生物质能源

生物质能源（精选12篇）

生物质能源 篇1

随着我国社会经济的发展, 对能源和环境需求的日益增加, 发展取之不尽、清洁无污染的生物质能已经成为国家长期发展的战略目标。2007年国家发布的《可再生能源中长期发展规划》中, 明确提出:到2020年, 生物质发电总装机容量达到3000万千瓦, 生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨, 沼气年利用量达到440亿立方米, 生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨, 生物柴油年利用量达到20 0万吨。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中也提出, 要因地制宜开发利用生物质能。

利好的政策和巨大的市场孕育了一批致力于生物质能源开发生产的企业, 河南巨烽生物能源开发有限公司 (以下简称“巨烽生物能源公司”) 就是其中之一。

巨烽生物能源公司成立于20 09年, 成立时间不算太长, 但凭借其雄厚的资金、技术支持, 以及优秀的管理模式和团队, 迅速发展为集研发、生产、销售、服务为一体的业内知名生物质能源环保产品生产企业。巨烽生物能源公司拥有的“绿探”品牌, 目前共有5大系列产品40多种型号, 主要包括生物质成型设备及生物质燃料、生物质炊事采暖炉、生物质数控锅炉、钢 (钢) 铝散热片、冷暖水空调等节能环保产品。“绿探”产品以其优异、稳定的质量和良好完善的售后服务体系得到了广大消费者的信赖和认可, 在国内生物质能源开发利用业享有较高声誉。

着力技术研发健全管理机制培养创新人才

早在2 0世纪3 0年代, 国外一些国家就已经开始生物质燃料成型技术的研究, 到了70年代, 随着全球性石油危机的冲击和环保意识的提高, 世界各国越来越重视开发和高效转换生物质能。80年代初, 随着生物质颗粒成型技术的重大突破, 东南亚国家生物质成型燃料行业发展迅速, 泰国、印度、越南、菲律宾等国先后建成多家生物质固化、碳化专业生产厂。据悉, 截止2010年, 全球共有650家企业生产成型燃料, 年生产能力达到7000万吨左右。

据河南农业大学原校长张百良先生介绍, 我国生物质成型技术目前已进入产业化规模发展阶段, 呈现出企业积极参与, 国家导向逐步加强的特点。近几年, 江苏、河南、辽宁、安徽、山东和河北等地开始将秸秆压块成型设备进行示范推广, 针对结渣和排烟问题设计的半气化炉具, 在技术上有了新的进展。设备生产、燃料加工、燃炉配套及营销企业各省都有多家投入运营。

巨烽生物能源公司作为生物质能行业的“新兵”, 起步虽晚, 但起点高, 面对技术已趋成熟的产业发展现状, 他们冷静分析研究, 利用自身优势, 不断完善现代化管理机制, 千方百计加大研发投入, 坚持高端队伍的培育, 一年一个台阶, 销售额一直保持着快速增长的势头, 目前已经在全国23个省、市发展经销代销点150多家, 形成了系统、完善的信息化销售网络。

巨烽生物能源公司十分注重对技术研发的投入, 成立了濮阳市级技术研发中心、市级生物质能工程技术中心, 建立了设计研发队伍, 并配备了锅炉材料检测设备、锅炉额定功率测试仪、自动控温仪、电流计、红外线测温仪、测温仪和热水流量计等50余台 (件) 先进、精良的研发设备和检测检验仪器, 研发试验基地总面积达2000余平方米。

技术研发中心成立后系统的制定了企业自主创新规划, 制定并实施了有关制度和标准, 形成并有效运行包括激励创新、支持专利申请、保护知识产权、促进研发成果转化为生产力、合理分配研发收益等在内的企业自主创新机制。在建立健全组织机构的同时, 还以“人才是自主创新的第一资源”为指导思想, 建立了一支高素质的创新人才团队。研发中心具有较强的工程化能力, 具备工程技术试验条件和基础设施, 并且具有齐全的检测、分析手段和工艺设备及强大的技术力量, 为产品的产业化提供了保证。

技术创新没有经济基础作为支撑将会是无本之木, 无源之水。巨烽生物能源公司以研发中心为依托, 不断加大科技资金的投入, 每年用于研发的经费超过销售收入的8%。2011年科研经费为665万元, 占销售收入的12%, 为企业技术创新提供了重要的经济保障, 年新产品率达到80%以上。研发投入的增加, 促使公司的研发能力不断增强。

对生物质能源新工艺、新技术的执着追求和探索, 使巨烽生物能源公司取得了丰硕的成果和傲人的业绩。近年来, 他们共攻克技术难题8项, 完成新产品、新技术、新工艺开发16项。2010年1月至2011年12月, 巨烽生物能源公司承担完成了濮阳市科技局关于“新型秸秆炊暖炉节能技术研究”重大科技攻关项目;2011年12月公司研究开发的“生物质节能设备供暖系统示范应用项目”被濮阳市科技局认定为重大科技专项;2011年企业在专利技术产业化方面完成产值3073万元, 实现利税74352元, 取得较为显著的经济和社会效益;2011年公司申报国家发明专利3项, 实用新型5项, 产品已累计申报49项国家专利, 授权18项, 其中授权实用新型16项、外观设计2项。

“产学研”结合整合创新资源打造知名名牌

目前, 我国农林生物质资源年产量可达11亿吨以上, 而这些资源的利用程度则取决于经济条件、社会需求、技术进步和能源价格四大因素。其中, 技术进步是决定性因素。

巨烽生物能源公司对于当前国内生物质能行业的现状及发展态势有着明确的判断, 他们充分利用“产学研”合作机制, 引进先进技术的同时增加对引进技术的消化、吸收、再创新的投入, 把引进技术和自主创新紧密结合起来。目前公司与中南林业大学、北京邮电大学等单位开展了产学研技术合作, 通过产学研合作, 企业技术创新能力得到了较大的提高, 落实了一批合作项目, 解决了一批技术难题, 储备了一批项目资源, 实现了公司项目“研发一批、储备一批、转化一批”的计划目标。

此外, 巨烽生物能源公司还与相关客户建立了产品定制体系, 包括产品研发、工艺优化、成果转化等业务, 丰富了经营模式, 开拓了产品市场, 利用企业自身较为强大的研发能力, 为客户提供了优质的服务的同时, 也为企业带来了经济效益。

经过几年的艰辛创业, 巨烽生物能源公司已逐步走上良性发展的道路, “绿探”品牌已慢慢得到社会各界的认可。目前, “绿探”旗下主要有生物质成型设备及生物质燃料、生物质炊事采暖炉、生物质数控锅炉、高效节能散热器和冷暖水空调等节能环保产品。

为使已研发的生物质设备实现产业化, 进一步满足市场发展的需求, 2010年巨烽生物能源公司投资2.3亿元建成了年产16万台生物质能源设备大型生物质研发生产基地, 包括生物质能源开发利用研究所、机电一体化研究所, 以及生物质燃料成型设备厂、高效节能散热器厂、生物质数控锅炉厂和生物质能冷暖水空调厂。

目前, 公司年产生物质秸秆压块设备220台, 年加工销售各类秸秆压块60余万吨, 年产采暖500~2000平方米的生物质数控锅炉300台, 采暖2000平方米以上的生物质数控锅炉180台, 生物质炊事采暖炉1.5万台, 钢铝复合散热器30万柱, 铜铝复合散热器16万柱, 冷暖水温空调1.3万台, 2011年实现产值6000余万元。

随着国家相关部门对生物质能源的政策支持, 巨烽生物能源公司将继续加大自主创新力度, 不断向市场推出新产品, 不断提高产品的知识含量和科技含量, 改进生产技术, 降低成本, 提高产品的市场竞争力和市场占有率。“十二五”期间, 巨烽生物能源公司将积极申请建立一个国家级研发中心, 并积极申报国家级高新技术企业, 保持在行业内的领先地位, 将“绿探”打造成为国内知名品牌。

生物质能源 篇2

宁波原水集团有限公司 邬文明

生物能源储量

亭下水库林场拥有15000亩山林，2011年、2012年在奉化市农林局的补助下（补助额度为200元/亩），分别对800亩、1200亩山林的林下物进行了清理，根据亭下水库林场工作人员测算，林下物（蕨类枝叶及各种枝柴）的拥有量达到1吨/亩以上。

产业政策及形势

2005年世界生物质固体成型燃料产量已经超过了420万吨。美洲地区110万吨，欧洲地区300万吨。现有大型生物质固体燃料成型厂285个。瑞典生物质燃料的产量约141.1万吨，消耗量约为171.5万吨，位居世界首位；除定点供应发电和供热企业外，还以袋装方式在市场销售，已经成为许多家庭首选生活用燃料。目前，国外生物质固体成型燃料技术及设备的研发已经处于成熟，相关标准体系也比较完善，主要以木质生物质为原料生产颗粒燃料，形成了从原料收集、储藏、预处理到生物质固体成型燃料生产、配送和应用的整个产业链的成熟技术体系和产业模式。

2006年8月，国家发改委提出了生物质开发利用的主要目标：到2010年生物质固化成型燃料达到100万吨，2020年，生物质固化成型燃料达到5000万吨，同时，压块成型加工设备已列入国家农业机械购置补贴产品目录，对购置压块设备可获得一定的资金扶持。

2010年7月，甬财政工（2010）752号印发宁波市推广应用生物质固体成型燃料试点示范项目暂行办法，在生物质固体成型燃料制造环节：收集利用农林废弃物等生物质原料，生产加工成型燃料产品，并向市场推广的企业实行“以奖代补”，对年实际销售生物质固体成型能源产品达1000吨及以上企业，经市环保局、市财政局认定为试点示范企业（附：2012年试点示范企业名单），凭相关手续，给予100元/吨的奖励，每家企业最高奖励不超过50万元。据宁波市环保局法规处夏宁（***）透露，第一期以奖代补已经结束，以后补助政策未定。

2012年10月，奉化市人民政府印发了奉化市划定禁止销售使用高污染燃料区域的实施方案，到2015年底，在划定的区域范围内全面淘汰煤炭、重油、直接燃烧的生物质等高污染燃料，改用天然气、液化石油气、电及成型生物质燃料，减少大气污染物排放，改善城区大气环境质量。2012年1月至2013年底需淘汰的锅炉为80.05蒸.吨，2014年1月至2015年6月需淘汰的锅炉为145.71蒸.吨。据业内有关专家推算，1蒸.吨锅炉一天需要燃烧4吨的生物质固体成型燃料才能满足生产需求。

生物质固体燃料前景

开发利用生物质固体燃料是保护水质的现实需要，提高上游生态环境，减少污染物的流入，极大地提高生态涵养程度；减少林下物，极大地降低森林防火隐患，健全生态公益林建设；开发利用固体生物质燃料对节能减排，推进低碳发展，减少大气污染，优化能源结构将作出一定的贡献，又废物利用，变废为宝，为社会创造价值，又为社会提供了就业岗位；又生物质燃料燃烧后的有害物质排放远低于石化燃料，二氧化碳是零排放，二氧化硫的排放仅为燃煤的1/5，氮氧化物的排放是燃煤的1/2；使用生物质固体燃料替代原煤，相当于安装了脱硫效率为80%，脱硝效率为50%的减排设备。产生的环境效益不可限量。

存在的问题

1、根据相关专家预测，生物质固体成型燃料的生产和使用成本至少要高于原煤20%以上，但环境成本要远远低于原煤；现行政策性补贴标准过低，或者难以落实；

2、绿色环保机制没有真正建立，据宁波市环保局夏宁介绍，第一期以奖代补已结束，以后可能就没有了。

3、财政补助政策门槛太高。

4、政策整合协同作用不够。

生物质能源工程预算

一、我们根据实际情况，对生态能源工程的厂址进行了调研，仍确定在亭下水库大竹斑，根据现有道路情况，大竹斑厂址与浒溪线大晦岭路口相距750米，道路需要拓宽3米才可以双向通行，这样需要征用山地2亩左右，有2支坟墓需要迁移，暂估造价在180-200万元；

