤发电两条工艺路线，从原料消耗和能效率、投资和社会效益等方面对比，生产同等数量燃料的效果作出如下比较：

煤耗和能效率：CTL生产1吨燃料需耗用标准煤3.5吨，综合能效率为45％；IGCC煤发电生产5，4MWh电力耗用标准煤1.8吨，能效率为40％；生产等量运输

燃料的耗煤比率为制油：发电=1：0.51。 建设投资：CTL工艺，1吨生产能力的建设投资约为1.4万元；1KW发电能力的IGCC电厂建设投资约为0.8万元；燃煤电厂投资大大低于CTL技术。

消费者收益：驾驶PHEV汽车按每年节约汽油0.5万元、支付电费0.24万元，净节约燃料费0.26万元；购车差价按2万元计算。则增加购车费的静态回收期达8年。为推动“以电代油”，国家应实施购买PHEV汽车的优惠政策。

环境效应：PHEV汽车可实现零碳排放。GHG效应优于汽油车。

(三)2种原料―2种产品交叉方案

太阳能是地球一次能源的唯一来源，可采用塔式集热技术发电、也可为微藻生物柴油的生产提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技术生产燃料油的原料、也可用作IGCC技术的发电燃料。这就可组成煤制油―太阳能发电(方案甲)和微藻柴油―煤发电(方案乙)两组对比方案。

以年产替代燃料100万吨为基准，CTL制油和发电用煤量相等。设定太阳能集热发电规模与煤发电相等。进行此两组方案的技术经济比较。主要结果如下：

a)相同煤加工量的煤制油投资(140亿元)高于IGCC煤发电(110亿元)。

b)煤制油能量转化效率(45％)高于IGCC煤发电(40％)；但如上所述，电代油具有节能效应。

c)太阳能塔式集热发电按峰值计算达70GWP，折合年均20GW，投资高(280亿元)(应还有降低空间)；微藻柴油尚未建成工业装置(全部按高效的光生物反应器估算投资约为300亿元)。两者的投资均为数量级估算，投资额接近。

d)同等规模的微藻柴油工厂建设投资大大高于CTL。

e)微藻柴油―煤发电组合方案有利于电厂烟气的C02利用。

f)太阳能集热发电、微藻柴油均需占用大量土地。适合于建在光照条件好、地势平坦的荒漠(微藻需有水源)地区。

g)根据数据粗略估算；方案甲的经济性好于方案乙。

五、小结

1、煤制油技术基本成熟，是正在进行产业化示范的技术。煤制油的发展规模受到煤炭的可供应量(煤炭是发电和工业的重要燃料；我国煤矿产能已位居世界第一)和石油价格趋势等因素的约束，只能适度发展。在地区规划的基础上宜通过论证及早确定全国发展规模，不宜各行其是。预期中远期的石油替代规模约可相当于“一个大庆”。

2、油砂沥青和特重质原油约占世界原油资源总量的一半，油页岩也是重要的非常规石油资源。预计今后20--30年期间，非常规石油生产将有较大的发展以补充常规石油的短缺。预测表明：2030年非常规原油的产量将可增长至占世界石油总产量的10％左右。我国拥有油页岩炼油工业基础，发展油页岩工业需要改进加工、炼制技术，提高生产规模，解决环保技术问题。

3、生物质制油发展规模受资源可得性、资源综合利用等因素的约束。发展生物质能源作物的种植、充分利用生物质废料(秸秆、林业废料、生物垃圾)，在发电、制油和其他用途优化利用、综合平衡的基础上，可考虑用3亿吨原料生产替代燃料0.5亿吨(石油当量)作为中远期的发展目标。

第7篇：生物质燃料技术范文

关键词 生物质；生物质产业；能源短缺；新农村建设

中图分类号 P968 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2007)04-0125-0003

在全球能源危机和大气污染日渐严重的双重背景下，生物质产业作为一个新兴产业出现并迅速发展。对于处在该背景之下且正在进行社会主义新农村建设的中国来说，发展生物质产业显得尤为重要。生物质产业是指利用可再生或循环的有机物质［1］，包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物，以及利用边际性土地和水面种植能源植物为原料，通过工业性加工转化，进行生物质产品、生物燃料和生物能源生产的一种产业，具有可持续性、生物质数量巨大、利用形式多样性等特征。

