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沈阳工程学院毕业设计（论文）
1 引言
1.1 生物质的意义
生物质，是粮饲料作物及其残体、树木这些残体、畜禽的粪便、和其他的有
机物质它都是生物质，生物质能是太阳辐射造成的，植物它因为自身的光合作用所以造成它能把太阳辐射能量能够极具转化为化学态能量。这种经过光合作用，以化学态能量存在于有机物中的能就是生物质能。
生物质能具有可再生性、低CO2排放、几乎不排放SO2、广泛分布性、使用形式多样生物质燃料总量丰富等基本特点，因而引起世界的广泛关注。经切片-粉碎-除杂-精粉-筛选-混合-软化-调质-挤压-烘干-冷却-质检-包装等工艺，最后制成成型环保燃料，热值高、燃烧充分。是一种洁净低碳的可再生能源，作为锅炉燃料，它的燃烧时间长，强化燃烧炉膛温度高，而且经济实惠，同时对环境无污染，是替代常规化石能源的优质环保燃料。 推进生物质发电产业发展具有重大的战略意义： 首先，它是服务社会主义新农村建设，促进社会主义和谐社会构建的有效途径之一。大力发展生物质发电产业，能够使大量资金持续不断地流向农村，有效增加农民收入，缩小城乡差距，转移农村剩余劳动力，实现工业反哺农业。据测算，一台装机容量为2.5万千瓦的农林剩余物生物质发电厂一年的发电量可以达到1.5亿千瓦时，新增产值近亿元；年消耗农林剩余物约20万吨，经过收集、加工、运输等环节，到发电厂的平均成本约为每吨300-350元，可为当地农民增加就业岗位1000余个，增加收入达到6000万元以上。在这里提到的农林剩余物也就是大家常说的农林废弃物，一些农林专家反对把秸秆称为废弃物，因为如果将其使用起来的话就不是废弃物，只有当它不被使用时才是废弃物，所以用农林剩余物这个概念。另外，生物质发电产业对农业机具有着巨大的市场需求，将大大促进我国农业机械化程度和农业现代化水平的提高。在生物质发电业的推动下，传统的农业产业链将被延伸，新的产业链，进而促进农业与农村的进步。 其次，推进生物质发电产业发展是解决秸秆焚烧，改善城乡环境，促进生态良性循环，建设环境友好型社会的重要举措。随着农民生活水平的提高和能源利用方式的转变，秸秆等农业剩余物带来的环保问题越来越突出。废弃的秸秆无法有效处理，随意丢弃，严重影响了村容村貌，也带来了面源污染。秸秆直接在田间焚烧带来的大气污染和消防安全问题更是危害巨大，甚至影响交通和人民群众的健康，是长期以来普遍存在而又无法有效解决的难题。大力发展生物质发电项目，能够有效处理农林剩余物，改善环境效果明显。据测算，2.5万千瓦的生物质发电厂每年保守估计可减少CO2排放超十万吨。
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推进生物质发电产业发展也是变废为宝，发展循环经济，实现化石能源替代，走可持续发展道路的具体体现。生物质发电能够大量消耗农林生产过程中产生的剩余物，发出绿色电力，燃烧后的灰分还可以以肥料的形式还田，是一个变废为宝的良性循环过程。另外，发展生物质发电是用可再生能源替代传统能源的有效途径之一，对于构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系具有积极的作用。一个装机容量2.5万千瓦的机组，一年消耗农林剩余物20万吨，按热值计算，可替代标准煤约9万吨。
1.2 国内外现状和前景
在2007年6月7日国务院审议通过的《可再生能源中长期发展规划》中提出，到2020年，我国生物质发电的装机容量要达到3000万千瓦，达到2020年全国装机容量的3％。
我国农业废弃物主要是：农作物秸秆，每年产量约7亿吨，可做为能源用途的约3亿吨，约折合1.5亿吨标准煤；工业有机废水和畜禽养殖场废水资源理论上可以生产沼气800亿立方米，相当于5700万吨标准煤；薪炭林和林业及木材加工废物资源相当于3亿吨标准煤；城市垃圾发电每年可替代1300万吨标准煤；此外，一些油料、含糖或淀粉类作物也可用于制取液体燃料。初步估算，近期每年可以利用的生物质能源总量约为5亿吨标准煤。
我国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。目前用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2，000万立方米。兆瓦级生物质气化发电系统已经推广应用20多套，十一五期间，国家863计划支持建设了6MW规模的生物质气化发电示范工程。
我国生产燃料乙醇的原料丰富多样，如甘蔗、木薯、玉米等。近年来，在全国各地试种杂交甜高粱，获得了高糖高产品种，其每亩茎秆产量4吨以上。甜高粱茎秆汁液是生产乙醇的优质原料，十五期间，通过国家863计划的支持，已开发出利用甜高粱茎秆汁液、玉米秸秆类纤维素废弃物等制取乙醇的技术，并完成了中试装置的建设和研究试验，建成年产5000吨规模的甜高粱秸秆制取乙醇燃料工业示范工程及年产600吨规模的纤维素废弃物制取乙醇燃料技术中试设施。 生物柴油作为一种优质的生物液体燃料，是我国生物质能产业的一个发展方向，目前上处于试验研究及小规模生产与应用。存在的主要问题是成本过高。利用廉价原料和提高转化率是生物柴油市场化的关键，我国应重点研究以可再生含油植物为原料制备生物柴油。科技部以将生物柴油技术列入十一五国家863计划和国际科技合作计划。
目前，可以采用如下方法利用生物质能：一是热化学转换技术，获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；