二、生物质能源工程的主要原材料是亭下水库林场的林下物，以2011、2012年林下物清理情况，据林场工作人员测算，蕨类枝叶和各类枝柴的拥有量在1吨/亩以上，还可以联系集团公司下属的分、子公司，与林业部门联系挂钩，可以收集周边的死树及枝柴，但需要加强与林业部门的沟通和联系，枝柴的砍伐，需要经林业部门批准，发放砍伐证。另外还可以种植美国竹柳。是速生物种，生长快，又吸附有害物质，净化水质，是两全其美的物种。

三、原料的价格和产品销路

根据现在锅炉在燃烧的直接生物质燃料，一般在350元/吨，林业部门批准的收购点的收购价格也在0.17-0.18元/斤，加工成生物质固体成型燃料的价格在950元/吨，据相关专家测算，比燃煤成本高20%，这需要政府的引导和扶持；奉化对禁燃区锅炉的改造补助为0.5蒸吨及以下的5万元，0.5蒸吨以上1蒸吨及以下的10万元，1蒸吨以上的10万元/蒸吨；

四、目前国内各类固体成型技术：

1、环模压辊，适用于农林生物质，燃料成颗粒、块状，维修成本高，适合大规模生产；

2、平模压辊，适用于农林生物质，燃料成颗粒、块状，设备简单，适宜小规模生产；

3、机械活塞，适用于农林生物质，棒状，噪音大，润滑污染，适宜工业锅炉；

4、液压活塞，适用于农林生物质，棒状，易“放炮”，生产能力低，适宜工业锅炉；

5、螺旋挤压，木质生物质，空心棒状，套筒、螺杆磨损严重，维修成本高，适宜中小规模，加工成机制炭。

根据嘉兴市新角机械制造有限公司提供的每月60吨机制木炭企业投资可行性报告，单从原来价格来说毛利润就要减少一半，他们把原料定为200元/吨，现实中350元/吨是真实的。新角公司提供的制棒设备报价为98.6万，属于螺旋挤压技术，我们希望新角公司能提供过硬的制棒设备。我们在调研中发现新角公司制造的设备中螺杆技术不够成熟。

五、效益分析

1、原材料：市场采购价350元/吨，湿干比1.5:1，成本525元/吨，2、水电费：1.0元/KW.H,成本为115.0元/吨；

3、制造费用：维修、易耗件，成本约100.0元/吨；

4、人工费：15.0元/H,成本为42.0元/吨，5、包装费用：约16.0元/吨，6、销售费用：以销售额4%计，950*4%=38.0元/吨，7、管理费用：暂按25.0元/吨，8、财务费用：按20.0元/吨计，成本合计：（1+„„+8）=881元/吨，销售价按950.0元/吨计减成本881.0元/吨，利润为69.0元/吨。

六、结论：生态能源工程前途是光明的，但是有很多困难是需要解决的。是低碳项目，需要得到政府的扶持。

2013年1月6日

发展生物质能源一举多得 篇3

生物质能，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，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。从本质而言，生物质能能替代部分化石能源，减少碳排放。

目前，固化成型生物质燃料在日本、欧、美等地已商品化。生物柴油在欧洲、美国等发达国家也已开始大规模工业化生产。巴西通过立法、制定标准及政策补贴等手段，推动以甘蔗为原料的生产。美国通过立法和政策支持燃料乙醇的推广使用。一些国际组织也在大力推动生物质能源发展。

我国是能源消费大国，消费结构单一，石油的进口依存度高，经济发展与能源、资源利用的矛盾日益突出，发展生物质能源对于缓解这些矛盾具有积极的作用。

首先，中国是农业大国，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20%的利用率计算，每年约可生产10亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨，农村可再生能源开发利用潜力巨大。这不仅有利于环保和资源的循环利用，也净化了农村的生产和生活环境。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径。

其次，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出且不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。

为此，2010年7月，国家发改委发布了《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》，明确了生物质发电的统一执行标杆上网电价为每千瓦时0.75元（含税）；2012年2月8日，国家能源局印发《国家能源科技“十二五”规划》提出，“十二五”期间我国生物质能源的首要目标是“实现先进生物燃料技术产业化及高值化综合利用”；2012年8月，《可再生能源发展“十二五”规划》明确，“因地制宜利用生物质能”，推动各类生物质能的市场化和规模化利用，加快生物质能产业体系建设。并提出到2015年，全国生物质能年利用量相当于替代化石能源5000万吨标准煤，生物质发电装机容量达到1300万千瓦，沼气年利用量220亿立方米，生物质成型燃料年利用量1000万吨。从规划目标来看，生物质能发电超过了风头正劲的光伏装机容量。

能源草:生物能源新选择 篇4

北京草业与环境研究发展中心筛选出3种能源草：柳枝稷、芦竹和荻。目前已在密云、延庆、大兴和昌平等地试种了3000亩。

能源草富含碳氢化合物，炭活性高，热值高，污染物少，可有效减轻温室效应，还可固沙、改善土壤、绿化荒地。秸秆等生物能源存在生态风险，能源草则不存在这个问题。

为了节粮，生产不用粮的燃料乙醇，人们开始研究木本植物，如麻风树、油楠、油棕、银合欢、香胶树等。这些含有接近石油成分的能源植物，通过脱脂处理后，可用作柴油。但木本植物具有地域性，大量种植会与粮田争地。这3种能源草恰好可以避免上述问题。

平均每吨能源草干物质的热值相当于0.65吨标准煤，同时，富含植物纤维素的能源草还可用来提取乙醇，约4.5吨的能源草干物质可转化约1吨的纤维素乙醇。

效益可观每亩地可生产液体燃料约0.67吨

近年来，国内外发展出了生物质气化技术、纤维素乙醇转化技术、直燃发电技术、固化燃料技术等。

通过技术进步，生物能源转化和利用方面存在的问题正得到逐步解决。如加工成本居高不下问题。美国最新的催化反应技术把生物质直接转化成液体燃料 (汽油和柴油) ，其品质甚至超过了化石类汽油和柴油，加工转化成本小于每升2元人民币。目前，北京种植能源草每年每亩地成本70元至80元人民币，约产出3吨能源草，按照实验室的4.5∶1的提取比例，每亩地可生产液体燃料约0.67吨。

能源效率方面，以每消耗单位化石能源可提供给用户多少能量来进行能源效率评价。据测算，火力发电为0.45，汽油为0.81，玉米乙醇为1.36，而纤维素乙醇为10.3。

“能源草”是不是能源植物的最佳选择呢?有必要摸清我国能源植物的“家底”，才能更好地选择，才能让生物质能源发展的步伐更稳健。我国约有4000种植物具有能源开发价值，其中有的含油率很高。如木姜子的种子含油率达66.4%，黄脉钓樟的种子含油率高达67.2%。

不同声音：种植能源草需谨慎

栽培过程需大化肥大水分。从光合效率来说，包括甘蔗、玉米、高粱等在内的植物光合效率高，被称为C4植物。就生物量而言，在自然生物群落中，最高的是热带雨林，达35吨/公顷/年，即每年每亩产生2.33吨干物质。但在人工条件下 (大肥、大水、高密度) ，植物生产力还可提高。可见，即使有“能源草”这样的植物，也必须具备这样几个基本条件：高光效的C4途径，栽培过程中使用大化肥、大水分，并保持相当高的种植密度和强度。

需路电机械等基本条件。目前在北京试种的“能源草”——柳枝稷等，为一两年生或多年生草本或半灌木，是高光效的C4植物，具有可再生性，生长周期短，可反复收割，还耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强，可在干旱、半干旱地区、低洼易涝和盐碱地区、土壤贫瘠山区和半山区种植，不会挤占耕地。实际上，“能源草”面临的问题和作物秸秆一样，具有分散、密度小、收获成本高的弱点。如果没有路、电、水、肥、机械等基本条件，在“荒地”上搞“能源草”，高产量和高利用率难以实现。

威胁生物多样性。“荒地”其实不荒。所谓“荒地”是那些能够生长自然植被的地方，是生物多样性分布的重要场所。目前，我国自然生态系统面临全面退化危险，如果目前大规模生产能源草，仍可能挤占耕地，开荒则破坏生物多样性，加剧自然生态系统退化。

另外，相比种植经济效益低下的农作物，如果种“能源草”有利可图，农民就不可避免地争相种植，从而发生能源植物与粮争地的局面，对国家的粮食安全造成影响。

生物质转化为清洁能源(中英文) 篇5

申请人 发明者 应用编号: 归档时间

弗兰克²帕索罗布尔斯，CA（美国）弗兰克²帕索罗布尔斯，CA（美国）14/105,832 2013年12月13日

餐厨垃圾高效裂解生产清洁燃气技术

本发明公开了用于垃圾热解的系统和方法，系统包括一个主要反应和次要反应。合成气的主要干馏热解产生，然后混合随着助燃空气并点燃，在反应下，产生能量。碳进入二次反应并通过一个气闸舱从系统排出。

热解系统 工作原理

[001]本发明涉及一种用于热解废物的热解过程中回收热量的系统和方法。

发明背景

[002]废材料，目前不断增加的处理问题。

[003]在过去，垃圾和有毒废物往往被烧毁。然而，由于政府和监管标准的提高，致癌的空气排放潜在着对公众健康的影响，如电池和燃烧传播有毒物质的风险，垃圾焚烧已普遍被抛弃。

[004]在我们的努力下，以热解过程，将提供低排放的燃烧安全和允许从燃烧热取代焚烧垃圾的回收率。

[005]发明参考，描述了一个系统的废物热解。该系统包括一个热氧化裂解装置，联合一个堆栈单元。热解装置包括第一罐布置在燃烧室和设置燃烧室外面二反应。燃烧室供给热量，该粉体的废物是通过第一罐输送。热氧化剂氧化热解气体从第一罐和堆栈单元提供一个方法将热解分析气体通过热氧化。从燃烧室的烟气排放到大气中。

总结

[006]本发明的特征用于裂解系统，包括裂解装置裂解单元的改进，热氧化装置，和一个堆栈单元，例如，在美国专利中所描述的类型为6758150号。如上所述，在热解系统的发明，为防止合成气在排气管中形成堵塞热解装置和烟气排出，气体从热解装置中排出，以恢复它们的热量，并消除烟气对环境的排放。热解装置的这些和其他功能的增强，在商业过程中使用的红外活性，可能会增加热解系统，包括热解装置的能量产率。

[007]一方面，本发明的特征包括热解装置

（一）燃烧室包含一个或多个燃烧器的配置产生热烟气；（b）主要的反应，设置在燃烧室，配置为至少部分地裂解原料送到反应，从而产生合成气；和（c）混合室，使合成气和烟气流动。[008]一些实现可能包括以下几个功能。

[009]该装置可进一步包括

（一）烟道气卸管，其具有与燃烧室连通的密封流体连通的第一端，以及与该混合室流体连通的第二端；和（e）设置烟气溢流管内，合成气溢流管具有第一端流体连通的主要反应和流体连通的第二端与混合室。在一些实施方案中，在使用过程中，烟气的救济管道内气体的温度和合成气溢流管在+ /-25华氏度，对烟道气和合成气的温度分别在燃烧室与主罐，合成气卸管外壁和烟道气卸管内壁之间的间隙可以选择这样的流动性，在使用过程中的气体流速约30至60英尺/秒。

[010]某些情况下，长轴的合成气补救设置管道通常垂直于水平面通过一长轴主要反应。烟道气卸管长轴最好也设置一般垂直于水平面，在这种情况下，两管长轴一般可共线，[011]该装置还可包括在混合室中的混合隔板和分配锥，其配置为在混合室中的直接气体。该装置还可包括燃烧作为入口和加力元定位锥下游分布。

[012]该装置还可以包括热氧化室流体连通的混合室和加力系统设置在热氧化室。在某些情况下，一个前与热氧化室流体连通的膨胀室。多个混合隔板可以设置在膨胀室中。风机可设置扩展下游在室内，风机被配置在膨胀室抽真空，热氧化室，混合室。

[013]该装置还可以包括一次反应流体连通的反应和配置从主反应中接收固体残留物。二次反应最好安装在膨胀锡安辊使主要反应和次要反应相对运动。这种安装技术允许二次反应和主要反应是由刚性管道连接。

