《新能源與發(fā)電技術(shù)》課件第5章

第5章

生物質(zhì)能及其發(fā)電技術(shù)5.1概述5.2生物柴油及生物燃料乙醇

5.3制備方法5.4國內(nèi)生物質(zhì)能的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)

5.5國外生物質(zhì)能的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)5.6我國生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題 5.1概述

生物質(zhì)能是太陽能在地球上的另一種存儲(chǔ)形式。生物質(zhì)能是最有可能成為21世紀(jì)主要能源的新能源之一。據(jù)估計(jì)，植物每年儲(chǔ)存的能量約相當(dāng)于世界主要燃料消耗的10倍，而作為能源的利用量還不到其總量的1%。事實(shí)上，生物質(zhì)能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍然有15億以上的人口以生物質(zhì)作為生活能源。生物質(zhì)燃料是傳統(tǒng)的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重。通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能資源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料，生產(chǎn)電力，減少對(duì)礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，減輕能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。專家認(rèn)為，生物質(zhì)能源將成為未來持續(xù)能源的重要部分。5.1.1生物質(zhì)能

生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì)，也是迄今已知在宇宙行星表面生存的特有的一種生命跡象，它包括所有的動(dòng)物、植物和微生物，以及由這些有生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機(jī)質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)知道，各種生物質(zhì)都有一定的能量，所以由生物質(zhì)產(chǎn)生的能量叫作生物質(zhì)能。生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種物質(zhì)，包括所有的動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)能就是太陽能以化學(xué)能形式儲(chǔ)蓄在生物質(zhì)體內(nèi)的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可以轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。

世界上究竟蘊(yùn)藏著多少生物質(zhì)，恐怕誰也說不清楚?？茖W(xué)家們從研究中發(fā)現(xiàn)，盡管生物質(zhì)千變?nèi)f化、形態(tài)不一，然而其產(chǎn)生都離不開太陽的輻射能。這就找到了能源之本。據(jù)氣象學(xué)家分析，進(jìn)入大氣層的太陽輻射能，起碼有萬分之二是被植物吸收進(jìn)行了光合作用。這萬分之二折算起來就有400多億千瓦的能量。據(jù)生物學(xué)家估算，現(xiàn)在地球上每年生長的植物總量約為1400億~1800億噸，把它換算成燃料，大約相當(dāng)于目前世界需求總能耗的10倍。然而，人類自從發(fā)現(xiàn)火以來，至今仍然在大量消耗薪柴等生物質(zhì)，特別是發(fā)展中國家的農(nóng)村，由于技術(shù)落后，生物質(zhì)能的利用率極低，所以每年白白地浪費(fèi)了很多生物質(zhì)。從目前世界總能耗的比例來看，按照能量計(jì)算，生物質(zhì)能僅占15%左右。但是生物質(zhì)資源巨大，技術(shù)潛力更大，這是生生不息的可再生能源，足夠人類很好地開發(fā)并利用。

2.農(nóng)作物秸稈

農(nóng)作物秸稈既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國農(nóng)村的主要燃料。根據(jù)1995年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量為6.04億噸，其中造肥還田及其收集損失約占15%，剩余5.134億噸?？色@得的農(nóng)作物秸稈除了作為飼料、工業(yè)原料之外，其余大部分還可以作為農(nóng)村炊事、取暖燃料。目前全國農(nóng)村作為能源的秸稈消費(fèi)量約為2.862億噸，但大多處于低效利用方式，即直接在柴灶上燃燒，其轉(zhuǎn)換效率僅為10%~20%。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加，地區(qū)差異正在逐步擴(kuò)大，農(nóng)村生活用能中商品能源的比例正以較快的速度增加。事實(shí)上，農(nóng)民收入的增加與商品能源獲得的難易程度都為他們轉(zhuǎn)向使用能源的契機(jī)與動(dòng)力。在較為接近商品能源產(chǎn)區(qū)的農(nóng)村地區(qū)或富裕的農(nóng)村地區(qū)，商品能源（如煤、液化石油氣等）已經(jīng)成為其主要的炊事用能。以傳統(tǒng)方式利用的秸稈首先成為被替代的對(duì)象，致使被棄于地頭田間直接燃燒的秸稈量逐年增大，許多地區(qū)廢棄秸稈量已經(jīng)占總秸稈量的60%以上，既危害環(huán)境，又浪費(fèi)資源。因此，加快秸稈的優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢(shì)在必行。

3.禽畜糞便

禽畜糞便也是一種重要的生物質(zhì)能能源。除在牧區(qū)有少量的直接燃料外，禽畜糞便主要用作沼氣的發(fā)酵原料。中國主要的禽畜是雞、豬和牛，根據(jù)計(jì)算，目前我國禽畜糞便資源總量約為8.51億噸，折合7837多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，牛糞為5.78億噸，約折合4890萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；豬糞為2.59億噸，約折合2230萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；雞糞為0.14億噸，約折合717萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便更便于集中開發(fā)，規(guī)模化利用。我國大中型牛、豬、雞場(chǎng)有6000多家，每天排出糞尿及沖洗污水80多萬噸，全國每年糞便污水資源量為1.6億噸，折合1157.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

4.生活垃圾

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加速，中國城鎮(zhèn)垃圾的產(chǎn)生量和堆積量逐年增加。1991年和1995年，全國工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量分別為5.88億噸和6.45億噸，同期城鎮(zhèn)生活垃圾量以每年10%左右的速度遞增。1995年，中國城市總數(shù)達(dá)到640座，垃圾清運(yùn)量為10750萬噸。

