生物质能的研究进展

201l年第5期广东化工第38卷总第217期www.gdchem.com生物质能的研究进展屈叶青,朱小顺,罗晓霞(湖南长岭石化科技开发有限公司,湖南岳阳414012)摘要]文章介绍了生物质能的概念,概述了国内外生物质能的利用现状,阐述了生物质能转化技术的研究进展,展望了生物质能利用的发[关键词]-·次能源;生物质能;转化技术;热化学转化中图分类号]TB3文献标识码A文章编号]1007-1865(201105-0013-02Research Progress of Biomass energyQu Yeqing, Zhu Xiaoshun, Luo Xiaoxia(Hunan Changling Pectrochemical S&T Developing Co, Ltd, Yueyang 414012, China)Abstract: The concept of biomass energy, the status of its utilization at home and abroad, research progress of its conversion technology, and the prospects of itsdevelopment were presentedKeywords: primary energy; biomass energy; conversion technology thermochemical conversion能源短缺和环境污染日益成为制约人类社会发展的主要生物质能的转化技术一般分为物理转化热化学转化和生问题。根据国际能源机构的统计,若按目前的水平开采世界已物转化。生物质能转化技术及产品如图1所示。探明的能源,人类使用的主要能源一石油、天然气和煤炭供造成环境问题日益严重,如全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈平衡、释放有害物质、引起酸雨等。因此,开发新的桦代能源已成为21世纪必须解决的重大课题。生物质能具有含热化转化硫量低、灰分小,特别是CO2近“零”排放的特点,是一种理想的可再生能源因此生物质能的开发利用受到世界各国的普遍关注1生物质能概念生物质(boma是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物的能再生的物质。生物质能 biomass energy或bioenergy)是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用,将太木吨内肉内向向阳能转化为化学能固定和贮藏在生物体内的能量。生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源,具有坏境友好和可再生双重功能。生物质资源丰富,包括林业生物质;农业废弃物;人畜粪便;城市垃圾;有机废水;水生植物;能源植物图1生物质能转化技术Fig. I Biomass energy's conversion technology2生物质能的利用现状研究开发利用生物质能这种可再生能源已经成了世界各学转化包括热解、气化、液化和直接燃烧四种。国的一项重要任务。国外的生物质能利用则主要集中在把生物质转化为电力和把生物质转化为燃料方面。从20世纪70年代( Pyrolysis)末期开始到现在,许多国家都制定了相应的开发研究计划,如热解是在少量给氧或不给氧的热力作用下,使生物质分解产生碳氢化合物、含油液体和残炭的混合物。通过生物质热解巴西的酒精能源计划、美国的能源农场欧盟的生物柴油计划、及其相关技术,可生产焦炭和甲醇、丙酮、乙酸、焦油等副产日本的阳光计划和印度的绿色能源工程等。目前,巴西采用甘蔗制乙醇作为汽车燃料,年产量达1400万t,成为世界上最物。热解按温度、升温速率、反应时间和颗粒大小等条件,大的燃料乙醇生产国和出口国。美国计划在2020年,生物燃可分为慢速热解、常规热解和闪速热解3种方式。快速热解是油取代全国燃油消费的0%,生物基产品取代石化原料制的稻壳、木屑等的千燥物料是快速热解工艺的理想原料。由快品的25%,减少相当于7000万辆汽车的碳排放碌约1亿每年增加农民收入200亿美元。