科學(xué)實(shí)踐生物燃料乙醇進(jìn)展研究宋雪燕(獻(xiàn)縣環(huán)境監(jiān)測站摘要:人類對化石能源的過度依賴造成能源供需矛盾加劇、全球持續(xù)變梁等。農(nóng)產(chǎn)品及野生植物中的淀粉是現(xiàn)形發(fā)酵法乙醇生產(chǎn)的主要原暖、能源開支負(fù)擔(dān)加重等一系列問題,破解能源供應(yīng)瓶頸、降低溫室氣體排放料,不同國家不同地區(qū)依據(jù)資源條件,在具體的原料品種選擇上有量是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的必然要求隨著化石能源尤其是石油資源所側(cè)重。我國薯類資源量大,產(chǎn)量相對集中,一直作為糧食作物而大的日益枯竭人類不得不努力尋找和開發(fā)化石能源的替代品生物燃料乙醇面積種植,是發(fā)酵酒精的主體原料。近20年來,由于我國糧食產(chǎn)量就是其中一種重要的選擇燃料乙醇是將乙醇以15%-20%的質(zhì)量比摻入穩(wěn)定提升玉米小麥等谷類相對過剩部分地區(qū)已開展了利用這類汽油中,一方面可以作為汽油的替代物以減少汽油消耗量另一方面可以減原料進(jìn)行大規(guī)模乙醇轉(zhuǎn)化的加工植物淀粉適合于中小型乙醇少汽車尾氣污染物的排放,改善城市大氣環(huán)境。關(guān)鍵詞:生物燃料乙醇研究生產(chǎn)的原料,對其利用需要實(shí)行可持續(xù)性開發(fā),以免對生態(tài)環(huán)境造成1國內(nèi)外生物燃料乙醇的發(fā)展?fàn)顩r負(fù)面影響。淀粉質(zhì)原料的開發(fā),必須進(jìn)行綜合利用在生產(chǎn)乙醇的同燃料乙醇已有30多年發(fā)展歷史,其中巴西是最早大規(guī)模使用時獲得飼料油脂以及其他有用的化工原料醫(yī)藥中間體提高資源近西從1975年就開始實(shí)施燃料乙醇計利用的附加值劃”,以甘蔗為原料生產(chǎn)燃料乙醇替代車用汽油,經(jīng)過多年的努力達(dá)副產(chǎn)品甜糖到了預(yù)期目的。近年來,雖然燃料乙醇產(chǎn)量因油價、糖價和政策影響副產(chǎn)品,甜菜糖蜜的產(chǎn)量是加工甜菜量的3.5%-5%,甘蔗糖蜜的有所波動,但平均年產(chǎn)量達(dá)1000萬t左右,累計替代石油約2億t產(chǎn)量是加工甘蔗量的3%左右。近幾年甘蔗乙醇占世界生物質(zhì)乙醇據(jù)美國石油學(xué)會計2006年美國的玉米醇超過190100億L,總的41%-47%,是生物質(zhì)乙醇的最重要組成部分這主要是因與2005年的產(chǎn)量相比,增幅超過35%;同時,在美國各地出售的汽為甘蔗作燃料乙醇原料具有下述五大優(yōu)勢,成為最有競爭力的原油中,添加乙醇添加劑的汽油超過了40%。2007年1月23日,美國料作物。①甘蔗適應(yīng)性廣,適宜邊際性土地,是糧食作物的先驅(qū)作物總統(tǒng)布什在發(fā)表國情咨文時提出未來10年內(nèi),美國將通過開發(fā)替②甘蔗是第一代乙醇中唯一的多年生C4(碳4)非糧作物。③甘蔗能代能源和提高能源利用效率,將汽油消耗量壓縮20%其,用替代化效率最高甘蔗乙醇生產(chǎn)成本最低⑤甘蔗燃料乙醇減少排性燃料降低15%的汽油使用量,即到2017年乙醇產(chǎn)量達(dá)到放溫室氣體效果最好2.3纖維素原料包括半纖維素是地球上最有潛力的乙醇生產(chǎn)原用的生物燃料乙醇主要是用少量乙醇和乙基叔丁基醚(ETBE)直接料,主要有農(nóng)作物稈森林采伐和木材加工剩余物柴草造紙廠調(diào)和而成。相對其他國家,歐盟國家生物燃料乙醇的成本最高,這是和造糖廠含有纖維素的下腳料、城市生活垃圾的一部分等由于歐盟主要農(nóng)作物小麥黑麥和大麥都比玉米更難轉(zhuǎn)化為乙2.4其他原料如造紙廠的亞硫酸鹽紙漿廢液、淀粉廠的甘薯淀醇。對此,丹麥 Novozyers公司開發(fā)出3種能提高生產(chǎn)率達(dá)20%的粉渣和馬鈴薯淀粉渣、奶酪工業(yè)的副產(chǎn)物乳清、一些野生植物等。酶并且可以獲得高質(zhì)量的乙醇。英國已經(jīng)在諾?？私⒘嗽搰趥€生物乙醇工廠uga公司2006年2月瑞典宣布,在15年生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇的主要過程是先將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖,再將已經(jīng)在3生產(chǎn)生物燃料乙醇的主要方成為世界上第1個不依賴石油的國家歐盟新的木質(zhì)素和纖維素乙糖發(fā)酵得到乙醇。