[014]在另一方面，本发明提供了利用本发明的设备的方法。例如，本发明方法包括（a）提供原料的一个主要的反应，设置在燃烧室中包含一个或多个燃烧器；（b）利用燃烧器产生的热烟气，从而至少部分裂解原料，生成合成气；和（C）绘制的烟道气和合成气进入混合室采用负压的主要反应和燃烧室。

[015]该方法的一些实现可能包括以下几个功能的一个或多个。

[016]该方法可进一步包括通过烟道气卸管排出燃烧室中的烟道气体，该烟道气卸管具有与燃烧室连通的密封流体连通的第一端部D流体连通的第二端与混合室；和（e）排气从合成气主要通过合成气溢流管反应处理线气体减压管内的气，可靠在与主要的反应和流体连通的第二端与混合室的液体具有第一端EF管。

图纸描述

[017]图1是根据本发明的一个实施的热解装置的示意图。

[018]图2是一个与热解装置在流体连通性的扩张腔的示意图，如图1所示。

详细描述

热解装置10在图1中显示。裂解装置10可用于执行初始裂解步骤中裂解系统，包括热氧化装置和堆栈单元N把以上，裂解单元线路的方式，减少了机组检修气排放烟气，路线以恢复他们的热消除了烟气排放环境，包括其他功能，提高了商业可行性的热解系统。

热解装置10包括一个燃烧室12，它是由能够承受的温度1200-2600°F.燃烧器14材料设置在燃烧室。帖前燃烧器可以是天然气或丙烷，并适于产生和供应热燃烧气体进入燃烧室。虽然两只燃烧器的说明，可以提供更多或更少死亡；

一个主要的反应16设置在燃烧室12。原料的裂解发生在这个主要的反应，产生的热解气体，称为合成气。主要的反应16包括在其上表面上的槽或其它开口，其与合成气管道17流体连通。主要的反应有圆柱形的截面和包含输送元件被配置为将原料经过蒸煮，如图1所示为螺钉18。主要的反应16的进料端和出料端22 20。进料端和排出端反应延伸通过近端和远端，分别，在燃烧室12。螺杆18适于从进料端移动物料从进料端到端部的轴向旋转运动F的反应。

原料输送到主反应罐的进料端20。如果原料是例如固体材料，如，对废轮胎橡胶件，原料送入固体入口24，保留原料和直接到气闸舱26。漏斗可以包括液位传感器调节输送原料来增强程序的主要反应悬浮控制。热解装置还可以包括一个液体进料。气闸舱26对原料输送到主要的反应和用于防止或减少牛的入场氧为主要的反应。一个合适的密封舱结构的详细描述在美国专利：6758150号。

由于旋转螺钉18将沿主反应16在图1中的箭头方向上的长度的原料，原料经过热从燃烧器

14、电热梳烙气体漩涡的主要反应，热解物质产生合成气。

这种合成气是用尽（垂直箭头，图1）通过一个合成气管道28在密封流体与合成气管道的出口17。合成气溢流管保持在负性压力从主反应画合成气。合成气减压管28从主要反应垂直延伸，最好是处置一般垂直（±10度的垂直于肢）在水平面内通过主要反应的长轴，如下所示。虽然它是优选的合成气的救济管道一般垂直于轴线，在某些实现我不能在±45度，例如，在+ /25摄氏度。燃烧室和主要的反应罐中烟气和合成气的温度。12.设备要求10进一步包括一个流体与热氧化剂室联通的扩张室。13.设备要求2进一步包括一个配置在扩张室的多元化的混合挡板。

14.设备要求12，进一步包括，下游在膨胀室中，一个鼓风机配置为了在膨胀室中吸成真空，热氧化室，和混合室。

15.设备要求1的设备之间的间隙外墙的合成气减压管的流速是选择在管道内约30至60英尺/秒这样的速度。16.方法包括：

提供原料的主要反应罐，设置在燃烧室中含有一个或多个燃烧器；利用燃烧器产生热烟气，从而至少部分裂解原料，生成合成气；通过应用负压主要反应罐将烟道气和合成气引入混合室；在燃烧室和燃烧室之间有一个密封流体连通的第一末端的烟道气卸管排出燃烧室中的烟道气与混合室流体连通的第二端；通过安装在烟道气卸管内的合成气管排出主要反应罐内的合成气；具有第一端流体连通的合成气卸管与主要的反应罐和流体的第二端与混合室联通。

17.（取消）

18.在要求16的方法中合成气卸管的长轴方向一般垂直于一水平面，通过一长轴主要反应罐。

19.要求18的方法中，在烟道的长轴气体减压管布置也一般垂直于水平面。

(i9)United States(i2)Patent Application Publication(10)Pub.No.：US 2015/0166911 Al Reed

(43)Pub.Date:

Jun.18，2015

(54)PYROLYSIS SYSTEMS

(71)ApplicantFrank Reed, Paso Robles, CA(US):(72)Inventor: Frank Reed, Paso Robles, CA(US)(21)Appl.No.: 14/105,832(22)Filed: Dec.13,2013

Publication Classification(51)Int.CL CIOJ M2

(52)U.S.Cl.(2006.01)CPC.......................................C10J3/82(2013.01)ABSTRACT(57)Systems and methods are disclosed for pyrolysis of waste feed material.Some systems include a main retort and a secondary retort.Syngas is produced by pyrolysis in the main retort, and is then mixed with combustion air and ignited, in some cases to produce energy.Carbon char travels to the secondary retort and is exhausted from the system through an airlock.Patent Application Publication Jun.18，2015 Sheet 2 of 2 US 2015/0166911A1

Z Qld

US 2015/0166911 A1 PYROLYSIS SYSTEMS Jun.18,2015

flow rate of the gases during use is about 30 to 60 feet/second.FIELD OF INVENTION [1] The present invention relates to systems and methods for pyrolyzing waste materials and recovering heat from the pyrolysis process.BACKGROUND [2] Waste materials present ever-increasing disposal problems.[3] In the past, refuse and toxic waste were often burned.However, due to increased governmental and regulatory standards, the potential public health impacts of carcinogenic air emissions, such as dioxins and fiirans, and the risks of spreading toxic plumes, the burning of wastes has generally been abandoned.[4]

Efforts have been made to replace burning of waste with pyrolysis processes that would provide for safe combustion with minimal emissions and allow recoveiy of heat from combustion.[5]

U.S.Pat.No.6,758,150, the Ml disclosure of which is incorporated herein by reference, describes a system for pyrolysis of waste material.The system includes a pyrolysis unit, a thermal oxidizer unit, and a stack unit.The pyrolysis unit includes a first retort disposed within a combustion chamber and a second retort disposed outside the combustion chamber.The combustion chamber supplies heat, which pyrolyzes the waste material as it is conveyed through the first retort.The themal oxidizer oxidizes pyrolysis gases from the first retort and the stack unit provides a draft to move the pyrolysis gases through the thermal oxidizer.Flue gases from the combustion chamber are vented to atmosphere.SUMMARY [6] The present disclosure features improved pyrolysis units for use in pyrolysis systems that include a pyrolysis unit, a thermal oxidizer unit, and a stack unit, e.g., of the type described in U.S.Pat.No.6,758,150.As discussed above, in the pyrolysis systems disclosed herein, syngas is exhausted from the pyrolysis unit in a manner that prevents formation of clinkers in the exhaust duct, and flue gases are discharged from the pyrolysis unit in a manner that recovers their heat and eliminates discharge of flue gas to the environment.These and other features of the pyrolysis units enhances their viability for use in commercial processes and may increase energy yield from pyrolysis systems including the pyrolysis units.[7] In one aspect, the invention features a pyrolysis device comprising(a)a combustion chamber containing one or more burners configured to generate hot flue gases;(b)a main retort, disposed within the combustion chamber, configured to at least partially pyrolyze a feedstock delivered to the retort, thereby generating syngas;and(c)a mixing chamber, into which the syngas and flue gases flow.[8] Some implementations may include one or more of the following features.[9] The device may further include(d)a flue gas relief duct having a first end in sealing fluid communication with the combustion chamber and a second end in fluid communication with the mixing chamber;and(e)disposed within the flue gas relief duct, a syngas relief duct having a first end in fluid communication with the main retort and a second end in fluid communication with the mixing chamber.In some implementations, during use, the temperature of the gases within the flue gas relief duct and the syngas relief duct is within +/_25 degrees F, of the temperature of the flue gas and syngas in the combustion chamber and main retort, respectively.The clearance between an outer wall of the syngas relief duct and an inner wall of the flue gas relief duct may be selected such that the

[10] 111 some cases, a long axis of the syngas relief duct is disposed generally perpendicular to a horizontal plane taken through a long axis of the main retort.The long axis of the flue gas relief duct is preferably also disposed generally perpen-dicular to the horizontal plane, in which case the long axes of the two ducts may be generally colinear, [11] The device may further include a mixing baffle and distribution cone within the mixing chamber, configured to direct gas outwardly within the mixing chamber.The device may also include a combustion gas inlet and an afterburner element positioned downstream of the distribution cone.[12] The device may also include a thermal oxidizer chamber in fluid communication with the mixing chamber, and an afterburner system disposed within the thermal oxidizer chamber, and, in some cases, an expansion chamber in fluid communication with the thermal oxidizer chamber.A plurality of mixing baffles may be disposed within the expansion chamber.A blower may be disposed downstream of the expansion chamber, the blower being configured to draw a vacuum on the expansion chamber, thermal oxidizer chamber, and mixing chamber.[13] The device may also include a secondary retort in fluid communication with the retort and configured to receive solid residues from the main retort.The secondary retort is preferably mounted on expansion rollers to allow relative movement of the main retort and secondary retort.This mounting technique allows the secondary retort and main retort to be connected by a rigid conduit.[14] In another aspect, the invention features methods of utilizing the devices disclosed herein.For example, the invention features a method comprising(a)delivering a feedstock to a main retort that is disposed within a combustion chamber containing one or more burners;(b)utilizing the burners to generate hot flue gases and thereby at least partially pyrolyze the feedstock, generating syngas;and(c)drawing the flue gases and syngas into a mixing chamber by applying a negative pressure to the main retort and combustion chamber.[15] Some implementations of the method may include one or more of the following features.[16] The method may further include(d)exhausting the flue gases from the combustion chamber through a flue gas relief duct having a first end in sealing fluid communication with the combustion chamber and a second end in fluid communication with the mixing chamber;and(e)exhausting the syngas from the main retort through a syngas relief duct disposed within the line gas relief duct, the syngas relief duct having a first end in fluid connnmiication with the main retort and a second end in fluid communication with the mixing chamber.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[17] FIG.1 is a schematic diagram of a pyrolysis unit according to one implementation of the invention.[18] FIG.2 is a schematic diagram of an expansion chamber in fluid communication with the pyrolysis unit shown in FIG.1.DETAILED DESCRIPTION [19] A pyrolysis unit 10 is shown in FIG.1.Pyrolysis unit 10 may be used to perform the initial pyrolysis step in a pyrolysis system that includes a thermal oxidizer unit and stack unit(not shown.)As noted above, the pyrolysis unit routes syngas discharge in a manner that reduces maintenance of the unit, routes flue gases in a manner that recovers their heat and eliminates discharge of flue gas to the environment, and includes other features which enhance the commercial viability of the pyrolysis system.[20] The pyrolysis unit 10 includes a combustion chamber 12, which is made from materials capable of withstanding temperatures of 1200-2600° F.Burners 14 are positioned within US 2015/0166911 A1 Jun.18,2015

