1．前言
能源和環境問題是目前全球關注的焦點。隨著化石能源的日益枯竭和環境問題的日趨嚴重，開發可再生能源已成為了當前的緊迫任務，富通新能源生產銷售的
顆粒機、
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機、
秸稈壓塊機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
生物質能作為唯一可轉化為液體燃料的可再生能源，其高效轉換和潔凈利用近年來受到了全世界的重視。生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量，具有以下特點：①是一種可再生的綠色能源；②可消除產生溫室效應。由于生物質生長過程中光合作用吸收的C02與其燃燒中排放的C02相等，在利用上實現了C02總量的零排放；③與煤相比，生物質含灰分通常較少，而且幾乎不含硫，燃燒產生的廢棄物和污染物較少；④生物質燃燒具有能量密度低、灰熔點低和易結渣等特點。
生物質資源形式繁多，數量龐大，廣義上包括有木材及林產加工業廢棄物、農業廢棄物、禽畜糞便、工業有機廢水及生活污水，城鎮固體有機垃圾及能源植物等。福建省地處亞熱帶，森林覆蓋率達62.9%，而且，隨著我省城市化進程的加快，城市生活垃圾的產量逐年增加，生物質資源更加豐富。研究生物質能源化轉化的有關技術，促進生物質能高效開發利用，不僅能夠彌補我省常規能源的不足，而且有利于減少環境污染，對于推動我省循環經濟建設，具有重要的意義。
2．生物質能轉化利用的若干技術分析
根據所提供的最終能源產品形態，生物質能轉化利用技術可分為燃燒技術、熱化學轉化和生化轉化技術等三類。其中，與熱能利用相關的主要有燃燒技術、氣化技術和液化技術等。
2.1成型顆粒燃料技術
生物質經干燥和適當的粉碎后，通過噴霧或加水調濕，在模具中經一定壓力和溫度作用成型，冷卻后就制成為生物質成型燃料。根據生產工藝不同，目前的生物質成型燃料技術可分為黏結成型、壓縮顆粒燃料和熱壓縮成型工藝，可制成棒狀、塊狀、顆粒狀等各種成型燃料。
相對于一般的生物質燃料如農作物秸稈，生物質壓縮成型燃料具有以下優點：
①燃燒效率較高。一般農作物秸稈中的揮發分在200℃左右時就開始析出，此時如果來不及提供足夠的燃燒空氣，則未能燃盡的揮發分將以黑煙的形式被氣流帶出，使得燃燒效率較低，同時又造成環境污染；而壓縮成型的秸稈燃料由于結構致密，能夠有效限制其揮發分析出速度，因此可以緩解一般生物質燃燒早期出現的空氣一燃料供給的矛盾，有利于提高燃燒效率。
②有利于實現清潔燃燒。一般生物質燃料結構松散，在析出揮發份后，極易在氣流的運動作用下解體，形成黑飛絮，被氣流帶出燃燒室后易于在尾部煙道積垢或排入大氣中污染環境。而生物質壓縮成型后，由于燃料中碳密度增加，結構致密，在析出揮發分后一般以藍色火眼包裹焦碳的形式燃燒，便于實現清潔燃燒。
通過與原煤摻混成型，還可以由生物質加工生產生物質型煤。生物質型煤具有易著火、燃燒快、不冒煙、可固硫、灰渣含碳量低且不結渣等優點；一般生物質型煤的生產工藝流程見圖1所示。
2.2鍋爐燃燒技術
由于生物質的含硫量比煤低，而煤的熱值又遠遠大于一般生物質，煤與生物質混燒可以利用這兩種燃料的優勢，既有利于生物質能的利用，減少煤耗量，又有利于減少燃燒有害物質如NOx和S02等的排放，是一種值得推廣的可再生能源利用方案。
