生物質能——２１世紀主要新能源之一

經濟社會的發展以能源為重要能力，大力開發和利用新能源之一的生物質能源，對于緩解21世紀的能源、環境和生態問題具有重要意義，產生諸多利益。

生物質能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據估計，植物每年貯存的能量約相當于世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的l%。

生物質能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源。生物質燃燒是傳統的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動強度大，污染嚴重。通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料生產電力。而減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。

目前，世界各國尤其是發達國家，都在致力于開發高效、無污染的生物質能利用技術（如生物質液體燃料、生物質能熱裂解氣化等），保護本國的礦物能源資源，為實現國家經濟的可持續發展提供根本保障。

我國政府及有關部門對生物質能利用極為重視，國家科委已連續在國家五年計劃中將生物質能技術的研究與應用列為重點研究項目，取得了可觀的社會效益和經濟效益。

盡管生物質能產業發展前景巨大，但發展生物質能產業需要形成一個完整的產業鏈，這樣才可產生綜合經濟效益，而目前國內這種產業鏈遠未形成，市場發育不成熟、技術水平落后、政府對產業的管理不到位等問題的嚴重制約，亟需突破發展“瓶頸”。

在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006～2020年）》中指出，今后15年，我國在生物質能方面將重點發展農林生物質發電、生物液體燃料、沼氣及沼氣發電、生物固體成型燃料技術四大領域，開拓農村發展新型產業，為農村提供高效清潔的生活燃料，并為替代石油開辟新渠道。到2020年，我國生物質能源消費量有望占到整個石油消費量的20%。

“十一五”時期生物質能轉化為電能，正面臨著前所未有的發展良機。國家電網公司擔任大股東的國能生物質發電公司目前已有19個秸稈發電項目得到主管部門批準，大唐、華電、國電、中電等集團也紛紛加入，河北、山東、江蘇、安徽、河南、黑龍江等省份的100多個縣、市開始投建或簽訂秸稈發電項目。

生物質能源作為我國在未來世紀可持續能源重要部分之一，2007絕對是一個新“招”頻出、具有劃時代意義的一年。

項目名稱：生物質熱解新技術

及成套裝置

項目簡介：該項目在國內首次提出兩段式氣化爐與高壓靜電捕焦器相結合工藝，氣化效率高、燃氣熱值高、焦油含量低、碳轉換率高，技術先進，具有創新性。

項目負責：綿陽通美能源科技有限公司。

意義：對解決農民增收、農村秸稈無組織焚燒帶來環境污染、可再生能源的應用等問題具有很好的示范和推廣意義，應用前景廣闊。

項目名稱： 能糖兼用品種

甘蔗清汁生產酒精

項目簡介：以農業部甘蔗生理生態與遺傳改良重點開放實驗室選育的、具有高糖分抗逆性強蔗汁組分適用于發酵特點的能糖兼用的優良品種甘蔗為原料，采用甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝，排除甘蔗混合汁中影響正常發酵的非糖分膠體物質及固體懸浮物，防止其經高溫蒸餾形成難降解的化合物。

甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝可進行高濃度蔗汁發酵，提高發酵效率，縮短發酵時間，降低物耗成本7%，并且新工藝產生的酒精廢液具有較好生物可降解性，經常規生物處理可達標排放，解決生物質原料發酵生產酒精的廢液污染的難題。甘蔗清汁發酵酒精的清潔生產新工藝副產物蔗渣可作為制紙漿原料或燃料發電；蔗汁的濾渣可作為有機肥料；廢酵母回收為高蛋白飼料，做到綜合利用，清潔生產。

項目負責：福建師范大學。

意義：形成以甘蔗為原料的糖加工業和燃料乙醇產業的互動，形成合理的糖能產業結構，改變我國由于糖料生產長期起落不定，蔗農生產不穩定的局面，為蔗區經濟注入新活力，實現良性可持續發展。