2001年欧盟生物质能的消费速热解工艺获得的液体燃料含氧量高,但是热值较石化燃料量为5600万t油当量,预计2010年达到7700万t油当量低,还需要进一步精制处理才能有效利用。如果能够开发出选占汽车燃料消费的557%。据估算我国可开发的生物质能资择性优良的快速热解工艺,生产出低含轼碌,高热值的液体燃源总量约7亿1标准煤。我国生物质能占全部能源消耗总量料,那么快速热解工艺将具有非常强的竞争力。中科院理化的20%,主要通过炉灶燃烧获得热能,转化效率仅10%~15技术研究所在不外加氡的条件下,利用生物质直接脱氧液化制%,生物质能转化技术刚刚起步备高热值的碳、氢液体燃油的工艺路线,得到组成、HC摩尔丽引心手乙科学家须,至20年,生物质能源将提供世界60%的比与热价等方而与石油均很料似的液体燃油传石油,是日40%的液体燃料植物石油、酒楠),使全球CO2的排前较理想的熊替代化石能源的生物质液体燃料32太幅度减少:生物质能可能域为末来持续发展能源系中国煤化工组成生物质的碳氢化合物转体的过程。这些产物既生物质能的转化技术可供CNMHG,进行热电联产联供m副需稱日期科技厅科技计划重点项目(2010ck200、湖南省科技厅产学研结合技术创新工程(2010XK6043)1982-),男,湖南衡阳人,硕土,课题负责人,工程师,主要研究方向为催化新材料广东化工2011年第5期14www.gdchem.com第38卷总第217期从而实现生物质的高效清洁利用70%2。在美国,生物质发电装机容量已达05GW,70%为在气化反应的工艺和设备研究方面,流化床技术是科学家生物质-煤混合燃烧工艺,单机容量10~30MW,发电成本3们关注的热点之一。印度Ana大学新能源和可生能源中心6美分kWh。预计到2015年装机容敏将达16GW。奥地利成开发研究用流化床气化农林剩余物和糈壳、木屑、甘蔗渣等,功地推行建立燃烧木质能源的区域供电计划,目前已有八九十建立了一个中试规模的流化床系统,气体用于柴油发电机发电个容量为1002000kW的区域供热站,年供热10×109MJ美国Hawa大学建立了日处理生物质量为100t的工业化法国、瑞典、丹麦、芬兰和奥地利是利用生物质能供热最压力气化系统。 Vermont大学建立了气化工业装置,其生产能国家,利用中央供热系统通过专用的网络为终端用户提供热水力达到200d,发电能力为50Mw0。或热量。物质气化发电是利用气化技术,把农林废弃物中国传统生物质能开发利用已是商业化技术,可开发资源燃气体进行发电。意大利发展了12MW生物质整体量约00Mtce,利用省柴炕灶后,效率有了很大提高。目前合循环发电技术GCC示范项目,发电效率达31.7%。瑞中国现代生物质能中用于直接燃烧的高效燃烧锅炉有200多典试验加压整体煤气化联合循环发电技术 BIGCC)。英国和美台,其技术大多来自丹麦BWE公司,效率均可达80%s。国有3个生物质气化联合循环发电示范项目,装机容量6~104结束语能成为生物质能转化的主导技术之生物质能利用前景十分广阔,但真正实际应用还取决于生与发达闵家生物质热化学转化利用技术相比,我国很多科物质的各种转化利用技术能否有所突破。随着研究的不断深研单位虽然在相关方面取得了较为显著的成果,但是仍然生物质这神清洁的可再生能源成为最便宜最有竞争力的能源小型生物质煤气炉灶,中科院广州能源研究所研制了上吸式气之一。化炉,山东省能源研究所研制出燃用农作物秸秆(以玉米秆为主)的固定床气化炉。浙江大学在固定床气化炉的基础上发展参考文献中热值气化技术。中科院广州能源研究所在三亚建成的大型1 Chap inDM, Fuller Cs, Peason GL, A new silicon p-n junction photocellAW生物质木屑)气化发电厂已投入使用但开发的4MW生for convening solar radiation into electrical power[]. Appl Phys, 1954, 25物质气化发电技术在稳定达行、焦油清除、气体净化等技术上125-131还需要提高。日前,我国已开发和推广MW级生物质气化发[2]梁卫平.21世纪生物质能研究[门]科技情报开发与经济,2007,17(4):电系统应用20多套。