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二是生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；三是利用油料植物所产生的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。从技术成熟性上看，目前我国生物质气化发电技术处于国际先进水平，而生物燃油特别是生物乙醇的研发、示范也取得了相当的经验。 热解气化技术。目前全国已经建设推广了100多个示范工程。生物质发电在我国已经有40年的历史，其主要原料是稻壳和谷壳，且主要用于大米加工厂。由于发电规模小，经济效益差，发展缓慢，发电规模一直维持在60～200kW。 直接燃烧技术。成型燃料热性能优于木材，与中质混煤相当，而且点火容易，便于运输和贮存，可作为生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料。 目前我国生物质能源开发存在多种问题。首先，新技术开发不力，利用技术单一。生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育没有突破性的进展。其次，由于资源分散，收集手段落后，我国的生物质能利用工程的规模很小；为降低投资，大多数工程采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低下。最后，相对科研内容来说，投入过少，使得研究的技术含量低，多为低水平重复研究，最终未能解决一些关键技术。
另外也存在一些消极因素影响生物质能源产业的发展。第一，在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竟争能力，投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性，而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。第二，技术标准未规范，市场管理混乱。第三，目前，有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性，各级政府应尽快制定出相关政策，如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。第四，民众对于生物质能源缺乏足够认识，应加强有关常识的宣传和普及工作。第五，政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视，开发生物质能源是一项系统工程，应视作实现可持续发展的基本建设工程。
1.3生物质能前景分析
1.3.1 国内生物质发展前景
首先，我国林业生物质能源原料丰富。在已查明的油料植物中，种子含油率在40%以上的植物有150多种，能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。 其次，可以利用边际性土地种植非粮能源作物。据专家介绍，我国存在约1亿公顷的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地，不宜种植粮食作物，但可以作为能源等专业植物种植的土地。按这些土地的20%利用计算，每年约生产10亿吨生物质，每年至少可产酒精和生物柴油约1亿吨。
第三，我国农林业的废弃物都可作为生物能源原料。我国每年生产粮食5亿吨，产生秸秆近7亿吨，这都可以成为生物能源的主要原料。此外，农业生产
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中的畜禽粪便，森林中的枯枝腐叶，城市的工业有机废弃物，城市生活中废弃的厨余垃圾、泔水等等，所有的有机物质都可以转化为生物能源。
根据生物质能资源可获得量，假设能源植物部分(制生物燃油)按2020年、2030年、2050年分别取可获得量的30%、50%、70%的利用率(综合考虑市场需求、技术经济性和政策等因素)计算；其他资源主要用于生物质发电，按2020年、2030年、2050年分别取可获得量的20%、40%、60%的利用率计算，发电效率按20%计算。那么到2050年我国生物质能资源可开发量接近10亿tce，其中能源植物(制生物燃油)3.6亿tce，占到了30%以上的份额。 预计，到2050年生物质发电量可达到5900亿kWh，按当量值计算相当于0.72亿吨标准煤按等价值计算相当于替代了2亿吨标准煤(占当年能源需求总量的4.4%)。生物燃油的意义更为重大，到2020年、2030年、2050年分别贡献了我国石油需求的6.8%、14.2%、30.2%可为我国的石油安全提供强有力的支持，也将为推动农村经济发展起到巨大的作用。
国家发展改革委编制的生物能源产业发展十一五规划如下：
突出区域特色、技术创新和节能环保，加快培育我国生物能源产业。
1.能源植物。充分利用荒草地、盐碱地等，以提高单产和淀粉含量、降低原料成本为目标，培育木薯、甘薯、甜高粱、菊芋等能源专用作物新品种。
2.燃料乙醇。支持以甜高梁、木薯和菊芋等非粮原料生产燃料乙醇，加快以农作物秸秆和木质素为原料生产乙醇技术研发和产业化示范，实现原料供应的多元化；优化燃料乙醇生产工艺，降低水耗、能耗和污染，降低生产成本，提高综合效益；逐步扩大燃料乙醇生产规模和乙醇汽油推广范围。 3.生物柴油。支持以农林油料植物为原料生产生物柴油，加强清洁生产工艺开发，提高转化效率，建立示范企业，提高产业化规模。开发餐饮业油脂等废油利用的新技术、新工艺。加快制订生物柴油技术标准。加速我国生物柴油产业化进程。
4.生物质发电和供热。加快研制大型高效生物质连续气化装置，开发生物质燃气高效净化技术，积极开展秸秆、木屑等农林废弃物直燃和气化发电示范工程，大力支持以灌木林和柳树等燃值高的速生能源植物为原料的生物质直燃发电技术示范。
5.生物质致密成型燃料。积极发展生物质致密成型燃料技术，鼓励利用农作物秸秆、林木剩余物，加工致密成型燃料，为农村、林区提供使用方便、清洁环保、燃烧效率高的能源，减少农村燃料消耗对林木等植被的破坏 关于国外生物质发电产业基本情况的报告
生物质能源是目前世界上应用最广泛的可再生能源，消费总量仅次于煤炭、石油、天然气，位居第四位，它也是唯一可循环、可再生的炭源。生物质能发电是现代生物质能开发利用的成熟技术，是通过将生物质能直接燃烧或转化为可燃气体后燃烧，产生热量进行发电的技术。在欧美等发达国家，生物质能发电已形
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