項目名稱： 家用生物質顆粒燃料爐

項目簡介：該成果對生物質成型顆粒燃燒動力學特性進行了試驗研究和理論分析，分析了生物質成型顆粒燃料的燃燒動力學特性。在此基礎上，針對生物質燃料揮發分高、燃點低的特點，研究設計出專門燃用生物質顆粒燃料的氣化燃燒炊事爐具。采用氣化、燃燒一體化技術，大大提高了生物質顆粒燃料的燃燒效率，爐具燃燒穩定性較好，火力強、火力可調。經河南省節能及燃氣具產品質量監督檢驗站檢測，系統的各項技術性能符合河南省科學院能源研究所企業標準Q/HKN002-2005《家用生物質顆粒燃料爐》的要求。

項目負責： 河南省科學院能源研究所。

意義：該燃料爐立足于農村現有的生物質能資源，為城市、農村生活用能及工業用能提供了一種既環保又經濟、安全的綠色消費方式，是現行節柴灶、節煤爐的更新換代產品，廣泛適用于廣大農村地區生活炊事用能。

項目名稱： 摻燒20萬噸／年

秸稈發電技術

項目簡介：該技術針對目前電廠常用的中溫中壓、高溫高壓煤粉爐，在不改變原有鍋爐爐膛結構的情況下，將秸稈和煤粉兩種原料經自通道進入爐膛，通過專用燃燒器撞擊塊的作用，均勻調節秸稈燃燒器，既可作為煤粉燃燒器，又可作為專用摻燒秸稈燃燒器使用，設計合理；通過調整燃燒器的配風，確保了鍋爐正常切圓燃燒工況；設計的秸稈輸送系統，較好地解決了秸稈物料易堵塞等問題；采用PIC技術，實現了系統自動控制。

項目負責： 河南省輝縣市光泰熱電有限責任公司。

意義：經實際生產運行表明，設備運行穩定可靠，當秸稈摻燒比例達40％時，每年可節約10萬噸標準煤，并可增加農民收入，減少發電廠二氧化硫排放，具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。

項目名稱： 生物質催化制氫

及液體燃料研制

項目簡介：本項目廣泛對木粉、木塊、秸稈和稻殼等不同生物質原料進行制氫和合成甲醇、二甲醚等液體燃料的實驗研究。在生物質制氫方面，以各種生物質廢棄物為原料，將流化床和固定床聯合使用，并分別使用流態化催化劑白云石和固定床用鎳基催化劑進行生物質催化制氫的研究。生物質經催化氣化和焦油裂解后，其富氫燃氣成分達到氫氣/一氧化碳為2.8～3，合成氣（氫氣、一氧化碳和二氧化碳）比例達到90％以上。最高氣體產率達到3.31 Nm /kg biomass，最高氫產率達到130.28氫氣/kg biomass，最高氣化效率已經達到了85％的預期目標。

通過催化劑的研制，已實現焦油裂解率大于80％。為實現生物質富氧氣化，降低生物質燃氣中的氮氣含量，還成功研制了集生物質氣化、焦油催化裂解和余熱利用于一體的新型下吸式氣化爐，使生物質燃氣質量得到較大提升。在生物質合成液體燃料方面，已打通了氣化、焦油催化裂解、合成氣重整和增壓合成甲醇、二甲醚燃料等過程一體化的工藝流程，并研制出超穩固熔體生物質合成氣重整催化劑，連續300小時重整測試未檢測到積碳。還建立了生物質處理量為10公斤/小時的合成氣造氣與凈化系統，并解決了合成氣連續長時間脫硫、脫氯和脫氧問題，實現了常壓生物質氣化過程與高壓二甲醚合成過程的銜接，達到預期的合成燃料工藝目標。

項目負責：中國科學院廣州能源研究所。

意義：建成固定床甲醇、二甲醚合成系統、漿態床二甲醚合成系統，實現生物質合成氣合成二甲醚的一氧化碳單程轉化率達到80％以上，二甲醚空時產率達1.5 t/m /h以上，二甲醚選擇性達到90%以上。實現了通過引入甲烷來調變生物質合成氣化學當量比的工藝，解決了生物質合成氣缺氫、富二氧化碳的缺陷，避免了過量二氧化碳的分離，生物質轉化為有用合成氣的碳轉化率達到90%以上。