城鎮(zhèn)生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少數(shù)建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物，成分比較復(fù)雜。其構(gòu)成主要受居民生活水平、能源機(jī)構(gòu)、城市建設(shè)、綠化面積和季節(jié)變化的影響。中國大城市的垃圾構(gòu)成已經(jīng)呈現(xiàn)出向現(xiàn)代化城市過渡的趨勢(shì)，有以下特點(diǎn)：一是垃圾中有機(jī)物含量接近1/3甚至更高；二是食品類廢棄物是有機(jī)物的主要組成部分；三是易降解有機(jī)物含量高。目前中國城鎮(zhèn)垃圾熱值在4.18兆焦/千克左右。5.1.3生物質(zhì)能的特點(diǎn)

1.可再生

生物質(zhì)屬于可再生資源，生物質(zhì)能通過植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能、太陽能等同屬于可再生資源，資源豐富，可以保證資源的永續(xù)利用。

2.低污染

生物質(zhì)的硫含量、氮含量低，燃燒過程中生成的SO2、NO2較少。生物質(zhì)作為燃料時(shí)，由于它在生長時(shí)需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對(duì)大氣的二氧化碳凈排量近似于零，可以有效地減輕溫室效應(yīng)。

3.廣泛分布

缺乏煤炭的地域，可以充分利用生物質(zhì)能。

4.總量十分豐富

生物質(zhì)能是世界上第四大能源，僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家的估算，地球陸地每年生產(chǎn)1000億~1250億噸生物質(zhì)；海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源的需求量，相當(dāng)于目前世界總消耗的10倍。到2010年，我國可開發(fā)的生物質(zhì)資源已達(dá)到3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展，特別是薪炭林的推廣，生物質(zhì)資源還將越來越多。5.1.4生物質(zhì)能的利用和研究

現(xiàn)代生物質(zhì)的利用主要是通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物，發(fā)展能源農(nóng)場(chǎng)。

目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已經(jīng)成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國家都制訂了相應(yīng)的開發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)劃等，其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用占有相當(dāng)?shù)谋壤?。國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)營。以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已經(jīng)具有相當(dāng)可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%。在美國，生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機(jī)容量已經(jīng)超過10吉兆瓦，單機(jī)容量達(dá)到10～25兆瓦；美國紐約的斯塔滕垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣，用于發(fā)電，同時(shí)生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃燒開發(fā)應(yīng)用最有特色的國家，實(shí)施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計(jì)劃，目前乙醇燃料已經(jīng)占該國汽車燃料消費(fèi)量的50%以上。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù)，建立了1兆瓦時(shí)稻殼發(fā)電示范工程，年產(chǎn)酒精2500噸。圖5-1為1999—2004年美國生物柴油產(chǎn)量的增長情況。

圖5-1

1999—2004年美國生物柴油產(chǎn)量的增長情況5.1.5我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

中國是目前世界上第二位能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國。能源供應(yīng)持續(xù)增長，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了重要的支撐。能源消費(fèi)的快速增長，為世界能源市場(chǎng)創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國已經(jīng)成為世界能源市場(chǎng)不可或缺的重要組成部分，對(duì)于維護(hù)全球能源安全，正在發(fā)揮著越來越重要的積極作用。

發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)必須具備資源條件、技術(shù)條件和體制條件。我國發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)有著巨大的資源潛力。我國人口多，雖然可作為生物能源的糧食、油料資源很少，但是可作為生物能源的生物質(zhì)資源有著巨大的潛力。如農(nóng)作物秸稈尚有60%可用于能源用途，約折合2.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，有約40%的森林開采剩余物未被加工利用，現(xiàn)有可供開發(fā)的生物質(zhì)能源至少能達(dá)4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)還約有1.33×1012m2宜農(nóng)宜林荒山荒地，可以用于發(fā)展能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)。發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，利用農(nóng)林廢棄物，開發(fā)宜林荒地，培育與生產(chǎn)生物能源資源，增加了農(nóng)民的就業(yè)機(jī)會(huì)。

5.2生物柴油及生物燃料乙醇

5.2.1生物柴油及其特點(diǎn)

生物柴油又稱脂肪酸甲酯，這一概念最早由德國工程師Dr.RudolfDiesel（1858—1931）于1895年提出。它利用甲醇或乙醇等物質(zhì)與天然植物油或動(dòng)物脂肪肝中的主要成分甘三脂發(fā)生脂交換反應(yīng)，利用甲氧基取代長鏈脂肪酸上的甘油基，將甘三脂斷裂為脂肪酸甲酯，從而減短碳鏈長度，降低油料的黏度，改善油料的流動(dòng)性和氣化性能，達(dá)到作為燃料使用的要求。

生物柴油的特性如下：

（1）十六烷值較高，大于49（石化柴油為45），抗爆性能優(yōu)于石化柴油。

（2）含氧量高于石化柴油，可以達(dá)到11%，在燃燒過程中所需的氧氣量較石化柴油少，燃燒、點(diǎn)火性能優(yōu)于石化柴油。

（3）無毒性，是可再生能源，而且生化分解性良好，健康環(huán)保性能良好。除了作為公交車、卡車等柴油機(jī)的替代燃料外，還可以作為海洋運(yùn)輸、水域動(dòng)物設(shè)備、地底礦業(yè)設(shè)備、燃油發(fā)電廠等非道路用柴油機(jī)的替代燃料。

（4）不含芳香烴類成分，無致癌性，且不含硫、鉛、鹵素等有害物質(zhì)。

（5）黑煙、碳?xì)浠?、微粒子以及SO2、CO（一氧化碳）排放量少。

（6）具有較高的運(yùn)動(dòng)黏度，在不影響燃油霧化的情況下，更容易在汽缸內(nèi)壁形成一層油膜，從而提高運(yùn)動(dòng)機(jī)件的潤滑性，降低機(jī)件磨損。