不同的生物質(zhì)原料,糖化步驟不同。糖質(zhì)原料可以醇工程已經(jīng)高速發(fā)展了4年。直接發(fā)酵制取乙醇,淀粉原料的糖解如下式所示相對過剩,國家在糧食生產(chǎn)和儲備方面的快速發(fā)展,糧食生產(chǎn)發(fā)酵過程實(shí)質(zhì)上是酵母等乙醇發(fā)酵微生物在無氧條件下的20世紀(jì)末我國實(shí)行改革開放后,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快酸淀粉酶糖(1)的負(fù)擔(dān)日益加重,農(nóng)民收入增幅趨緩交通基礎(chǔ)設(shè)施的逐漸完善和汽車工業(yè)快速發(fā)展使我國汽車一系列有機(jī)質(zhì)分解代謝的生化反應(yīng)過程如下式所示可以進(jìn)行乙醇保有量逐年增多,尾氣污染日益嚴(yán)重,環(huán)境保護(hù)壓力日漸加大。與此發(fā)酵的微生物種類很多,包括酵母菌、霉菌和細(xì)菌,目前最常用的是石油資源匱乏和能源安全問題已引起國家的高度重視。為了統(tǒng)籌解酵母菌酵,決我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中存在的上述問題,特別是為促進(jìn)農(nóng)民增收,我纖維素原料由于其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,需要先經(jīng)過預(yù)處理再進(jìn)行糖國應(yīng)借鑒巴西、美國等國家的成功經(jīng)驗,有組織地進(jìn)行燃料乙醇和車解,糖解過程如下式所示用乙醇汽油的研究和試點(diǎn)應(yīng)用2生產(chǎn)生物燃料乙醇的主要原料纖維酸或紅糖(3)乙醇的生產(chǎn)原科主要有3類第一類是含糖作物如甘蔗、甜菜、預(yù)處理的目的就是脫除木素和半纖維素,降低纖維素的結(jié)晶度,甜高粱等第二類是淀粉質(zhì)作物,如玉米、小麥、高粱、木薯、紅薯、馬增加原料的疏松性。預(yù)處理必須滿足下列要求①促進(jìn)糖的形成,或料,如秸、木屑、農(nóng)作物殼皮及城者提高后續(xù)酶水解形成糖的能力2避免碳水化合物的降解或損失鄉(xiāng)固體垃圾等。目前,乙醇的生產(chǎn)技術(shù)仍處于第一代,所采用的原料③避免副產(chǎn)物形成阻礙后續(xù)水解和發(fā)酵過程④有成本效益目前,代,術(shù)屬于第二木質(zhì)纖維原料的預(yù)處理方法包括物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法和生物代生物燃料技術(shù),雖已開發(fā)成功但還不成熟。全球乙醇生產(chǎn)高度集中法。糖解的過程通常采用纖維素酶催化,發(fā)酵通過酵母或細(xì)菌實(shí)于美國和巴西,兩國合計產(chǎn)量占全球的87%。其中,美國的乙醇產(chǎn)量現(xiàn)。影響纖維素水解的因素包括廢棄原料的多孔性(可到達(dá)的表面為265億L,占全球的50%;巴西的乙醇產(chǎn)量為190億,占全球的積),纖維素纖維的結(jié)晶度以及木素和半纖維素的含量。木素和半纖37%中國、歐盟和加拿大的乙醇產(chǎn)量分別占全球的4、4%和維素的存在使得纖維素酶很難到達(dá)纖維素,降低了水解效率。2%,其他國家的乙醇產(chǎn)量僅占全球的3%。美國乙醇生產(chǎn)所需原料木質(zhì)纖維原料生物轉(zhuǎn)化技術(shù)快步發(fā)展的同時也面臨著一盟、加拿大等國家和地區(qū)生產(chǎn)乙醇所用的原料主要為糧食和甜菜。全發(fā)更加高效的預(yù)處理技術(shù)如何把生產(chǎn)中的各個部分最佳結(jié)合等如球所生產(chǎn)的乙醇幾乎全部由農(nóng)作物中所含的淀粉和糖類轉(zhuǎn)化而來,果能解決好這些問題,那么木質(zhì)纖維原料生物轉(zhuǎn)化乙醇必將產(chǎn)生更造成了對農(nóng)業(yè)資源的大量占用,并推高了糧價。因此發(fā)展以第三類為大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。