1、引言
隨著經濟的發展,人類對能源的需求越來越大,嚴峻的能源短缺形勢日益成為全世界關注的焦點。據專家報道,地球上積累的化石能源,僅能支撐300年的大規模開采就將面臨枯竭,人類對能源的依賴和獲取正面臨著重大轉折。所以尋求可再生能源成為當今迫在眉睫的重大問題。生物質能是地球上最普遍的潔凈可再生能源,其資源量大而廣,開發潛力大,具有廣闊的發展前景,富通新能源生產銷售
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質顆粒燃料成型機械設備,同時我們還大量銷售楊木木屑顆粒燃料、松木木屑顆粒燃料。
2、生物質能的特點及其開發的意義
生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體的總稱,即一切有生命的可以生長的有機物質通稱為生物質。生物質能( biomass energy)是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能并貯存在生物質內部的能量
2.1生物質能的特點
生物質能的載體是有機物,所以這種能源是以實物存在的,是惟一一種可儲存和可運輸的可再生能源。而且分布廣泛,不受天氣和自然條件的限制,只要有生命的地方即有生物質存在。生物質具有如下的特點。
(1)生物質能與常規能源的相似性及可獲得性
從利用方式上看,生物質能與煤、石油內部結構和特性相似,可以采用相同或相近的技術進行處理和利用,利用技術的開發與推廣難度比較低。另外,生物質可以通過一定的先進技術進行轉換,除了轉化為電力外,還可生成液體或氣體燃料。從化學的角度上看,生物質的組成是碳氫化合物,它與常規的礦物燃料,如石油、煤等是同類。由于煤和石油都是生物質經過長期轉化而來的,所以生物質是礦物燃料的原料,被喻為即時利用的綠色煤炭。 所以,生物質的特性和利用方式與礦物燃料具有很大的相似性,可以充分利用已經發展起來的常規能源技術開發利用生物質能。
從表1可知:各種生物質的碳、氫、氧元素的相對成分差別不大。與煤炭相比,生物質中的硫含量極低,氮含量也較低,炭活性高,揮發組分高,灰分少,因此燃燒后灰塵等的排放量比化石燃料小得多,造成的空氣污染和酸雨現象明顯降低,這也是生物質的重要優點之一。
(2)生物質能源的可再生性及潔凈性
生物質能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能并貯存在生物質內部的能量,對溫室氣體具有減排作用,對生態環境具有保護作用,所以生物質能具有可再生性及潔凈性。
生物質能對溫室氣體具有減排作用。礦物燃料是把原為固定的碳通過燃燒使其流動化,并以C02的形式累積魚大氣環境,造成溫室效應。生物質中的碳來自空氣中流動的C0:,如果這兩個速度有合適的匹配,C0:甚至可以達到平衡,整個生物質能循環就能實現零排放,從根本上解決礦物能源消耗帶來的溫室效應問題。
生物質能對生態環境的具有保護作用。隨著農村經濟發展地和農民收入的增加,農村生活用能中商品能源的比例正以較快的速度增加。秸稈被丟棄在田間地頭,甚至被焚燒,造成了嚴重的大氣污染。隨著今后我國農村現代化水平的提高,這種浪費和污染的情況將越來越嚴重。所以利用高效的技術,將廢棄的生物質資源轉化為高品味的電能和燃氣,不僅可以提高農業產出,增加農民收入,減輕農民勞動強度,又可減少污染、促進生態的良性循環。
2.2開發生物質能的意義
我國是世界上人口最多的國家,國民經濟發展面臨著資源和環境的雙重壓力。從人均化石能源量來看,煤炭資源只有世界平均水平的60%,石油只有世界平均水平的的0%,天然氣只有5%。從能源生產和消費來看,目前我國躍居世界第二位,大量生產和使用化石能源所造成的環境污染已經十分嚴重。而豐富、清潔、環保又可再生的生物質能卻沒有得到重視,生物質能源作為能源的利用量還不到其產量的1%,我國的利用量更是遠遠低于世界水平。生物質能源的引入和取代石油是必要的,而且前景更是十分美好和誘人,它不僅能減少污染,還關系到我國能源安全的大局。
3、生物質能利用技術
生物質能利用轉化技術多種多樣,根據所利用生物質的特點和用戶的要求來做不同的選擇。目前轉化技術主要有:固化成型技術、沼氣發酵技術、氣化技術、熱裂解液化技術、燃料乙醇技術等。
3.1固化成型技術
