生物质能――２１世纪关键新能源之一

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1、生物质能世纪关键新能源之一 经济社会的发展以能源为主要能力，大力开发和利用新能源之一的生物质能源，对于缓解二十一世纪的能源、环境和生态问题含有主要意义，产生很多利益。 生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为二十一世纪关键的新能源之一。据估量，植物每十二个月贮存的能量约相当于世界关键燃料消耗的10倍；而作为能源的利用量还不到其总量的l%。生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方法，不但热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。经过生物质能转换技术能够高效地利用生物质能源，生产多种清洁燃料，替换煤

2、炭、石油和天然气等燃料生产电力。而降低对矿物能源的依靠，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。现在，世界各国尤其是发达国家，全部在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可连续发展提供根本保障。中国政府及相关部门对生物质能利用极为重视，国家科委已连续在国家五年计划中将生物质能技术的研究和应用列为关键研究项目，取得了可观的社会效益和经济效益。尽管生物质能产业发展前景巨大，但发展生物质能产业需要形成一个完整的产业链，这么才可产生综合经济效益，而现在我国这种产业链远未形成，市场发育不成熟、技术水平落后、政府对产业的管理不到位等问题的严重制约，亟需突

3、破发展“瓶颈”。在国家中长久科学和技术发展计划纲要中指出，以后15年，中国在生物质能方面将关键发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域，开拓农村发展新型产业，为农村提供高效清洁的生活燃料，并为替换石油开辟新渠道。到2021年，中国生物质能源消费量有望占到整个石油消费量的20%。“十一五”时期生物质能转化为电能，正面临着前所未有的发展良机。国家电网企业担任大股东的国能生物质发电企业现在已经有19个秸秆发电项目得到主管部门同意，大唐、华电、国电、中电等集团也纷纷加入，河北、山东、江苏、安徽、河南、黑龙江等省份的100多个县、市开始投建或签署秸秆发电项目。生物质

4、能源作为中国在未来世纪可连续能源主要部分之一，2021绝对是一个新“招”频出、含有划时代意义的一年。项目名称：生物质热解新技术及成套装置项目介绍：该项目在我国首次提出两段式气化炉和高压静电捕焦器相结合工艺，气化效率高、燃气热值高、焦油含量低、碳转换率高，技术优秀，含有创新性。项目负责：绵阳通美能源科技有限企业。意义：对处理农民增收、农村秸秆无组织焚烧带来环境污染、可再生能源的应用等问题含有很好的示范和推广意义，应用前景宽广。项目名称： 能糖兼用具种甘蔗清汁生产酒精项目介绍：以农业部甘蔗生理生态和遗传改良关键开放试验室选育的、含有高糖分抗逆性强蔗汁组分适合用于发酵特点的能糖兼用的优良品种甘蔗为原

5、料，采取甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺，排除甘蔗混合汁中影响正常发酵的非糖分胶体物质及固体悬浮物，预防其经高温蒸馏形成难降解的化合物。甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺可进行高浓度蔗汁发酵，提升发酵效率，缩短发酵时间，降低物耗成本7%，而且新工艺产生的酒精废液含有很好生物可降解性，常常规生物处理可达标排放，处理生物质原料发酵生产酒精的废液污染的难题。甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺副产物蔗渣可作为制纸浆原料或燃料发电；蔗汁的滤渣可作为有机肥料；废酵母回收为高蛋白饲料，做到综合利用，清洁生产。项目负责：福建师范大学。意义：形成以甘蔗为原料的糖加工业和燃料乙醇产业的互动，形成合理的糖能产业结构，改