（7）無需改動(dòng)柴油機(jī)，可以直接添加使用，同時(shí)無需另添設(shè)加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備（通常的替代燃料均須修改引擎才能使用），無需進(jìn)行人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練。

（8）閃點(diǎn)較石化柴油高，有利于安全運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

（9）可以作為添加劑促進(jìn)燃燒效果，因?yàn)槠浔旧砑礊槿剂?，所以具有雙重效果。

（10）不含石蠟，低溫流動(dòng)性好，使用區(qū)域廣泛。

（11）以一定比例與石化柴油調(diào)和使用，可以降低油耗，提高動(dòng)力性，并降低排放污染性。5.2.2生物燃料及其特點(diǎn)

生物乙醇是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的可再生資源。它可以單獨(dú)或與汽油混配制成。

乙醇汽油作為汽車燃料，有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是乙醇辛烷值高達(dá)115，可以取代污染環(huán)境的含鉛添加劑來改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃燒性，減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的碳沉淀和一氧化碳等不完全燃燒污染物的排放。

乙醇汽油和普遍汽油相比，燃燒熱值低30%左右，但因?yàn)橐话闶褂弥粨饺?0%，所以熱值減少不顯著，而且不需要改造發(fā)動(dòng)機(jī)就可以使用。

全球現(xiàn)在使用生物乙醇做成乙基叔丁基醚

（EthylTertiaryButylEther，ETBE）替代甲基叔丁基醚（MethylTertButylEther,MTBE），通常以5%～15%的混合量在不需要修改/替換現(xiàn)有汽車引擎的狀況下加入。有時(shí)ETBE也可以替代鉛加入汽油中，以提高辛烷值而得到較潔凈的汽油，也可以完全替代汽油，作為輸送燃料。

目前世界上使用乙醇汽油的國家主要是美國、巴西等。在美國使用的是E85乙醇汽油，即85%的乙醇和15%的汽油混合作為燃料，而巴西用甘蔗和玉米來生產(chǎn)乙醇，這種E85汽油的價(jià)格和性能與常規(guī)汽油相似。

燃料乙醇一般是指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無水乙醇。燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料，是可再生能源。燃料乙醇既可以在專用的乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，又可以按照一定的比例與汽油混合，在不對(duì)原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)的前提下直接使用。使用含醇汽油可以減少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃燒更充分，降低燃燒中CO等污染物的排放。在美國和巴西等國家，燃料乙醇已經(jīng)得到初步的普及，燃料乙醇在我國也開始了有計(jì)劃的發(fā)展。

作為替代燃料，燃料乙醇具有如下特點(diǎn)：

（1）可作為新的燃料替代品，減少對(duì)石油的消耗。乙醇作為可再生資源，可以直接作為液體燃料或者同汽油混合使用，可以減少對(duì)不可再生能源——石油的依賴，保障本國資源的安全。

（2）辛烷值高，抗爆性能好。作為汽油添加劑，可以提高汽油的辛烷值。通常車用汽油的辛烷值要求為90或93，乙醇的辛烷值可以達(dá)到111，所以向汽油中加入燃料乙醇可以大大提高汽油的辛烷值，且乙醇與烷烴類汽油組分（烷基化油、輕石腦油）的調(diào)和效應(yīng)好于烯烴類汽油組分（催化裂化汽油）和芳烴類汽油組分（催化重整汽油），添加乙醇還可以較為有效地提高汽油的抗爆性。

（3）作為汽油添加劑，可以減少礦物燃料的應(yīng)用以及對(duì)大氣的污染。乙醇的氧含量高達(dá)34.7%，乙醇可以用較MTBE更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇，氧含量高達(dá)2.7%；如添加10%乙醇，氧含量可以達(dá)到3.5%，所以加入乙醇可以幫助汽油完全燃燒，以減少對(duì)大氣的污染。使用燃料乙醇取代四乙基鉛作為汽油添加劑，可以消除空氣中鉛的污染；取代MTBE，可以避免對(duì)地下水和空氣的污染。另外，除了提高汽油的辛烷值和含氧量，乙醇還能改善汽車尾氣的質(zhì)量，減輕污染。一般當(dāng)汽油中的乙醇的添加量不超過15%時(shí)，對(duì)車輛的行駛性沒有明顯的影響，但尾氣中碳?xì)浠衔?、NOx和CO的含量明顯降低。美國對(duì)汽車/油料（AQIRP）的研究報(bào)告表明：使用含6%乙醇的加州新配方汽油，與常規(guī)汽油相比，HC排放可以減少5%，CO排放減少21%～28%，NOx排放減少7%～16%，有毒氣體排放減少9%～32%。

（4）乙醇是可再生資源，若采用小麥、玉米、稻谷殼、薯類、甘蔗和糖蜜等生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，其燃燒所排放的CO2和作為原料的生物源生長所消耗的CO2在數(shù)量上基本持平，這對(duì)減少大氣污染和抑制溫室效應(yīng)意義重大。 5.3制備方法

5.3.1生物柴油的制備方法

目前，生物柴油的制備可以采用物理法和化學(xué)法。物理法包括直接混合法和微乳液法等，化學(xué)法包括高溫?zé)崃呀夥ê王ソ粨Q法等。圖5-2所示是利用動(dòng)植物油脂生產(chǎn)生物柴油的典型工藝流程。圖5-2利用動(dòng)植物油脂生產(chǎn)生物柴油的典型工藝流程圖

