生物質(zhì)能的開發(fā)與利用

肖 洋 劉海峰 李 娜

(武昌工學院機械工程學院，湖北 武漢 430065)

1 生物質(zhì)能的特點

(1)可再生性。生物質(zhì)能最大的特點就是可再生性，生物質(zhì)能是通過轉(zhuǎn)化太陽能而得來的，而太陽能是取之不盡用之不竭的自然資源。因此，生物質(zhì)能是和潮汐能、風能等一樣的可再生能源，可實現(xiàn)長久、可持續(xù)性發(fā)展。

(2)資源豐富。我國作為世界上的人口大國、農(nóng)業(yè)大國，在開發(fā)生物質(zhì)能源方面有著豐富的資源可利用，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年生物質(zhì)可轉(zhuǎn)化的能量相當于5億t標準煤的能量，隨著我國的不斷發(fā)展，可轉(zhuǎn)化量還在逐年遞增。而且生物質(zhì)能源來源豐富，迄今為止已有十幾種原材料可用于生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用。

(3)對環(huán)境污染小。生物質(zhì)能中含硫、氮都比較少，在燃燒之后產(chǎn)生的有害氣體SO2、NOX等都比較少，而且生物質(zhì)在利用過程中的CO2排放量很少，對緩解溫室效應(yīng)有著顯著的效果。

(4)替代優(yōu)勢。在現(xiàn)在研究的基礎(chǔ)上，可以將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)可燃氣、生物質(zhì)液體燃料等，來替代化石能源。

2 生物質(zhì)能資源的分類

在生活中的生物質(zhì)資源很多，依據(jù)不同的分類標準可以劃分為不同種類的生物質(zhì)資源，其中根據(jù)生物質(zhì)資源的來源可以將生物質(zhì)資源分為四大類：森林資源、農(nóng)作物秸稈、禽畜糞便、生活垃圾。

2.1 森林資源

森林資源是森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，主要是薪材，但是也包括一些工業(yè)木材殘渣。森林資源在我國能源比重中有很大的占比，樹木通過光合作用固定太陽能，再被進一步利用。薪材的來源主要是修剪樹木生長過程中的樹杈，將這些多余的樹杈回收再利用，變成生活所需的能源。

2.2 農(nóng)作物秸稈

農(nóng)作物秸稈主要包括農(nóng)作物的莖、葉、根。我國是農(nóng)業(yè)大國，有著豐富的農(nóng)業(yè)資源，但是以往對于農(nóng)業(yè)秸稈的利用都是直接燃燒，這樣不僅利用效率低，還污染環(huán)境。隨著科技的發(fā)展，直接燃燒的形式逐漸被取消，取而代之的是將農(nóng)作物秸稈加工后再進行利用，這樣既可以提高燃燒效率，還可以避免浪費，農(nóng)作物秸稈也是生物質(zhì)能源的一個重要來源。

2.3 禽畜糞便

禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)(主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等)的轉(zhuǎn)化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。以往對于禽畜糞便的利用是還田化肥和養(yǎng)殖魚類，這樣利用會導致資源大量流失和水污染，給環(huán)境帶來很不好的影響，采用集中科學處理，可以使禽畜糞便得到更好地利用。

2.4 生活垃圾

生活垃圾主要指城鎮(zhèn)居民、生活、服務(wù)等產(chǎn)生的廢棄物，其成分復雜，種類繁多。隨著人們生活水平的提高，生活產(chǎn)生的垃圾也越來越多，如果將這些垃圾集中掩埋或燃燒，會對環(huán)境有很大影響。現(xiàn)在將這些垃圾分類進行，加工成生物質(zhì)能源再利用，既保護了環(huán)境，又解決了社會問題。

3 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化

生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)需要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化方式主要包括生物質(zhì)固化、生物質(zhì)液化、生物質(zhì)氣化3種方式。(見圖1)

圖1 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖

生物質(zhì)固化：將生物質(zhì)資源進行高溫、高壓處理，壓制成固態(tài)成型燃料。木屑、秸稈、稻殼等均可作為生物質(zhì)固化成型的原料，但當木炭為最終產(chǎn)品時，木屑是唯一的原料。

生物質(zhì)液化：通過高溫高壓將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高熱值的液態(tài)產(chǎn)物，也就是將固態(tài)大分子有機化合物轉(zhuǎn)化為小分子液態(tài)有機物的過程。

生物質(zhì)氣化：用氧氣、水蒸氣或者氫氣作為氣化劑，在高溫下通過熱化學反應(yīng)，將生物質(zhì)中可燃部分氣化為可燃氣。氣化技術(shù)也是目前生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的一個重要方向。

4 生物質(zhì)能應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 市場環(huán)境和保障機制不夠完善

我國的生物質(zhì)能發(fā)展缺乏明確的戰(zhàn)略目標，而且沒有一套完整的市場體系，還處在“以產(chǎn)定銷、計劃供應(yīng)”階段。

4.2 商業(yè)化利用難

資源分散，收集手段落后，產(chǎn)業(yè)化進程緩慢，制約著生物質(zhì)能源高新技術(shù)的規(guī)?；蜕虡I(yè)化利用。集中發(fā)電和供熱是國際上通行的高效清潔地利用生物質(zhì)能源的主要技術(shù)方式。但是，這些技術(shù)需要具有一定的規(guī)模，才能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

4.3 技術(shù)落后

現(xiàn)在我國在新能源研發(fā)工作上，尚未達到一個成熟的水平，仍然處于探索階段，相對于一個發(fā)達國家我國的生物質(zhì)能源技術(shù)較為落后，這也激勵著后人不斷向著這個方向開拓創(chuàng)新，技術(shù)不夠成熟成為制約我國生物質(zhì)能發(fā)展的主要原因。

4.4 利用制約

一些制約生物質(zhì)能發(fā)電的問題逐漸顯現(xiàn)出來。電價補貼標準低，使生物質(zhì)發(fā)電項目一旦投入運營就面臨虧損境地?！犊稍偕茉捶ā访鞔_指出，要制定激勵可再生能源發(fā)展的稅收及貸款優(yōu)惠政策，然而關(guān)于生物質(zhì)發(fā)電的相關(guān)退稅政策至今尚未落實。

5 結(jié)論

綜上，隨著時代的發(fā)展、科技的進步，全球的化石能源已經(jīng)接近枯竭狀態(tài)，開發(fā)新能源代替化石能源已經(jīng)迫在眉睫，生物質(zhì)能能作為全新可再生能源登上世界舞臺，生物質(zhì)能的出現(xiàn)不僅可以緩解能源危機，還可以促進生態(tài)文明建設(shè)。因此，加大對生物質(zhì)能的研究，提升研究速度，對于我國的可持續(xù)發(fā)展計劃有著至關(guān)重要的作用。