項目名稱： 高效多物質

環保型煤氣發生爐

項目簡介：該產品采用電子脈沖技術，無風壓灶芯、高效離心干濕多級凈化防塵除焦系統，無煙、無塵，自然風配比科學；該產品在熱交換方面，在氣化和熱能源轉換的過程中(采暖)進行二次燃燒，通過熱交換器吸收煤氣的余熱進入發生爐通道，進行二次加熱交換，并通過補氧化裝置，集中進入爐膛內補氧。

項目負責： 鄭州金土地能源科技有限公司。

意義：該項目順應世界清潔燃料發展方向，高效多物質環保型煤氣發生爐的使用，極大程度的降低了用戶生活成本，是一種新型、節能、環保，高效產品，避免了能源浪費，保護了生態環境。

項目名稱： 50kW生物質

氣化發電機組

項目簡介：采用下吸式生物質氣化爐將生物質氣化轉化為燃氣，在經過必要的清洗和凈化處理，提高燃氣質量，通過儲氣柜和管網送至用戶家中和燃氣發電機組進行炊事和發電之用，實現氣電聯產。

該項目設計了下吸式生物質氣化爐喉部尺寸和結構，合理選擇了生物質氣化的當量比，提高了反應區的溫度及其均勻性，使產出氣中絕大部分焦油在穩定的高溫炭層發生二次裂解反應，在相當程度上減少了生物質氣化爐產出氣中的焦油含量并提高氣化爐對原料的適應性；選擇價格低廉且資源廣泛的石灰石作為催化劑應用于生物質氣化發電系統的實際運行過程中，進一步減少了產出氣中的焦油含量；對生物質氣化產出氣凈化設備進行了合理設計及優化組合，無二次污染；通過生物質氣化機組與燃氣發電機組的合理匹配，提高了系統的整體效率；掌握了固定床生物質氣化發電系統的設計方法，達到了應用推廣的要求；實現以我國豐富的秸稈等生物質廢棄物為原料、以農村和小型企業為服務對象的小型能源系統并且形成適合我國國情、具有特色的生物質能源的技術路線。

項目負責： 遼寧省能源研究所。

意義：以糧谷加工企業或木材加工企業為單位，利用當地的農業廢棄物或木材加工邊角料為原料的小型生物質氣化發電系統的研究和應用，具有投資少、見效快并且易于操作和管理等特點，在未來一段時間內，將具有一定的優越性。

項目名稱：利用藻類熱解制備

生物質液體燃料

項目簡介：該課題研究獲得了高脂肪含量的異養小球藻細胞，使其脂類化合物含量增加了4倍多，達細胞干重的55%。利用這些高脂肪含量的異養藻快速熱解獲得高產量的生物油，獲得了57.9%（藻干重）的產油率，是自養藻細胞產油率（16.6%）的3.4倍。利用異養轉化獲得的高脂肪含量的異養藻細胞進行快速熱解不僅獲得高產量，而且獲得了高品質的生物油。異養藻細胞的生物油熱值高達41 MJ kg-1，分別是木材生物油和自養藻生物油的2倍和1.4倍。與木材或農作物秸稈生物油和自養藻生物油相比，異養藻細胞的生物油具高熱值（41 MJ kg-1）、低密度（0.92 kg l-1）、低粘度（0.02 Pa s）的特點。這些特征與化石燃油相當，其應用價值更高。另外，與高等植物相比，藻類具有生長繁殖快、生長周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大規模自動化控制培養（生產）等優勢；另外藻類細胞內的脂肪和蛋白質含量高于高等植物，其裂解油產率和質量將大大高于一般的高等植物，如木材和農作物秸稈等生物質資源，因此研究成果的應用前景好。

項目負責： 清華大學。

意義：藻類制備可再生能源的研究，主要應用能源科學、環境科學和生命科學等交叉學科的理論和技術，以藻類為原料，通過細胞工程和生物質轉化等技術，產生生物油和烴類等可再生生物能源，為開發新能源提供新的生物技術途徑。用異養轉化技術和基因改造技術獲得高脂肪含量的藻細胞來熱解制備液體燃料，實現異養轉化技術、細胞培養技術、基因改造技術與熱解技術的整合集成，獲得原創性、新穎性的研究成果；同時為后繼能源的開發應用提供技術儲備；并且通過最前沿的生物技術與能源技術相互結合、交叉與滲透，推動學科發展。