1.物理法制備生物柴油

1）直接混合法

在生物柴油研究初期，研究人員設(shè)想將天然油脂與柴油、溶劑或醇類混合，以降低其黏度，提高揮發(fā)度。1983年，Amans等將脫膠的大豆油與2號(hào)柴油分別以1∶1和1∶2的比例混合，在直接噴射渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行600小時(shí)的試驗(yàn)。當(dāng)兩種油品以1∶1混合時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燃油凝化現(xiàn)象，而采用1∶2的比例不會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象，可以作為農(nóng)用機(jī)械的替代燃料。Ziejewshiki等人將葵花子油與柴油以1∶3的體積比混合，測(cè)得該混合物在40℃下的黏度為4.88×10-6m2/s，而美國材料實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高黏度應(yīng)低于4.0×10-6m2/s，因此該混合燃料不適應(yīng)在直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中長時(shí)間使用，但對(duì)紅花油與柴油的混合物進(jìn)行的試驗(yàn)則得到了令人滿意的結(jié)果，然而在長期的使用過程中，該混合物仍然會(huì)導(dǎo)致潤滑油變渾濁。

2）微乳液法

將動(dòng)植物與溶劑混合制成微乳液也是解決動(dòng)植物油黏度高的辦法之一。微乳液是一種透明的、熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體分散體系，是由兩種不互溶的液體離子與非離子的兩性分子混合而形成的直徑為1～150納米的膠質(zhì)平衡體系。1993年，研究人員對(duì)植物油經(jīng)催化裂解生產(chǎn)生物柴油進(jìn)行了研究，將椰油和棕櫚油以SiO2/Al2O3為催化劑，在450℃裂解。裂解得到的產(chǎn)物分為氣、液、固三相，其中液相的成分為生物汽油和生物柴油。分析結(jié)果表明，該生物柴油的與普通柴油的性質(zhì)非常相近。

在上述幾種生物柴油的制備方法中，使用物理法能夠降低動(dòng)植物油的黏度，但積炭、潤滑油污染和低溫穩(wěn)定性等問題難以解決，而采用高溫?zé)崃呀夥ǖ玫降纳锊裼推渲饕煞质菬N類化合物，其碳數(shù)分布和低溫啟動(dòng)性能與石化柴油類似，只是穩(wěn)定性稍差，生物柴油是其副產(chǎn)品。相比之下，酯交換法是一種更好的生物柴油制備方法。

2）酯交換法

同其他方法相比，酯交換法具有工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低、制得的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此成為研究的重點(diǎn)。酯交換法主要有酸催化酯交換、堿催化酯交換、醇催化酯交換、多相催化酯交換、均相體系催化酯交換和超臨界酯交換。

（1）堿催化法。堿性催化劑包括NaOH、KOH、各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽、有機(jī)胺等，在無水情況下，堿催化劑酯交換活性通常比酸催化劑高，生物柴油產(chǎn)率大于90%。傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程是采用在甲醇中溶解度較大的堿金屬氫氧化物作為均相催化劑，它們的催化活性與堿度相關(guān)，在堿金屬氫氧化物中，KOH比NaOH具有更高的活性，用KOH作催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)的典型條件是：醇用量為5%～21%，KOH用量為0.1%～1%，反應(yīng)溫度為25℃～60℃。用NaOH作催化劑通常要在60℃下，才能得到相應(yīng)的反應(yīng)速度。堿催化劑不能使用在游離酸較高的情況，游離酸的存在會(huì)使催化劑中毒，游離脂肪酸易與堿反應(yīng)生成皂，反應(yīng)不可逆，即

R－COOH+NaOH(KOH)→R－COONa(K)+H2O

其結(jié)果是反應(yīng)體系變得更加復(fù)雜，皂在反應(yīng)體系起到乳化劑的作用，產(chǎn)品甘油可能與脂肪酸酯發(fā)生乳化而無法分離；而反應(yīng)過程中產(chǎn)生的堿廢液會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重的二次污染。

（2）酸催化法。酸性催化劑是硫酸、磷酸或鹽酸，需要較高的溫度，耗能大，而產(chǎn)率卻很低。以高酸值動(dòng)植物油為原料，以硫酸為催化劑，在40℃～85℃下反應(yīng)，然后分相、脫色，即得到生物柴油。以酸化植物油、下水道油及回收煎炸油為原料，經(jīng)酸催化反應(yīng)，得到生物柴油。反應(yīng)結(jié)束后，加入阻聚劑硼酸減壓蒸餾，所得到的生物柴油可以替代0#柴油。對(duì)于含自由脂肪酸較多的油脂，可以用酸作催化劑，但耗用的醇量要比用堿催化劑多。采用反酶法催化餐飲廢油制備生物柴油的研究已進(jìn)行了很長時(shí)間。采用該法時(shí)對(duì)含水量要加以限制，通常應(yīng)小于0.5%。游離脂肪酸酯化反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生水，也會(huì)使酸催化劑作用下降。同樣，酸催化劑法在生產(chǎn)過程中也會(huì)帶來酸性廢水，造成二次污染。

（3）固體催化劑法。固體催化劑也是近年來研究的重要方向，可以解決產(chǎn)物與催化劑分離的問題。用于生物柴油生產(chǎn)的固體催化劑主要有樹脂、黏土、分子篩、復(fù)合氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽等。負(fù)載堿金屬催化劑對(duì)其他酯化反應(yīng)（如碳酸二甲酯的酯化反應(yīng)）有很好的應(yīng)用。Kim等研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)載鈉堿催化劑Na/NaOH/γ－Al2O3具有與均相的NaOH相當(dāng)?shù)孽ソ粨Q催化活性，但堿金屬氫氧化物在醇溶液中溶解性較高，負(fù)載表面的非均相催化活性很容易受到溶解部分堿金屬的均相活性干擾。研究人員在用氧化鋁負(fù)載的KOH催化劑實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用甲醇洗滌2～3次后，固體催化劑便失去了活性，而洗滌用的甲醇卻具有相當(dāng)?shù)幕钚?。固體酸催化劑也可以用于生物柴油生產(chǎn)，它是陽離子樹脂用于游離酸的酯化預(yù)處理過程，但用于酯交換反應(yīng)尚處于研究階段。