pyrolysis unit to the environment is eliminated, improving the combustion chamber.These burners may be natural gas or propane-fired and are adapted to generate and supply hot combustion gases into the combustion chamber.While two burners are illustrated, more or fewer could be provided.[21] A main retort 16 is disposed within the combustion chamber 12.Pyrolysis of the feed material takes place in this main retort, producing pyrolysis gases, referred to herein as syngas.The main retort 16 includes slots or other openings(not shown)in its upper surface, which are in fluid communication with a syngas conduit 17.The main retort has a generally cylindrical cross section and contains a conveying element configured to convey a feedstock through the retort, shown in FIG.1 as screw 18.The main retort 16 has a feed end 20 and a discharge end 22.The feed end and discharge end of the retort extend through the proximal and distal ends, respectively, of the combustion chamber 12.The screw 18 is adapted to be axially rotated to move material from the feed end to the discharge end of the retort.[22] Feedstock is delivered to the main retort at the feed end 20.If the feedstock is a solid material such as, for example, pieces of shredded tire rubber, the feedstock is fed into a solid inlet 24, which may have a fonnel(not shown)to retain the feedstock and direct it into an airlock 26.The funnel may include a level sensor to regulate delivery of feedstock to the main retort for enhanced process control.The pyrolysis unit may also include a liquid feed(not shown).Airlock 26 regulates delivery of the feedstock into the main retort and is adapted to prevent or minimize the admission of oxygen into the main retort.The structure of a suitable airlock is described in detail in U.S.Pat.No.6,758,150.[23] As the rotating screw 18 conveys the feedstock along the length of the main retort 16 in the direction of the arrow in FIG.1，the feedstock is subjected to the heat from the burners 14 and to hot combustion gases swirling about the main retort, pyrolyzing the material and generating syngas.[24] This syngas is exhausted(vertical arrow, FIG.1)through a syngas relief duct 28 in sealed fluid communication with the outlet of the syngas conduit 17.The syngas relief duct is maintained at a negative pressure to draw syngas from the main retort.The syngas relief duct 28 extends vertically from the main retort, and is preferably disposed generally perpendicular(within +/-10 degrees of perpendicular)to a horizontal plane taken through the long axis of main retort, as shown.While it is preferred that the syngas relief duct be generally perpendicular to the axis, in some implementations it can be within +/-45 degrees, e.g., within +/-20 degrees of vertical.The syngas relief duct 28 is disposed within a flue gas relief duct 30 that is in sealed fluid communication with the combustion chamber 12.The hot flue gases in the combustion chamber, generated by burners 14, are exhausted from the combustion chamber through the flue gas relief duct 30, keeping the syngas warm as it travels through the syngas relief duct 28, The temperature of the flue gas and the syngas in their respective chambers is relatively close to the temperature of these gases in the combustion chamber, e.g., within +1-25° F, This reduces or eliminates the formation of solid residue(“clinker”）in the syngas relief duct, minimizing maintenance.The generally vertical position of the syngas relief duct also helps to keep the duct clear by causing any fines to drop back into the main retort rather than being trapped in the duct.[25] The clearance between the walls of the two ducts, and the volumes of the ducts, is selected to maintain a flow rate of from about 30 to 60 feet/sec for both gases.[26] The flue gas then flows into a mixing chamber 32 where it mixes with the syngas, rather than being exhausted to atmosphere.As a result, the heat energy from the flue gas is recovered, enhancing the energy yield of the system.Moreover, emission of hot gases, and potentially particulate, from the

environmental compliance of the system.[27] Mixing of the syngas and flue gas is assisted by a mixing baffle 34, after which the gaseous mixture is distributed outwardly by a distribution cone 36.Distribution cone 36 forces the mixture outwardly within the mixing chamber as the mixture flows past combustion air inlet 38.As it passes the combustion air inlet, the syngas/flue gas mixture is further mixed with combustion air.The mixture of the three gases then enters thermal oxidizer chamber 42 where it passes through afterburner burners 40, This routing of the gas mixture causes the mixture to pass through the afterburner burners, igniting the gases.The combustion air inlet 38 is preferably positionedjust upstream of the afterburner burners 40，as shown, rather than further upstream, to prevent pre-ignition of the gases.In some embodiments, the combustion air inlet is in the form of a ring surrounding the chamber 42.[28] Referring to FIG.2，after passing through the after-burner burners 40，the gas mixture flows into an afterburner expansion chamber 42 which includes a plurality of mixing baffles 43 which tumble and mix the gas, giving the gas time to be completely or substantially completely combusted and thereby reducing emissions from the system.The gas mixture then travels through a blower 45, which imposes a negative pressure on the thermal oxidizer chamber and combustion air inlet, and may be exhausted to a stack.In some implementations, the pyrolysis system may include an apparatus for recovering energy from the syngas and flue gas.For example, the discharge from the thermal oxidizer unit may be supplied to a boiler where water is heated to produce steam.This and other methods of heat recovery from pyrolysis are well known, and are discussed, e.g., in U.S.Pat.No.6,758,150.[29] The solid material that remains after pyrolysis of the feedstock in the main retort(carbon char)falls though a conduit 44 at the discharge end of the main retort into the feed end 46 of a secondary retort 48, which is disposed outside of the combustion chamber 12 and directly below the main retort.As it passes through the secondary retort 48, conveyed by a screw 50，the solid material cools, allowing it to be safely exhausted without danger of ignition.Some llirther pyrolysis may also take place in the secondary retort, due to residual heat in the solid material.[30] To provide for thermal expansion of the conduit 44, and for relative movement between the main retort 16 and secondary retort 48 due to differential thermal expansion, thermal expansion rollers 52 may be provided both at the endof the main retort adjacent the transition to the secondary retort and below and supporting the secondary retort, as shown.These thermal expansion rollers provide for a degree of vertical and lateral movement between the main and secondary retort segments.The thermal expansion rollers are supported on a framework(not shown.)[31] Near the discharge end of the secondary retort is a discharge 54 including a dischai^e airlock 26.Material conveyed to the discharge 54 by the screw 50 is discharged from the pyrolysis unit 10 through the airlock 26 into a suitable container.The length of the secondary retort is selected so that by the time the solid material is dischai^ed pyrolysis of the material is substantially complete and the material has cooled, preferably to a temperature of less than about 220° F.[0032】 Various sensors may be provided to control the operation of the pyrolysis system, as is well known.[33] The systems and methods disclosed herein are adapted to destroy most forms of organic waste material, e.g., solid waste, liquid waste, hazardous waste, industrial wastes, and all forms of volatile organic compounds(VOCs).The systems and methods can be used to process hydrocarbons, PCB’s，rubber, chlorides，US 2015/0166911 A1 herbicides, pesticides, plastics, wood and paper.The pyrolysis Jun.18,2015

gas relief duct is selected such that the flow rate of the gases process breaks down the waste material into gas and carbon char.The carbon char may be recycled for use in any application that utilizes carbon, for example in inks or paints, as activated carbon, in tires, and many other products.OTHER EMBODIMENTS [34] A number of embodiments have been described.Nevertheless, it will be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the disclosure.Accordingly, other embodiments are within the scope of the following claims.1.A pyrolysis device comprising: a combustion chamber containing one or more burners configured to generate hot flue gases;a main retort, disposed within the combustion chamber, configured to at least partially pyrolyze a feedstock delivered to the retort, thereby generating syngas;and a mixing chamber, into which the syngas and flue gases flow;a flue gas relief duct having a first end in sealing fluid communication with the combustion chamber and a second end in fluid communication with the mixing chamber;and disposed within the flue gas relief duct, a syngas relief duct having a first end in fluid communication with the main retort and a second end in fluid communication with the mixing chamber.2.(canceled)3.The device of claim 1 wherein a long axis of the syngas relief duct is disposed generally perpendicular to a horizontal plane taken through a long axis of the main retort.4.The device of claim 3 wherein a long axis of the flue gas relief duct is also disposed generally perpendicular to the horizontal plane.5.The device of claim 1 further comprising a mixing baffle and distribution cone within the mixing chamber, configured to direct gas outwardly within the mixing chamber.6.The device of claim 5 further comprising a combustion gas inlet and an afterburner element positioned downstream of the distribution cone.7.The device of claim 1 further comprising a secondary retort in fluid communication with the retort and configured to receive solid residues from the main retort.8.The device of claim 7 wherein the secondary retort is mounted on expansion rollers to allow relative movement of the main retort and secondary retort.9.The device of claim 8 wherein the secondary retort and main retort are connected by a rigid conduit.10.The device of claim 1 further comprising a thermal oxidizer chamber in fluid commimication with the mixing chamber, and an afterburner system disposed within the thermal oxidizer chamber.11.The device of claim 1 wherein, during use, the temperature of the gases within the flue gas relief duct and the syngas relief duct is within +/-25 degrees F.of the temperature of the flue gas and syngas in the combustion chamber and main retort, respectively.12.The device of claim 10 further comprising an expansion chamber in fluid communication with the thermal oxidizer chamber.13.The device of claim 12 further comprising a plurality of mixing baffles disposed within the expansion chamber.14.The device of claim 12 llirther comprising, downstream of the expansion chamber, a blower configured to draw a vacuum on the expansion chamber, thermal oxidizer chamber, and mixing chamber.15.The device of claim 1 wherein the clearance between an outer wall of the syngas relief duct and an inner wall of the flue

within the ducts is from about 30 to 60 feet/second.16.A method comprising:

delivering a feedstock to a main retort that is disposed within a combustion chamber containing one or more burners;

utilizing the burners to generate hot flue gases and thereby at least partially pyrolyze the feedstock, generating syngas； drawing the flue gases and syngas into a mixing chamber by applying a negative pressure to the main retort and combustion chamber;and

exhausting the flue gases from the combustion chamber through a flue gas relief duct having a first end in sealing fluid communication with the combustion chamber and a second end in fluid communication with the mixing chamber;and

exhausting the syngas from the main retort through a syngas relief duct disposed within the flue gas relief duct, the syngas relief duct having a first end in fluid communication with the main retort and a second end in fluid cormnunication with the mixing chamber.17.(canceled)

生物质能源工程技术研究进展 篇6

关键词：生物质能源；工程技术；环境保护；农村发展

中图分类号： S216.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）01-0067-03

未来科技、经济和社会发展的竞争首先是能源的竞争。目前，全世界约85%的能源是通过燃烧化石燃料获得的，按现在的消费量推算，世界石油资源在今后50～80 a间将消耗殆尽。因此，开发和利用新能源来替代化石能源，已得到世界各国的高度重视。2002年，在约翰内斯堡举行的世界峰会上，各国首脑取得了共识：发展可再生能源对人类可持续发展至关重要。我国作为农业生产大国，生物质资源数量巨大，每年农业生产废弃物产量约为6.5亿t，到2015年，产量可达7.3亿t，可产生超过12 EJ的能量。

1 发展生物质能源工程技术的意义

1.1 保障国家能源安全

近年来，随着经济的持续快速发展，能源需求不断增加，我国正面临着严峻的能源安全形势。2005年，全国一次能源消耗量已达到22.2亿标准煤，约占世界能源消耗总量的15%，是世界第二大能源消耗国。“十一五”至2020年是我国全面建设小康社会的重要时期，能源需求将持续增长，因此，积极开发生物质能源、逐步减少化石能源消耗、提高可再生能源利用比重，是我国保障能源安全的重要战略举措。

1.2 保护环境及可再生资源

我国能源消费结构以煤为主，是世界第一大煤炭生产和消费国。2005年，我国煤炭消费量为21.4亿t，占一次能源消费总量的68.7%。大量燃用煤炭造成了严重的环境问题。据统计，全国CO2排放总量的90%是由燃煤造成的，酸雨面积已占全国的1/3，大气污染损失已相当于全国GDP的10%。预计2030年，我国可能成为世界第一排放大国。开发利用清洁的、丰富的生物质能是有效替代化石能源、减少污染物排放、保护环境、实现可持续发展的重要措施。

1.3 促进农村经济发展

我国有80%的人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料，不仅利用效率低，而且造成严重的室内外环境污染，危害人体健康。而在华东、华南地区，富裕起来的农民对优质能源的需求日益增加，直接燃用秸秆等低品位的能源越来越少，导致大量农业废弃物被焚烧在田间。按照全国生物质能开发利用工作会议上确定的目标设想，如果到2020年我国实现1.1亿t标准煤的开发利用量，将创造产值2 000多亿元，推动相关行业产值2 000多亿元。其中，农村经济产值将增加1 000亿元，增加就业机会50万～100万个，这对我国新农村和小城镇建设将起到十分重要的推动作用。