生物質經過秸稈顆粒機或者秸稈壓塊機壓縮成型技術是指將分布散、形體輕、儲運困難、使用不便的生物質,在一定的壓力和溫度下將其擠壓制成密度較大、形狀規則的成型燃料的加工技術。生物質固化成型燃料密度較高,便于利用、運輸、貯藏和高效燃燒。該項技術的開發利用具有顯著的經濟效益和社會效益,有利于保護環境。
生物質固化成型燃料可廣泛用于各種類型的家庭取暖爐、小型熱水鍋爐、熱風爐,也可用于小型發電設施,是我國充分利用秸稈等生物質資源替代煤炭的重要途徑,具有良好的發展前景。
生物質壓縮成型技術有多種,根據主要工藝特征的差別,可劃分為濕壓成型、熱壓成型和炭化成型三種基本類型。
3.2沼氣發酵技術
沼氣是有機物在一定條件下,經過微生物發酵作用而生成的以甲烷為主的可燃氣體。沼氣發酵是有機物質(碳水化合物、脂肪、蛋白質等)在一定溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下,經過沼氣菌發酵(消化),生成沼氣、消化液和消化污泥(沉渣)。這個技術就叫做沼氣發酵技術。
沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳,這兩種成分約占沼氣體積的95%,其中甲烷約占45%-70%,沼氣是高熱值的清潔能源,沼氣的低位熱值為20~25MJ/m3,在latm的狀態下,甲烷燃燒的熱值達到了9100kcal/m3。圖2是沼氣發酵過程示意圖。
沼氣發酵可生產沼氣作為能源,可處理有機廢物(包括廢水和固體廢物)以保護環境,經沼氣發酵后的沼渣、沼液是優化的有機肥料。沼氣工程以農作物秸稈、垃圾、糞便等為原料,既利用了廢棄物,又生產了清潔能源,改善了農村環境,是經濟效益、社會效益都比較明顯的生物質能利用技術。
3.3氣化技術
生物質氣化技術是生物質熱化學轉換的一種技術,基本原理是在不完全燃燒條件下,將生物質燃料加熱,使較高分子量的有機碳氫化合物鏈裂解,變成較低分子量的CO、H2、CH4等可燃性氣體,在轉化過程中要加氣化劑,其產品主要是指可燃性氣體與N2等的混合氣體,稱為生物質燃氣。生物質氣化技術在國內的應用,目前主要有兩個方面:一是燃氣用于供熱,二是燃氣用來發電。主要應用有:戶用生物質氣化供熱、生物質氣化集中供氣、生物質氣化用于烘干、生物質燃氣做鍋爐燃料、生物質氣化發電等。表2是燃氣主要成分及低位熱值。
3.4熱解液化技術
生物質熱解液化技術是生物質在完全缺氧或者有限氧供給的條件下熱降解為生物油、可燃氣和固體炭三部分的過程?刂茻崃呀獾臈l件(反應溫度、升溫速率等)可以得到不同的熱裂解產品。液化反應所得的生物油可通過進一步分離,制成燃油和化工原料,氣體視其熱值的高低,可單獨或與其高熱值氣體混合作為工業或民用燃氣,生物質炭可用作活性劑。
3.5燃料乙醇技術
生物質可以通過發酵方法制取乙醇,每千克乙醇完全燃燒時約能放出30000kJ的熱量,所以乙醇是一種優質的液體燃料。乙醇燃料具有很多優點,它是一種不含硫及灰分的清潔能源,可以直接代替汽油、柴油等石油燃料,作為民用燃料或內燃機燃料。
4、生物質能的發展前景
雖然我生物質能的各項利用技術還不是很成熟,面臨著許多技術難題,但這不能阻擋生物質能成為未來主要能源之一。
我國2000年到2020年將主要是生物技術的開發和完善階段,部分經濟性好的技術將進入商業應用。生物質氣化技術由于成本低、技術逐漸成熟,將在生物質比較集中和能源供應相對緊張、昂貴的地區進入商業應用。但生物質化學轉化技術處于研發階段,可能某些技術可以進行示范應用,但由于價格等經濟性問題,難以與石化產品競爭,很難進入市場。2020年2050年,生物質能將逐漸成為主要能源之一,隨著技術的發展,生物質的生產和收集成本將逐步降低,利用技術也已經成熟和完善,具備了全面與化石燃料競爭的條件。
5.結束語
從能源的消費變化來看,人類最終會過渡到可再生能源的持久利用階段,生物質能通常被認為是世界上最大可再生能源,其研究和開發成為世界各國可再生能源發展戰略的重點和焦點。我國是世界上人口最多的國家,國民經濟發展面臨著資源和環境的雙重壓力,所以我國必須加快生物質能的開發利用,努力提高生物質能的利用技術,為建設資源節約型、環境友好型的社會做出貢獻。
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