（4）超臨界法。超臨界法制備生物柴油是最近幾年發(fā)展起來的一種新方法。它的最大特點(diǎn)是不利用催化劑，能在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)取得較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，極大地簡(jiǎn)化了產(chǎn)物分離精制過程。超臨界流體中的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)能影響反應(yīng)混合物在超臨界流體中的溶解度、傳輸和反應(yīng)動(dòng)力，從而提供了一種控制產(chǎn)率、提高精確性和反映產(chǎn)物回收的方法。在超臨界相中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，由于傳遞性質(zhì)的改善，要比在液相的反應(yīng)速度快，使傳統(tǒng)的氣相或液相酶法催化餐飲廢油制備生物柴油的研究反應(yīng)轉(zhuǎn)變成一種全新的化學(xué)過程，從而大大地提高其效率。在化學(xué)反應(yīng)中，超臨界甲醇既可以作為反應(yīng)介質(zhì)，也可以直接參加反應(yīng)，還可起到催化劑的作用。甲醇的臨界點(diǎn)為Tc=239℃,Pc=8.09MPa。當(dāng)溫度升到235℃以上時(shí)，隨著溫度進(jìn)一步升高，反應(yīng)體系接近甲醇的臨界點(diǎn)，反應(yīng)物之間的傳質(zhì)和反應(yīng)特性得到很明顯的強(qiáng)化，即使沒有催化劑存在，酯交換反應(yīng)還是能夠順利進(jìn)行。與現(xiàn)行化學(xué)法相比，超臨界法的反應(yīng)速度、對(duì)原料的要求和產(chǎn)物的回收都有優(yōu)越性，因而日益受到人們的重視，但超臨界制備法需要在高溫高壓下反應(yīng)，溫度高，易使油脂碳化，壓力高，對(duì)設(shè)備要求高，工業(yè)上難以滿足反應(yīng)條件。5.3.2生物乙醇的制備方法

1.淀粉質(zhì)原料制備生物乙醇技術(shù)

淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵是以含淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品為原料，利用α-淀粉酶和糖化酶將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再利用酵母菌產(chǎn)生的酒化酶等將糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭投趸嫉纳锘瘜W(xué)過程。以玉米為原料的燃料乙醇的生產(chǎn)工藝流程如圖5-3所示。圖5-3以玉米為原料的燃料乙醇的生產(chǎn)工藝流程

為了將原料中的淀粉充分釋放出來，增加淀粉向糖的轉(zhuǎn)化，對(duì)原料進(jìn)行處理是十分必要的。原料處理過程中包括原料除雜、原料粉碎、粉料的水熱處理和醪液的糖化。淀粉質(zhì)原料通過水熱處理，成為溶解狀態(tài)的淀粉、糊精和低聚糖等，但不能直接被酵母菌用來生成酒精，必須加入一定數(shù)量的糖化酶，使溶解的淀粉、糊精和低聚糖等轉(zhuǎn)化為能被酵母利用的可發(fā)酵糖，然后酵母再利用可發(fā)酵糖發(fā)酵乙醇。

2.纖維質(zhì)原料制備生物燃料乙醇技術(shù)

纖維素原料生產(chǎn)酒精工藝包括預(yù)處理、水解糖化、乙醇發(fā)酵、分離提取等。原料預(yù)處理包括物理法、化學(xué)法和生物法等，其目的是破壞木質(zhì)纖維原料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，脫除木質(zhì)素，釋放纖維素和半纖維素，以有利于后續(xù)的水解糖化過程。

纖維素的糖化有酸法糖化和酶法糖化，其中酸法糖化包括濃酸水解法和稀酸水解法。濃酸水解法糖化率高，但采用了大量硫酸，需要回收重復(fù)利用，且濃酸對(duì)水解反應(yīng)器的腐蝕是一個(gè)重要問題。近年來在濃酸水解反應(yīng)器中利用加襯耐酸的高分子材料或陶瓷材料解決了濃酸對(duì)設(shè)備的腐蝕問題，利用陰離子交換膜透析回收硫酸，濃縮后重復(fù)使用。該法操作穩(wěn)定，適于大規(guī)模生產(chǎn)，但投資大，耗電量高，膜易被污染。

稀酸水解工藝比較簡(jiǎn)單，也較為成熟。稀酸水解工藝采用兩步法：第一步，稀酸水解在較低的溫度下進(jìn)行，半纖維素被水解為五碳糖；第二步，稀酸水解在較高溫度下進(jìn)行，加酸水解殘留固體（主要為纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)），得到葡萄糖。采用稀酸水解工藝，糖的產(chǎn)率較低，而且水解過程中會(huì)生成對(duì)發(fā)酵有害的物質(zhì)。

纖維素的酶法糖化是利用纖維素酶水解糖化纖維素。纖維素酶是一個(gè)由多功能酶組成的酶系，有很多種酶可以催化水解纖維素生成葡萄糖，主要包括內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和β-葡萄糖甘酶，這三種酶協(xié)同作用，催化水解纖維素，使其糖化。纖維素分子是具有異體結(jié)構(gòu)的聚合物，酶解速度較淀粉類物質(zhì)慢，并且對(duì)纖維素酶有很強(qiáng)的吸附作用，致使酶解糖化工藝中酶的消耗量大。

