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木质生物质能源技术的发展

郑州诚亿重型机械设备有限公司
生物质能源

 
生物质能是绿色植物通过叶绿色将太阳能转化为化学能而储存生物质内部的能量。它的转换利用技术有热化学转化技术、生物化学转化技术、生物质压块成型技术及化学转化技术。

 
目前我国生物质能源的发展还存在很多问题,主要表现在以下几个方面:
(1)各学科技术开发能力和产业发展不平衡;
(2)技术研发、设备制造能力有待提高;
(3)技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大;
(4)生物质能源资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善;
(5)人才培养不能满足市场快速发展的要求;
(6)没有形成支撑产业发展的技术服务体系。

 
工业大革命以后,煤、石油和天然气一直是人类能源的主角,然而对地球上现有矿物质能源的乐观估计也只能再用100年。根据世界能源权威机构1999年底分析,世界已探明的主要矿物燃料储量和开采量不容乐观:石油剩余可采年限仅有40年,其年消耗量占世界能源总消耗量的40.5%;天然气剩余可采年限为61.9年,其年消耗量占世界能源总消耗量的24.1%;煤炭剩余可采年限为230年,其年消耗量占世界能源总消耗量的25.2%;铀剩余可采年限为73年,其年消耗量占世界能源总消耗量的7.6%。按目前的消耗估算,本世纪下半纪,人类不但将面临严峻的能源危机,而且还将面临过度使用矿物质能源而造成的生态环境危机。

 
与矿物质能源相比,生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。生物质能源具有以下特点:
①可再生性,且产量大;
②可储存性和可替代性;
③资源丰富;
④二氧化碳零排放,生物质能源燃料燃烧所释放出的二氧化碳大体上相当于其生长时通过光合作业所吸收的二氧化碳,所以应用生物质能源时二氧化碳的排放可认为是零。
 

我国是 大的发展中国家,同时又是一个人口大国,能源短缺及利用水平低是阻碍国家经济和社会发展的瓶颈之一。我国石油资源相对不足,如果继续增加煤炭用量将加剧环境污染,21世纪将面临经济增长和环境保护的双重压力。从能源长远发展战略高度来审视,寻求一条可持续发展的能源道路、大力利用新能源和可再生(新)能源以减少对环境污染,加快新能源对传统能源的新旧更替,已成为我国近期急需解决的重大问题。改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源,对建立可持续的能源系统;促进国民经济发展和环境保护都具有重大意义。
 

我国陆地林木生物质资源总量在180亿吨以上,可用于生产生物质能源的主要是薪炭林、林业废弃物可平茬灌木等。林业生物质能资源在我国农村能源中占有重要地位。我国农村消耗的林业生物质能资源约占农村能源总消耗量的20%。在山区和林区,农民50%以上的生活用能依靠林业资源。
 

目前我国的生物质能源利用率很低,生物质能源综合利用效率仅为16%,薪柴超伐量达54%,秸秆直接燃烧用量占60%,生物质能源的不合理消耗,加剧了农业生产平衡的失调。
 

木材是生物质能源的主体,是 古老的能源物质,与化石能源相比,其是一种可再生能源,与秸秆相比,其能量密度高,种类丰富,一次载种多年收益,是实现大规模能源化的理想生物质资源。但长期以来我国对木质生物质能源的利用方式一致是以直接燃烧为主,只是近年来才开始采用新技术加以利用,但规模小,普及程度较低,在农村乃至国家的能源结构中只占有极小的比例。
 

生物质颗粒


生物质能源应用技术


 
人类对木质生物质能源的利用已有悠久的立式,但多是以直接燃烧的方式来利用它的能量,直到20世纪,特别是近20年来,木质生物质能源的研究和应用才有了快速的发展。目前国内外已有的木质生物质能源利用技术主要有以下几方面:

1.燃烧木质燃料:通过直接燃烧木质生物质而获得热能是目前木质生物质能源利用的 主要方式,木质燃料主要包括薪材和木质压缩成型燃料。木质压缩成型燃料是以木屑、树皮等林业剩余物为原料,在加压(49`196MPA)、加入条件下,压缩成棒状、颗粒状其质地坚硬的成型物体,可作为工业锅炉、民用灶炉以及工厂和家庭取暖的燃料,也可以进一步加工成木炭和活性炭。

2.气化:气化是指木质生物质在高温条件下,与气化剂(空气、氧气和水蒸气)反应后得到的小分子可燃气体的过程。目前使用 广泛的是以空气为气化剂,产生的气体主要作为燃料用于锅炉、民用炉灶发电等场合,也可以作为合成甲醇的化工原料。

3.液化:液化是指采用化学方法将木质生物质转换成液体产品的过程。液化技术主要分间接液化和直接液化两种。间接液化就是把木质生物质气化成气体后,再进一步合成液体产品;或者采用水解法,把木质生物质中的纤维素、半纤维素转化为多糖,然后通过生物技术将其发酵成乙醇。直接液化是把木质生物质放在高压设备中,添加适宜的催化剂,在一定的工艺条件下反应制成液化油,作为汽车用燃料或进一步分离加工成化工产品。

4.热解:木质生物质在隔绝或少量供给氧气的条件下,加热分解的过程称为热解。热解过程所得产物主要有气体、液体和固体,其比例根据不同的工艺条件而不同。



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