1 我国生物质产业的现状

自20世纪70年代以来，在全世界范围内爆发的几次石油危机，直接激发了全人类对可再生能源开发的重视和尝试。而大气环境污染问题也越来越多地受到世界各国的关注。研究表明，酒精燃料不仅是一种极佳的替代能源，还具有很好的环保效果。因此，在石油价格高涨、汽车尾气困扰城市大气环境的双重背景下，推广乙醇汽油也就成了大势所趋。一些西方国家随之而动，纷纷颁布法规，规定必须要把10%的酒精加入到汽油中混合使用。我国推广乙醇汽油最早是在1998年，当时粮食库存积压严重，加之国际原油价格不断上涨、大气环境污染日益严重的现实，政府开始考虑用陈粮加工乙醇添加到汽油中给车辆提供动力。2000年6月，中国环境科学院向国务院提出了“关于加快推广汽油乙醇的建议”报告。2002年，国家批准了吉林、黑龙江、河南和安徽的四家公司为首批国家级燃料乙醇产业试点基地。据初步统计，吉林省从2003年11月正式启动车用乙醇汽油销售到2005年2月末，东北三省共销售车用燃料乙醇汽油194万t，累计节约原油70多万t(Eeve.energy.gov/biomass)。

沼气的利用在我国已经有了一定的开发利用基础和经验，农村沼气建设已被许多地方政府列为一项重要的工作计划。据统计，截止2004 年底，全国户用沼气池已有1 541 万个，年产气55.68 亿m3；农业养殖场大中型沼气工程2 492 处，总池容222.2 万m3，产气0.89 亿m3。到2005年底户用沼气池则达1 800万口，年产沼气约65亿m3，折合464万t标准煤（见中国新能源网）。农村沼气计划的实施不但成功解决了农村垃圾的处理问题，也帮助农民实现了增收节支的目标，社会、经济、生态三大效益成功显现。

我国生物质能应用技术研究从20世纪80年代以来一直受到政府的重视。国家“六五”计划就开始设立研究课题进行重点攻关，取得了一系列的研究成果。目前秸秆致密加工成型技术水平日趋成熟，已研发出一系列农作物秸秆成型技术及其配套设备，并通过小规模试点示范初步探索出了推广应用的途径。燃料乙醇、生物柴油、生物塑料等主产品工业转化技术基本成熟且有较大的改进空间，成本降幅一般在25%～45%，在新疆、山东、四川等地已取得进展。由生物质技术制取的燃料酒精、生物油作为汽车等的替代能源的加工工艺已可使新型燃油达到欧洲Ⅱ号排放标准，而通过改造加工工艺和改良植物燃油成分基因的方式，可提高到欧洲Ⅲ号排放标准。但是，为了避免引发粮食安全问题，考虑不再用粮食作为原料的时候，技术转换等一系列问题也会随之而来。目前，生物质能源转化最可行的技术就是玉米加工，如果要转换原料，很多技术和利益上的问题就必须要解决。而目前利用纤维资源制造乙醇的技术尚不成熟，一些核心技术（如酶制剂技术）也仍然掌握在国外公司手中［2］。技术瓶颈仍然是限制我国生物质产业发展的一大因素。

目前我国的生物质能转换成本还比较高。其中，燃料乙醇的生产成本目前仍然高达每吨3 300多元。为了使车用乙醇汽油与同标号的普通汽油“同升同价”，保证我国汽车新能源战略的顺利实施，国家给予了制造燃料乙醇企业相当大的优惠政策，规定生产1t燃料乙醇补贴1 000元左右；对燃料乙醇生产企业免征5%的消费税；对生产燃料乙醇的增值税实行先征后返。此外国家还将根据相关政策优先供给陈化粮。因此，政府在扶持生物质产业发展的过程中一直充当了“埋单者”的角色，付出了相当的代价。

