我國生物質能源的利用現狀、開發意義及發展趨勢 2018-06-20 13:54:47
摘要：隨著我國經濟的快速發展，我國的能源消耗與(yu) 日俱增。現在，我國能源年消耗量占世界能總消耗量的20%以上，而且呈現上升的態勢。
隨著我國經濟的快速發展，我國的能源消耗與(yu) 日俱增。現在，我國能源年消耗量占世界能總消耗量的20%以上，而且呈現上升的態勢。我國生物多樣性豐(feng) 富，據調查，我國有油料植物為(wei) 151科697屬1554種，其中種子含油量大於(yu) 40%的植物有154種。且我國的可開發生物質資源總量為(wei) 7t左右標準煤，其中農(nong) 作物秸稈約3.5億(yi) t，占50%以上。因此，加大生物質能源的開發利用，進行農(nong) 業(ye) 生物質能源發掘利用，不僅(jin) 可解決(jue) 農(nong) 民的增收和“三農(nong) ”問題，還可解決(jue) 目前中國麵臨(lin) 的能源短缺、環境汙染、食品安全等重大社會(hui) 經濟問題。
一、生物質能源的利用現狀
1、直接燃燒
直接燃燒主要包括爐灶燃燒、焚燒垃圾、鍋爐燃燒壓縮成型燃料、聯合燃燒。爐灶燃燒是傳(chuan) 統的用能方式，因其效率低而在逐漸被淘汰。焚燒垃圾是鍋爐在800℃-1000℃高溫下燃燒垃圾可燃組分，將釋放的熱量來供熱或發電。
壓縮成型燃料燃燒是先將生物質壓縮成密度大的性能接近煤的物質，再將其燃燒發電，因其排放的汙染尾氣小而發展前景良好。聯合燃燒是將生物質摻入燃煤中燃燒發電，此法可減少SO2、NO2等汙染氣體(ti) 的排放。
2、物化轉化
物化轉化主要包括幹餾技術、生物質氣化技術及熱裂解技術等。幹餾是把生物質轉變成熱值較高的可燃氣、固定碳、木焦油及木醋液等物質。可燃氣含甲烷、乙烷、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，可做生活燃氣或工業(ye) 用氣，木焦油是國際緊俏產(chan) 品，木醋液可形成多種化工產(chan) 品。
生物質氣化是在高溫條件下，利用部分氧化法，使有機物轉化成可燃氣體(ti) 的過程。產(chan) 生的氣體(ti) 可直接作為(wei) 燃料，用於(yu) 發動機、鍋爐、民用爐灶等場合。
3、生化轉化
生化轉化主要包括厭氧消化技術和酶技術。厭氧消化是利用厭氧微生物在缺氧的情況下將生物質轉化為(wei) CH4、CO等可燃氣體(ti) 。同時得到效果很好的可用作農(nong) 田的肥料的厭氧發酵殘留物。酶技術是利用微生物體(ti) 內(nei) 的酶分解生物質，生產(chan) 液體(ti) 燃料，如乙醇、甲醇等。
二、生物質能源的利用技術
1、沼氣發酵技術
沼氣發酵是有機物質在一定溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下，經過沼氣菌群消化的過程。沼氣發酵可生產(chan) 沼氣作為(wei) 能源，又可處理有機廢物以保護環境，經沼氣發酵後的沼渣、沼氣液是優(you) 化的有機肥料。
圖1、沼氣發酵示意圖
近年來，我國政府又加大了對農(nong) 村沼氣建設的力度並投入了巨大的人力和財力以及出台了相關(guan) 的政策給予強有機的支持。目前，我國已經掌握了畜禽糞便、工業(ye) 有機廢水等有機廢棄物的厭氧消化技術，具備了沼氣大規模開發利用的技術、裝備和施工能力。
2、燃料乙醇技術
燃料乙醇主要是以糖類、澱粉和纖維素為(wei) 原料經過發酵工藝而得到。由於(yu) 其產(chan) 量收到糧食資源的限製，成本高，難以形成大規模生產(chan) ，因而長遠考慮必須尋找豐(feng) 富且廉價(jia) 的原料來源。由於(yu) 纖維質原料非常豐(feng) 富且成本較低，因此這方麵的研究主要是集中在纖維素方麵。
3、生物柴油
生物柴油的生產(chan) 是指將植物油、動物油脂、廢食用油以及油料作物等為(wei) 原料，在以甲醇或乙醇為(wei) 催化劑作用下，將溫度加熱到230-250℃下進行酯化反應，生辰生物柴油的過程。
近幾年來，我國在生物柴油研究開發和產(chan) 業(ye) 化方麵也取得了很大的進展。目前，我國已可以利用菜籽油、大豆油、米糠下腳料等為(wei) 原料生產(chan) 生物柴油。生物柴油具有對環境友好、不容易意外失火、儲(chu) 運和使用方便等優(you) 點，是一種值得大力開發和利用的新型能源。