纖維素發(fā)酵生成酒精有直接發(fā)酵法、間接發(fā)酵法、混合菌種發(fā)酵法、連續(xù)糖化發(fā)酵法和固定化細(xì)胞發(fā)酵法等。直接發(fā)酵法的特點(diǎn)是基于纖維分解細(xì)菌直接發(fā)酵纖維素生產(chǎn)乙醇，不需要經(jīng)過酸解或酶解前處理。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，但乙醇產(chǎn)率不高，會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸等副產(chǎn)物。間接發(fā)酵法是先用纖維素酶水解纖維素，酶解后的糖液作為發(fā)酵碳源，此法中乙醇產(chǎn)物的形成受到末端產(chǎn)物、低濃度細(xì)胞以及基質(zhì)的抑制，需要改良生產(chǎn)工藝來減少抑制作用。固定化細(xì)胞發(fā)酵法能使發(fā)酵器內(nèi)細(xì)胞濃度提高，細(xì)胞可以連續(xù)使用，使最終發(fā)酵液的乙醇濃度得以提高。固定化細(xì)胞發(fā)酵法的發(fā)展方向是混合固定細(xì)胞發(fā)酵，如酵母與纖維二糖一起固定化，將纖維二糖基質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇，此法是纖維素生產(chǎn)乙醇的重要手段。

5.4國內(nèi)生物質(zhì)能的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)

5.4.1我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化前景

2003年，受國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的拉動(dòng)，中國石油市場(chǎng)需求增勢(shì)強(qiáng)勁，石油產(chǎn)品需求總量增長幅度達(dá)到11.4%，比2002年提高了7.4個(gè)百分點(diǎn)，這促進(jìn)了石油進(jìn)口量的大幅攀升，使我國成為石油消費(fèi)和進(jìn)口大國。石油市場(chǎng)資源供應(yīng)出現(xiàn)緊缺，價(jià)格全面上漲。據(jù)中國物流信息中心統(tǒng)計(jì)，2003年我國石油及其制品累計(jì)平均價(jià)格比2000年提高了11.8%。2004年中國石油市場(chǎng)供需形勢(shì)與2003年情況基本相似，繼續(xù)保持消費(fèi)需求旺盛、供需基本平衡的格局。

我國是一個(gè)石油凈進(jìn)口國，石油儲(chǔ)量又很有限，大量進(jìn)口石油對(duì)我國的能源安全造成了威脅。

因此，對(duì)我國來說，提高油品質(zhì)量更具有現(xiàn)實(shí)意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優(yōu)勢(shì)。專家認(rèn)為，生物柴油對(duì)我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源安全和生態(tài)環(huán)境綜合治理有十分重大的戰(zhàn)略意義。目前，汽油柴油化已經(jīng)成為汽車工業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向，世界柴油需求量將持續(xù)增長，而柴油的供應(yīng)量嚴(yán)重不足，這些都為制造生物柴油提供了廣闊的發(fā)展空間。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)還可以促進(jìn)中國農(nóng)村和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。例如，發(fā)展油料植物生產(chǎn)生物柴油，可以走出一條農(nóng)林產(chǎn)品向工業(yè)品轉(zhuǎn)化的富農(nóng)強(qiáng)農(nóng)之路，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。

柴油的供需平衡問題也將是我國未來較長時(shí)間內(nèi)石油市場(chǎng)發(fā)展的焦點(diǎn)問題。業(yè)內(nèi)人士提出，隨著我國原油加工量的上升，汽油和煤油擁有一定數(shù)量的出口余地，而柴油的供應(yīng)缺口仍然較大。近年來，盡管煉化企業(yè)通過持續(xù)的技術(shù)改造，生產(chǎn)柴汽比不斷提高，但仍然不能滿足消費(fèi)柴汽比的要求。目前，生產(chǎn)柴汽比約為1.8，而市場(chǎng)的消費(fèi)柴汽比均在2.0以上，云南、廣西、貴州等省區(qū)的消費(fèi)柴汽比甚至在2.5以上。隨著西部開發(fā)進(jìn)程的加快和國民經(jīng)濟(jì)重大基礎(chǔ)項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)，柴汽比的矛盾比以往更為突出。因此，開發(fā)生物柴油不僅與目前石化行業(yè)調(diào)整油品結(jié)構(gòu)、提高柴汽比的方向相契合，而且意義深遠(yuǎn)。5.4.2我國乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2007》的數(shù)據(jù)顯示，我國原油可采儲(chǔ)量為163億桶，儲(chǔ)采比為12.1，世界原油可采儲(chǔ)量為12082億桶，儲(chǔ)采比為40.5，我國原油可采儲(chǔ)量僅占世界的1.3%。我國天然氣可采儲(chǔ)量為2.45萬億立方米，儲(chǔ)采比為41.8，世界天然氣可采儲(chǔ)量為181.46萬億立方米，儲(chǔ)采比為63.3，我國天然氣可采儲(chǔ)量也僅占世界的1.3%。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國石油需求急劇增長，儲(chǔ)量和產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，2005年原油進(jìn)口依賴已經(jīng)達(dá)到40%。預(yù)計(jì)2020年我國的石油進(jìn)口依賴將達(dá)到60%以上。