2 关于我国发展生物质产业的几点思考

2.1 粮食问题是否让位于能源问题

粮食问题在中国永远是压倒一切的政治问题。因此，对于粮食问题是否让位于能源问题的疑问，答案再明确不过。但是，就目前出现的玉米价格疯涨、“汽车与人争口粮”的局面来说，却不免让人担忧。据《经济观察报》的报道，在2005年年初，吉林玉米价格每吨1 000元仍无人问津，而现在在每吨价格高达1 400元的情况下采购商还是抢不到货，玉米主产区的价格比主销区的价格还要高很多，玉米库存量开始出现急剧下降的现象。主要原因是：

（1）目前玉米仍然是生产乙醇汽油的主要原料。据统计，我国的玉米消费量，从1999年到2003年的几个年度中平均增长速度仅有1%，但从2004年开始，随着燃料乙醇新增长点的出现，酒精消费玉米量增长速度却达到了20%。2001年国内酒精原料中玉米原料占总量的比重为59%，到2005年，这一比重已上升到76%。目前以玉米为原料的乙醇加工业比重约在80%左右。

（2）由于生产燃料乙醇有利可图，包括投机资本在内的大量项目纷纷上马，导致玉米需求量大幅增长。今年进入11月份以来，一场粮油价格上涨的趋势开始波及我国。而与此同时，以玉米、小麦等粮食为加工原料的燃料乙醇项目也纷纷上马。据了解，目前以生物燃料乙醇或非粮生物液体燃料等名目提出的意向建设生产能力已超过千万吨。其中广西自治区有24家企业想争取参与试点，四川报到发改委的试点项目也有10个。在过去的两年间，仅黑龙江和吉林两省就上了100 多家酒精厂。再加上一些企业以食用、医用为名义实际上却与燃料乙醇有染进行变相投资的原因，我国生产燃料乙醇的产能已大大超过预期，由此造成玉米需求量大幅增长。

针对这一情况，国家发展与改革委员会（简称发改委）、财政部已迅速共同下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理，促进产业健康发展的通知》，要求立即暂停核准和备案玉米加工项目，并对在建和拟建项目进行全面清理。

两部委的紧急刹车行动暴露出目前我国生物质产业发展过程中存在的问题。因此，对于我国粮食深加工的项目还需要政府的科学规划和宏观调控，对是否将农作物以及常规木材纳入生物质能原料的范围也需要慎重考虑和认真计划。

2.2 政府是否继续充当“埋单者”的角色

为了保证新能源战略的顺利实施，国家给予制造乙醇燃料的企业相当大的优惠政策。生产成本与定向购销价格之间的差价由政府来埋单，并且保证在结算时乙醇企业每吨燃料乙醇有100元左右的利润空间（见中国经营报）。政府的支持政策一度成为各地争上项目的重要策动力。虽然政府部门已经认可这是一种成长的代价，但在该产业逐步发展成熟且具备一定的竞争力之后，政府则应逐步退出“埋单”，不再继续给予企业直接的财政支持和补贴。而相关的企业则应该开始按照市场规律独立运行，开始自己为自己“埋单”。这就意味着，在未来的发展中企业必须寻找到新的替代原料和先进的转化技术，以应对国家政策补贴力度减弱甚至取消后原料价格上升带来的更大的成本压力。

2.3 生物质产业也需要污染治理

可持续性是生物质产业的一大特征，其最终生产的产品具有环保作用，可以实现循环利用，在缓解空气污染、治理有机废弃物、保护生态环境方面具有明显效果。但生物质产品生产过程本身却存在着很大的污染风险。例如，生产燃料乙醇不但要消耗大量的水资源，其生产过程还会产生大量废气、废渣和废液，如果直接排放，不仅会对环境造成极大的污染，同时也会造成资源上的极大浪费。就目前整体来看，乙醇生产企业中污染治理不彻底、资源消耗偏高的情况仍然存在。有些小企业即使没有享受国家优惠政策也能够存活下来，其中的秘密之一就是省掉了巨额的环保开支［3］，以污染环境为代价来获取自身的经济利益，这是与发展生物质产业的初衷背道而驰的。因此，生物质产业本身更需要提倡绿色环保理念，重视污染治理和废物综合利用。