2 国内外生物质能源研究现状

2.1 国外

2.1.1 生物质热解气化技术 自20世纪70年代起，美国开始研究以城市生活垃圾、木材、秸秆为原料的热解回收能量技术。热解气化所得可燃气可直接燃烧，用于供暖、做饭、城市煤气和燃气发电。欧美国家的生物质气化发电技术处于领先水平，美国总装机容量已达9×103 MW，单机容量达10～25 MW，预计2020年将达3×105 MW；丹麦建有许多小型的利用木材和秸秆的气化炉，用于家庭冬季供暖；瑞典能源中心采用生物质气化和联合循环发电等先进技术在巴西建立了一座装机容量为20～30 MW的蔗渣发电系统。

2.1.2 生物质液化技术 最早从事生物质液化技术研究的是美国矿物局匹兹堡能源研究中心，其在35 ℃及高压条件下，以碳酸钠为催化剂，把木屑转化成重油。近年来，欧洲等国在生物质液化技术方面开展了大量研究。其中，德国在此方面处于较高的研究水平，如德国的Choren工业公司于2002年在Freigerg建立了一个大型的生物质液化示范工厂，使用的原料主要是木屑和秸秆。该工厂已生产出高品质的生物燃油，达到车用燃油要求，生产成本接近同热值的化石燃料。

目前，有关液化技术的研究主要集中在如何提高液化产物收率、寻求高效精制技术、降低运行成本、实现产物综合利用和工业化生产等方面。Lappas等采用循环流化床反应器对木质素类生物质进行快速直接液化，发现在生物质中加入一定比例的二氧化硅和ZSM—5后，生物质能有效地被催化裂解成液体产物，液体产物的收率高达70%以上。同时，该技术与常规液化技术相比，液体中有机物的含量明显提高，而副产物水、焦炭和气体产物的比例明显降低。

2.1.3 生物质乙醇化技术 乙醇可以通过含糖、淀粉或纤维素的生物质发酵过程得到，但以作物秸秆为原料生产乙醇的技术难度就大多了，主要的解决方法是对作物秸秆进行各种处理，以提高纤维素酶的水解效率。最有发展前景的途径是，通过基因工程技术培养出能产生高效纤维素水解酶的生物新菌种。尽管以作物秸秆为原料生产乙醇还有很大的难度，但国内外在此方面还是进行了很多的研究。在美国环保署的支持下，2001年在加州建立了一个大型的以作物秸秆为原料生产乙醇的示范工厂，以评价这种技术和工艺的经济性和应用的可行性。

2.2 国内

我国于20个世纪50年代开始秸秆气化技术的研究。到目前为止，秸秆气化技术比较完善，甚至在某些方面处于世界领先水平。

中国科学院广州能源研究所在循环流化床气化发电方面取得了一系列进展，成功开发出4MWe的秸秆气化技术。通过开展生物质整体气化联合循环技术研究，建设并运行了多套气化发电系统。西安交通大学着重于生物质超临界催化气化制氢方面的基础研究。中国林业科学院林产化学工业研究所在生物质流态化气化技术、内循环锥形流化床富氧气化技术方面取得了成果；天津大学着重于生物质流化床快速热解-催化蒸汽重整制氢及催化气化技术的开发研究，目前正在进行生物质流化床高效气化供气系统的开发；中国科技大学进行了生物质等离子体气化、秸秆气化合成等技术的研究；清华大学进行了生物质流化床热解气化及气化过程的混合神经网络模型研究；山东大学开发了下吸式固定床气化技术；山东省科学院能源研究所开发了低焦油二步法气化技术；浙江大学对双流化床气化技术进行了研究，并开发示范了中热值气化供气与发电装置；华中科技大学进行了流化床的气化研究；东南大学提出了串联流化床零排放制氢技术路线；同济大学进行了生物质固定床气化过程的研究。此外，哈尔滨工业大学、上海交通大学、中国科学院山西煤炭化学研究所、江汉大学、华南理工大学、太原理工大学、河南省科学院能源研究所等单位也取得了一些特色性的研究进展。

nlc202309031317

我国是世界上开展沼气技术研究最早的国家之一。全国建有沼气池的农户在600万户以上，建成大中型沼气池460多座。大中型沼气池年处理有机废物3 000万t左右，其中主要是动物粪便和作物秸秆。目前，厌氧消化技术主要向以下几方面发展：一是大型化、工业化；二是开发以作物秸秆为主原料的厌氧消化技术；三是沼气的工业化应用。我国小型户用沼气技术已相当成熟，无论在技术上还是在推广使用上，均处于国际领先地位。但大中型沼气项目比较少，无法适应工业化的需求。北京化工大学在农业部的支持下，在山东省泰安市建立了我国也是世界上第一个以作物秸秆为“主”原料的大规模厌氧消化装置。建设9个反应器，总反应体积450 m3，年可消耗玉米秸288 t、牛粪360 t，其中，玉米秸秆的使用量占干物质总量的60%以上；年生产沼气69 120 m3，可为全村180户农户提供生活用能，同时还可生产出104 t有机肥料。该项目在技术上有两大重要突破：一是对难以生物降解的玉米秸秆进行化学预处理，明显提高了玉米秸的可厌氧消化性；二是利用太阳能加热反应器提高消化温度和效率，使反应器在春季和秋季实现中温消化，在夏季实现高温消化。结果显示，与一般的厌氧消化系统相比，该系统的消化效率和产气量可提高1倍以上。

我国开展作物秸秆液化技术的研究起步较晚。张全国等利用玉米秸秆液化技术制得生物焦油，它是由烃类、酚类、酸类、醛类、酯类等多种有机成分组成的混合物；蒸馏所得140～200 ℃轻质馏出物，各方面性能指标与车用柴油相近，可作为发动机燃料的替代品；而200 ℃以上重质馏出物可进一步加工制造焦油抗聚剂、抗氧剂、工业杂酚和生物沥青增塑剂等化学品。2004年，Song等利用热重分析法对玉米秸秆液化技术进行了深入研究，发现碳酸钠对液化过程有明显的促进作用。当碳酸钠加入量高于1.0%时，液化的活化能随之降低，差热质量分析曲线由2个峰变为1个峰；在3 mL/min水溶剂与25 MPa压力下对玉米秸秆进行液化时，其液化率可达95%以上，生物油的收率可提高到47.2%。徐保江等开发了作物秸秆液化制生物油旋转锥式生物质热解系统，该模型可为所需固体滞留期设计出适宜的反应器锥角、结构尺寸、热载体、粒径等工艺参数，提高了生物质油的收率和液化反应器的设计能力。

3 结论

生物质能应用技术的研究开发，在现阶段主要是从生态环境、环境保护的角度出发，从中长期来看，可弥补资源有限性的不足。因此，生物质能源开发利用的社会效益远远大于经济效益，需要国家的政策扶持和财力支撑，并制订相关政策鼓励和支持企业投资生物质能源开发项目。

我国有丰富的生物质资源，但人均资源相对偏小，因此，在生物质应用技术发展方向上，我国分散的能源系统应首先满足农村乡、镇、村不断增长的能量需求，重点解决居民生活用能，减少化石能源尤其是煤炭的使用。在经济条件较发达的乡村地区应大力推广木煤气化系统，同时推广成型燃料及专用取暖炉以取代煤炉取暖的小型锅炉，并着手研发专门使用生物质的直接燃料锅炉。

国家在科研项目安排方面，应给生物质能应用研究留一定的空间，强化生物质能化学转换中的催化降解、直接和间接液化机理，高产生物能基因及其变异性规律，生物转化微生物“杂交”等基础理论和应用研究，加强生物质研究领域的国际交流与合作，引进国外先进的生物质利用技术和设备，加快我国生物质开发利用的步伐，建立符合我国国情的生物质能开发利用结构体系。

用生物质能源替代石油 篇7

随着石油、天然气等化石燃料供应日益紧张且价格昂贵,生物质燃料以其在节能减排、绿色环保等方面的突出优势,成为能源界新宠。

全球石油化工巨头埃克森美孚近日发布的《全球能源展望2012》报告中提到,受经济增长和人口因素影响,到2040年全球能源需求将比2010年高出30%。2012年3月20日,中国成品油价格,93号汽油从7.85元/L上调至8.33元/L,这是自2010年4月以来,中国成品油价格上调幅度创了新高。

能源危机已经触动每个人的神经,激起了人们寻找可替代能源的强烈愿望。

1 很多生物质燃料都能替代汽油

目前,国内外研究、应用较多的几种生物质燃料主要有秸秆乙醇汽油、甜菜生物质汽油、纤维素生物质汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等,很多东西可以替代汽油,中国发展生物质燃料的前景非常广阔。

含10%乙醇的秸秆乙醇汽油已在中国推广应用。与传统汽油相比,它优势明显。比如,辛烷值提高了、含氧多、燃烧充分,减少汽车尾气CO排放35%以上、碳氢化合物排放15%以上。生物质生长过程,还能吸收CO2。目前,中国已建有20×104 t/a以上、以非粮作物木薯为原料的工厂。中国要立足我们的基础,与国外合作,先实现工业化,再把规模扩大至10×104 t/a以上。大规模发展,酶制剂是基础,原料是关键,要在了解中国的原料供应情况,研发具有自己特色的酶制剂。

以甜菜为原料的生物质汽油———最新一代生物质车用汽油,比乙醇汽油能量更高,使用更经济;不需要更新销售系统和加油站;不需要调整发动机。国外2010年开始建设工业生产装置。生产工艺包括原料预处理、水相重整、碱催化聚合、加氢脱氧。

2 生物柴油大有可为

生物柴油是动植物油脂通过与甲醇反应生产的清洁柴油,不含硫和芳烃,燃烧后不产生颗粒物和硫化物,不污染环境,同时十六烷值高。

生物柴油是21世纪崛起的新兴产业,世界生物柴油产能已在3 000×104 t/a以上。目前,美国产能已发展到1 093×104 t/a、欧盟为1 300×104 t/a。国际上已经制定完善的生物柴油标准。

中国生物柴油总产能约150×104 t/a,近几年,产量30×104 t/a~50×104 t/a,大多以废弃油脂为原料。中国海油集团在海南东方公司建设了的6×104 t/a生物柴油装置,采用中国石化集团的SRCA工艺,实现了清洁生产,并已在海南的加油站销售。

中国石化集团发展生物柴油产业有基础。其拥有完整的从小型到2 000 t/a生物柴油中型试验装置;拥有生物柴油质量分析、模拟评定、台架试验装置以及行车试验的经验;拥有世界一流的、处理废弃油脂原料的生物柴油成套技术,以及处理木本植物油和微藻油原料的碱催化蒸馏工艺。

中国榨油厂酸化油类废弃油脂总量较大。这类油脂的优点是全年不分季节供应、价格便宜。另一来源是从马来西亚和印在木本植物油方面,利用中国山地资源丰富的特点,开发麻风树、黄连木等木本植物油,具有优势和特色。

此外,中国石化集团向中国科技部申请了“十二五”国家生物柴油重大支撑项目,中国石化咨询公司受国家能源局委托,正编制中国生物柴油行业发展的指导意见。这些,对中国石化集团发展生物柴油提供了有力支持。

3 期望微藻“点绿成金”

微藻是地球上最简单的1种生物。微藻生物柴油可以减排CO2,减少温室效应,减少对石油的依赖,还能处理废气废水,保护环境。微藻生物柴油技术被誉为“一石三鸟”的技术,各国政府均大力支持研发,如,美国制定了微藻生物柴油路线图,埃克森美孚2009年投资6×108美元研发微藻生物柴油。人们对这一技术,抱有热切期望。

微藻是光合效率最高的原始植物,比农作物的单位面积产率高出数十倍,是自然界中生长最快的植物。微藻可以生长在高盐、高碱的水体中,可利用滩涂、盐碱地、沙漠进行大规模培养。利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养,可以不与农作物争地、争水。微藻干细胞的含油量可高达70%,是最有前景的产油生物。微藻培养利用工业废气中的CO2,可减少温室气体的排放,还可吸收工业废气中的NOx,减少对环境的污染。生产微藻生物柴油的同时,还能生产藻饼,加工成蛋白质、多糖、脂肪酸等高价值产品,降低微藻生物柴油的成本。

