生物質能利用技術及設備研究

萬宏海

【摘 要】本文分析了生物質能應用存在的問題以及目前生物質能及時發展未來的方向。從長遠生物質能發展來分析，我國需要注重對生物質能轉化市場以及發展生物質能專用設備進行培育，除此之外，還需要對二氧化碳固存及時方面進行深入的研究。因此，本文分析了生物質能利用技術存在的一些問題，并且對生物質能利用發展方向進行了分析。

【關鍵詞】生物質能；利用；發展方向

生物質能是通過植物的光合作用將太陽能轉變成化學能來保存到生物體當中的能量。它是一類能夠通過人類自身能力來生產的一類能源。隨著化石能源越來越少，我們需要對可再生能源的發展和利用進行格外注重，生物質能源的開發和利用不斷受到更多國家進行重點進行發展和規劃[1]。

生物質的種類比較多，從能源發展戰略方面出發，主要是通過有機廢棄物以及能源作物方面的利用。有效的利用生物質能可以實現利用燃燒等化學的作用，進而讓這些能力更好的釋放，并且進行充分利用。生物質能利用技術發展越來越快，其更好的充分和科學的對生物質能進行利用[2]。根據相關數據顯示：到二十一世紀中期，利用新技術生產得到了各類生物質將替代全球總能耗的一般以上的燃料。當前，生物質能利用技術得到了廣泛的應用，然而，還不像化石能源利用技術那樣更加完善，特別體現在了使用生物質能源設備以及主要沿用了傳統直接燃燒設備，或者利用生物質轉變進而適應化石能源利用設備。

一、生物質能利用過程和技術

生物質能利用技術主要包括生物質能轉化技術和生物質能使用技術2個方面。生物質能轉化技術，大體上包括兩類：第一，為適應化石能源使用設備而進行的生物質氣化、液化、固化和植物油脂轉化技術，如，生物質制H2，C2H5OH，CH3OH，生物柴油等，主要采用化學或生化技術進行轉化。第二，基于傳統直接燃燒技術改進而發展起來的適應新型爐灶的氣化、生物轉換技術，如，沼氣、生物質氣化爐等[3]。

目前，生物質能使用技術研究的重點主要是生物質轉化產生的氣態和液態能源在一定程度上替代化石能源，如，生物柴油，C2H5OH，CH4等用于內燃機、燃氣輪機。直接燃燒技術的改進集中在對燃燒過程的控制和燃燒產物的處理。

無論是生物質能轉化技術還是使用技術，生物質原料的生產、取得和處理都是研究的重點之一。為了能使生物質能在真正意義上大規模替代化石能源，生物質能轉化、生產和使用技術還在不斷發展和完善，尤其是在成本、原料綜合利用以及使用效率的提高和使用設備的改進方面。

二、生物質能利用技術產生的問題分析

通常認為生物質能源的利用只是把吸收于大氣的溫室氣體重新排放到大氣中，整個循環過程未對環境造成影響。事實上，現在應對溫室氣體效應主要依賴的就是生物質能夠更多地固存CO2。為了發展，人類必須消耗能源，生物質能作為化石能源的理想替代能源，必將會大規模應用。人類將同時滿足更大規模的生物質能原料需求和更大規模的CO2固存。這個矛盾隨著生物質能使用規模的不斷擴大將日益突出，成為各國政府必須認真應對的重要問題。目前，生物質能轉化原料主要取自糧農作物，糧食和能源是發展必須同時解決的問題，生物質能取代化石能源所需要的原料規模不會低于目前化石能源的需求規模。人類必須能夠大規模使用更廣泛的生物質品中可作為能源的原料，不僅是提倡油類作物、糖類作物等能源植物，而是更多的各種類別的生物資源。

因此我們可以看出，目前的轉化技術必須不斷發展，以適應更廣泛的容易取得的生物質品種。近年來，中國的生物質能源轉化利用技術取得了很大進展。但是，由于原料生產與取得、轉化過程復雜等問題，成本高于化石能源，規模化生產受到市場限制，產業未能真正形成，這個矛盾使技術研究局限在較小的范圍內，長此以往，將越來越落后于歐美。

