生物质转化制能源化工品技术现状分析

生物质转化制能源化工品技术现状分析

摘要：通过探讨我国能源的现状，以及生物质能源发展存在的问题和瓶颈，并分

析我国生物质能源转化制化工品技术，为技术的更新提出理论支撑。

关键词：生物质能源技术

1、背景

能源是发展经济和提高人民生活水平的重要物质基础，作为经济发展的动力，是实现我国经济持续、快速、健康发展的重要保证。中国作为是世界上经济增长最快的国家之一，也是全球第二大能源消费国，并且随着其不合理的能源消费结构和能源供需不平衡性的加剧，尤其是进入21 世纪后，随着油价进入新的上涨期、能源消费的大幅度增长和节能减排政策的深入，中国的能源消费安全问题的日益突出。

中国生物质发电产业的处于导入阶段，既没有科学的市场机制做指导又没有健全的政策框架做支持。一方面，中国人均耕地只有1.43 亩，不足世界平均水平的40%，主要粮食品种长期处于紧平衡状态。粮食用作乙醇、生物柴油生产，增添了国家能源安全的变数。另一方面，伴随经济的发展，中国的能源消耗日益增长，中国的石油消费大量依赖进口，国际油价的高企使得中国能源安全面临很严峻的挑战。生物质发电产业能否发展影响中国能源安全。

2、现状

2.1存在问题 2.1.1 市场问题 当前，中国的生物质发电产业正处于关键展阶段，能源市场-料源市场并不成熟。主要问题包括：

①料源不集中，生产成本难以控制；

②生物质发电产品价格缺少市场机制作指导； ③生物质发电产品缺少国内标准，不能走向市场。 2.1.2 料源问题

原料问题是目前生物质发电源发展的全球性问题。与美国和巴西不同，中国的生物质发电源发展还受到能源安全问题掣肘，如何处理好能源安全和生物质发电源发展是目前我国要慎重解决的一个问题。 2.1.3 技术问题

中国生物质发电的技术问题主要包括以下几个：

①纤维素发酵技术依然很不成熟、直燃发电效率较低； ②生产过程中的生态保护问题是一个十分棘手的问题； ③提高生产工艺水平以控制生产成本； ④原料产量提高的问题。 2.1.4 政策问题

政策制度问题是中国生物质发电源发展所面临的最大问题：

①市场准入制度，目前生物质发电产业基本上由国有企业垄断，而且政府的各项补贴只覆盖这有限的几家公司；

②“争粮争地”问题有待解决，实现农业 - 工业联动发展； ③补贴政策缺少科学的理论作指导，激励效果不明显； ④产业发展政策框架不健全。

2.2现有技术

国内外对生物质能的利用方式主要有：热解液化、气化和直燃发电。

1、热解液化。秸秆等生物质热解是在缺氧状况下受热而降解为液体生物油、固体焦炭以及可燃气体三种产物的过程。

2、秸秆气化。秸秆等生物质的气化多半是在有限供氧缺氧状况下通过不完全燃烧从而降解为气体燃料的过程，同时还会产生一部分灰渣和若干焦油。

3、直燃发电。秸秆等生物质直燃发电技术近些年在我国发展迅速，目前我国已建成的秸秆直燃发电站的装机功率已达1000MV以上。

3、发展

3.1国家政策引导

目前，中国非粮生物质能源原料主要来自两方面:第一类是农林有机废弃物，包括农作物秸秆畜禽粪便林业剩余物等，这部分非但不影响粮食安全，而且能变废为宝；第二类是利用边际性土地种植能源植物中国产生包括秸秆在内的农林废弃物约15 108t/a，可生产乙醇3.7 108t/a 另外，还有农业生产中的畜禽粪便，森林中的枯枝腐叶等。

农业和林业的生物质能源可作为可再生能源的发展重点。为此,建议我国把农业和林业方面的生物质能源作为可再生能源的发展重点。

3.2技术更新

近两年来，各大能源消费国竞先寻求替代石油的新能源美国和欧洲不约而同地都选择生物燃料乙醇作为主要的替代运输燃料，并制订了雄心勃勃的开发计划目前的工业化生产的燃料乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的，从长远来看具有规模限制和不可持续性以木质纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规模替代石油的关键而农林废弃物的主要成份正是纤维素我国目前已开展了这方面的研究，并到得一定的成果北京林业大学蒋建新教授在利用糠醛渣为原料生产生物乙醇方面取得重大的进展。