但是,要大规模工业生产微藻生物柴油,还有漫长、艰险的道路要走。微藻生物柴油的生产是复杂的系统工程,涉及多学科、多专业的集成,投资巨大,目前生产成本远远高于石油柴油;大型化(几×104 t/a)生产,尚未实现,大型成套技术缺乏;多个环节需要改善降低投资和生产成本;发展微藻生物柴油的同时需要CO2、阳光、土地3种资源。

但是,要大规模工业生产微藻生物柴油,还有漫长、艰险的道路要走。微藻生物柴油的生产是复杂的系统工程,涉及多学科、多专业的集成,投资巨大,目前生产成本远远高于石油柴油;大型化(几×104 t/a)生产,尚未实现,大型成套技术缺乏;多个环节需要改善降低投资和生产成本;发展微藻生物柴油的同时需要CO2、阳光、土地3种资源。

要在微藻收集、浓缩、破壁、提油等方面取得重大突破,简化流程、降低设备投资和生产成本。在微藻的培育方面,要利用基因工程来加以改造,在含油量和生成速度上要有重大突破,这是微藻生物柴油发展的基础。目前世界均在大力研发,这一期望有可能实现。

动物油脂的来源丰富,包括屠宰废料、制革厂的猪皮油等,一般价廉。这是目前尚未利用的新原料来源。

4 新型汽油需要“中外合作”

含10%乙醇的秸秆乙醇汽油已在中国推广应用。乙醇汽油与传统汽油相比,减少汽车尾气CO排放35%以上、碳氢化合物排放15%以上,且生物质生长过程,还能吸收CO2。发展以秸秆、农林固体废弃物、城市生活废弃物等多样性纤维素为原料的秸秆乙醇工艺。只要采用基因改造的纤维素,寻找更好的酶制剂,就可建设高效率的生产厂。美国计划,到2030年,秸秆乙醇供应达到美国汽油总量的30%,约1.9×108 m3。预计秸秆乙醇生产成本降至0.53美元/升,低于石油汽油。

发展秸秆乙醇前沿技术要立足已有每年万吨工业规模工厂的基础,与国外酶制剂公司合作,先实现工业化,再把规模扩大至10×104 t/a以上,推广应用。

最新一代生物质车用汽油比乙醇汽油更有优势,比乙醇能量高,使用更经济;不需要更新销售系统和加油站;不需要调整改动机。以甜菜为原料的生物质汽油,生产工艺包括原料预处理、水相重整、碱催化聚合、加氢脱氧。2010年国外开始建设工业生产装置。同时,国外也在大力研究以纤维素为原料的生物质汽油。纤维素比甜菜等原料来源广泛、价廉。甜菜为原料,已被国外专利覆盖,采用纤维素为原料,更有可能形成具有自主知识产权的技术。国内对纤维素生产生物质汽油的研发已经开展,并取得一定进展。因此,要重点突破,占领这一高科技发展前沿制高点。

5 结语

随着石油价格的上涨,中国作为石油大量进口国面临着较大的压力。同时,减少CO2排放、使用清洁燃料以减少汽车尾气对空气的污染等都是中国需要迫切应对的问题。

生物质能源产业技术发展趋势 篇8

生物质(Biomass)是指通过生物体的光合作用形成的有机物质或由其转化的物质,例如动物体及排泄物。可利用的生物质包括森林、农作物及农作物废弃物、农林加工废弃物和动物粪便。生物质的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素、脂类、蛋白质、淀粉、灰分和芳香族物质。其中,纤维素、半纤维素和木质素是不易被人和动物利用的物质,脂肪和芳香族化合物是重要的动植物提取物。由于生物质是通过光合作用固定CO2形成的有机物,因此生物质燃烧后释放的CO2与光合作用时固定的CO2相当,是一种CO2零排放的能源物质,对保护生态环境减少温室气体排放具有重要意义。

生物燃料是可再生能源的重要组成部分,对交通运输业(陆运、空运和海运)的可持续发展有举足轻重的作用。例如液体的和气体的生物燃料:生物柴油、生物醇类(生物酒精、生物甲醇和异丙醇),生物二甲醚(bio-DME),生物油、生物气(沼气),生物氢气,以及填埋场气(主要是CH4)等等。不同于石油,生物燃料被视为是CO2中性的,因为再其产生过程中吸收了同样数量的CO2,燃烧释放量不可能增加。此外,许多生物燃料是含氧的(如生物醇),有助于降低燃烧过程中含氮化合物颗粒的排出量。

我国生物质能源的现状与发展趋势

我国非常重视生物质能的发展。“十二五”期间,国家下发多个文件指导生物质能源的发展。国务院发布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》、《国家能源科技“十二五”规划(2011-2015)》、国家发改委2012年7月下发《可再生能源“十二五”规划》都明确了发展生物质能源的产业目标。国家能源局特别发布《生物质能发展“十二五”规划》,明确了生物质能的发展目标。到2015年我国生物质液体燃料将到达500万吨。低成本纤维乙醇、生物柴油等先进非粮生物液体燃料的技术进步,为生物燃料更大规模发展创造了条件,以替代石油为目标的生物质能梯级综合利用将是将来主要发展方向。

生物质能,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,可转化为固体、液体和气体燃料,是取之不尽、用之不竭的一种可再生能源,因此生物质能是太阳能的一种表现形式。

我国现阶段生物质能源发展的原料主要是油料植物、秸秆及动物粪便等传统生物质资源。据估算,2012年我国废弃的农作物秸秆资源7.4亿吨,折合3.2亿吨标准煤;农产品加工废弃物1.4亿吨,折合标准煤0.17亿吨;禽畜粪便7.8亿吨,折合标准煤5.3亿吨;林木生物质资源10亿吨,折合标准煤5.8亿吨;生活垃圾3.1亿吨,折合0.45亿吨标准煤,但生物质资源的实际利用量在1亿吨标准煤左右,约占可利用总量的15%~20%,因此具有较大的发展潜力。我国生物质能源发展的一个基本原则是“不与人争粮,不与粮争地”,因此,生物质能源主要来自于农林废弃物。

到2015年,生物质能年利用量超过5 000万吨标准煤。其中,生物质发电装机容量1 300万千瓦、年发电量约780亿千瓦时,生物质年供气220亿立方米,生物质成型燃料1 000万吨,生物液体燃料500万吨。建成一批生物质能综合利用新技术产业化示范项目。

全球生物能源技术发展趋势

理想的生物燃料应该是能够用非食品原料廉价生产,常年供应且能方便地使用现有供应设施,其能量密度与汽油或柴油相当。可以使用10%~25%(E10-E25)混合生物乙醇汽油的汽车数量正在增加。新型弹性燃料车辆能够燃烧任意混合比例的生物乙醇,包括百分之百的水合乙醇(E100)。类似的,生物柴油也可以任意比例混合,混合的比例已经从现在的2%~5%(B2-B5)设定到未来的10%~20%(B10-B20)。与生物乙醇比较,生物柴油含有更高的碳含量,能够产生类似于传统柴油相当的热值。生产成本尤其是原材料的价格是目前更高比例混合生物燃料的限制因素。

第一代生物燃料是目前商业化较成功的生物燃料,包括生物乙醇和生物柴油,其原料是甘蔗、玉米、小麦、谷物、菜籽油,蔬菜油和提取的动物脂肪。第一代生物醇(生物乙醇)是通过啤酒酵母发酵来源于作物的植物糖和淀粉产生的,这些作物包括甘蔗、甜菜和玉米。巴西生物乙醇生产以甘蔗为原料,而美国主要是以玉米为原料生产生物乙醇。第一代生物柴油的生产是对植物油的化学修饰完成的,如油菜、棕榈树和大豆等,植物油脂和提炼的动物脂肪通过脂肪酸甲酯化作用生产生物柴油。然而,第一代生物燃料的原材料直接与食品或饲料产品形成竞争,其发展是不可持续的,会导致食物商品价格的飙升,使其进一步推广受限制。因此生物燃料的发展与推广需要第二代、第三代甚至第四代生物燃料的发展。

第二代生物燃料已经有了初步发展,其原料包括木质纤维素,生物废弃物,固体废弃物。木质纤维素难以降解,从木质素纤维形成可发酵糖要经过多步骤处理,例如原材料前期处理、采用物理的、化学的或生物的进行预处理、可溶性半纤维素糖从固体纤维物中分离出来的固、液分离、酶水解纤维素产生可发酵的葡萄糖等木质纤维素利用中,相当大的精力集中到真菌纤维素降解酶酶解途径的研究。酶解过程涉及一个联合过程,是末端葡萄糖水解酶和纤维素外切酶共同作用,两种酶都隶属于典型的糖苷水解,是通过攻击寡糖-多聚糖底物的异构中心中的水分子来实现的。木质纤维素酶的酶活性低、酶解成本高是木质纤维素利用的一个瓶颈。

生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比,其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性,可部分添加到石化柴油中。但是使用动植物油脂生产生物柴油造成与人和动物争资源的现象。一种新型的油脂生产正在形成——微生物油脂,微生物油脂可以利用农作物秸秆通过发酵方式工厂化生产,不仅可以废物利用,而且节省土地,用其生产的生物柴油接近石化柴油的性能,有较好的发展潜力。

第三代生物燃料是基于藻类物质的新一代燃料,利用它们产生的碳水化合物、蛋白质、蔬菜油生产生物柴油和氢气。据估计,藻类产量可达61 000升/公顷,相比之下,作物如大豆、菜子的产量分别是200升/公顷、45升/公顷。微藻类特别是小球藻细胞内脂类的积累能够达到其生物质50%。产生的生物油通常酸值较低,有利于生物柴油的合成。微藻类具有第一代、第二代生物燃料原材料不能比拟的优势。微藻类能够使用海水和污水养殖,不会与食品生产形成竞争。

第四代生物燃料主要利用代谢工程技术改造藻类的代谢途径,使其直接利用光合作用吸收CO2合成乙醇、柴油或其他高碳醇等,这是当前最新技术。虽然该技术尚处于实验室研究阶段,但在环保、成本等方面的优势已经可以预期。

生物能源产业展望

据统计2010年大约1 200亿升生物燃料产量用于运输业,几乎是2005年的2倍。全球现有生物燃料市场生物乙醇占近80%,其余的主要是生物柴油。市场主要是第一代生物燃料,美国是最大的生物乙醇生产国,产量为490亿升,第二位是巴西,产量为280亿升,分别占全球输出的57%和33%。欧盟领导着生物柴油生产,占2010年世界生物柴油市场的53%。预期到2020年,全球生物燃料的总产量为2 000亿升,其中生物乙醇1 550亿升,生物柴油450亿升。

将来生物燃料将在能源技术的应变上占有重要的地位,白色生物技术在生产生物燃料和化学原料领域具有较大的潜力。第一代生物燃料技术已经成熟,但与食品生产原料竞争。未来生物燃料的发展与推广需要第二代(木质素纤维、生物废弃物、固体废物)和第三代(藻类和蓝细菌)技术应用到新兴生物燃料的生产。

新一代生物燃料短期内取得商业化成功具有较大的挑战性。新一代生物燃料的试点和规模化示范仍需继续进行,因为与取得商业化成功的第一代生物燃料相比其生产成本过高。无论是热化学的还是生物化学的技术手段,目前还没有清晰最佳技术途径。

关于发展林业生物质能源研究 篇9

关键词：林业,生物质,能源

在社会经济转型的大时代背景下, 在传统能源资源逐渐枯竭的环境资源条件下, 发展新型替代能源, 缓解当前面临的能源与环境压力, 为未来的“可再生能源”时代打好基础成为各国能源安全机构关注的重要问题。林业生物质能源作为一种优秀的可再生能源形式, 在我国优势林业资源的支持下, 成为我国新型可再生能源实现的重要形式, 因此对发展林业生物质能源的研究具有鲜明的现实意义。

