我國生物質能利用現狀及發展趨勢

黃梅+呂豫輝

摘 要：生物質能作為一種可再生的清潔能源，其高效開發利用將會有效緩解全球能源危機和環境危機，同時也能優化全球能源結構，實現可持續發展。本文對生物質能的利用技術和國內外的發展情況作了簡要概述，展望了生物質能的發展前景。

關鍵詞：生物質能；直接燃燒；氣化

1 引言

能源作為人類的物質基礎，國家穩定發展的保障，在世界經濟飛速發展的過程中日益枯竭，同時由于化石能源的過度開采和使用引發的環境問題也愈發嚴峻。所以作為清潔能源之一的生物質能，是唯一可替代化石能源轉化成氣態、液態和固態燃料以及其他化工原料或產品的碳資源[1]。同時生物質能還具有資源豐富、可再生和分布廣泛等優點。

2 生物質能利用技術分類及發展現狀

2.1 生物質能技術分類

生物質能作為一種低硫、低成本的清潔燃料，與其他能源相比，其直接燃燒效率較低，故需對其進行轉化后再利用。目前對于生物質能常用的轉化技術有熱化學法、生物化學法和直接燃燒等。其中熱化學法即在溫度較高的條件下，通過轉換技術將生物質轉換成流體燃料，彭武厚和陸鑫等人還對過程中的轉換方式進行了詳細研究[2]。生物化學法則是利用微生物發酵來制取能源物質；提取法則是用生物質提取生物油。

2.2 直接燃燒技術

生物質直接燃燒主要有爐灶燃燒和鍋爐燃燒。傳統的爐灶燃燒雖然成本低、操作簡單，但燃燒效率只有10%～18%。鍋爐燃燒則是采用高科技的燃燒技術，將生物質直接作為鍋爐燃料，以此提高其燃燒效率。該技術適用于生物質資源較多且相對集中的地區。同時我國許多科研機構和高校都對生物質燃燒鍋爐進行了研究，并獲得一定成功。哈爾濱工業大學就對燃燒生物質的流化床燃燒技術進行了研究，并研制了以甘蔗渣為燃料的流化床鍋爐。而國外的流化床燃燒技術已經具備一定的規模，波蘭在1998年就已擁有近2000個小型生物質鍋爐；美國的多家能源公司都生產出了高效率的流化床鍋爐。丹麥研發的高倍率循環流化床鍋爐，將煤炭和干草按一定比例投入爐內燃燒，輸出熱功率可達80MW[3]。

2.3 氣化發電技術

生物質氣化發電技術是通過氣化爐將生物質熱解處理形成清潔的可燃氣，再將其通入發電機組進行發電。該技術不僅工藝靈活、生產成本低，同時還可減少對環境的污染。

我國在上世紀末就開始了對生物質氣化技術的研究，目前正處于試驗階段[4]，同時我國的整體氣化聯合循環系統正在建設當中，基本達到國外先進水平。同時在1MW生物質氣化發電系統的基礎上研發出4-6MW的生物質氣化燃氣-蒸汽聯合循環發電系統，并投入使用，該發電機組功率可達500kW[5]。此外我國用于氣化發電的生物質原材料已經不僅僅局限于木炭和動物糞便，植物的殘余物、木材等一些體積較大的生物質也被利用起來了。其中山東省科學院能源研究所研發的秸稈生物質氣化集中供氣系統，在農村具備良好的應用前景，而且其供氣成本低于0.15元/m3，截至目前我國已推廣建立100多個示范工程[6]。

2.4 生物質沼氣利用技術

生物質沼氣發電技術是將我們日常生活中產生的數量巨大的有機廢物，如生活垃圾、禽類糞便等，經過微生物在厭氧條件下發酵后得到沼氣，以此推動發電機組發電。并且利用設備在發電過程中產生的余熱來提高沼氣的生成率，從而提高沼氣的發電效率。我國作為目前世界上沼氣開發利用效果最好的國家，技術也發展的相當成熟，已進入商業化應用階段，有用戶沼氣池688.7萬戶，綜合利用戶數340萬戶，利用率大87%以上。此外我國的大中型沼氣工程多達1000多處[7]。

3 國內外生物質能利用情況

經濟全球化的到來，也導致了能源危機，不可再生能源的過度消耗和環境惡化，迫切的需要人類開發新的可再生能源。我國的生物質能主要用于發電、沼氣產業、液體燃料等；而德國的生物質能主要是與煤混合用于發電和產氣等行業[8]。同時英國也建立了要在十年之內由生物質能提供國家電力需求的10%的目標[9]；歐盟更是早在1998年的時候就提出，生物質能的利用在2010年將會達到能源總耗的12%，比1998年生物質能的利用率還要高出2倍多[10]。法國也提出了要在2年之內將生物質燃料的產量提高3倍的目標，并立志成為歐洲生物質燃料生產的第一大國[11]。此外還有不少國家也將研發生物質能的利用作為其發展方向，像日本的新陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等[12]。

4 生物質能利用的發展趨勢

我國能源儲量豐富，但人均占有量非常低，不到世界平均水平的15%，近階段我國汽車工業大規模發展，礦物燃油的短缺問題愈加明顯[13]。所以發展可再生能源是優化我國能源結構和減少環境污染的唯一出路。但是目前我國生物質能商業化應用還處于起步階段，還需要加大研發力度、繼續完善生物質能工業體系和提高市場競爭力等。

參考文獻

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[3]別如山，李炳熙，陸慧林等.燃生物質廢料-流化床鍋爐[J].熱能動力工程，2000，15（4）344～347.

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[6]羅婕，劉志國.生物質利用技術研究進展[J].2006，49（2）：48-50.

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[13]陳錦清，黃銳之.基因工程創制油菜種子基生物燃油的關鍵技術[J].生物技術通報，2005，（6）：46～50.endprint