201l年第5期廣東化工第38卷總第217期www.gdchem.com生物質(zhì)能的研究進(jìn)展屈葉青,朱小順,羅曉霞(湖南長(zhǎng)嶺石化科技開發(fā)有限公司,湖南岳陽(yáng)414012)摘要]文章介紹了生物質(zhì)能的概念,概述了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀,闡述了生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究進(jìn)展,展望了生物質(zhì)能利用的發(fā)[關(guān)鍵詞]-·次能源;生物質(zhì)能;轉(zhuǎn)化技術(shù);熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中圖分類號(hào)]TB3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)]1007-1865(201105-0013-02Research Progress of Biomass energyQu Yeqing, Zhu Xiaoshun, Luo Xiaoxia(Hunan Changling Pectrochemical S&T Developing Co, Ltd, Yueyang 414012, China)Abstract: The concept of biomass energy, the status of its utilization at home and abroad, research progress of its conversion technology, and the prospects of itsdevelopment were presentedKeywords: primary energy; biomass energy; conversion technology thermochemical conversion能源短缺和環(huán)境污染日益成為制約人類社會(huì)發(fā)展的主要生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)一般分為物理轉(zhuǎn)化熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和生問題。根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì),若按目前的水平開采世界已物轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)及產(chǎn)品如圖1所示。探明的能源,人類使用的主要能源一石油、天然氣和煤炭供造成環(huán)境問題日益嚴(yán)重,如全球氣溫變暖、損害臭氧層、破壞生態(tài)圈平衡、釋放有害物質(zhì)、引起酸雨等。因此,開發(fā)新的樺代能源已成為21世紀(jì)必須解決的重大課題。生物質(zhì)能具有含熱化轉(zhuǎn)化硫量低、灰分小,特別是CO2近“零”排放的特點(diǎn),是一種理想的可再生能源因此生物質(zhì)能的開發(fā)利用受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注1生物質(zhì)能概念生物質(zhì)(boma是指有機(jī)物中除化石燃料外的所有來源于動(dòng)、植物的能再生的物質(zhì)。生物質(zhì)能 biomass energy或bioenergy)是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用,將太木噸內(nèi)肉內(nèi)向向陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源,具有壞境友好和可再生雙重功能。生物質(zhì)資源豐富,包括林業(yè)生物質(zhì);農(nóng)業(yè)廢棄物;人畜糞便;城市垃圾;有機(jī)廢水;水生植物;能源植物圖1生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)Fig. I Biomass energy's conversion technology2生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀研究開發(fā)利用生物質(zhì)能這種可再生能源已經(jīng)成了世界各學(xué)轉(zhuǎn)化包括熱解、氣化、液化和直接燃燒四種。國(guó)的一項(xiàng)重要任務(wù)。國(guó)外的生物質(zhì)能利用則主要集中在把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電力和把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料方面。從20世紀(jì)70年代( Pyrolysis)末期開始到現(xiàn)在,許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計(jì)劃,如熱解是在少量給氧或不給氧的熱力作用下,使生物質(zhì)分解產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、含油液體和殘?zhí)康幕旌衔?。通過生物質(zhì)熱解巴西的酒精能源計(jì)劃、美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)歐盟的生物柴油計(jì)劃、及其相關(guān)技術(shù),可生產(chǎn)焦炭和甲醇、丙酮、乙酸、焦油等副產(chǎn)日本的陽(yáng)光計(jì)劃和印度的綠色能源工程等。目前,巴西采用甘蔗制乙醇作為汽車燃料,年產(chǎn)量達(dá)1400萬t,成為世界上最物。熱解按溫度、升溫速率、反應(yīng)時(shí)間和顆粒大小等條件,大的燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。美國(guó)計(jì)劃在2020年,生物燃可分為慢速熱解、常規(guī)熱解和閃速熱解3種方式?？焖贌峤馐怯腿〈珖?guó)燃油消費(fèi)的0%,生物基產(chǎn)品取代石化原料制的稻殼、木屑等的千燥物料是快速熱解工藝的理想原料。由快品的25%,減少相當(dāng)于7000萬輛汽車的碳排放碌約1億每年增加農(nóng)民收入200億美元。2001年歐盟生物質(zhì)能的消費(fèi)速熱解工藝獲得的液體燃料含氧量高,但是熱值較石化燃料量為5600萬t油當(dāng)量,預(yù)計(jì)2010年達(dá)到7700萬t油當(dāng)量低,還需要進(jìn)一步精制處理才能有效利用。