3 结 论

综上所述，在能源短缺、环境压力日趋加重的大背景以及建设社会主义新农村的基本国情下，在我国发展生物质产业不但符合发展循环经济、实现可持续发展的大方向，还能够帮助推动农业和农村可持续发展，增加农产品附加值，提高农民收入，从而促进实现新农村建设的目标。生物质产业在今后的发展过程中，需要注意以下几个方面的问题：首先，要继续关注粮食安全问题，不能只盯住能源短缺的问题而顾此失彼；其次，努力解决技术瓶颈问题，从技术层面解决原料限制和成本过高的难题。这就需要国家投入大量人力和资金以帮助做好技术更新和成熟技术推广工作；第三，政府的监管对产业发展及污染治理至关重要。应建立严格的市场准入和监管制度，提高市场进入的技术和资金门槛，继续推行定向购销的体制，避免盲目建设和盲目生产；第四，重视相关企业的污染治理，发展新型的循环产业体系，防止走进为了保护环境、获取环保能源反而破坏环境的怪圈。

参考文献(References)

［1］ 石元春.发展生物质产业［J］.发明与创新，2005，（5）：4～6.［Shi Yuanchun. Developing Biomass Industry［J］.Invention & Innovation, 2005,（5）：4～6.］

第8篇：生物质燃料技术范文

关键词：生物质能；生物质直燃发电；固体成型燃料；沼气技术；考察

0　引 言

能源问题已经成为中国乃至世界经济生活中关注率最高的问题，尤其石油属于不可再生的战略资源，是现代经济社会赖以正常运转的血液。随着全球矿物能源的快速消耗，能源危机成为各国必须面对的战略挑战。瑞典、德国、意大利等欧洲国家在生物质能开发利用政策措施、关键技术研究开发和市场运行模式等方面已经走在世界前列，并取得了较大成果和成功经验。在全面考察上述三国生物质能开发利用现状的基础上，本文重点介绍了瑞典、德国在生物质直燃发电、固体成型燃料、沼气技术等方面的利用现状与成功经验。

1　生物质直燃发电技术

生物质直燃发电技术是在传统的内燃机发电技术上进行设备改型而实现的、通过直接燃烧生物质原料作为替代燃料进行发电的一种新技术。在瑞典，生物质直燃发电技术已经基本成熟并得到规模化商业应用。其技术路线为“锅炉+汽轮机／斯特林发动机(通常为热电联产，即CHP)”，其中，汽轮机发电技术为常规技术，一般应用于中型以上发电系统，斯特林发动机发电技术处于技术开发和产业化示范阶段，是目前生物质利用方面的重点研发技术。利用斯特林发动机的热电联产技术已经满足瑞典全国近一半的热力需求。近年来，生物质与矿物燃料（主要是煤）的混合燃烧发电得到许多研究和示范应用，研究结果指出，混燃可提高生物质发电的效率，且当生物质的比重不高于20%时一般不需对现有设备作改动，是生物质燃烧发电的发展方向。

本文以瑞典Enkoping的一家热电联产厂ENA ENERGI为例进行说明，该厂发电装机容量24MW和50MW供热能力（见图1），能够为城市居民区域供热，燃料来源于伐木副产品、木材厂锯末和造纸厂废弃物等生物质原料。

ENA ENERGI每年需要约350 GWh的生物质燃料。其突出特点是所用燃料的10%为能源作物，全部由工厂自己种植，利用污水处理厂的废水进行灌溉。专门的能源作物如柳之稷可以吸收氮，该工厂种植的能源作物每年能减少20吨的氮排放（见图2）。

2　生物质固体成型燃料技术

所谓生物质固体成型燃料技术就是在一定温度与压力作用下， 将各类原来分散的、没有一定形状的秸秆、树枝等生物质，经干燥和粉碎后， 压制成具有一定形状的、密度较大的各种成型燃料的新技术。其产品为棒状、块状和颗粒状等各种成型燃料（见图3），密度可达0.8～1.4克/立方厘米，热值为16720千焦/千克左右。性能优于木材，相当于中质烟煤，可直接燃烧，燃烧特性明显改善。同时具有黑烟少、火力旺、燃烧充分、不飞灰、干净卫生等优点，NOX、SOX极微量排放，而且便于运输和贮存，成为商品。