原料的纖維素乙醇技術(shù)是今后生物燃料乙醇發(fā)展的方向所在4燃料乙醇的應(yīng)用前景2.1淀粉質(zhì)原料是我國乙醇生產(chǎn)的最主要原料,主要有甘薯(又在新興的石油替代燃料中,乙醇是目前為止世界上公認(rèn)最安名地瓜)紅薯,山,木薯,玉米,鈴十豆,,米金能視模市場的車周燃料,添加一比料乙酸汽科學(xué)實(shí)踐基于CAN總線新型分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)康孝高摘要:基于CAN總線新型分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)。M90f543 Fujitsu公司推出的一款帶2個CAN控制器的關(guān)鍵詞:CAN總線環(huán)網(wǎng)模塊隔離16位微控制器。系統(tǒng)使用兩套總線(CANO、CAN1),每一套包含獨(dú)立0引言的總線電纜、總線驅(qū)動器和總線控制器,可以實(shí)現(xiàn)物理介質(zhì)、物理層本文介紹了cAN-bus,以及基于CAN-bus通用VO模塊的應(yīng)數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層的全面冗余。兩套總線采用熱備份方式運(yùn)行:一用與組網(wǎng)利用控制主機(jī)的雙CAN控制器來控制鏈接通用O智能個CAN控制器作為系統(tǒng)上電后默認(rèn)的CAN(可稱為主CAN)另一模塊,根據(jù)控制系統(tǒng)需要可自由、靈活組成控制采集系統(tǒng)。個為系統(tǒng)的備用CAN(稱之為從CAN),作為主CAN的冗余。系統(tǒng)1 CANbus簡述正常工作時,主CAN總線(CANO)投入運(yùn)行。當(dāng)主CAN總線發(fā)生故 CAN-busController Area Network控m域網(wǎng),是國際障時,從CAN總線Cn1投入運(yùn)行。上電檢測到主CAN總線故上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性障,則從總線自動投入運(yùn)行這樣在一套總線發(fā)生故障時另一高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式,CAN-bus已被廣套總線自動繼續(xù)工作保證整個系統(tǒng)的通信功能正常運(yùn)行大大提高泛應(yīng)用到各個自動化控制系統(tǒng)中。例如,在汽車電子、自動機(jī)械、智能了系統(tǒng)的可靠性,實(shí)現(xiàn)了cAN總線的全面余設(shè)計CAN驅(qū)動電路can-bus都具有不可比擬的優(yōu)越性。,9 CANT:DOcan-bus以其開發(fā)維護(hù)的低成本、高總線利用率、很遠(yuǎn)的傳輸 CA\ TxD CANHCANHO距離(最遠(yuǎn)可達(dá)10Km)、高速的傳輸速率(最高可達(dá)1Mbps)、根據(jù)優(yōu) RxD先級的多主結(jié)構(gòu)、可靠的錯誤檢測和處理機(jī)制,全面彌補(bǔ)了傳統(tǒng)RS-485網(wǎng)絡(luò)的低總線利用率、單主從結(jié)構(gòu)、無硬件錯誤檢測的不 GND ref足,使用戶能組建起穩(wěn)定、高效的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),從而產(chǎn)生最大的實(shí)際價值。 RPI47g2原理、作用及特點(diǎn) vcc 6 CANLO如圖1所示,主機(jī)通過CAN-bus與現(xiàn)場CAN通用智能模 GND PCA82C250塊鏈接。CAN通用O智能模塊完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集以及初期的數(shù)據(jù)處理,并把數(shù)據(jù)提供給主機(jī)。其中,CAN通用O智能模塊,有數(shù)U0字量輸入(DI)、數(shù)字量輸出(DO)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(AO)和 CANTADI TSD CANH|' CANHI脈沖輸入計數(shù)(PI)模塊,不再累述。主要介紹主機(jī)的作用和特點(diǎn)。