如果能夠開發(fā)出選占汽車燃料消費(fèi)的557%。據(jù)估算我國(guó)可開發(fā)的生物質(zhì)能資擇性優(yōu)良的快速熱解工藝,生產(chǎn)出低含軾碌,高熱值的液體燃源總量約7億1標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)生物質(zhì)能占全部能源消耗總量料,那么快速熱解工藝將具有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。中科院理化的20%,主要通過爐灶燃燒獲得熱能,轉(zhuǎn)化效率僅10%~15技術(shù)研究所在不外加氡的條件下,利用生物質(zhì)直接脫氧液化制%,生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)剛剛起步備高熱值的碳、氫液體燃油的工藝路線,得到組成、HC摩爾麗引心手乙科學(xué)家須,至20年,生物質(zhì)能源將提供世界60%的比與熱價(jià)等方而與石油均很料似的液體燃油傳石油,是日40%的液體燃料植物石油、酒楠),使全球CO2的排前較理想的熊替代化石能源的生物質(zhì)液體燃料32太幅度減少:生物質(zhì)能可能域?yàn)槟﹣沓掷m(xù)發(fā)展能源系中國(guó)煤化工組成生物質(zhì)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)體的過程。這些產(chǎn)物既生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)可供CNMHG,進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供m副需稱日期科技廳科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2010ck200、湖南省科技廳產(chǎn)學(xué)研結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新工程(2010XK6043)1982-),男,湖南衡陽(yáng)人,碩土,課題負(fù)責(zé)人,工程師,主要研究方向?yàn)榇呋虏牧蠌V東化工2011年第5期14www.gdchem.com第38卷總第217期從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高效清潔利用70%2。在美國(guó),生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)05GW,70%為在氣化反應(yīng)的工藝和設(shè)備研究方面,流化床技術(shù)是科學(xué)家生物質(zhì)-煤混合燃燒工藝,單機(jī)容量10~30MW,發(fā)電成本3們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。印度Ana大學(xué)新能源和可生能源中心6美分kWh。預(yù)計(jì)到2015年裝機(jī)容敏將達(dá)16GW。奧地利成開發(fā)研究用流化床氣化農(nóng)林剩余物和糈殼、木屑、甘蔗渣等,功地推行建立燃燒木質(zhì)能源的區(qū)域供電計(jì)劃,目前已有八九十建立了一個(gè)中試規(guī)模的流化床系統(tǒng),氣體用于柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電個(gè)容量為1002000kW的區(qū)域供熱站,年供熱10×109MJ美國(guó)Hawa大學(xué)建立了日處理生物質(zhì)量為100t的工業(yè)化法國(guó)、瑞典、丹麥、芬蘭和奧地利是利用生物質(zhì)能供熱最壓力氣化系統(tǒng)。 Vermont大學(xué)建立了氣化工業(yè)裝置,其生產(chǎn)能國(guó)家,利用中央供熱系統(tǒng)通過專用的網(wǎng)絡(luò)為終端用戶提供熱水力達(dá)到200d,發(fā)電能力為50Mw0。或熱量。物質(zhì)氣化發(fā)電是利用氣化技術(shù),把農(nóng)林廢棄物中國(guó)傳統(tǒng)生物質(zhì)能開發(fā)利用已是商業(yè)化技術(shù),可開發(fā)資源燃?xì)怏w進(jìn)行發(fā)電。意大利發(fā)展了12MW生物質(zhì)整體量約00Mtce,利用省柴炕灶后,效率有了很大提高。目前合循環(huán)發(fā)電技術(shù)GCC示范項(xiàng)目,發(fā)電效率達(dá)31.7%。瑞中國(guó)現(xiàn)代生物質(zhì)能中用于直接燃燒的高效燃燒鍋爐有200多典試驗(yàn)加壓整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) BIGCC)。英國(guó)和美臺(tái),其技術(shù)大多來自丹麥BWE公司,效率均可達(dá)80%s。國(guó)有3個(gè)生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范項(xiàng)目,裝機(jī)容量6~104結(jié)束語能成為生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的主導(dǎo)技術(shù)之生物質(zhì)能利用前景十分廣闊,但真正實(shí)際應(yīng)用還取決于生與發(fā)達(dá)閔家生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)相比,我國(guó)很多科物質(zhì)的各種轉(zhuǎn)化利用技術(shù)能否有所突破。隨著研究的不斷深研單位雖然在相關(guān)方面取得了較為顯著的成果,但是仍然生物質(zhì)這神清潔的可再生能源成為最便宜最有競(jìng)爭(zhēng)力的能源小型生物質(zhì)煤氣爐灶,中科院廣州能源研究所研制了上吸式氣之一?；癄t,山東省能源研究所研制出燃用農(nóng)作物秸稈(以玉米稈為主)的固定床氣化爐。浙江大學(xué)在固定床氣化爐的基礎(chǔ)上發(fā)展參考文獻(xiàn)中熱值氣化技術(shù)。中科院廣州能源研究所在三亞建成的大型1 Chap inDM, Fuller Cs, Peason GL, A new silicon p-n junction photocellAW生物質(zhì)木屑)氣化發(fā)電廠已投入使用但開發(fā)的4MW生for convening solar radiation into electrical power[]. Appl Phys, 1954, 25物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在穩(wěn)定達(dá)行、焦油清除、氣體凈化等技術(shù)上125-131還需要提高。