瑞典的森林面积广阔，是世界闻名的“森林之国”，森林覆盖率高达60%，高速公路的很多路段都从森林中间穿过。目前，瑞典利用林业废弃物如树皮、树枝、木屑以及能源作物等生产固体成型燃料已经发展得相当成熟，形成了从原料种植、收集、到颗粒（或切片）生产再到配套应用和服务体系一个完整的产业链条。瑞典全国总能源消耗的30%为可再生能源，木质燃料占其中的46.7%。

今后，瑞典固体成型燃料产业发展的重点领域包括：

（1）开发生物质颗粒燃料原材料基地；

（2）开发经济性好、资源效率高的颗粒燃料生产（包括储存）工艺；

（3）开发分级的颗粒燃料以适应不同燃烧技术需求的用户。

其总体目标是：每年至少减少生产成本4%或2000万克朗。

3　沼气技术

3.1 车用沼气技术

在瑞典，利用畜禽粪便等废弃物生产沼气也非常成功。沼气的年总产量约为1400GWh（1.4×109kWh），主要产自于200多家市政污水处理厂的污泥消化池，其产量约占沼气总产量的60%；其余为垃圾填埋场（产量约占总产量的30%）以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气（产量约占总产量的10%）。有机废物转化成沼气时产生的消化残余物，还可作为生物肥料。

近年来，瑞典成功地将沼气用作汽车、火车燃料，技术已经成熟，也形成了良好的运行模式。本文重点介绍Linkoping沼气厂及其车用沼气供气站。

瑞典Linkoping沼气厂建于1992年，项目总投资900万欧元，政府一次性投资补贴100万欧元。该厂不仅处置了牲畜粪便和大量有机废物，而且还通过混合消化产生了沼气和生物肥料。自2001年开始，提纯后的沼气可以注入当地的天然气配气管，以及专门的汽车供气站。

目前，Linkoping沼气厂每年处理各种有机废物约5.5万t，产生的沼气量约为20～30GWh（75%CH4），相当于当地天然气消耗量的25%，每年可减少CO2排放3700t。该厂每年收集并处理牲畜粪肥2.8万t，其他有机废物如厨余垃圾、农产品加工废弃物等2万t（主要来自15家食品类工厂，其中包括屠宰场、海产品生产加工厂等）。原料通过进料池（800m3）、热交换系统、消毒系统（巴氏杀菌，1h，70℃），进入传统搅拌消化池（2250m3，停留时间20～25d，70℃，含固率6%）。沼气厂见和沼气生产工艺流程如图4、图5所示。

Linkoping沼气厂生产的沼气通过地下管线直接提供给2km外的供热站，并能供作汽车燃料。该厂同时还在经营车用沼气供气站，满足当地近400辆公共汽车的燃料需求（见图6）。

供热和车用沼气出厂前需要进行提纯处理。该厂的沼气提纯能力为250m3/h，提纯过程分为三个阶段：

（1）提纯净化：通过Sulfatrate工艺去除S利用Selexol去除CO2；（2）干燥；（3）压缩（添加5%～10% 的丙烷，调整沃伯指数，使之等同于天然气）。

3.2? 沼气发电技术

欧洲沼气发电技术以德国为典型代表。目前，德国国内沼气发电工程的数量已由

1992年的139家发展到2003年底超过2000家，发电装机总量由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德国沼气工程技术的要点主要包括：

（1）发酵原料

发酵原料以畜禽粪便、玉米青贮秸秆，青贮饲草为主，另外还有餐饮旅馆的厨余垃圾、农副产品加工的废弃物，以及多余的粮食（如小麦、玉米）等。对有机垃圾有着严格的控制，必须在70℃的高温下经过1小时的处理才可以进入沼气池发酵，由此产生的沼渣才能作为有机肥料施用到田地去。

（2）发酵工艺

较大型的沼气发酵装置以地上USR工艺为主，中型牧场以地下池的完全混合式为主，发酵形状多数为圆柱体式，生活有机垃圾和秸秆青贮料的干发酵为地上和半地下箱式发酵装置，均采用批量式发酵工艺（见图7）。发酵滞留期一般为28～45天，少数发酵达到56天。由于发酵池都采用发电余热进行加温，发酵池内部温度一般都控制在40℃～45℃之间。