目前，生物質與煤混燒工藝大多數采用了（循環）流化床鍋爐設備，存在的主要問題是，一般生物質中含有較多的堿金屬元素，燃燒時與煤中的灰互相作用，容易發生結渣，影響鍋爐運行的安全性，這一點對于在與福建無煙煤這種灰熔點較低的無煙煤混燒時表現得更為突出；另外，由于堿金屬的揮發分較低，隨煙氣排出爐膛時，容易與飛灰一起附著在尾部受熱面的金屬管壁上，產生低溫腐蝕；還有，由于生物質和煤的密度不同，在流化床燃燒中經常發生分層現象，特別是與福建無煙煤這種高密度煤混燒，分層現象更為明顯，從而也影響了鍋爐的優化運行。
由于多數生物質的熱值較低，在目前煤與生物質的混合燃燒工藝中，為了取得較好的燃燒效果，入爐燃料中煤的比例一般占50%以上，即主要燃料是煤，生物質僅為輔助燃料，混燒的本質仍是“煤摻燒生物質”；如何提高生物質與煤混燒中生物質的份額，是該技術今后發展需要解決的一個問題。
2.3.氣化技術
熱解和氣化是生物質制氣的兩種主要方式。熱解主要用于制備生物油，但當增加物料停留時間、提高反應溫度后，熱解后氣體的成份可發生相當變化：氣化則可以獲得有較高H/C比的多元氣體，且氣體組分比較穩定，是目前生物質制氣的主要方法。
氣化為部分燃燒或缺氧燃燒。生物質氣化是以生物質為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣作為氣化介質，在高溫條件下通過熱化學反應將生物質中可燃質轉化為氣體燃料的過程，是生物質在高溫狀態下發生的熱裂解過程。生物質氣化所產生氣體的主要成份有CO、H2和CH4等。研究發現，不同生物質原料、不同催化劑、不同反應溫度等對氣化產物的成分（氣體成分）有很大影響。生物質氣化的主要裝置有上吸式固定床氣化爐、下吸式固定床氣化爐和流化床氣化爐。以上吸式氣化爐為例，一般情況下，生物質從氣化裝置的頂部加入，空氣從氣化裝置的底部加入，生物質依靠自身的重力逐漸下落到爐子底部，氣化后形成的灰渣從底部清除，氣化產生的可燃氣從上部被吸出。依據生物質在氣化器中發生的不同熱化學反應，氣化爐從上至下可依次分為干燥層、熱解層、還原層和氧化層四個區域（實際操作過程中，上述四個區域相互滲透和交錯，并沒有明確的邊界）。
生物質的氣化反應主要發生在氧化層和還原層內。生物質中所含碳元素的燃燒為其氣化過程提供了能量，氣化過程中的其它反應的進行程度則取決于生物質中碳氧化階段的放熱情況。在生物質氣化的諸多反應中，只有氧化反應是放熱反應，釋放出的熱量為生物質干燥、熱解和還原階段提供熱量。
3.4液化技術
將固體生物質轉化為液體燃料，稱為生物質液化。目前，生物質液化技術的研究主要集中在制取二甲醚和燃料乙醇等方面。
1)制取二甲醚
二甲醚(DME)是一種非腐蝕性有機物，可替代柴油作為汽車燃料或替代液化石油氣作民用燃料。作為二甲醚的合成氣來源有很多，與來自于煤氣化產物的合成氣相比，來自于生物質轉化的合成氣有它獨到的優點：首先，生物質的結構以直鏈結構為主，不同于煤中的環狀結構，有利于將其直鏈結構轉化為小分子；其次，生物質中含有較大比例的O，作為高溫熱解原料易于形成CO，從而可提高合成氣品質：再者，生物質中其他雜質少，比如木材中，S含量不超過0.06%，在合成氣中含量稀少，便于簡化后續的催化反應，減少凈化設備，節約初投資。