4、生物質固化成型技術
生物質固化技術是指在高壓或高溫高壓下通過生物質中木質素的塑化黏合，把原來疏鬆的生物質壓縮成密度極高的高品質成型燃料，以便儲(chu) 運和高效率燃燒的技術。
我國用於(yu) 生物質成型燃料的原料大部分是農(nong) 作物秸稈、農(nong) 產(chan) 品加工剩餘(yu) 物、林業(ye) 生物質資源等。其中，秸稈是固體(ti) 成型燃料原料的主要來源。我國農(nong) 作物秸稈數量大、種類多、分布廣，每年秸稈理論資源約為(wei) 8.2億(yi) t，約折合4.1億(yi) t標準煤，為(wei) 達到生物質成型燃料成為(wei) 普遍使用的優(you) 質燃料的目標，我國將加大力度開發，並高效、合理地利用生物質能。
5、生物質發電技術
目前，利用生物質發電主要有3中形式：生物質直接燃燒發電、沼氣發電和生物質氣化發電。據世界自然基金會(hui) 發表的最新報告稱，到2020年工業(ye) 發達國家15%的電力將來自生物質能發電。
根據《可再生能源“十一五”規劃》要求，到2020年，生物質發電總裝機容量達到3.0×107kW時，可替代化石能源將超過6萬(wan) t標準煤。這足以說明，在不就得將來，生物質發電在整個(ge) 發電產(chan) 業(ye) 中將扮演越來越重要的角色。
三、開發生物質能源的重要意義(yi)
1、解決(jue) “三農(nong) ”問題
“三農(nong) ”問題是我國社會(hui) 經濟生活中急需解決(jue) 的一大問題，也是我國能否實現經濟發展和全麵建設小康社會(hui) 的關(guan) 鍵性問題。促進生物質能的開發利用不但有利於(yu) 加快新農(nong) 村特別是貧困地區和少數民族地區的發展，而且有利於(yu) 發展循環經濟，實現經濟、社會(hui) 和環境保護的可持續發展。
由於(yu) 我國農(nong) 村人口眾(zhong) 多，生物質資源不集中且資源浪費嚴(yan) 重，因此大力發展沼氣池、生物質成型燃料、生物液體(ti) 燃料以及生物質發電等生物質能技術，不但能解決(jue) 農(nong) 村資源的浪費以及資源利用效率低等問題，而且有利於(yu) 改善農(nong) 村環境衛生和居住區生活條件。
未來能源林業(ye) 和能源農(nong) 業(ye) 的大規模發展，還將增加農(nong) 村就業(ye) 機會(hui) ，提高農(nong) 民收入，推動農(nong) 村城鎮化建設，振興(xing) 農(nong) 村經濟。
2、減少環境汙染、保護生態環境
在我國各種主要的能源當中，煤炭占據著主導地位，同時，煤炭的大量使用也給當地、地區和全球的環境造成了嚴(yan) 重的汙染。目前，我國溫室氣體(ti) (GHG)的排放已經超過了世界排放量要求的13%。
根據世界銀行公布的數據，預計到2020年我國的GHG排放有可能占到世界排放總量的20%。通過開發和使用生物質能替代化石能源，減少溫室氣體(ti) 排放，從(cong) 根本上解決(jue) 農(nong) 村普遍存在的“畜牧公害”和“秸稈問題”，是我國發展生物質能產(chan) 業(ye) 的長期目標。
表1、我國生物質能應用規模與(yu) 發展目標
3、保證國家能源安全
傳(chuan) 統的礦物質能源是當今社會(hui) 發展和進步的發動機，目前全球總能耗的75%來自煤炭、石油、天然氣等。但是，礦物能源是有限的。據統計，全球化石能源的枯竭將不可避免，其峰值將出現在2020-2030年，並在21世紀開采殆盡（如表2所示）。
預計2020年能源消費量將達到30億(yi) t標準煤以上，到2050年可能要達到50億(yi) t標準煤以上。因此，開發利用生物質能已成為(wei) 解決(jue) 我國能源問題的戰略選擇。
表2、世界能源擁有量及可利用情況
四、生物質能利用的發展趨勢
生物質能源是重要的可再生能源，目前，世界能源消費的40%來自生物質能源。我國是一個(ge) 傳(chuan) 統的農(nong) 業(ye) 大國，擁有豐(feng) 富的生物質能資源。
隨著經濟的發展，人們(men) 生活水平的提高，環境保護意識的增強及對生態時尚“三生態”的不斷追求，化石能源逐漸枯竭，對包括生物質能在內(nei) 的可再生資源的合理、高效地開發利用，必然將愈來愈受到各國政府和科學家的高度重視。（來源：能源日參）
