生物质能技术现状与发展

第28卷第2期农业与技术Vol 28 No. 22008年4月Agriculture&Techno生物质能技术现状与发展董天峰李君兴张蕾蕾张重(吉林省农业机械研究院,吉林长春13002【摘要】童传生物质能在现代能源领城里不可瞽代的熏要性。寻求生物质能资源利用的新模式,推广改进农衬燃料结构,改变农民炊事方式,保护农村的生态环境,提高农民的生活质量【关键词】生物质;可再生能源中图分类号;S188文献标识码:A我国每年的社会生产活动都要产生大量的工农业废弃物,随着科学技术的发展人们认定这些1国内外生物质能技术现状废弃物是宝贵的可再生能源。在石油价格高居不下以及大量使用石化能源对生态环境破坏越来越目前,国内外城市废弃物和农业废弃物的生大的今天,各发达国家和部分发展中国家对工农物质能转换技术和装置很多已达到商业化应用程业废弃物正在进行大规模开发利用,特别是发达度,实现了规模化产业经营。以吉林省为例,根国家工农业废弃物综合利用后产生的能源资源在据吉林省科技厅提供的数据到20年全省已经建国家能源消费结构中所占比重逐年增大。据美国成小型户用沼气池360多个,年总产气量约历年来能源利用情况统计,在美国,200年可再07万立方米。大型沼气工程8座,逐步发展了生能源利用总量已达到2.16亿吨标准煤,占生物质气化、液化和发电技术、秸秆成型技术等。气化以厌氧发酵技术、利用厌氧——好氧化处理美总能源消耗量的6%,已成为能源替代品开发的主要领域。美国能源部现在大力发展的生物质高浓度有机废水生产沼气的技术推广和应用为主,转化技术,主要是乙醇、生物柴油、生物质发电、同时发展生物质能源的直接气化技术。在生物能源液化技术方面中国尚处于探索和试验的阶段。工业生物技术制氢等,以减少对常规能源的依赖。目前能够进行商业化开发和利用的主要是乙醇燃世界各国也制定了生物质能的开发研究计划,如料技术和秸秆气化发电技术、沼气发电技术、沼中国《可再生能源中长期发展规划》、日本的阳光气集中供气技术、秸秆成型技术等。据不完全统计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和计,到2006年底,我国可再生能源的年利用力量巴西的酒精能源计划。这些政府的倡导行为为推总计为2亿吨标准煤,约占我国一次能源消费总动生物质能源的开发利用进一步打下了坚实的基量的8%。其中城市废弃物和农业废弃物生物质础。开发高效、低成本的纤维素燃料乙醇生产技能源术、生物质热解液化技术、生物质合成燃料等技于数中国煤化工工业废弃物由CNMHG理的利用。城术,对我国推进可再生能源产业的发展意义重大。市废弃物和农业废弃物虽然量很大,但以农业废弃物和木材废弃物为主的生物质资源分布太分散v.28N.2农业与技术2008年4月:10而且物料松散不利于运输,成本往往很高,根据件对热解气化产物的影响和热解气化装置的工艺目前所了解的在建项目和完工已投入使用的项目参数。以及已经使用了一段时期的项目情况通过技术经生物质气化技术的应用是十分广泛的,涉及济分析发现所投资金回收期过长是制约发展生物到我们日常生产、生活的方方面面。例如生物质质能转换技术和装置的关键因素。以沼气集中供气化供热技术、工农业中的烘干技术、生物质气气系统为例不利的原因如下:一是集中供气系统化发电和集中供气技术等等。造价昂贵,一动就几十万元,户均数千元,一次2.2生物发酵技术性投入较大。二是必须整村连片推广,居民较分在我国已经形成工业化,技术亦趋成熟,利散,系统维护费用高。三是统一的供气时间,用用的原料主要是城市废弃物和农业废弃物(动物户在非供气时间无法使用。因此可再生能源在我粪便和高浓度的有机废水)。采用微生物在密闭空国的大规模开发利用还存在很多问题。据有关资间厌氧发酵,生成沼气,酒精等能源产品。到料介绍在吉林省大安市每建一个8m3的沼气池要006目前我国酒精年产量为300多万吨,仅次于投入2400多元吉林省桦甸市到200年3月底共建巴西(每年以甘蔗渣作为原料,生产30亿加仑酒沼气池560个,总投资额近200万元。又如山东精)、美国(15亿加仑的燃料酒精),列世界第南关沼气工程用于购买发酵罐、贮气罐、脱硫设三。其中发酵法酒精占绝对优势,据统计我国备、通电设备和铺排管道等的费用共达307万元,80%左右的酒精用玉米原料,10%的酒精用废糖而且按目前的技术水平,这一工程的设计寿命只蜜生产,以纤维素原料生成的酒精约占2%左右。有15年左右。按预计的年产沼气25万立方米算,我国生物召气技术已经相当成熟。