新能源生物质能文献综述

新能源生物质能源文献综述院系：材料与化学工程学院班级：应用化学13-01学号：0134新能源生物质能源文献综述摘要：能源是人类活动的基础。人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今能源越来越稀缺，全球环境问题--可再日益突显的压力下，各国纷纷寻求新能源-再生能源。本文就新能源中生物质能概论，特点，分类和利用现状以及对其发展面临的困难及对其前景展望。Energyisthefoundationofhumanactivity.Thedevelopmentofhumansocietydependsontheemergenceofhigh-qualityenergyandtheuseofadvancedenergytechnologies.Intoday'sincreasinglyscarceenergy,globalenvironmentproblems,canunderthepressureofincreasingagain,ascountriesseeknewenergy,renewableenergy.Inthispaper,theoverviewofbiomassenergyinnewenergy,characteristic,classificationandutilizationstatusandthedifficultiesofthedevelopmentofanditsoutlook.关键词：能源，生物质能，发展1、什么是生物质能生物能是以生物为载体将太阳能以化学能的形式储存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，其蕴藏量极大，仅地球的植物，每年生产量就相当于目前人类消耗矿物能的20倍，在各种可再生能源中，生物质是储存的太阳能，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。2、生物质能在我国能源中占重要地位由于我国地少人多，农村剩余物，城市垃圾等废弃物是生物质能的主要来源，在以往农村处理秸秆大部分选择是火烧，这样不仅造成了环境的污染而且浪费了秸秆这种资源，城市中的垃圾大多数都是掩埋，但是我们都知道废弃物处理在我国是个刚性需求，随着国家加大对环境的治理，限制二氧化碳的排放量，以前的处理方法已不再合适。并且随着我国化石能源的短缺，其中液体燃料只能利用生物质可以转化。虽然说新能源有很多，但是在所有再生能源中只有生物质能是可以人为干预的，像风能，太阳能等能源大部分都是靠天吃饭、生物质的能源利用成为先进和有效的方法。3、生物质能的特点生物质能主要四大特点：可再生性，清洁低碳，储量丰富，广泛应用性。1可再生性：生物质能源是从太阳能转化而来，通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能，存储在生物质内部的能量，与风能、太阳能等同属于可再生能源，可以实现能源的永续利用。2清洁、低碳：生物质能源中的有害物质含量很低，属于清洁能源。同时，生物质能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物质能源的使用过程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放过程，能够有效地减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应。3原料丰富：生物质能源资源丰富，分布广泛，根据《世界自然基金会》的统计，全球生物质能源的可利用量达到350E/年（约合亿吨标准油，相当于2009年全球能源消耗量的73%）。根据我国《可再生能源中长期发展规划》统计，在我国生物质资源可转换为能源的潜力约5亿吨，随着今年来国家大力支持环境治理，造林的面积不断的增大，潜在的生物质能也不断的增多。在传统的能源日渐枯褐的背景下，生物质能源是理想的替代能源，它被誉为继煤炭、石油、天然气之外的“第四大”能源。4广泛应用性：生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在。应用在国民经济的各个领域。4、生物质能的分类根据来源的不同，可以把生物质能分成5大类：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。1林业资源：我国地广物博，森林的覆盖率非常高。在森林生长和林业生产过程提供生物质能，包括新碳林，在森林抚育和简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，锯木，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。2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（玉米杆，高粱秆，麦秸，稻草，豆秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种利用以供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氧化合物植物和水生植物等几类。3污水、废水：由城镇居民生活、商业和服务业排出的生活污水和工厂排除的废水。如冷却水，洗浴排水，洗衣排水，粪便排水等。工业上排放的有机废水如酒精、酿酒、食品、制药、造纸等。这些废水、污水中都含有丰富的有机物4固体废物：城镇上的人们的生活垃圾和生活服务相关的垃圾，这些垃圾大部分是固体结构组成成分比较复杂，受当地居民们的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统的习惯以及季节的变化等因素影响5畜禽粪便：在农村比较多。畜禽排泄物是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆、牧草等）的转化形式、包括畜禽排除的粪便，尿及其与垫草的混合物。5、利用现状生物质能一直以来是人类赖以生存的重要能源之一，是四大能源之一，有专家预计生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，生物质能将替代燃料占全球的总耗能40%以上。人类对生物质能的利用分直接利用和间接利用。直接利用主要是农作物的秸秆、稻草、木材等直接作为燃料燃烧。间接利用主要有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气或采用热分解法制造液体和气体燃料也可制造生物碳。