終端終端5電阻電阻 Href GNDRS RP2 47k0 VCC號通用 vrc控制主機(jī)號通用模塊 6 CANLI模塊1模塊 HGND CANL圖1 GND JPCA82C250主機(jī)作用是完成于下面各個智能模塊的連接通訊,讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)歸總,形成一定協(xié)議模式?；蛘哌M(jìn)行一定的運(yùn)算,以及保MB90F543的一個RS232口用于驅(qū)動通用的RS485總線,協(xié)護(hù)輸出。除此之外,還要實(shí)現(xiàn)與人機(jī)界面的通訊。議用標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS協(xié)議,能與各種控制系統(tǒng)連接,形成一套完整主機(jī)是采集系統(tǒng)的一部分,系統(tǒng)的特點(diǎn)是要把數(shù)據(jù)形成標(biāo)準(zhǔn)的,的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。透明的,公開的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議,讓系統(tǒng)更易于上位的HM(人機(jī)界4結(jié)論面)、組態(tài)軟件、DCS(分散控制系統(tǒng))以及用戶自己開發(fā)軟件界面系本系統(tǒng)用于cs的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集中多年包括135m統(tǒng)通訊,實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。300MW和600MW火力發(fā)電主控DCS的現(xiàn)場控制總線級的采集模3實(shí)現(xiàn)方法及電路塊(卡件),實(shí)踐證明本系統(tǒng)工作穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸可靠,可靠性良好。為提高現(xiàn)場AN通信的可靠性,我們開發(fā)出一種采用B90F543參考文獻(xiàn)微控制器的雙CAN冗余通信系統(tǒng)雖然CAN協(xié)議本身具有較強(qiáng)的檢錯1991)鄔寬明CAN總線原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計北京:北京航空航天大學(xué)出版糾錯能力,但在工業(yè)控制現(xiàn)場,插頭連接的不牢固傳輸介質(zhì)的損壞 2FWUITSU LIMITED2mc-1616- -BIT MICROCONTROLLER或總線驅(qū)動器的損壞等都會破壞CAN的可靠通信。在要求高可靠性M90540/545 Series HARDWARE MANUAL,2001的應(yīng)用系統(tǒng)中,這些故障如不能自動檢測到并采取相應(yīng)措施克服,將 3FUJITSU LIMITEDF2c-16LX16- -BIT MICROCONTROLLER使系統(tǒng)部分甚至完全失去通信能力。而解決這一問題的有效途徑就Mb90500 Series PROGRAMMING MANUAL199是采用冗余通信控制。從而保證通信系統(tǒng)主要功能正常運(yùn)行,以此提作者簡介康高(1978-,男平陽人,助理工程師工學(xué)士主要高系統(tǒng)的可靠性。研究方向:電子儀表研發(fā)。上接第258頁)車不但動力不受影響,且能極大降低尾氣的污染排放。隨著一些先國十五十大重點(diǎn)工程之一生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)取得了重大發(fā)展。進(jìn)農(nóng)業(yè)國勞動生產(chǎn)率的大幅度提高,及七十年代中期以來四次較大隨著國內(nèi)石油需求的進(jìn)一步提高,以乙醇等替代能源為代表的能源的“石油危機(jī)”,燃料乙醇工業(yè)在世界許多國家得以迅速發(fā)展。自巴供應(yīng)多元化戰(zhàn)略已成為中國能源政策的一個方向隨著化石資源漸西、美國率先于七十年代中期大力推行燃料乙醇政策以來,加拿大、趨枯竭,油價進(jìn)一步高漲,際原油價格也有上漲的趨勢,這給燃料法國、西班牙、瑞典等國紛紛效仿,均已形成了規(guī)模生產(chǎn)和使用。我乙醇的價格帶來了一定的升值空間同時也給燃料乙醇的發(fā)展帶來