1 发展林业生物质能源的重要意义

林业生物质能源是在传统生物质能源基础上, 形成的一种生物能源深加工形式, 能够最大化的发挥出生物质体的潜在效能, 对我国这样一个能源资源供求矛盾较为尖锐, 且林业资源较为丰富的国家来说是极富现实意义和可操作性的新能源形式。林业生物质能源的发展和应用首先会提升我国的能源安全水平, 减少对进口石油资源的依赖性, 确保在能源领域保持一定的自主性;林业生物质能源的发展客观上能够推动我国的林业发展, 大量生物质能源林种植将会有力的推动我国的造林绿化事业, 改善区域生态环境;林业生物质能源的发展和应用主要集中在农村, 新能源产业的发展和新能源的利用都会给农民带来真正的实惠, 有力的提升农村居民的生活水平。

2 林业生物质能源发展存在的问题

2.1对生物质能源的认识不足

在现代社会经济条件下, 我国新型可再生能源的发展趋势已经逐渐明朗, 社会舆论的主流也更加关注新型可再生能源, 但是当前存在的新型可再生能源数量较多、种类繁杂, 人们真正对生物质能源这一实用性可再生能源形式的认识还存在严重的不足, 这种主观认识上的不充分造成了生物质能源推广和应用的实际困难。当前生物质能源的推广应用主体应该加大宣传工作的广度和力度, 让人民群众更加广泛的了解生物质能源, 更加深入的认识到生物质能源与其他新能源之间的比较优势, 为林业生物质能源的推广应用营造一个良好的主客观氛围[1]。

2.2传统成熟技术成本较高

当前林业生物质能源的应用最主要的困难, 体现在成本控制问题上, 当前较为成熟的林业生物质能源的加工技术主要包括有林业生物原料的烘干、压制、冷却、包装等工艺流程。现有加工技术对林业生物质能源的加工, 需要林业生物质原料保持12% 左右的湿度, 湿度太高或者太低都无法有效加工, 因此产生了林业生物质能源加工的烘干环节, 对原材料的烘干耗能极大, 降低了产品的效费比。烘干完成后的原材料还需要统一规范, 要想将坚硬的林业生物质材料压制成标准的生物质能材料形状, 压制机器的压强要达到50 ~ 100MPa, 对驱动设备的功率要求极高, 能源消耗也较为严重。传统加工技术的高能源消耗导致了其成本的虚高, 成为限制林业生物质能源的重要因素[2]。

3 加快发展林业生物质能源利用的有效措施

3.1加强林业生物质资源的研究

在现代社会经济条件下林业生物质资源的研究和开发, 是实现林业生物质能源利用的重要基础, 只有不断提升林业生物质资源研究的广度, 不断强化林业生物质资源研究的深入, 才能够在更加广泛的区域推广、应用这种新型能源形式。在实际开发活动中, 生物质作为能源应用的特点是能量密度低、产地分散, 加工和储运较为困难, 这些能源加工和应用活动中面对的具象困难, 都是研究和推广主体应该注意的主要问题, 只有真正克服了这些林业生物质资源利用的实际问题, 林业生物质资源的推广应用才能够进入实践操作阶段。

3.2加强林业生物质成型燃烧技术及设备的研究

在林业生物质能源的加工活动中, 生物质原料的性质和形态各异, 总体呈现出较为松散的特性, 给运输、储存和应用带来的现实的困难, 所以要想实现对林业生物质资源的利用, 相应的加工设备是必不可少的, 我国在20 世纪80 年代就开始研究生物质原料的加工紧缩技术, 但是这些传统技术是在加温加压的基础上进行的, 能源消耗过大不利于林业生物质能源的推广应用。科研单位应该集中精力进行生物质原料的成型燃烧技术及设备的研究, 最新的生物质原料成型燃烧设备能够在单纯加压的情况下, 实现对生物质原料的高度压缩, 压缩密度可达到1.1 ~ 1.4t/m3, 压缩形成的标准压缩体不仅密度更高、体积更小, 而且燃烧过程中的热效率也更高, 产生的烟尘更少, 是加快发展林业生物质能源利用的高效技术形式。

在现代社会经济条件下, 社会经济对能源的需求和传统能源资源的枯竭, 都推动着新型可再生能源的发展, 因此对林业生物质能源发展的研究具有鲜明的现实意义。本文从发展林业生物质能源的意义、现状和解决措施3个方面对这一问题进行了简要分析, 以期为林业生物质能源发展提供支持和借鉴。

参考文献

[1]徐庆福.林业生物质能源开发利用技术评价与产品结构优化研究[D].东北林业大学, 2007.

林业生物质能源发展潜力研究 篇10

1 我国发展林木生物质能源的优势

1.1 技术优势

我国生物质燃料油研究开发起步虽晚, 但发展速度很快, 一部分科研成果已经达到国际先进水平。国际上存在公认的生物工程三大技术难题:木质纤维素分子由多糖降解为可发酵糖;高速、高效、高收率地利用可发酵糖生物转化;简捷、高效的产物分离。中国农业大学教授李十中先生认为, 尽管我国生物质技术整体水平较低, 但恰恰在这三个生物质利用关键技术领域, 却有着独到的技术优势。

1.2 资源优势

目前, 我国已查明的油料植物有151科、697属、1 554种, 其中种子含油量在40%以上的植物就有154种。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。为此, 国家林业局编制了《全国能源林建设规划》、《林业生物柴油原料林基地“十一五”建设方案》, 确定“十一五”期间, 重点于云南、四川等省市发展小桐子40万hm2, 河北、陕西、安徽、河南等省发展黄连木25万hm2, 湖南、湖北等省发展光皮树5.0万hm2, 内蒙古、辽宁、新疆等省 (区) 发展文冠果13.33万hm2。

1.3 土地优势

全国尚有宜林荒山荒地5 400多万hm2, 按照初步规划, 约可用15%林业用地发展高效专用能源林。此外, 还可考虑在全国盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地等近1亿hm2边际性土地发展特定能源林。

1.4 政策优势

1.4.1 建立风险基金制度, 实施弹性亏损补贴

为化解石油价格波动的风险, 为市场主体创造稳定的市场预期, 可建立风险基金制度与弹性亏损补贴机制。当石油价格高于企业正常生产经营保底价时, 国家不予亏损补贴, 企业应当建立风险基金;当石油价格低于保底价时, 先由企业用风险基金以盈补亏。如果油价长期低位运行, 适时启动弹性亏损补贴机制, 对生产企业给予适当补贴。

1.4.2 原料基地补助

国家鼓励开发冬闲田、盐碱地、荒山、荒地等未利用土地建设生物质能源和生物化工原料基地。原料基地的开发, 首先要与土地开发建设、农业综合开发、林业生态项目相结合, 享受有关优惠政策。对以“公司+农户”方式经营的龙头企业, 国家将视情况给予适当补助。

此外, 国家鼓励纤维素乙醇等具有重大意义的技术产业化示范, 以增加技术储备, 对示范企业予以适当补助。对确实需要扶持的生物质能源和生物化生产企业, 国家给予税收优惠政策。

2 发展文冠果生物质能源具有得天独厚的优势

2.1 种质资源丰富

文冠果在我国天然分布于北纬32°～46°, 东经100°～127°之间。垂直分布多在海拔400 m～1 400 m的山地和丘陵地, 集中分布在内蒙古、陕西、山西、河北、甘肃等地, 山西省作为主产区, 由南到北均有分布。

2.2 土地资源丰富

文冠果为落叶灌木或乔木, 适应性极强, 根深、耐旱、根系发达, 根幅长, 主根明显, 垂直向下深入土壤下层, 能够吸收土壤深层水分, 在极端干旱条件下能够生长, 根蘖萌发能力强, 不用浇水成活率也能高达90%, 对土壤要求不严。山西省有宜林荒山荒地面积达200多万hm2, 按照同比20%计算, 用于发展高效专用能源林的面积达40多万hm2。

2.3 栽培技术成熟

目前, 我国文冠果栽培技术业已成熟, 从采种、育苗到栽植、造林都有成套技术指导, 尤其是优良品种有文冠1号、2号、3号、4号的推广应用。试验结果表明, 文冠果1号、2号品种, 2 a生园亩产种子可达200 kg以上, 8 a～10 a生园亩产种子高达2 000 kg以上。这意味着全省40多万hm2林地进入盛果期后, 年产种子可达1 200万t。

3 发展能源林应把握好几个关系

3.1 不与粮争地、不与人争粮

我国地少人多, 必须在确保粮食安全的前提下发展能源林。由于文冠果适生能力强, 可以主要利用荒山荒地以及不宜种植粮食作物的沙地、盐碱地等边际性土地种植。

3.2 要有利于环保, 实现可持续发展

种植后的文冠果, 可在数十年的时期内采摘果实种子, 用于能源生产原料, 降低了原料成本。同时, 生长着的林木仍可发挥生态功能, 保护环境。

3.3 有利于提高绿化进程

文冠果2 a即可挂果, 增强了人们造林绿化的原动力。而且, 其适生于荒山荒地、沙地、盐碱地等立地条件较差的地块, 造林成活率高。

3.4 要有利于增加农民收入, 促进农村经济发展

目前, 发展林业生物质能源的原料成本, 一般估算在80%以上, 所以, 发展林业生物质能源, 应采取“公司+农户”的形式, 使原料成本转化为农民收入, 为农民提供最熟悉、最直接、最可靠的增收方式。

摘要：随着石油资源逐渐枯竭, 发展石油替代能源成为能源战略的必然选择, 于是, 科学家们将眼光投向了生物质能源。介绍了我国发展林木生物质能源的优势以及发展能源林应把握好的几个关系。

生物质能源 篇11

生物质能源是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，通过生物质能转换技术可以高效利用的能源。专家预测，生物质能源将成为未来能源重要组成部分，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化实现。生物质液体燃料是以植物或动物及其产物为原料生产的可再生能源。目前发展最快的生物质液体燃料产业：一是乙醇燃料；二是生物柴油。作为生物质液体燃料的一个重要组成部分，生物柴油是指以油料植物和工程微藻等水生植物油酯，以及动物油酯、废餐饮油等原料油通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料。生物柴油及其生产技术的研究始于20世纪50年代末60年代初，发展于20世纪70年代，20世纪80年代以后迅速发展。美国从1990年开始生物柴油的研究开发工作。目前，欧洲已经成为世界上最大的生物柴油生产地区，2004年产量达193万吨，2010年规划年产量将达800-1000万吨。日本的生物柴油年产量可达40万吨。另外，加拿大、澳大利亚、印度、马来西亚、菲律宾等国和其它一些国家也在研究和发展生物柴油产业，但规模相对较小。

实现生物质液体燃料产业化，既需要丰富的可再生生物质原料的供应，也需要具有自主知识产权的生产技术与产业化生产链。现代能源油料植物的研究工作始于上世纪60年代，发展于70年代。自20世纪70年代，美国成功筛选并种植石油植物续随子和绿玉树起，欧美各国相继投入大量的人力、物力和财力进行能源植物的研究工作；开展了能源油料植物的选用，富油植物的引种栽培、遗传改良和建立“柴油林林场”等方面的工作。目前生物柴油主要是化学法生产，但化学法合成生物柴油工艺复杂，成本高，生产过程有废碱液排放。为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油。

中国在能源植物的研究与生物柴油的开发方面，刚刚起步，许多研究单位和企业开展了卓有成效的工作，但是，仍然处于发展的初级阶段。不过，中国在油脂植物和芳香植物资源方面所做的工作为能源植物的研究奠定了基础。海南正和生物能源公司生产的生物柴油早在2002年已达到年产1万吨的批量生产规模，黄连木种子是其生产生物柴油的原料之一。其生产的生物柴油产品和制造工艺经外经贸委组织有关部委进行了鉴定[国经贸鉴自（2002）046号]，确认其产品达到美国生物柴油和国内轻柴油标准。

生物质原料供应是实现生物柴油产业化的基础

能源植物油是一类贮存于植物器官中,经加工后可以提取植物燃料油的油性物质。能源油料植物是一类含有能源植物油成份的植物种(或变种)，是一类可再生资源。目前，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主要以油菜籽为原料，日本则以每年消耗的200万吨食用油所产生的40万吨废油为原料。