利用生物質制取二甲醚的技術有一步法和二步法之分。二步法是先利用生物質轉化合成氣合成甲醇，再在固體催化劑（國內外大多采用Y -A1203/Si02制成的ZSM-5分子篩）作用下脫水制得二甲醚。二步法技術較成熟，制備的二甲醚純度高，但生產工藝復雜，要經過甲醇合成、甲醇精餾和二甲醚精餾等過程，而且存在有設備腐蝕和環境污染等問題，目前正逐步被淘汰。一步法是將合成甲醇和甲醇脫水兩個反應結合在一個反應器內完成，即由生物質氣化（或熱解）產生的合成氣經催化作用（一般采用Cu-Zn-AI系催化劑）直接合成二甲醚。一步法具有投資省、生產工藝流程短、生產過程能耗低等優點，而且合成氣轉化率較高，有推廣使用前景。
一般情況下，生物質高溫熱解氣體中含有15%氫氣，15 %CO，約30%C02和約15%的CH4，其中H2和CO的成分比例大約為1：1，適合于作為合成DME的原料氣。由生物質熱解氣制取二甲醚的主要反應原理可描述如下：
由于漿態床反應器易于實現恒溫操作，能有效緩解催化劑結炭現象，有利于保持催化劑的反應活性，而且還可使用貧氫合成氣，目前，一步法制取二甲醚的技術研究大多是在漿態床反應釜中進行。
2)制取燃料乙醇
由生物質制取燃料乙醇的方法主要有兩種：一種是通過酵母等微生物發酵糖原料（甘蔗、甜菜、甜高梁和各種水果）或淀粉原料（玉米、小麥、土豆、紅薯、木薯等）制得酒精；另一種則是通過酸水解纖維素類原料得到可發酵糖，再由酵母來發酵可發酵糖制得酒精。
由于淀粉分子由長鏈葡萄糖分子組成，通過水解可以較容易地將淀粉分子轉變成葡萄糖分子，然后發酵成乙醇。目前，絕大多數燃料乙醇是通過淀粉水解發酵制取的，其中約90%是以玉米為原料。圖3描述了由玉米制取變性燃料乙醇的流程。
糖和淀粉屬于食物，用來生產燃料乙醇存在有與人爭糧的問題，而且該生產方法的原料成本過高，占生產成本的40%以上，從目前的生產情況看，廠家得靠政府補貼才能維持，其發展前景不佳。相反的，纖維素類生物質種類繁多，數量巨大，利用纖維素類生物質來生產燃料乙醇，不僅原料豐富（可以得之于速生林），而且還能夠充分利用農林廢棄物，有利于改善環境，因此技術前景廣闊，意義重大。
以木質纖維素類生物質為原料制取燃料乙醇的技術關鍵在于生物質的水解。生物質水解是指木質纖維素類生物質在一定溫度和催化劑的作用下，使其中的纖維素和半纖維素加水分解（糖化）成為單糖（己糖和戊糖）的過程。生物質水解的方法很多，其中二步法水解和滲濾床水解是兩項最有可能商業化的方法。以木質纖維素類生物質為原料、通過酸水解生產燃料乙醇的主要過程原理可表述為
目前，國內水解纖維素類原料制取燃料乙醇的工作還處于實驗室研究階段。
3、結語
生物質能作為一種可再生能源，在未來能源的消費結構中必將占有重要的一席之地。我國的生物質資源豐富，但利用形式相對單一，主要有直接燃燒、發酵利用和成型燃料等三種方式，其中以燃燒為主，總體技術層次較低，利用效率不高，而且尚未形成規模化綜合利用．
從根本上講，生物質能資源的大規模開發利用有賴于政策扶持和能源科技的進步。目前，我國關于生物質能轉化利用的技術不少尚處于實驗室研究或半工業化中試、優化、改進階段，與國外相比尚有不少差距。 開展生物質能轉化和綜合利用技術研究，加大研發投入，盡快擁有自主知識產權的核心技術，對于促進我省我國可再生能源的開發利用，改善能源結構，增加能源生產渠道，緩解能源供應緊張局面，實現社會經濟可持續發展具有十分重要的意義。
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