沼气是有生物质能转换的一种可燃气体，是一种混合物，主要成分是甲烷。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物发酵作用而生成的一种混合气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以叫沼气。人畜粪便，秸秆，污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧条件下发酵，类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气可以燃烧在农村通常用来烧饭，照明。生物质能是世界上最广泛的可再生能源。据统计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质能总量就达到1440-1800亿吨，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能量消耗的3-8倍。但是尚未被人类合理的利用。多半是直接当薪柴使用，效率极低，影响生态环境。而现代人们已经重视生物质能并开发出生物质能在多个领域的利用条件。现代生物质能的利用是通过生物质厌氧发酵制取甲烷，用热分解法生成燃料气，生物油和生物碳，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物、发展能源农场。现阶段生物质能利用在我国主要有直接燃烧、热化学转化和生物转化等3种途径。其中生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。在我国大部分农村至今仍在用烧柴灶。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下使生物质汽化、碳化、热解、和催化液化，以生产气燃料，液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。目前，生物质能的利用方法主要有直接燃烧法、生化转化、液化技术、固化技术及气化技术。1、生物质气化生物质气化即通过化学方法将固体的生物质能转化为气体燃料。由于气体燃料高效、清洁、方便。因此生物质气化技术的研究和开发得到国内外广泛重视，并取得了可喜的进展。我国从20世纪80年代便开始对生物质气化技术进行深入的研究，经过20多年的实践和努力，已经成功的开发出多种生物质能气化技术并得到应用和推广。如中科院广州能源研究所在循环流化床气化发电方面取得多项成果，已经建设并运行多套气化发电系统；清华大学清洁能源研究教育中心和北京惠众科技公司合作，简化和改进现有的热压缩颗粒成型系统，开发出“冷压缩成型技术”，为林业生物质固体燃料加工应用提供技术支撑；同时我在“生物质流化床气化炉”和“生物质流化床水煤气炉”方面的技术也取得了重大的突破。用该技术生产的气化燃气经简单喷淋洗涤，焦油的含量低于10mg/ma的行业标准。循环水中焦油含量也极低，同时气化燃气低热值可达6-7mj/m*3,中热值可达到10-16mj/m*3.目前，我国已进入实用阶段的生物质气化装置种类较多，并取得了良好的社会、经济效益。在东部地区，河北和山东单县两个示范项目都引进丹麦bwe公司的世界先进秸秆发电技术，每个项目每年都燃烧秸秆20多万吨，发电亿kwh。中科院广州能源研究所在“九五”期间进行了兆瓦级生物气化发电系统的研究，旨在开发适合我国市场需求和资源特点的中型生物质气化发电技术，其发电示范系统于1998年10月建设成功并投入使用，至今已在全国应用推广了20余套，此外在山东、辽宁、江苏等地，生物质气化技术也有较多的实际应用。在西部地区，该技术得到更广泛的应用。如2006年以来重庆铜梁良奇新科技发展有限公司引进生物质专利技术生产出新型的家用生物质气炉已在当地引起强烈的推广，并引起重庆市委政府的高度重视，市财政拔出专款，支持企业加快生物质能源的推广，争取使当地和三峡库区更多群众受益；内蒙古自治区利用生物质能源的典型项目：乌兰浩特市25mw，阿尔山12mw热电联产示范项目以取得显著成效，自治区还将在兴安盟其余4个旗县所在地和3000人以上的乡镇所在地，继续建设不同规模热电联产项目23个。上述各项目通过运用生物质气化技术在解决广大农户炊事、取暖等日常问题的同时，其发电项目也为群众带来很大收益。2、沼气90年代以来，我国沼气建设一直处于稳步发展的态势。到1998年底，全国户用沼气池发展到688万户，比上年增长%，利用率达到%。全国大中型沼气工程累计建成748处，城市污水净化沼气池累计49300处。以沼气及沼气发酵液在农业生产中的直接利用为主的沼气综合利用有了长足发展，达到339万户，其中北方“四位一体”能源生态模式21万户，南方“猪沼果”能源生态模式81万户。以沼气利用技术为核心的综合利用技术模式由于其明显的经济和社会效益而得到快速发展，这也成为中国生物质能利用的特色，如“四位一体”模式，“能源环境工程”等。所谓“四位一体”就是一种综合利用太阳能和生物质能发展农村经济的模式，其内容是在温室的一端建地下沼气池，池上建猪舍、厕所。在一个系统内既提供能源，又生产优质农产品。“能源环境工程”技术是在原大中型沼气工程基础上发展起来的多功能、多效益的综合工程技术，既能有效解决规模化养殖场的粪便污染问题，又有良好的能源、经济和社会效益。其特点是粪便经固液分离后液体部分进行厌氧发酵产生沼气，厌氧消化液和渣经处理后成为商品化的肥料和饲料。3、薪炭林1981年我国开始有计划的薪炭林建设，至1995年10年间，全国累计营造薪炭林万公顷，其中“六五”完成205万公顷，“七五”万公顷，“八五”万公顷。根据这些年全国造林成效调查，薪炭林成林面积和单位面积年生物量测算，薪炭林年增加薪材量2000-2500万吨，对缓解农村能源短缺起到了重要作用。5、面临的困难与发展前景我国生物质能源产业发展面临的困难主要有五大方面：一是生物质能源产业化发展受原料高成本的影响，大部分生产企业需要额外的补贴、税收优惠才能赢利或生存。二是生物质能源扶持政策缺乏系统性和配套性，在多种能源产品和规模上未给予明确的支持和指引。三是生物质能源产业发展模式缺乏市场竞争力。四是生物质能源开发技术发展水平参差不齐，转化成本高、效率低。五是部分农林种植物存在与粮争地的潜在危险。加快生物质能源产业发展应从以下几点出发：1、将“大力推进生物质能源产业发展”列入国家“十二五”规划，作为战略性新兴产业予以重点培育和扶持，加快推进生物质能源产业发展。2.坚持“不与农争地，不与民争粮”的原则，分阶段稳步推进生物质能源产业发展，探索适应我国国情的发展模式。近期，优先利用有机废弃物等生物质资源，推进生物质燃气、生物质发电技术的发展。中期，合理开发边际土地资源，积极稳妥发展能源农