生物质能浅薄综述前言能源是人类生存与经济发展的物质基础!但随着世界经济持续、高速地发展,能源短缺、环境污染、生态恶化等问题日益加深,能源供需矛盾突出。
当前世界能源消费以化石资源为主,其中中国等少数国家是以煤炭为主,其它国家大部分则是以石油与天然气为主。
按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪,煤炭也只能维持一二百年。
所以不管是哪一种常规能源结构,人类面临的能源危机都日趋严重。
于是,可再生能源便成了能源可持续发展的炙手对象。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。
可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的,可再生能源是指可以再生的能源总称,包括水能能源、太阳能、光能、沼气等。
生物质能源主要是指雅津甜高粱等,泛指多种取之不竭的能源,严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源。
可再生能源的种类众多,有太阳能,地热能,水能,风能,生物质能,潮汐能,其来源和利用方式自然也不相同。
而生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性和总量丰富等四大优点,正是基于这些优点,生物质能成为了继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源,在整个能源体系中占据重要地位。
且2010年9月,国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,会议审查并原则通过了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。
值得注意的是,《决定》中明确指出“要因地制宜开发利用生物质能”,这被业界视为中央政府给生物质能的“十二五”发展定下的基调——国务院的高度重视,更是为我国生物质能的产业发展注入了一针“催化剂”。
目录前言 (1)生物质能的定义 (3)生物质能的分类及应用介绍 (3)我国生物质能的应用状况分析 (4)我国生物质能的发展前景分析 (6)总结 (8)生物质能生物质能定义生物质是指由光合作用而产生的各种有机体。
光合作用即利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气的过程,生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。
生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系:品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等,生物质遍布世界各地,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。
虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大,但地球上每个国家都有某种形式的生物质,生物质能是热能的来源,为人类提供了基本燃料。
生物质是指由光合作用而产生的各种有机体。
光合作用即利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气的过程,生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。
生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系:品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等,生物质遍布世界各地,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。
虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大,但地球上每个国家都有某种形式的生物质,生物质能是热能的来源,为人类提供了基本燃料。
生物质能的分类及应用介绍依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
林业资源林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等农业资源农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。
能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
生活污水和工业有机废水生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。
工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。
城市固体废物城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。
其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
畜禽粪便畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
沼气沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体,通常可以供农家用来烧饭、照明。
我国生物质能的应用状况分析我国农业废弃物主要是:农作物秸秆,每年产量约7亿吨,可做为能源用途的约3亿吨,约折合1.5亿吨标准煤;工业有机废水和畜禽养殖场废水资源理论上可以生产沼气800亿立方米,相当于5700万吨标准煤;薪炭林和林业及木材加工废物资源相当于3亿吨标准煤;城市垃圾发电每年可替代1300万吨标准煤;此外,一些油料、含糖或淀粉类作物也可用于制取液体燃料。
初步估算,近期每年可以利用的生物质能源总量约为5亿吨标准煤。
2006年底全国生物质能发电累计装机容量220万kW,其中蔗渣热电联产170万kW;农林废弃物、农业沼气、垃圾直燃和填埋气发电50万kW。
2006年,国家和地方发改委共核准39个生物质能直燃发电项目,合计装机容量128.4万kW,投资预计100.3亿元,2006年当年完成5.4万kW。
此外,2006年完成生物质气化及垃圾填埋气发电3万kW,在建的还有9万kW。
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
我国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。
目前用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
兆瓦级生物质气化发电系统已经推广应用20多套,十一五期间,国家863计划支持建设了6MW规模的生物质气化发电示范工程。
我国生产燃料乙醇的原料丰富多样,如甘蔗、木薯、玉米等。
近年来,在全国各地试种杂交甜高粱,获得了高糖高产品种,其每亩茎秆产量4吨以上。
甜高粱茎秆汁液是生产乙醇的优质原料,十五期间,通过国家863计划的支持,已开发出利用甜高粱茎秆汁液、玉米秸秆类纤维素废弃物等制取乙醇的技术,并完成了中试装置的建设和研究试验,建成年产5000吨规模的甜高粱秸秆制取乙醇燃料工业示范工程及年产600吨规模的纤维素废弃物制取乙醇燃料技术中试设施。
生物柴油作为一种优质的生物液体燃料,是我国生物质能产业的一个发展方向,目前上处于试验研究及小规模生产与应用。
存在的主要问题是成本过高。
利用廉价原料和提高转化率是生物柴油市场化的关键,我国应重点研究以可再生含油植物为原料制备生物柴油。
科技部以将生物柴油技术列入十一五国家863计划和国际科技合作计划。
此外,生物质致密成型、生物质裂解与干馏技术也取得了进展。
目前,可以采用如下方法利用生物质能:一是热化学转换技术,获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;二是生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;三是利用油料植物所产生的生物油;四是直接燃烧技术,包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。
从技术成熟性上看,目前我国生物质气化发电技术处于国际先进水平,而生物燃油特别是生物乙醇的研发、示范也取得了相当的经验。
热解气化技术。
目前全国已经建设推广了100多个示范工程。
生物质发电在我国已经有40年的历史,其主要原料是稻壳和谷壳,且主要用于大米加工厂。
由于发电规模小,经济效益差,发展缓慢,发电规模一直维持在60~200kW。
直接燃烧技术。
成型燃料热性能优于木材,与中质混煤相当,而且点火容易,便于运输和贮存,可作为生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料。
目前我国生物质能源开发存在多种问题。
首先,新技术开发不力,利用技术单一。
生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育没有突破性的进展。
其次,由于资源分散,收集手段落后,我国的生物质能利用工程的规模很小;为降低投资,大多数工程采用简单工艺和简陋设备,设备利用率低,转换效率低下。
最后,相对科研内容来说,投入过少,使得研究的技术含量低,多为低水平重复研究,最终未能解决一些关键技术。
另外也存在一些消极因素影响生物质能源产业的发展。
第一,在现行能源价格条件下,生物质能源产品缺乏市场竟争能力,投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性,而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。
第二,技术标准未规范,市场管理混乱。
第三,目前,有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性,各级政府应尽快制定出相关政策,如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。
第四,民众对于生物质能源缺乏足够认识,应加强有关常识的宣传和普及工作。
第五,政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视,开发生物质能源是一项系统工程,应视作实现可持续发展的基本建设工程。
我国生物质能的发展前景分析生物质能源有着较为广阔的发展前景。
首先,我国林业生物质能源原料丰富。
在已查明的油料植物中,种子含油率在40%以上的植物有150多种,能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。
其次,可以利用边际性土地种植非粮能源作物。
据专家介绍,我国存在约1亿公顷的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地,不宜种植粮食作物,但可以作为能源等专业植物种植的土地。
按这些土地的20%利用计算,每年约生产10亿吨生物质,每年至少可产酒精和生物柴油约1亿吨。
第三,我国农林业的废弃物都可作为生物能源原料。
我国每年生产粮食5亿吨,产生秸秆近7亿吨,这都可以成为生物能源的主要原料。
此外,农业生产中的畜禽粪便,森林中的枯枝腐叶,城市的工业有机废弃物,城市生活中废弃的厨余垃圾、泔水等等,所有的有机物质都可以转化为生物能源。