（3）进料及搅拌

沼气发酵原料根据形态的不同采取两种进料方式：一种是利用泥浆泵将液态原料输送到发酵池，一种是将固体原料，多数为切碎后青贮的玉米秸秆或牧草通过螺旋式送料器输送到发酵池内。为了出料方便，进出料管道直径都大于200毫米。为提高沼气的气量，除干发酵装置以外，多数沼气发酵池内部一般都设有搅拌装置。

（4）沼气贮存与净化

由于产生的沼气很快就转化为电力，沼气工程一般都采用橡塑气袋，有的为单独设置，有的直接设计在发酵罐的上部。这一点与我国的沼气装置不同，主要是因为对于发电机组来说不需要单独设立有一定压力的储气装置。沼气净化系统广泛应用氧化定位法，少数工程采用活性碳和生物菌去除沼气中硫化氢工艺（本文考察的Altenow大型沼气工程发电厂采用FeCl2脱硫，见图8），有一部分未经净化直接发电。大多数工程都未采取除水工艺。

（5）沼气发电系统

大型的沼气发电机组均采用纯沼气的内燃发动机，中小型的工程多数采用双燃料（柴 油+沼气）的柴油发动机，少数采用纯气体内燃机发电机机型。一般沼气发电工程的发电装置都能满足当地上网要求，少数工程使用监控设备，检测发电气体含量、温度、产量以及pH值，有的示范工程已采用了远程自动监控系统。发电产生的余热一部分用来加温发酵池，剩余部分用于区域供热，实现热电联产。

（6）厌氧发酵的后处理

由于利用生物质生产的电力可优先上网并享受优惠价格，德国的沼气工程生产的沼气全部用作发电上网。发酵后的沼液经储液池贮存后，直接由拖拉机罐车运到田间进行喷洒。少数畜牧场沼气工程和大型沼气工程采用固液分离（见图9），将沼渣与沼液分离，脱水后的沼渣经简单堆放后可直接用作有机肥料，清液可再循环进入发酵池。

（7）沼气工程的运行管理模式

德国农场主很多，农场养殖奶牛和猪占大多数，家禽和其它特种养殖的较少，一般沼气工程都是为发电而建，大多数沼气发电工程都由农场主自己进行管理。较大的沼气工程独立运营管理。

（8）沼气工程的建设

德国农场主建设沼气池，其工程设计报告需要得到有关行政主管部门，如环保、农业、消防等部门的审查批准，一般这些工作都是由专门的技术服务公司或服务组织来完成。有的技术及设备公司采用的是“交钥匙工程”的方式为农场主建设沼气发电工程。大电网的广泛区域分布由电力公司负责完成，农场主建设沼气工程只负责连接到电网部分的投资。

4　结论与建议

4.1 结 论

瑞典、德国等欧洲国家为了减少能源的对外依赖、提高能源供应安全，生物质能开发利用非常重视。瑞典、德国以及意大利等国均有明确的生物质能发展目标、政策和保障措施。对生物质能是重要的可再生能源，既可以转化为液体燃料或沼气等气体燃料代替汽油和柴油，也可以通过锅炉直接燃烧发电和供热，特别是生物质能资源分布广泛，品种多样，因此，瑞典、德国和意大利等国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。各国扶持政策到位，生物质能利用技术先进，经验成熟，生物质能开发利用已成为重要的新型产业，对保障能源安全、增加就业机会、促进农业发展，以及确保能源与环境的协调发展等发挥着重要的作用。

4.2 建 议

中国生物质能开发利用工作尚处于产业化发展初期，需要借鉴欧洲各国的成功经验和先进技术，缩短关键技术研发周期，加快产业化进程，着重要做好以下几点：

（1）制定优惠政策措施，引导生物质能产业形成

瑞典、德国生物质能迅速发展的一个重要原因，是国家制定了使生物质发电或燃料化应用有利可图的价格，并以法律法规形式颁布，长期保持不变。中国要开发利用生物质能，首先有关部门应协调配合，制定明确的促进生物质能开发与利用的政策和措施，并保障已有法律和政策措施能够有效实施。目前应重点在设备制造和生物质能利用市场开拓方面予以大力扶持。