6、变中国因为糖料生产长久起落不定，蔗农生产不稳定的局面，为蔗区经济注入新活力，实现良性可连续发展。项目名称： 家用生物质颗粒燃料炉项目介绍：该结果对生物质成型颗粒燃烧动力学特征进行了试验研究和理论分析，分析了生物质成型颗粒燃料的燃烧动力学特征。在此基础上，针对生物质燃料挥发分高、燃点低的特点，研究设计出专门燃用生物质颗粒燃料的气化燃烧炊事炉具。采取气化、燃烧一体化技术，大大提升了生物质颗粒燃料的燃烧效率，炉具燃烧稳定性很好,火力强、火力可调。经河南省节能及燃气具产品质量监督检验站检测，系统的各项技术性能符合河南省科学院能源研究所企业标准Q/HKN002-2021家用生物质颗粒燃料炉的要求。项目负

7、责： 河南省科学院能源研究所。意义：该燃料炉立足于农村现有的生物质能资源，为城市、农村生活用能及工业用能提供了一个既环境保护又经济、安全的绿色消费方法，是现行节柴灶、节煤炉的更新换代产品，广泛适合用于广大农村地域生活炊事用能。项目名称： 掺烧20万吨年秸秆发电技术项目介绍：该技术针对现在电厂常见的中温中压、高温高压煤粉炉，在不改变原有锅炉炉膛结构的情况下，将秸秆和煤粉两种原料经自通道进入炉膛，经过专用燃烧器撞击块的作用，均匀调整秸秆燃烧器，既可作为煤粉燃烧器，又可作为专用掺烧秸秆燃烧器使用，设计合理；经过调整燃烧器的配风，确保了锅炉正常切圆燃烧工况；设计的秸秆输送系统，很好地处理了秸秆物料易堵

8、塞等问题；采取PIC技术，实现了系统自动控制。项目负责： 河南省辉县市光泰热电有限责任企业。意义：经实际生产运行表明，设备运行稳定可靠，当秸秆掺烧百分比达40时，每十二个月可节省10万吨标准煤，并可增加农民收入，降低发电厂二氧化硫排放，含有显著的社会效益、环境效益和经济效益。项目名称： 生物质催化制氢及液体燃料研制项目介绍：本项目广泛对木粉、木块、秸秆和稻壳等不一样生物质原料进行制氢和合成甲醇、二甲醚等液体燃料的试验研究。在生物质制氢方面，以多种生物质废弃物为原料，将流化床和固定床联合使用，并分别使用流态化催化剂白云石和固定床用镍基催化剂进行生物质催化制氢的研究。生物质经催化气化和焦油裂解后，

9、其富氢燃气成份达成氢气/一氧化碳为3，合成气百分比达成90以上。最高气体产率达成 Nm /kg biomass，最高氢产率达成氢气/kg biomass，最高气化效率已经达成了85的预期目标。经过催化剂的研制，已实现焦油裂解率大于80。为实现生物质富氧气化，降低生物质燃气中的氮气含量，还成功研制了集生物质气化、焦油催化裂解和余热利用于一体的新型下吸式气化炉，使生物质燃气质量得到较大提升。在生物质合成液体燃料方面，已打通了气化、焦油催化裂解、合成气重整和增压合成甲醇、二甲醚燃料等过程一体化的工艺步骤，并研制出超稳固熔体生物质合成气重整催化剂，连续300小时重整测试未检测到积碳。还建立了生物质处理

10、量为10千克/小时的合成气造气和净化系统，并处理了合成气连续长时间脱硫、脱氯和脱氧问题，实现了常压生物质气化过程和高压二甲醚合成过程的衔接，达成预期的合成燃料工艺目标。项目负责：中国科学院广州能源研究所。意义：建成固定床甲醇、二甲醚合成系统、浆态床二甲醚合成系统，实现生物质合成气合成二甲醚的一氧化碳单程转化率达成80以上，二甲醚空时产率达 t/m /h以上，二甲醚选择性达成90%以上。实现了经过引入甲烷来调变生物质合成气化学当量比的工艺，处理了生物质合成气缺氢、富二氧化碳的缺点，避免了过量二氧化碳的分离，生物质转化为有用合成气的碳转化率达成90%以上。项目名称： 高效多物质环境保护型煤气发生炉