日前,我國(guó)已開發(fā)和推廣MW級(jí)生物質(zhì)氣化發(fā)[2]梁衛(wèi)平.21世紀(jì)生物質(zhì)能研究[門]科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007,17(4):電系統(tǒng)應(yīng)用20多套。國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)將建設(shè)4Mw規(guī)模生物質(zhì)(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程,預(yù)計(jì)系統(tǒng)發(fā)電效「3]鄭冀魯,朱錫鋒,郭慶祥,生物質(zhì)制取液體燃料技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與分析叮達(dá)到30%左右。[.中國(guó)工程科學(xué),2005,7(4):5-103液化( Liquefaction)4】王豐華,陳慶輝生物質(zhì)能利用技術(shù)研究進(jìn)展門化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2009,303):3235境條件下,原料絲較長(zhǎng)時(shí)間分解反應(yīng)形成液體產(chǎn)品的過程,包5mnz, Mohammad O, Ethanol production from crude whey by生物質(zhì)屮的纖維素及半纖維素首先轉(zhuǎn)化成單糖或多糖,再經(jīng)發(fā)戌志梅.從戰(zhàn)略高度認(rèn)識(shí)開發(fā)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的重要意義[.精細(xì)化工原酵形成酒精。直接液化法是在高溫高壓下通過催化劑使生物質(zhì)料及中間體,2006,7:7-10生成液化油,以供作汽車燃料lobal Bioenergy Potential Through前研究較多的生物質(zhì)液化技術(shù)有生物質(zhì)酯化制生物柴2050(J]. Biomass and Bioenergy, 2001, 20: 151-159生物質(zhì)水解發(fā)酵制取乙醉技術(shù)和生物質(zhì)裂解液化[8]錢雅弦,發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的影響因素研究D]上海交通大學(xué)碩土學(xué)術(shù)。國(guó)外技術(shù)發(fā)展比較成熟,已有40余套裝置在運(yùn)行,最位論文,2008:11大的日處理能力在100以上。美國(guó)和收盟生物柴油的年生產(chǎn)能[9 Eriksson Gtrem B. Combustion of wood hydrolysis residue in a 150力均在100萬t以上。 logen公司采用加酸爆破預(yù)處理和酶水解kw powder burner[. Fuel, 2004, 83: 1635-1641工藝,在加拿大謹(jǐn)太華建立了日加工友稈40的生產(chǎn)示范裝 Is composition of conjugat-cd polymer/fullerene bulk-heteroi2bo4本約523美元,比玉米酒精生產(chǎn)成本高20%左右。加拿大西cells(J]. Organic Electronics, 2006, 7: 251-259安大略大學(xué)開發(fā)的生物質(zhì)直接超短接觸液化技術(shù),大規(guī)模工業(yè)| Elials Stathatos, Panagiotis Cianos,, VaKo Javanovski, et al. Dye-sensitized化生產(chǎn)成本僅為50加元約合人民幣300元,是生物質(zhì)液化 photo-electrochemical soler cells based技術(shù)的重大突破,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)表明,目前的生產(chǎn)成本已可與常規(guī)的石化燃料相競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展正處于研究試驗(yàn)階2005,169:1025-1037,[2是正舜,吳創(chuàng)之,鄭舜鵬,等,4MW級(jí)生物質(zhì)氣化發(fā)電示范工程的設(shè)段,其屮具有代表意義的研究成果包括由中國(guó)科技大學(xué)生物質(zhì)計(jì)研究門能源工程,2003,(3):1417潔凈能源實(shí)驗(yàn)室研制可年產(chǎn)生物油約10000“YNP-1000A生物質(zhì)熱解液化裝置”,以及由華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)3]陳霞,魏世杰.國(guó)外生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展理論與實(shí)證研究綜述[]全實(shí)驗(yàn)室開發(fā)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力為100kgh“車栽移動(dòng)式生物質(zhì)流國(guó)商情:經(jīng)濟(jì)理論研究,2006,(3):87-89化床熱14]Faaj A P C. Bio-energy in Europe: Changing Technology4直接燃燒( Direct CombustionChoices[J]. Energy Policy, 2006, 34(3): 322-342將生物質(zhì)作為燃料在高溫下直接燃燒,是最簡(jiǎn)單的熱化學(xué)151張世坤,許曉光,我國(guó)當(dāng)前的能源問題及未來能源發(fā)展戰(zhàn)略門.能源轉(zhuǎn)化工藝。直接燃燒生物質(zhì)的熱效率較低,僅為10%~30%工藝和2類生物質(zhì)鍋爐直接燃燒發(fā)電以及生物顧煤混舍燃燒進(jìn)展東化王,201,36:14《廣東化工》征稿中國(guó)煤化工《廣東化工》創(chuàng)刊于1974年,是廣東省唯一省級(jí)化工綜合性科全國(guó)發(fā)行?？?hào)為:CN44-1238/TQ,ISSN1007-1865。歡迎投稿!CNMHG投稿方式方式1在線投稿:登錄www.gdchem.com《廣東化工》雜志網(wǎng)在線投稿方式2郵箱投稿:gdic200@l63c0m;郵件主題:作者名單位文章題目