我国生物质能利用现状及发展趋势

黄梅+吕豫辉

摘 要：生物质能作为一种可再生的清洁能源，其高效开发利用将会有效缓解全球能源危机和环境危机，同时也能优化全球能源结构，实现可持续发展。本文对生物质能的利用技术和国内外的发展情况作了简要概述，展望了生物质能的发展前景。

关键词：生物质能；直接燃烧；气化

1 引言

能源作为人类的物质基础，国家稳定发展的保障，在世界经济飞速发展的过程中日益枯竭，同时由于化石能源的过度开采和使用引发的环境问题也愈发严峻。所以作为清洁能源之一的生物质能，是唯一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或产品的碳资源[1]。同时生物质能还具有资源丰富、可再生和分布广泛等优点。

2 生物质能利用技术分类及发展现状

2.1 生物质能技术分类

生物质能作为一种低硫、低成本的清洁燃料，与其他能源相比，其直接燃烧效率较低，故需对其进行转化后再利用。目前对于生物质能常用的转化技术有热化学法、生物化学法和直接燃烧等。其中热化学法即在温度较高的条件下，通过转换技术将生物质转换成流体燃料，彭武厚和陆鑫等人还对过程中的转换方式进行了详细研究[2]。生物化学法则是利用微生物发酵来制取能源物质；提取法则是用生物质提取生物油。

2.2 直接燃烧技术

生物质直接燃烧主要有炉灶燃烧和锅炉燃烧。传统的炉灶燃烧虽然成本低、操作简单，但燃烧效率只有10%～18%。锅炉燃烧则是采用高科技的燃烧技术，将生物质直接作为锅炉燃料，以此提高其燃烧效率。该技术适用于生物质资源较多且相对集中的地区。同时我国许多科研机构和高校都对生物质燃烧锅炉进行了研究，并获得一定成功。哈尔滨工业大学就对燃烧生物质的流化床燃烧技术进行了研究，并研制了以甘蔗渣为燃料的流化床锅炉。而国外的流化床燃烧技术已经具备一定的规模，波兰在1998年就已拥有近2000个小型生物质锅炉；美国的多家能源公司都生产出了高效率的流化床锅炉。丹麦研发的高倍率循环流化床锅炉，将煤炭和干草按一定比例投入炉内燃烧，输出热功率可达80MW[3]。

2.3 气化发电技术

生物质气化发电技术是通过气化炉将生物质热解处理形成清洁的可燃气，再将其通入发电机组进行发电。该技术不仅工艺灵活、生产成本低，同时还可减少对环境的污染。

我国在上世纪末就开始了对生物质气化技术的研究，目前正处于试验阶段[4]，同时我国的整体气化联合循环系统正在建设当中，基本达到国外先进水平。同时在1MW生物质气化发电系统的基础上研发出4-6MW的生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电系统，并投入使用，该发电机组功率可达500kW[5]。此外我国用于气化发电的生物质原材料已经不仅仅局限于木炭和动物粪便，植物的残余物、木材等一些体积较大的生物质也被利用起来了。其中山东省科学院能源研究所研发的秸秆生物质气化集中供气系统，在农村具备良好的应用前景，而且其供气成本低于0.15元/m3，截至目前我国已推广建立100多个示范工程[6]。

2.4 生物质沼气利用技术

生物质沼气发电技术是将我们日常生活中产生的数量巨大的有机废物，如生活垃圾、禽类粪便等，经过微生物在厌氧条件下发酵后得到沼气，以此推动发电机组发电。并且利用设备在发电过程中产生的余热来提高沼气的生成率，从而提高沼气的发电效率。我国作为目前世界上沼气开发利用效果最好的国家，技术也发展的相当成熟，已进入商业化应用阶段，有用户沼气池688.7万户，综合利用户数340万户，利用率大87%以上。此外我国的大中型沼气工程多达1000多处[7]。

3 国内外生物质能利用情况

经济全球化的到来，也导致了能源危机，不可再生能源的过度消耗和环境恶化，迫切的需要人类开发新的可再生能源。我国的生物质能主要用于发电、沼气产业、液体燃料等；而德国的生物质能主要是与煤混合用于发电和产气等行业[8]。同时英国也建立了要在十年之内由生物质能提供国家电力需求的10%的目标[9]；欧盟更是早在1998年的时候就提出，生物质能的利用在2010年将会达到能源总耗的12%，比1998年生物质能的利用率还要高出2倍多[10]。法国也提出了要在2年之内将生物质燃料的产量提高3倍的目标，并立志成为欧洲生物质燃料生产的第一大国[11]。此外还有不少国家也将研发生物质能的利用作为其发展方向，像日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等[12]。

4 生物质能利用的发展趋势

我国能源储量丰富，但人均占有量非常低，不到世界平均水平的15%，近阶段我国汽车工业大规模发展，矿物燃油的短缺问题愈加明显[13]。所以发展可再生能源是优化我国能源结构和减少环境污染的唯一出路。但是目前我国生物质能商业化应用还处于起步阶段，还需要加大研发力度、继续完善生物质能工业体系和提高市场竞争力等。

参考文献

[1]袁振宏，罗文，吕鹏梅，王忠铭，李惠文.生物质能产业现状及发展前景[J].化工进展，2009，28（10）.

[2]彭武厚，陆鑫.生物质能的电能转化[J].上海电力，2005.（6）：584-587.

[3]別如山，李炳熙，陆慧林等.燃生物质废料-流化床锅炉[J].热能动力工程，2000，15（4）344～347.

[4]钟浩，谢建等.生物质热解气化技术的研究现状及其发展[J].云南师范大学学报，2001，21（1）41～45.

[5]吴创之，马隆龙，陈勇.生物质气化发电技术发展现状[J].中国科技产业，2006，76-79.

[6]罗婕，刘志国.生物质利用技术研究进展[J].2006，49（2）：48-50.

[7]丛璐，徐有宁，韩作斌.生物质能及应用技术沈阳工程学院学报（自然科学版）2009，1，5（1）.

[8]Janet Nagel. Biomass inenergy， especially in the state of Brandenburg， Germany. Ecological Engineering [J].16，2000：103～110.

[9]Peter Mckendry. Energy production from biomass（part）：overview of biomass， Bioresource technology [J].2002，83：37～46.

[10]Kyriakos Maniatis，Enzo Millich. Energy from biomass and waste： the contribution of utility scale biomass gasification plants. Biomass and bioenergy [J].1998，15（3）：195～200.

[11]辛欣.生物质能-未来全球能源的新亮点[J].节能与环保，2005，（10）：15～17.

[12]余珂，胡兆吉，刘秀英.国内外生物质能利用技术研究进展[J].江西化工，2006，04，008，30～33.

[13]陈锦清，黄锐之.基因工程创制油菜种子基生物燃油的关键技术[J].生物技术通报，2005，（6）：46～50.endprint