国家高科技发展计划(863计划)将建设4Mw规模生物质(秸秆)气化发电的示范工程,预计系统发电效「3]郑冀鲁,朱锡锋,郭庆祥,生物质制取液体燃料技术发展趋势与分析叮达到30%左右。[.中国工程科学,2005,7(4):5-103液化( Liquefaction)4】王丰华,陈庆辉生物质能利用技术研究进展门化学工业与工程技术,2009,303):3235境条件下,原料丝较长时间分解反应形成液体产品的过程,包5mnz, Mohammad O, Ethanol production from crude whey by生物质屮的纤维素及半纤维素首先转化成单糖或多糖,再经发戌志梅.从战略高度认识开发生物质能产业的重要意义[.精细化工原酵形成酒精。直接液化法是在高温高压下通过催化剂使生物质料及中间体,2006,7:7-10生成液化油,以供作汽车燃料lobal Bioenergy Potential Through前研究较多的生物质液化技术有生物质酯化制生物柴2050(J]. Biomass and Bioenergy, 2001, 20: 151-159生物质水解发酵制取乙醉技术和生物质裂解液化[8]錢雅弦,发展生物质能产业的影响因素研究D]上海交通大学硕土学术。国外技术发展比较成熟,已有40余套装置在运行,最位论文,2008:11大的日处理能力在100以上。美国和收盟生物柴油的年生产能[9 Eriksson Gtrem B. Combustion of wood hydrolysis residue in a 150力均在100万t以上。 logen公司采用加酸爆破预处理和酶水解kw powder burner[. Fuel, 2004, 83: 1635-1641工艺,在加拿大谨太华建立了日加工友秆40的生产示范装 Is composition of conjugat-cd polymer/fullerene bulk-heteroi2bo4本约523美元,比玉米酒精生产成本高20%左右。加拿大西cells(J]. Organic Electronics, 2006, 7: 251-259安大略大学开发的生物质直接超短接触液化技术,大规模工业| Elials Stathatos, Panagiotis Cianos,, VaKo Javanovski, et al. Dye-sensitized化生产成本仅为50加元约合人民币300元,是生物质液化 photo-electrochemical soler cells based技术的重大突破,其技术经济评价表明,目前的生产成本已可与常规的石化燃料相竞争。国内技术发展正处于研究试验阶2005,169:1025-1037,[2是正舜,吴创之,郑舜鹏,等,4MW级生物质气化发电示范工程的设段,其屮具有代表意义的研究成果包括由中国科技大学生物质计研究门能源工程,2003,(3):1417洁净能源实验室研制可年产生物油约10000“YNP-1000A生物质热解液化装置”,以及由华中科技大学煤燃烧国家重点3]陈霞,魏世杰.国外生物质能源产业发展理论与实证研究综述[]全实验室开发设计的生产能力为100kgh“车栽移动式生物质流国商情:经济理论研究,2006,(3):87-89化床热14]Faaj A P C. Bio-energy in Europe: Changing Technology4直接燃烧( Direct CombustionChoices[J]. Energy Policy, 2006, 34(3): 322-342将生物质作为燃料在高温下直接燃烧,是最简单的热化学151张世坤,许晓光,我国当前的能源问题及未来能源发展战略门.能源转化工艺。直接燃烧生物质的热效率较低,仅为10%~30%工艺和2类生物质锅炉直接燃烧发电以及生物顾煤混舍燃烧进展东化王,201,36:14《广东化工》征稿中国煤化工《广东化工》创刊于1974年,是广东省唯一省级化工综合性科全国发行。刊号为:CN44-1238/TQ,ISSN1007-1865。欢迎投稿!CNMHG投稿方式方式1在线投稿:登录www.gdchem.com《广东化工》杂志网在线投稿方式2邮箱投稿:gdic200@l63c0m;邮件主题:作者名单位文章题目