三、生物質能利用發展方向的探討

3.1必須首先解決環境問題

化石能源的繼續使用將使溫室氣體問題越來越嚴重，減少排放量只能使影響放緩，最終還主要靠綠色植物吸收和各種固碳途徑來解決。生物質能的利用應該伴隨生物質固碳技術共同發展。這需要全社會加強溝通和合作才能有所成效。

解決大氣污染一般有3個途徑：第一，產生污染后再將其處理。第二，在加工和轉換過程中控制有害氣體產生。第三，采取先進的能量轉換技術和節能。提高森林蓄積量是污染后處理的有效途徑，未來的生物質能應用必須保證不會對蓄積林造成破壞。此外，是否可以模擬石油和煤炭的生成過程，對自然凋謝的枝葉進行封存，以減少大氣中的C含量。總之，在生物質能源大規模運用前，必須做好相應的準備工作。

3.2鼓勵生物質能轉化技術的應用

雖然直接燃燒技術可以發展得更加完善和可靠，但作為替代能源，生物質轉化利用將成為未來生物質能技術的核心。目前，中國的生物質轉化能源利用遠不及歐美、巴西等國，主要受到生物質能轉化成本和適用性的制約。隨著石油對外依存度的上升，從能源戰略考慮，政府應出臺更多的政策，培育和扶持生物質轉化能源市場。技術只有在廣泛應用過程中才能發現問題，從而得到完善和發展。

3.3發展生物質能專用設備

當前，由于化石能源應用設備體系比較成熟，生物質能專用設備的技術研究較多的是如何將生物質轉化能源轉換到可適用于化石能源應用設備的狀態，或者對這些設備稍加改變和部分摻加到化石能源中使用。這種現狀使生物質能源轉化為了達到現有化石能源應用設備要求而變得復雜。完整的生物能源應用體系必須發展專用設備。考慮到生物質資源的多樣性，生物質能專用設備應該適用于多種生物質轉化能源的物化指標，使生物質轉化能源能夠得到更廣泛的應用。

3.4農業生物質能的發展

我國農業生物質能產業的發展，要在保障國家糧食安全的前提下，以充分利用農業廢棄物，大力加強沼氣建設，積極推廣秸稈氣化和固化成型燃料為重點，適度發展能源作物，走中國特色的農業生物質能產業發展道路。現階段，應結合我國分散的能源系統，在鄉鎮大力推廣省柴灶和沼氣系統，開發改造鄉鎮企業的燃煤設備為“煤+生物質能”設備，提高秸稈等生物質能的綜合利用率；在城市，大力推廣成型燃料及專用取暖爐，取代煤爐取暖的小型鍋爐。將來，可根據集中居住人口的多少，建立能源工廠，把生物質能轉換成化學能，把產生的氣體進行收集凈化后，輸送到居民家中作為燃料。為此，需要建設大量的速生薪炭材基地，為工業化綜合開發利用木質能源提供豐富的原料。

這種生物質能的集約化綜合開發利用，既能提高生物質的熱效率，減少對環境的污染，又可以解決居民用能問題，也為農村剩余勞動力提供就業機會，提高居民的生活水平。因此，從生態環境和能源利用角度出發，建立能源材基地，實施“林能”結合工程，是切實可行的發展方向。

四、結束語

生物質能源是未來最有希望廣泛替代化石能源的能源，其各項相關技術的發展和完善是個漫長的過程。生物質能轉化技術的發展和完善，不能僅靠實驗室完成，必須為其提供廣泛的市場；生物質能專用設備的研制和開發應該成為技術發展的重點之一。我們現在必須逐步認識生物質能源技術發展的重要性，為其發展方向作出規劃，朝著生物質能源未來的廣泛應用做好準備。

【參考文獻】

[1]張旭亮，黃繼昌.節能減排基礎知識[M].北京：中國電力出版，2017.

[2]袁振宏，吳創之，馬隆龍，等.生物質能利用原理與技術[M].北京：化學工業出版社，2016.

[3]吳占松，馬潤田，趙滿成，等.煤炭清潔有效利用技術[M].北京：化學工業出版社，2015.