我國汽車普及臺(tái)數(shù)為每千人20臺(tái)，而發(fā)達(dá)國家，如日本達(dá)到每千人600臺(tái)，即使我國汽車普及臺(tái)數(shù)達(dá)到日本的1/10，也只是60臺(tái)，汽車保有量將增加2倍，汽車需求大體也將增長2倍。2005年我國汽車消費(fèi)量為4853.3萬噸，占油品消費(fèi)量的16%。汽車消費(fèi)量增加2倍就是14559.9萬噸。加之近幾年國際原油價(jià)格暴漲，我國的石油供應(yīng)形勢(shì)十分嚴(yán)峻。2006年5月，我國政府公布的“可再生性能源中長期規(guī)劃”就發(fā)展生物燃料，尤其對(duì)發(fā)展生物乙醇提出了具體目標(biāo)：2015年生物乙醇產(chǎn)量達(dá)到500萬噸/年，2020年達(dá)到1000萬噸/年。

鑒于我國糧食并不富裕，因而發(fā)展燃料乙醇只能依靠主要糧食以外的原料作物，比如甘蔗、薯類、甜高粱等。

我國發(fā)展燃料乙醇的根本出路與世界絕大多數(shù)國家一樣，也在于發(fā)展以農(nóng)作物秸稈、木屑等纖維素為原料的生物乙醇技術(shù)。目前清華大學(xué)、華東理工大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、中國石油等單位都在開展這方面的研究。其中，河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司用玉米稈等為原料，建設(shè)3000噸/年規(guī)模的設(shè)備，6噸玉米稈可以生產(chǎn)1噸燃料，乙醇轉(zhuǎn)化率約為18%。山東澤生生物科技有限公司與中國科學(xué)院合作，成功進(jìn)行了3000噸/年中型試驗(yàn)，現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)大至6萬噸/年。當(dāng)前我國還有待加速生物技術(shù)乙醇的研究，參照美國的經(jīng)驗(yàn)，政府應(yīng)從資金、政策等方面大力扶持，產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻破。

5.5國外生物質(zhì)能的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

5.5.1國外生物柴油的發(fā)展前景

世界各國，尤其是發(fā)達(dá)國家對(duì)發(fā)展生物柴油非常重視，紛紛制定激勵(lì)政策。例如，歐共體對(duì)生物柴油采取原料（菜子油）種植補(bǔ)貼、生物柴油差別稅收刺激等政策，還要求各國降低生物柴油稅率，并從2009年開始強(qiáng)制性地將生物燃料調(diào)入車用燃料中，調(diào)和量最少為1%。2002年，美國參議院提出了包括生物柴油在內(nèi)的能源減稅計(jì)劃，生物柴油享受與乙醇燃料同樣的減稅政策；2004年10月，美國總統(tǒng)簽署了對(duì)生物柴油的稅收鼓勵(lì)法案，大力支持生物柴油在美國的發(fā)展。其他國家，如巴西、菲律賓、韓國、日本和加拿大等，都已經(jīng)或正在制訂相應(yīng)的措施。

從歐洲生物柴油委員會(huì)獲得的數(shù)據(jù)顯示，歐共體2002年共生產(chǎn)生物柴油106.5萬噸，2003年產(chǎn)量提高到143.4萬噸，同比增加35%；2003年的生產(chǎn)能力為204.8萬噸/年，2004年提高到224.6萬噸/年，同比增加10%；2010年生物柴油產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸。從美國國家生物柴油委員會(huì)獲得的數(shù)據(jù)顯示，2002年美國生物柴油銷售量為5萬噸，2005年提高到25萬噸；2011年生產(chǎn)生物柴油達(dá)到115萬噸，2016年將增加到330萬噸。日本目前利用廢棄食用油生產(chǎn)生物柴油的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到40萬噸/年。韓國從德國引進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)，2002年生物柴油的生產(chǎn)能力為10萬噸/年，正擴(kuò)建至年產(chǎn)20萬噸。其他一些國家的生物柴油產(chǎn)量也在逐年增加。

美國加利福尼亞州州長施瓦辛格2007年6月4日宣布，為了減少溫室氣體排放，加州正在啟動(dòng)一項(xiàng)生物柴油計(jì)劃，準(zhǔn)備逐步用較清潔的生物柴油取代化石燃料。施瓦辛格在向媒體發(fā)布聲明中說，這種生物柴油是從廢棄食用油中提煉而來的，具有較清潔、低污染等特點(diǎn)，目前，加州的部分公共汽車正在試用這種生物柴油，到7月底試驗(yàn)結(jié)束后，加州有4500輛公共汽車使用這種柴油。他還說，加州公共汽車每年使用的普通柴油達(dá)1135.5萬升，廣泛使用生物柴油后，加州每年可望節(jié)省234萬升的普通柴油。如果加上其他生物柴油，到2020年，加州化石燃料的20%將由生物燃料取代，這等于加州屆時(shí)將有700萬輛汽車使用生物燃料。

美國媒體認(rèn)為，生物柴油在美國具有廣闊的市場(chǎng)前景。5.5.2國外生物乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于世界石油需求增長和油價(jià)暴漲，各國不得不加速發(fā)展替代能源，其中生物乙醇需求和發(fā)展尤為顯著。但生產(chǎn)生物乙醇的原料目前主要是糧食和糖料，存在成本高、與民爭(zhēng)糧（爭(zhēng)地）等問題。將來生產(chǎn)生物乙醇的根本出路在于用農(nóng)作物秸稈、木屑等纖維素為原料的方法。

目前世界車用汽油需求中，乙醇的混合比率平均為2.6%。2005年11月，國際能源機(jī)構(gòu)發(fā)表預(yù)測(cè)，至2030年世界運(yùn)輸燃料年平均增長9%。歐洲消費(fèi)量在2010年超過巴西，預(yù)計(jì)到2030年將超過美國。2005年世界乙醇產(chǎn)量為1710萬噸（換算成石油計(jì)）。對(duì)于乙醇原料，美國主要用玉米，巴西用甘蔗，歐洲主要用植物油生產(chǎn)生物柴油。