客观上它具有如果项目完全按市场规律运作,把成本、人员工极易利用分布相对分散的养殖厂、秸秆等资源的资等都算在内,每方气卖5元都不挣钱。多以降优势。主要有农村家用沼气池、大中型沼气工程低可再生能源成本即需要国家法规政策的支持,和生活污水净化、城市废弃物处理沼气池等。有需要依托科技进步和技术创新。2.3生物质压制成型技术把生物质压制成块状燃料(如块型、棒型燃2当代生物质能源利用的主要技术料),以便集中利用、提高热效率,降低运输成本。生物质的间接燃烧与固化成型技术的高能耗、2.1生物质气化技术高成本、低产出的老大难问题。目前,已开发的作为生物质气化原料的城市废弃物和农业废技术有很多,例如秸秆气化发电机组、使用林产弃物必须满足物质燃烧三要素:(1)具有可燃烧业、造纸厂的废弃物、家具厂的边角料为原料的的物质成分,(2)有高于可燃烧物质燃点的温度,专业蒸汽锅炉等。(3)不间断的氧气供应。在人工特定的热力学条24工业生物技术件下满足物质燃烧三要素的城市废弃物和农业废工业生物技术是当代能源利用的重要部分,弃物能经过热解反应、氧化反应、氧化还原反应以微中国煤化化,大规模生等转化成含一氧化碳、氢和低分子烃类的可燃气产人CNMHG、材料等,是体。我国山东省能源研究所创立了目前世界上最解决人类自前面临的资源、能源及环境危机的有先进的“二步法”气化技术。取得了不同反应条效手段。目前酶催化的最佳温度为室温,但是微:2008年4月农业与技术Vol 28 No. 2生物或酶的筛选往往是十分困难的,它直接涉及省白城市进行秸秆液化技术的中试,目前还没实到项目的成败。耐热、耐酸碱盐和耐有机溶剂的现产业化。特种微生物在工业生物催化应用是科学研究的重3.3干法沼气发酵工艺的研究点。如能提高生物催化反应温度就能大大提高反目前沼气发酵均采用的湿法技术,具有能耗应效率,缩短反应时间,将会使目前的生物催化高、处理干物质的成本高、北方地区冬季不产气工艺反应效率提高很多倍,从而大大降低成本。或产气困难等一系列缺点,限制了其适用的范围和地域。但干法沼气发酵如何在发酵期防爆,怎3生物质能源利用技术的发展方向样用高度安全可靠的控制系统进行有效的控制,发酵菌群在发酵物重的快速繁殖技术等等都是进31根据需要对微生物或天然酶进行改良,提高步研究的重点。其耐热、耐酸碱盐及耐高浓度有机溶剂的性能34积极在农村及偏远地区推广户用型燃气炉技加强微生物或酶在工业生产中的活性和稳定术性,获得能充分满足工业生产性能的生物催化剂。户用型燃气炉是一种新型环保节能产品,以3.2生物质能的液化转换技术农作物秸秆、农林废弃物为主要气化原料,采用随着我国利用陈化粮生产乙醇技术成功的推直接燃烧技术,取消了系统所有联接管路除焦油向市场,这种以陈化玉米为原料生产的清洁燃料装置,使结构更加紧凑,运行更加安保可靠。以直接替代汽油的技术十分令人关注。政府下大力向农户供应炊事燃气(取替煤气罐)、冬季取暖度推广乙醇汽油,以有效的减少对石油的依赖及(取替煤)为主要目的。以农村量大面广的农、林有害气体的排放。有条件的地方纷纷上马建厂,废弃物等生物质;以分散的用户对应分散的资源这从根本上解决了农民卖粮难,进一步增加农民为方法。在改变农村传统炊事习惯,减少农民开的经济收人。但是产能扩大后,陈化粮已不够用支,提高农民生活质量等方面具有较大的推广价了,只好用商品粮,使我国和美国今年的畜牧产值。每个家庭每天只需要几公斤植物原料,就可品价格从鸡蛋到牛肉全面上扬。所以发展生物质解决全天的生活用能,完全可以取代农村传统能源不能过分依赖粮食,必须开发木质纤维素类柴煤灶,替代液化气。而且每个户用型燃气炉的资源,才能可持续地支撑生物质能源产业的发展,投资仅400~600元,若采用砖砌燃气炉投资会更满足国家未来对液体燃料的需求已成为共识。开少、燃料用费可不计。远低于户用沼气的投资额、发高效、低成本的木质纤维素燃料乙醇生产技术、使用费用。可谓投资少、见效快,节能环保效益生物质热解液化技术、生物质合成燃料技术,对高。大力推广户用型燃气炉,有可能取代沼气、于我国推进可再生能源产业的发展意义重大。将秸秆气化集中向用户供气的模式。生物质经预处理后在反应设备中,添加催化剂经化学反应裂解农业废弃物的纤维素、半纤维素参考文献和木质素(玉米秸秆等)生成液化油或生物质燃吗用[M].化学工业出版LL中国煤化工气的技术,美国、新西兰、日本、德国、加拿大CNMH国家都先后开展了研究开发工作。我国正在吉林2张门]化学工业出版社农业科技出版中心,2002