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生物质能技术现状与发展

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来源: 作者: 2018-10-28 22:19:01

生物质能技术现状与发展

摘要:宣传生物质能在现代能源领域里不可替代的重要性。寻求生物质能资源利用的新模式,推广改进农村燃料结构,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

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大的今天,各发达国家和部分发展中国家对工农业废弃物正在进行大规模开发利用,特别是发达国家工农业废弃物综合利用后产生的能源资源在国家能源消费结构中所占比重逐年增大。据美国历年来能源利用情况统计,在美国,2005年可再生能源利用总量已达到2.16亿吨标准煤,占全美总能源消耗量的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转化技术,主要是乙醇、生物柴油、生物质发电、工业生物技术制氢等,以减少对常规能源的依赖。世界各国也制定了生物质能的开发研究计划,如中国《可再生能源中长期发展规划》、日本的阳光计划、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。这些政府的倡导行为为推动生物质能源的开发利用进一步打下了坚实的基础。开发高效、低成本的纤维素燃料乙醇生产技术、生物质热解液化技术、生物质合成燃料等技术,对我国推进可再生能源产业的发展意义重大。

1国内外生物质能技术现状

目前,国内外城市废弃物和农业废弃物的生物质能转换技术和装置很多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营。以吉林省为例,根据吉林省科技厅提供的数据到2006年全省已经建成小型户用沼气池36000多个,年总产气量约1007万立方米。大型沼气工程8座,逐步发展了生物质气化、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—好氧化处理高浓度有机废水生产沼气的技术推广和应用为主,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。目前能够进行商业化开发和利用的主要是乙醇燃料技术和秸秆气化发电技术、沼气发电技术、沼气集中供气技术、秸秆成型技术等。据不完全统计,到2006年底,我国可再生能源的年利用力量总计为2亿吨标准煤,约占我国一次能源消费总量的8%。其中城市废弃物和农业废弃物生物质能源的开发利用占有相当的比重。工业废弃物由于数量多、集中基本上都能得到合理的利用。城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,而且物料松散不利于运输,成本往往很高,根据目前所了解的在建项目和完工已投入使用的项目以及已经使用了一段时期的项目情况通过技术经济分析发现所投资金回收期过长是制约发展生物质能转换技术和装置的关键因素。以沼气集中供气系统为例不利的原因如下:一是集中供气系统造价昂贵,一动就几十万元,户均数千元,一次性投入较大。二是必须整村连片推广,居民较分散,系统维护费用高。三是统一的供气时间,用户在非供气时间无法使用。因此可再生能源在我国的大规模开发利用还存在很多问题。据有关资料介绍在吉林省大安市每建一个8m3的沼气池要投入2400多元。吉林省桦甸市到2007年3月底共建沼气池560个,总投资额近200万元。又如山东南关沼气工程用于购买发酵罐、贮气罐、脱硫设备、通电设备和铺排管道等的费用共达307万元,而且按目前的技术水平,这一工程的设计寿命只有15年左右。按预计的年产沼气25万立方米算,如果项目完全按市场规律运作,把成本、人员工资等都算在内,每方气卖5元都不挣钱。多以降低可再生能源成本即需要国家法规政策的支持,有需要依托科技进步和技术创新。

2当代生物质能源利用的主要技术

2.1生物质气化技术

作为生物质气化原来的城市废弃物和农业废弃物必须满足物质燃烧三要素:(1)具有可燃烧的物质成分,(2)有高于可燃烧物质燃点的温度,(3)不间断的氧气供应。在人工特定的热力学条件下满足物质燃烧三要素的城市废弃物和农业废弃物能经过热解反应、氧化反应、氧化还原反应等转化成含一氧化碳、氢和低分子烃类的可燃气体。我国山东省能源研究所创立了目前世界上最先进的“二步法”气化技术。取得了不同反应条件对热解气化产物的影响和热解气化装置的工艺参数。

生物质气化技术的应用是十分广泛的,涉及到我们日常生产、生活的方方面面。例如生物质气化供热技术、工农业中的烘干技术、生物质气化发电和集中供气技术等等。

2.2生物发酵技术

在我国已经形成工业化,技术亦趋成熟,利用的原料主要是城市废弃物和农业废弃物(动物粪便和高浓度的有机废水)。采用微生物在密闭空间厌氧发酵,生成沼气,酒精等能源产品。到2006目前我国酒精年产量为300多万吨,仅次于巴西(每年以甘蔗渣作为原料,生产30亿加仑酒精)、美国(15亿加仑的燃料酒精),列世界第三。其中发酵法酒精占绝对优势,据统计我国80%左右的酒精用玉米原料,10%的酒精用废糖蜜生产,以纤维素原料生成的酒精约占2%左右。我国生物沼气技术已经相当成熟。客观上它具有极易利用分布相对分散的养殖厂、秸秆等资源的优势。主要有农村家用沼气池、大中型沼气工程和生活污水净化、城市废弃物处理沼气池等。

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