2005年，歐洲生物柴油產(chǎn)量為290萬噸（換算成石油計(jì)）。2005年世界生物燃料產(chǎn)量為2000萬噸（換算成石油計(jì)），基準(zhǔn)情況下2030年達(dá)到9200萬噸，年平均增長7%；替代能源對(duì)策情況下年平均增長9%，2030年世界產(chǎn)量為14700萬噸。運(yùn)輸用燃料中，生物燃料所占比率將由現(xiàn)在的1%提高至2030年的7%。

據(jù)最近美國調(diào)查公司GlobalInsight發(fā)表的世界生物燃料調(diào)查報(bào)告，美國乙醇需求2015年在達(dá)到568億升后將繼續(xù)順利增長，2030年達(dá)到2270億升。2006年美國乙醇產(chǎn)量約為185億升。世界乙醇需求2030年約為3028億升，約為2006年世界產(chǎn)量510億升的6倍。5.6我國生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題

5.6.1我國生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）沼氣技術(shù)是我國發(fā)展最早、曾經(jīng)普遍推廣的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。

20世紀(jì)70年代，我國為了解決農(nóng)村能源問題，曾大力開發(fā)和推廣戶用沼氣技術(shù)，全國建成525萬戶用沼澤池。在最近的連續(xù)三個(gè)五年計(jì)劃中，國家都將發(fā)展新的沼澤家庭用戶列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，計(jì)劃實(shí)施一大批沼氣及其利用的研究項(xiàng)目和示范工程。至今，我國已經(jīng)建設(shè)3萬多個(gè)大中型沼氣池，總?cè)莘e超過137萬立方米，年產(chǎn)沼氣5500萬立方米，僅100立方米以上規(guī)模的沼氣工程就達(dá)630多處，其中集中供氣站583處，用戶為8.3萬戶，年均用氣量為431立方米，主要用于處理禽畜糞便和有機(jī)廢水。

這些工程都取得了一定程度的環(huán)境效益和社會(huì)效益，對(duì)發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和我國厭氧技術(shù)起到了積極的作用。在“九五”計(jì)劃中，用來處理高濃度有機(jī)廢水和城市垃圾的高效厭氧技術(shù)被列為科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，分別由中國科學(xué)院成都生物研究所和杭州能源環(huán)境研究所承擔(dān)實(shí)施，現(xiàn)已取得預(yù)期的進(jìn)展。

我國厭氧技術(shù)及工程中存在的主要問題是相關(guān)技術(shù)研究少，輔助設(shè)備配套性差，自動(dòng)化程度低，非標(biāo)設(shè)備加工粗糙，工程造價(jià)高，使用時(shí)二次污染嚴(yán)重等。

（2）我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)近年有了長足的發(fā)展。

我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)近年有了長足的發(fā)展，氣化爐的形式從傳統(tǒng)上吸式、下吸式到最先進(jìn)的流化床、快速流化床和雙床系統(tǒng)等，在應(yīng)用上，除了傳統(tǒng)的供熱之外，最重要的突破是農(nóng)村家庭供氣和氣化發(fā)電?！鞍宋濉逼陂g，國家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及熱利用技術(shù)”的科技攻關(guān)專題，取得了一批成果：采用氧氣氣化工藝，研制成功生物質(zhì)直接熱值氣化裝置；以下吸式流化床工藝，研制成功100戶生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置；以下吸式固定床工藝，研制成功食品與經(jīng)濟(jì)作物生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置?！熬盼濉逼陂g，國家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及相關(guān)技術(shù)”的科技攻關(guān)專題，重點(diǎn)研究開發(fā)1兆瓦大型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)和農(nóng)村秸稈氣化集中供氣技術(shù)。當(dāng)前已經(jīng)建成300多個(gè)農(nóng)村氣化站，谷殼氣化發(fā)電設(shè)備100多臺(tái)/套，氣化利用技術(shù)的影響正在逐漸擴(kuò)大。

（3）乙醇燃料技術(shù)的探索與研究。

“八五”期間，我國開始了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的探索與研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發(fā)酵技術(shù)，并在“九五”期間進(jìn)入中間試驗(yàn)階段。目前我國已經(jīng)對(duì)植物油和生物質(zhì)裂解油等代用燃料進(jìn)行了初步研究，如在植物油理化特性、酶化改性工藝和柴油機(jī)燃料性能等方面進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究?！熬盼濉逼陂g，開展了野生油料植物分類調(diào)查及育種基地的建設(shè)。我國對(duì)生物質(zhì)液化也有一定的研究，但技術(shù)比較落后，主要開展了高壓液化和熱解液化方面的研究。

（4）生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的研究。

“八五”期間，我國還重點(diǎn)對(duì)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)型，經(jīng)過消化、吸收，研制出各種類型的適合我國國情的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料。我國的生物質(zhì)螺旋成型機(jī)螺桿使用壽命達(dá)到500小時(shí)以上，屬于國際先進(jìn)水平。5.6.2我國生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展過程中存在的問題

雖然我國在生物質(zhì)能源開發(fā)方面取得了巨大成績，但與發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)水平仍然存在一定的差距。

（1）新技術(shù)開發(fā)不力，利用技術(shù)單一。

我國早期的生物質(zhì)利用主要集中在沼氣利用上，近年逐漸重視熱解氣化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，也取得了一定的突破，但其他技術(shù)的開展卻非常緩慢，包括生產(chǎn)酒精、熱解液化、直接燃燒的工業(yè)技術(shù)和速生林的培育等，都沒有突破性的進(jìn)展。

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