中国是一个人口大国,耕地总面积18.37亿亩，要完全以农产品为原料生产生物柴油是不可能的。但43亿亩的林地不仅有着丰富的油料资源，也存在着广阔的能源林的发展空间。因此，作为生物柴油的原料，结合生态建设工程因地制宜地营造生态能源林基地，既可以利用树体保护生态，又可以采收种子增加收入，不仅为中国的生物柴油工业提供丰富的可再生资源，保证了生态工程的可持续经营，也为林业产业的发展开辟了新的生长点。还可以增加农民收入,繁荣农村经济，对保障能源安全、保护生态环境、促进农业和林业产业的发展将产生重要和深远的影响。

中国现已查明的油料植物(种子植物)种类为151科697属1554种，其中种子含油量在40%以上的植物有154个种。但是，分布广、适应性强，可用作建立规模化生物柴油原料基地的乔灌木种不足10种，分布集中成片可建作原料基地，并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林建立起规模化的良种供应基地的生物柴油木本植物仅几种，如：漆树科的黄连木，无患子科的文冠果，大戟科的麻疯树，山茱萸科的光皮树等。

中国林科院在对全国木本油料植物普查的基础上，选出分布广、适应性强、可作生物柴油原料的木本油料植物黄连木、文冠果，对其进行了全面系统的调查研究。发现了其分布规律，确定了其适生范围，建立了示范基地资源档案，提出了相应的管理与技术措施。根据资源分布特点与资源量，对其进行了分区，并对其自然条件、林分类型和生长及结果习性进行了研究。根据所确定的优良类型与优良单株的选择标准，选出7个早实、丰产、抗病虫害优良类型与196个优良单株，并在其集中分布区建立示范基地110,400亩与良种繁育基地1875亩。该项成果已通过科技部的验收，现仅以黄连木为例，展望我国木本能源植物的发展现状与前景。

中国主要燃料油木本植物中国黄连木

中国黄连木(pistacia Chinensis Bunge)属漆树科黄连木属，落叶乔木，雌雄异株，分布广、适应性强，耐干旱、盐碱、瘠薄，喜光、抗逆性强，是“四旁”绿化和荒山、滩地重要造林树种，亦可作观赏树种，也是优良的油料及用材林树种，果实含油量40%左右，果肉含油率则达50%以上，是一种不干性油，可作工业原料或用作食用油。

(一) 中国黄连木资源分布

在中国主要燃料油木本植物资源普查的基础上，对黄连木分布范围内的29个省市进行了全面调查。通过调查与分析，提出了黄连木在我国的分布范围和分布规律，在此基础上，根据黄连木资源分布特点和资源量，将黄连木分布区划分为四类，为黄连木采种基地的建立与能源林的发展奠定了基础。

1. 中国黄连木的分布范围

黄连木有着极强的适应性，能够在中国大部分地区正常生长，分布区跨越北纬18°09′到40°09′，东经96°52′到123°14′之间的广大地区，在温带、亚热带、热带地区均能够正常生长，一般为零星分布，也有大面积的纯林或混交林。分布区的土壤母岩以石灰岩为主，土壤类型以褐土为主，对土壤要求不严格。黄连木在中国东部与西部的分布差异较大，东部地区的资源明显比西部集中。

2. 中国黄连木的分布规律

① 黄连木的水平分布为东北－西南走向，呈连续或间断分布。其水平分布以云南潞西－西藏察隅－四川甘孜－青海循化－甘肃天水－陕西富县－山西阳城－河北顺平－北京西山为界。其天然次生林分布在该线以东、以南地区，而该线以西、以北地区较少见。

② 黄连木垂直分布的上限、下限与地理经纬度有关密切的关系，随着地理经纬度的增大，垂直分布的上限、下限均呈现逐渐降低的趋势。黄连木一般分布于海拔2000m以下，其中以400～700m最多，只有少量黄连木分布于2000m以上的山地，而在海拔1～2m的沿海滩涂地带亦有黄连木分布。

(二) 中国黄连木资源分布区划

黄连木遍布中国华北、华南、西南、华中与华东的广大地区以及西北部分地区，约有26个省（市、区）有黄连木分布。根据黄连木在中国各地分布集中程度与资源数量，将黄连木分布区划分为四类：集中分布区、次集中分布区、零星分布区、沿海零星分布区。

(三) 中国黄连木果实与种子经济性状：

1、中国黄连木果实与种子含油率

通过对黄连木不同分布区、不同林分类型内果实、果肉与种子含油率的分析表明：黄连木果实含油率在35%左右，果肉含油率在50%左右，种子含油率则较低。黄连木不同分布区的果实、果肉与种子含油率有一定的差异，集中分布区果实含油率最高，是发展黄连木能源林的最理想地区。

2. 中国黄连木油脂脂肪酸组成

黄连木油脂中所含的脂肪酸主要包括7种，其中，油酸、亚油酸、棕榈酸三种脂肪酸的含量之和占脂肪酸总量的95.73%。黄连木油脂脂肪酸碳链长度集中在C16～C18之间，由黄连木油脂生产的生物柴油的碳链长度集中在C17～C20之间，与普通柴油主要成分的碳链长度（C15～C19）极为接近，因此，黄连木油脂非常适合用来生产生物柴油。黄连木油脂中各种脂肪酸的含量在不同的分布区之间存在一定的差异，但并不十分明显。

(四) 中国黄连木采种及良种繁育示范基地的建立

通过调查，黄连木集中分布区资源总量为427万亩，黄连木种子年总产量为25.62万吨，平均亩产60公斤。

在此基础上，建立黄连木采种示范基地105,400亩，可年产黄连木果实6,324,000公斤，经济效益达1,011.84万元。同时建立起黄连木良种繁育基地940亩，可产苗木1880万株，经济效益达376万元。建立起资源档案并针对不同林龄、不同林分类型提出相应的管理与技术措施。

(五) 中国黄连木发展前景

黄连木在我国24个省（市、自治区）皆适于发展。目前，我们正在黄连木资源集中分布区利用黄连木现有林(混交林或纯林)建立黄连木生态能源林基地427万亩，良种繁育基地4000亩。并根据现有的资源储量、技术现状及市场供求状况，建设具有年产10万吨产能的生物柴油生产装置，加上副产品饼柏15万吨，甘油1万吨，预期年销售收入可达120216万元。

同时，我们已在陕西、河北结合绿化造林任务，规划了1000万亩的黄连木能源林基地。基地建成后到2015年 (按每亩产种子100公斤计) ，可生产100万吨种子，可生产40万吨生物柴油。如果24个省（市、自治区）扩建1亿亩(每省平均营造450万亩)黄连木能源林基地 (需黄连木种子350万公斤)，2015年则可生产1000万吨种子，可生产400万吨生物柴油，接近于欧盟与美国的产量。如果扩大植物种源与种植面积，前景还是很广阔的。因此，基地的建立既有着充分的发展空间，也有着充足的苗木供应，并可结合当地生态建设来设置生态能源林基地。

黄连木生物质能源林营造技术 篇12

1.1 地质选择

黄连木原产于中国东经110°26′~115°26′、北纬31°38′~36°25′的浅山丘陵区是黄连木在河南的最理想种植区。垂直分布于海拔150~780m。

1.2 环境选择

河南地区平均年气温12~15℃, 降水量650~1300mm, 有充足光照与热量, 1年210~240天无霜, 年积温度要达3700℃为优。

1.3 土壤选择

黄连木耐干旱, 对土壤要求不大, 在微碱性、微酸性以及中性的土壤中都能长大, 但偏向于肥沃的沙性土壤。

2 黄连木的营造技术

2.1 选择种植地

黄连木对各种土壤都有很强的适应性, 但为了达到黄连木能源应用的最大化, 可选择向阳背风、土壤肥沃与较缓的坡度和排水性良好的土地作为黄连木的种植地, 禁止种植在向风处、易涝以及海拔过高处造林。选择不同的造林地, 整地方法也不同, 即在坡度较缓的地面使用水平阶整地, 而在坡度较急的地面选择鱼鳞坑整地法。

2.2 选择种植方法

黄连木造林有植苗与直播2种方法, 但因种植目的是将黄连木作为能源木, 因此可选择植苗造林。通常在春季或秋季种植1或2年生的树苗, 春季栽植选用时间应在土壤解冻之后并在树木未萌芽之前, 秋季栽植应在落叶之时在土壤冻住之前。提倡使用嫁接苗, 可营造单纯林, 雌雄株比为1:20或1:10为主 (雄株用于授粉给雌株) 。为使黄连木生长更为茂盛, 可提前挖穴, 并在穴内加入适量的有机肥。栽植时, 按放入苗木、封土、提苗、踏实、浇水、培土的步骤来, 严格按照“三埋两踩一提苗”的步骤要领进行。栽植时更要根据不同的地域环境使用不同的栽植方法, 降低因干旱或其他自然环境的原因造成死亡的几率。

2.3 抚育管理

2.3.1 土壤管理。

主要目的是加强黄连木种子地的土地肥料量, 有松土除草、灌溉施肥和种植产肥农作物3种主要方法。即做到每年松土除草3~4次;春天施化合肥, 秋冬季施农家肥;在树苗成长前几年林间距较大时, 在树木间种植大豆之类的矮杆农作物, 提高土地利用率, 或种植一些自身产肥的植物提高土地肥沃性。

2.3.2 修剪树苗整形。

为降低黄连木结果生产所需消耗的时间, 可在栽植后对树进行整体修剪。小冠疏层形和自然开心形是常用的丰产树形, 二可选一使用。小冠疏层形适用于栽植间距较大的树丛, 常用于丘陵地区, 而自然开心形则适用于密植树丛, 常用于平坦地区。在对树木进行转型的同时, 也要做好合理修剪, 及时清除病枯弱枝, 以及生长过于旺盛的徒长枝条, 做到树木生长合乎需求。

2.3.3 雄株改雌株。

控制雌雄株的比率约在1:20与1:10之间。在春季萌动期前后, 选择生长旺盛的雌株枝条对多余的雄株进行接穗, 使其成为雌株, 以提高树林的种子产量。

2.3.4 防治病虫害。

对黄连木有威胁的病虫害主要为2种:即黄连木种子小蜂以及黄连木尺蛾。黄连木种子小蜂主要威胁黄连木的果实, 危害严重时甚至可能会造成大面积的减产甚至绝收, 而黄连木尺蛾的幼虫以黄连木的叶片与嫩枝为食, 严重时仅在1周内就可将黄连木的叶片食净。2种病虫害都会降低黄连木的经济效益。对黄连木种子小蜂的防治方法主要有:秋冬季要清理树上和树下含有黄连木小蜂幼虫的果实, 并在开花时喷洒有关农药;还可用蒸熏的方法杀死黄连木种子里的幼虫。黄连木尺蛾的主要防治方法包括冬季绞杀虫蛹, 人工捕杀幼虫和灯火诱杀成虫。

3 低产黄连木的改造

3.1 间隔植树

对疏密不均匀、生长过密的黄连木, 可保留生长较为健壮的, 其余可选择挖除或者改植在其他地方。可砍伐掉除黄连木外的其他树种, 做到林间密度为600株/dm2左右, 提高黄连木的光照量, 使其早结果, 更丰产。

3.2 改土施肥

改土施肥也可选择除草松土、扩穴改土和施加肥料或开沟埋青等方法。其中开沟埋青是指在黄连木间距之间开1条约50cm宽的沟, 在沟内放入青草, 再埋土以提高土壤肥力。改土施肥要求在开花前后或果实生长期, 追施一定量化合肥或者复合肥。

3.3 整形修剪

整形修剪不过分强求树形, 主要目的是要打开黄连木之间的间距, 以除去交叉枝、干枯枝、过密枝、病虫枝, 使得光线可以照到树干。通过修剪黄连木, 使黄连木拥有较自然, 生长更为合理的结构和均匀的枝叶, 改善其通风透光条件, 可尽早开花结果, 产量增多, 以达到可利用能源的最大化。

摘要：探讨了黄连木生长特性、如何有效栽植以达到能源的最大化、如何养育管理、降低虫害和如何改造低产的黄连木林等。

关键词：黄连木,营造技术,生物质能源林

参考文献

[1]王二燕.生物质能源植物黄连木育苗新技术[J].现代园艺, 2010 (7)