（2）加大技术研发和试点示范力度，培育生物质能新型产业

国外生物质固体颗粒燃料技术、生物质直接燃烧发电技术、沼气供热和发电技术都是成熟的。目前，国内生物质固体颗粒成型技术尚处于起步阶段，固体成型技术和燃烧生物质颗粒的炉具技术良莠不齐，还面临市场需求问题。因此，建议加大研发力度，尽快实施试点示范，解决技术瓶颈问题，探索产业化经验。

第9篇：生物质燃料技术范文

（关键词）生物质锅炉 稳定燃烧 床温床压 剩余氧量 负压

中图分类号： TK223 文献标识码： A 文章编号：

（正文）

1.前言

生物质锅炉的稳定燃烧是影响生物质发电的重要环节，做好这一环节过程中的调节，监控，事故处理及分析是对稳定燃烧的保障。广东粤电湛江生物质发电有限公司的生物质燃烧锅炉是华西能源工业股份有限公司制造的型号为HX220-9.8-Ⅳ1型的高温高压，单汽包，汽水自然循环，平衡通风，露天布置的循环硫化床锅炉，它额定负荷50MW，额定气温540℃，额定压力9.8MP。额定流量220T/H，其特点是有较好的适应燃料变化性的能力，锅炉燃烧温度低，负压运行，采用了分级送风，三级给料的方式，可以有效降低燃烧过程中氮氧化合物和硫化物的排放。针对上述特点，采取相应措施即是做好生物质锅炉稳定燃烧的方法。

2.循环流化床锅炉燃烧机理

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，是介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。在循环流化床锅炉中,存有大量床料,首次启动时人为添加床料,在锅炉运行时床料既有启动床料，又有新添加的燃料。床料在从布风板下送入的一次风的作用下处于流化状态，料粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度部分大颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；较小固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行分离，绝大多数颗粒被分离下来，一部分通过回料阀直接返回炉膛，另一部分通过外置式换热器后返回炉膛，形成物料的外循环；飞灰随烟气进入尾部烟道。通过炉膛的内循环和炉外的外循环，从而实现燃料不断的往复循环燃烧; 循环流化床根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给料进入密相区后，可以顺利实现着火；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制

3.生物质燃料与燃煤燃料的区别

火力发电的燃煤一般热值较高，密度大，水分少，燃烧较稳定，而生物质燃料的特点是热值相对于燃煤较低，发电单耗多，密度小，颗粒大，水分多，含挥发分多，其中夹杂的石头，泥土等杂物多，燃料一旦被淋湿，易结团，因其需量和供应的特点，它在燃烧中品种变化大，对锅炉稳定燃烧影响大。

4生物质循环流化床锅炉燃烧与燃煤循环流化床锅炉燃烧区别

上述生物质燃料的特点决定了生物质循环流化床的燃烧与燃煤循环流化床锅炉燃烧的不同在于其所需上料量多，参数变化大，反应更迅速，燃烧更不稳定等。

5.生物质循环流化床锅炉稳定燃烧的因素

5.1床温床压

床温床压是反映锅炉燃烧情况的直接表现。正常运行时，湛江生物质锅炉燃烧把床温规定在650-850℃，床压规定在7.5-9.5KP。对于床温床压的调节多是对锅炉风料的配比，其中的风量调节多是一二次风的调节，而燃料的调节多是给料速度的控制。一次风热风分两路，一路从锅炉底部送入炉膛，起流化作用，第二路作为回料器的密封风；二次风热风也分分两路，一路从炉膛前后墙不同高度送入炉膛，起供氧助燃作用，另一路作为给料口的密封风和输送风。