11、项目介绍：该产品采取电子脉冲技术，无风压灶芯、高效离心干湿多级净化防尘除焦系统，无烟、无尘，自然风配比科学；该产品在热交换方面，在气化和热能源转换的过程中进行二次燃烧，经过热交换器吸收煤气的余热进入发生炉通道，进行二次加热交换，并经过补氧化装置，集中进入炉膛内补氧。项目负责： 郑州金土地能源科技有限企业。意义：该项目顺应世界清洁燃料发展方向，高效多物质环境保护型煤气发生炉的使用，极大程度的降低了用户生活成本，是一个新型、节能、环境保护，高效产品，避免了能源浪费，保护了生态环境。项目名称： 50kW生物质气化发电机组项目介绍：采取下吸式生物质气化炉将生物质气化转化为燃气，在经过必须的清洗和净化处

12、理，提升燃气质量，经过储气柜和管网送至用户家中和燃气发电机组进行炊事和发电之用，实现气电联产。该项目设计了下吸式生物质气化炉喉部尺寸和结构，合理选择了生物质气化的当量比，提升了反应区的温度及其均匀性，使产出气中绝大部分焦油在稳定的高温炭层发生二次裂解反应，在相当程度上降低了生物质气化炉产出气中的焦油含量并提升气化炉对原料的适应性；选择价格低廉且资源广泛的石灰石作为催化剂应用于生物质气化发电系统的实际运行过程中，深入降低了产出气中的焦油含量；对生物质气化产出气净化设备进行了合理设计及优化组合，无二次污染；经过生物质气化机组和燃气发电机组的合理匹配，提升了系统的整体效率；掌握了固定床生物质气化发电

13、系统的设计方法，达成了应用推广的要求；实现以中国丰富的秸秆等生物质废弃物为原料、以农村和小型企业为服务对象的小型能源系统而且形成适合中国国情、含有特色的生物质能源的技术路线。项目负责： 辽宁省能源研究所。意义：以粮谷加工企业或木材加工企业为单位，利用当地的农业废弃物或木材加工边角料为原料的小型生物质气化发电系统的研究和应用，含有投资少、见效快而且易于操作和管理等特点，在未来一段时间内，将含有一定的优越性。项目名称：利用藻类热解制备生物质液体燃料项目介绍：该课题研究取得了高脂肪含量的异养小球藻细胞，使其脂类化合物含量增加了4倍多，达细胞干重的55%。利用这些高脂肪含量的异养藻快速热解取得高产量的

14、生物油，取得了%的产油率，是自养藻细胞产油率的倍。利用异养转化取得的高脂肪含量的异养藻细胞进行快速热解不但取得高产量，而且取得了高品质的生物油。异养藻细胞的生物油热值高达41 MJ kg-1，分别是木材生物油和自养藻生物油的2倍和倍。和木材或农作物秸秆生物油和自养藻生物油相比，异养藻细胞的生物油具高热值、低密度、低粘度的特点。这些特征和化石燃油相当，其应用价值更高。另外，和高等植物相比，藻类含有生长繁殖快、生长周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大规模自动化控制培养等优势；另外藻类细胞内的脂肪和蛋白质含量高于高等植物，其裂解油产率和质量将大大高于通常的高等植物，如木材和农作物秸秆等生物质资源，所以研究结果的应用前景好。项目负责： 清华大学。意义：藻类制备可再生能源的研究，关键应用能源科学、环境科学和生命科学等交叉学科的理论和技术，以藻类为原料，经过细胞工程和生物质转化等技术，产生生物油和烃类等可再生生物能源，为开发新能源提供新的生物技术路径。用异养转化技术和基因改造技术取得高脂肪含量的藻细胞来热解制备液体燃料，实现异养转化技术、细胞培养技术、基因改造技术和热解技术的整合集成，取得原创性、新奇性的研究结果；同时为后继能源的开发应用提供技术贮备；而且经过最前沿的生物技术和能源技术相互结合、交叉和渗透，推进学科发展。