生物质能及其应用

生物质能及其应用

(杭州电子科技大学XX专业XX班，联系电话XXXXXXX)

摘要：介绍生物质能的基本知识，如定义，分类，特点等；分析如今各国对于生物质能的利用，并分析我国的生物质能资源分布，与世界其他国家进行比较；再者介绍生物质能的利用技术和对中国的影响。

关键词：生物质能；资源利用；生物质能利用技术。

1生物质能基本知识

1.1. 生物质能的概述

生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。

1.2 生物质能的分类

1.2.1 林业资源

林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等

1.2.2 农业资源

农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

1.2.3生活污水和工业有机废水

生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。

1.2.4城市固体废物

城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建

设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。

1.2.5 畜禽粪便

畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

1.2.6沼气

沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体，通常可以供农家用来烧饭、照明。

1.3生物质能的特点

1.3.1可再生性

生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

1.3.2低污染性

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

1.3.3 广泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

1.3.4 生物质燃料总量十分丰富

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

2各国生物质能利用

2.1 世界发展，世界生物质发电起源于20世纪70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电，已建立了15家大型生物质直燃发电厂，年消耗农林废弃物约150万吨，提供丹麦全国5%的电力供应。目前美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其他林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区，提供了大约6.6万个工作岗位。农林生物质发电产业保持持续稳定的增长，主要集中在发达国家，但印度、巴西和东南亚等发展中国家也积极研发或者引进技术建设农林生物质发电项目。技术已成熟国外生物质发电技术，并伴随各国的重视，相关技术已逐渐成熟起来。目前，秸秆发电技术已走向世界，丹麦BWE公司研发的秸秆焚烧发电机组已在丹麦、西班牙、瑞典、法国等国投产运行多年。此技术机组容量较大，热效率较高。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了1000千瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50%以上。目前，国外的生物质能技

术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营。

2.2 鼓励政策

2.2.1 价格激励

根据各种可再生能源的技术特点，制定合理的可再生能源上网电价。瑞典1997年开始实行固定电价制度，对生物质发电采取市场价格加每千瓦时0.9欧分的补贴。意大利生物质电厂的上网电价为每千瓦时17.25欧分。

2.2.2 财政补贴

丹麦从1981年起，制定了每年给予生物质能生产企业400万欧元的投资补贴计划，这一计划使目前丹麦生物质能发电的上网电价相当于每千瓦时8欧分。

2.2.3 减免税费

欧盟各国都对生物质发电免征各类能源税。瑞典主要依据税收政策促进生物质能的开发利用，即对生物质能开发项目免征所有种类能源税。美国现在的可再生能源生产税为生物质发电提供了每千瓦时1.8美分的税收减免。

3我国生物质资源及分布

我国基本上是一个农业国家，农村人口占总人口的70%以上，生物质一直是农村的主要能源之一，国家能源构成中也占有益要地位。我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下，我国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。农业产出物的51%转化为秸秆，年产约6亿吨，约3亿吨可作为燃料使用，折合1.5亿吨标准煤；林业废弃物年可获得量约9亿吨，约3亿吨可能源化利用，折合2亿吨标准煤。甜高粱、小桐子、黄连木、油桐等能源作物可种植面积达2000多万公顷，可满足年产量约5000万吨生物液体燃料的原料需求。畜禽养殖和工业有机废水理论上可年产沼气约800亿立方米。能源多样化发展,生物燃料既有助于促进能源多样化，帮助我们摆脱对传统化石能源的严重依赖，还能减少温室气体排放，缓解对环境的压力。所以，它被视为替代燃料之一，对于加强能源安全有着积极的意义。

4 生物质能利用技术

4.1生物质能的利用途径

生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气、乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。4.2中国生物质能转换技术的类别

与发达国家生物质能利用技术相比，我国目前在这方面相对落后。中国目前生物质能的燃烧利用方式主要有两种：一种是在农村广泛存在的炊事炉灶中低效率利用，另一种是很少部分生物质利用层燃燃烧设备燃烧，但效率也不高。因此，研究开发生物质资源高效转化利用技术，在生物质的高效燃烧方面开展广泛的研究已成为一种共识。其中，哈尔滨工业大学开展了生物质燃料的流化床燃烧技术研究，进行了12.5t/h燃甘蔗渣流化床锅炉的研制，与锅炉厂合作生产的生物质流化床锅炉已投入运行，效果良好。

4.3生物质能源开发利用技术的现状

一般来讲，生物质能的转换利用技术大致可分为三类：一是直接燃烧，直接燃烧的主要目的是为了获取热量；二是生物转换技术，通过微生物发酵方法制取液体燃料或气体燃料。三是化学转换技术，其又可分为有机溶剂提取法、气化法和热分解法。而按过程的表观现象将转换技术分为燃烧、干化学转换和液化。

自"七五"以来，我国已开展了广泛的生物质高品位的转换装置和利用技术的研制和开发，在生物质气化、液化和致密成型方面都取得了较大进展。生物质气化装置已小批量地投入市场，用于户用或木材烘干和供暖；集中供气流化床干馏热解煤气也处于示范推广阶段。目前己有不少研究单位、工厂和公司从事生物质能高品位利用和开发的研制、示范试验、批量生产和销售服务。

4.4生物质能利用技术发展展望

根据国家科委等“1996－2010年新能源和可再生能源发展纲要”的精神，生物质能技术发展目标为：紧密联系市场需求，与工程项目相结合迅速将科研成果转化为生产力，推动生物2015年的发展趋势主要为：

进一步提高生物质能转换技术的效率；

生物质能发电技术；

生物质供热技术及装置－生活及生产用；

生物质热电联供技术；

与上述技术相关的配套技术及设备等。

5生物质能对中国的意义

中国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于中国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制二氧化碳等温室气体排放，这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。

参考文献：

[1]百度百科—“生物质能”词条：https://www.360docs.net/doc/cd5148594.html,/view/40476.htm

[2] 吴占松. 生物质能利用技术[M].出版地：化学工业出版社，出版年份：2010