循环流化床锅炉燃烧基本要求是循环和流化，在建立良好循环的情况下，很好的流化是加强锅炉燃烧的途径。正常情况下，加大一次风能提高床温，提高燃烧效率，特别在燃料适度明显加大的时候，更应加大一次风来保持流化，在锅炉启动初期及有需要压火减负荷是应适当减少；二次风的调节主要看炉膛剩余氧量的多少来调节，在燃料品质变化不是很大的情况下，其风量不应时常变动；床压的变化大致可分为三个因素，一是燃料中泥沙石子的含量，二是锅炉排渣系统的运行，三是一次风量的流化，对应的情况是当燃料泥沙多，床压高的时候可加大排渣量，反之相反。上诉的调节方法不是单一的操作，所涉及的参数都有关联，监控调节时要全盘考虑。

5.2剩余氧量

氧气是燃烧所必需的，而充足的氧量更是稳定燃烧的基础。湛江生物质锅炉的燃烧，一般规定炉膛剩余氧量控制在1%-3%，在对其控制时，应该与其他参数放在一起考虑，针对燃料的干湿程度以及风量和料量的配比进行调节，可适当调节。在锅炉刚启停过程中以及其他原因对负荷调节时，因考虑到燃料的燃烧程度，可使剩余氧量控制在6%左右。在正常燃烧时，对于剩余氧量的突升，在其他参数不变的情况下，一般可判断是燃料不足，可适当增加料量：对于剩余氧量的突降，在其他参数不变的情况下，一般可判断是炉膛内发生爆燃，这时应该适当减少料量。在燃烧中剩余氧量的变化属于正常现象，在锅炉产生蒸汽量，压力，温度不变的情况下，对于其的控制不可急于求成，应视情况调节，以防误判。

5.3负压

负压运行是指在锅炉尾部加装引风机，借助引风机的作用使炉膛保持负压运行的方式。保持炉膛负压运行是循环流化床锅炉运行良好的标志之一，它标示了锅炉燃烧系统，风烟系统顺畅与否，进而影响了锅炉受热面的热效率，它能有效地减少炉膛燃烧对于锅炉内部结构的侵磨和腐蚀，对于有画面监控的料仓有很大的帮组作用，还可以减少炉膛燃烧产生灰尘对外界的环境影响。

5.4事故处理

事故处理也是锅炉稳定燃烧所必不可少。生物质循环流化床锅炉的燃烧因其特点，要求了集控监盘人员的反应要快，操作要正确，但也不能慌张出错，其事故发生的种类除去燃烧锅炉多见的锅炉满水，缺水；四管爆裂；辅机故障；厂用电中断，尾部炉膛再燃烧等原因外，常见的多是因为烧料湿度大所引起的锅炉床温快速下降和燃料大范围爆燃所引起的锅炉超温超压两大类型。

5.4.1燃料被淋湿，湿度高的燃料进入炉膛时，床温可能会快速下降，负压增大剩余氧量上升，炉膛出口烟温下降，床压上升，机组负荷，气温气压下降，说明进入炉膛的燃料没有燃烧，此刻应采取以下措施：1.减少或暂停给料，2.减少或暂停返料风机，减少返料量以提高床压，3.加大一次风保持流化，4.改换干燥的燃料，5.视情况及时投油枪，6.适当降低二次风，7视情况关闭减温水，8密切监控炉膛燃烧情况，发现有床温有所上升应及时回调，并防止燃料爆燃。

5.4.2燃料挥发分高，灰尘多，热值突增易引起炉膛大范围爆燃而可能导致超温超压，此刻应采取以下措施：1.减少或暂停给料，2.减少一次风，3.加大或全开减温水，4.视情况开启对空排泄压，5密切监控炉膛燃烧情况，发现有回落趋势应及时回调，防止气温气压降低过快的事故发生。

以上两大类型亦可能连续发生，监控调节时要综合考虑及时造作并防止在处理事故时将事故扩大造成锅炉非计划停运的发生。

6总结

对于单机发电容量较大的生物质燃烧是新技术，做好锅炉燃烧更是技术的核心，在此过程中努力学习是对每一个电厂员工的要求，在相互学习探讨中搞清各参数的联系，各设配的性能，各状态的分析是工作的内容也是企业员工的责任。生物质燃烧利国利民，生物质员工更会奉献一生。

参考文献 蔡永祥 蔡宏伟 陈俊 《流化床生物质燃烧技术的应用和发展》