一是继续大力推动农村用能方式的改革。 二是在秸秆开发利用上大做文章。重点是发展秸秆气化、秸秆固体燃料生产和秸秆发电。

国际能源机构的有关研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源, 每2t 秸秆的热值就相当于1t 标准煤, 而且其平均含硫量只有3. 8 % , 而煤的平均含硫量约达1%。国内外对秸秆利用的研究,主要是集中在秸秆气化及发电、秸秆直燃发电、秸秆致密固化成型和秸秆热解液化生产生物燃油几个方面。利用秸秆气化集中供气, 既可以有效地替代燃煤、燃油的使用, 减少石化能源的消耗, 符合我国的能源发展战略;又能有效避免秸秆随地焚烧对大气环境的污染,有利于环保。

目前,国内秸秆气化技术日趋成熟,已进入商品化应用阶段。由山东科学院能

源所研发的XFL 系列型秸秆气化机组及集中供气系统, 已在国内推广建设了500 多个项目, 为农村居民供应清洁生活燃料方面开始发挥日益重要的作用。

秸秆致密固化成型燃料可广泛用于家庭炊事、取暖(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉,也可用于替代燃煤发电。河南省科学院能源所开发的秸秆冷成型燃料技术, 每吨秸秆成型燃料成本仅160 多元,售价不过240 元,远远低于煤炭的价格。河北富润公司的秸秆颗粒燃料成型机,其年生产能力为1000t、 2000t、 4000t, 投资额在13 万~ 50 万元, 每吨秸秆颗粒燃料的生产成本在113~ 130 元,出厂价按250 元计,每吨利润不少于120 元。

秸秆固化颗粒燃料不仅可以作为替代燃料,而且可以出口创汇。据测算,秸秆固化颗粒燃秸秆固化颗粒燃料不仅可以作为替代燃料,而且可以出口创汇。据测算,秸 秸秆气化发电是先将秸秆等生物质转化为可燃气, 再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。目前国内已开发出适宜农村建设的小型秸秆气化发电装置,技术日趋成熟,在示范的基础上应予推广。

三是建立生物燃料油产业。重点是发展燃料乙醇、生物柴油产业化生产和能源植物的规模化种植。生物质是唯一可以直接转换为生物液体燃料的可再生能源。

目前,生物液体燃料乙醇、生物柴油已经实现规模化生产和应用。2005 年全世界生物燃料乙醇的产量约为3000 万t

乙醇的生产是以陈化粮为原料, 生产成本难以降低,原料供应没有保证, 依赖国家财政补贴。从长远看,我国必须解决原料替代问题,走非粮食原料生产乙醇燃料的路子。为扩大乙醇原料来源,国内自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术, 并已在黑龙江、山东、新疆、天津、内蒙古等省区进行了甜高粱种植及燃料乙醇生产试点。甜高粱是一种高能作物,是二十一世纪最佳的生物质能源。

另外,甘蔗、木薯、甘薯也是制取燃料乙醇的生物原料。国家林业局的资料显示,目前我国已查明的油料植物有 1554 种,其中种子含油量在 40%以上的就有 154 个种。这些植物分布广,适应性强,可用作建立规模化生物质燃料油原料基地的乔灌木树种有30 多种,如漆树科的黄连木,无患子科的文冠果,大戟科的续随子、麻疯树, 山茱萸科的光皮树等, 这就为我国发展林木生物质能源产业奠定了坚实的基础。

目前,生物柴油的生产在技术上已经基本成熟, 主要生产工艺分为化学法、生物酶法和超临界法。生物柴油生产的主要问题是成本高, 制备成本的75%是原料成本。因此, 采用廉价原料及提高转化率来降低成本,是生物柴油能否实用化的关键。生产生物柴油的原料,美国以大豆为主,德国和其他欧盟国家以油菜籽为主,而日本则以消耗食用油所产生的废油为主要原料。我国则应重点研究以可再生的含油能源植物为原料来制备生物柴油。

【参考文献】

刑建军.先进生物质能源利用技术.[J]高科技与产业化.2011年10月号总第185期

新华社.生物质能源应成为课再生能源的发展重点[J].2006-06-01 孙亚东.以农林废弃物为原料生产生物质能源技术的应用前景[J].《农林科技》