生物質(zhì)能的開發(fā)及利用探析

陳炎杰 邵元元

摘 要：生物質(zhì)能屬于新興的綠色環(huán)保技術(shù)能源。在生物科技研發(fā)過(guò)程中，通過(guò)有效充分的利用，可以規(guī)范生物質(zhì)能的操作形式。依據(jù)能源上可能存在的危機(jī)，需要及時(shí)采取必要的生物質(zhì)能措施，注重能源發(fā)電、燃料乙醇制備處理等。結(jié)合大氣環(huán)境中可能存在的污染因素，需要對(duì)生物質(zhì)能進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用，不斷提升生物質(zhì)能的綜合有效利用率。注重人們綜合收入和品質(zhì)生活質(zhì)量水平的提升，以改善生活環(huán)境為操作標(biāo)準(zhǔn)要求，不斷加強(qiáng)生物質(zhì)能的利用。從生物質(zhì)能的發(fā)展入手，分析生物質(zhì)能發(fā)電的形式，纖維素乙醇制劑的過(guò)程，確定纖維素制劑的配置方法。從轉(zhuǎn)化方式、轉(zhuǎn)化流程入手，分析如何提升熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的流程。重點(diǎn)是對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行化工技術(shù)的研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以符合實(shí)際操作開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能;開發(fā);利用

中圖分類號(hào)：TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）10-056-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.10.028

生物質(zhì)能是一種自然分布的能量。與傳統(tǒng)的能源相比，其屬于可再生的、環(huán)保的新型能源。面對(duì)當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展，各類能源問(wèn)題正困擾著人們。依據(jù)大量能源的實(shí)際情況，需要明確生活生產(chǎn)的建設(shè)需求，依據(jù)工業(yè)化發(fā)展形式，分析能源物質(zhì)的變化。對(duì)于化石能源而言，其屬于不可再生類資源。為了有效降低不可再生資源的使用比例，需要加強(qiáng)可再生資源的利用率。采用生物質(zhì)能，正是有效解決能源問(wèn)題，提升綜合開發(fā)利用率的重要發(fā)展途徑之一。

1 生物質(zhì)能概述

生物質(zhì)能（英文biomass），始于1934年的生物量研究中。通過(guò)韋伯詞典中的介紹，參考1971年發(fā)表的《植物與土壤》一文，可以讓人們逐步認(rèn)識(shí)到生物質(zhì)能的基本概念[1]。生物質(zhì)能屬于對(duì)生物本身進(jìn)行質(zhì)量能源光合作用的表現(xiàn)，是一種能源有機(jī)物質(zhì)，其包含所有的動(dòng)物、植物、微生物等其他會(huì)產(chǎn)生代謝的物質(zhì)。其中，比較有代表性的是農(nóng)作廢物、林木剩余物質(zhì)等。

生物質(zhì)能是一種可再生的新型能源，具有環(huán)保價(jià)值，也是社會(huì)發(fā)展過(guò)程中最早使用的一種能源。在綠色植物的光合作用下，通過(guò)太陽(yáng)能作用實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化。這種轉(zhuǎn)化是無(wú)污染的過(guò)程。相比傳統(tǒng)的化石燃料，其具有循環(huán)利用等特點(diǎn)。

我國(guó)的生物資源較為豐富，可以滿足全國(guó)能源的綜合利用需求。農(nóng)作物加工產(chǎn)品、秸稈、有機(jī)肥等均屬于可再生的生物質(zhì)能。通過(guò)生物質(zhì)能的作用，可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能到乙醇燃燒的規(guī)模拓展。生物質(zhì)能可以形成燃料，拓展其發(fā)展的性能。2015年，國(guó)家開始重視使用生物質(zhì)能。利用生物質(zhì)能，生物發(fā)電達(dá)到1200萬(wàn)kw，農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能燃燒發(fā)電為600萬(wàn)kw，垃圾焚燒發(fā)電達(dá)450萬(wàn)kw，沼氣發(fā)電為50萬(wàn)kw，生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)開始逐步成熟起來(lái)。面對(duì)生物質(zhì)能液化技術(shù)的成熟，生物質(zhì)能柴油也逐步發(fā)展起來(lái)，纖維燃料乙醇、二甲醚等均具有較大的未來(lái)發(fā)展空間。

2 生物質(zhì)能發(fā)電工藝

2.1 生物質(zhì)能發(fā)電形式

生物質(zhì)能發(fā)電過(guò)程中，通過(guò)有效燃燒、氣化、混合燃燒等形式，可以直接利用燃料發(fā)電，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。煤混合發(fā)電過(guò)程中包含兩種模式，直接混合燃燒發(fā)電模式和氣化混合燃燒發(fā)電模式。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)相對(duì)較為成熟，可以用于重要的供熱、發(fā)電操作中[2]。

2.1.1 氣化發(fā)電的操作形式

氣化發(fā)電過(guò)程中，通過(guò)生物氣化操作可以直接將生物質(zhì)能氣化處理。產(chǎn)生燃?xì)夂?，依?jù)燃料進(jìn)行鍋爐廢氣處理，產(chǎn)生蒸汽。然后，通過(guò)蒸汽驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行發(fā)電。生物質(zhì)能氣化后，需要進(jìn)行除塵操作。通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的作用完成發(fā)電操作。根據(jù)第二步的操作進(jìn)行凈化，燃?xì)馑腿雰?nèi)燃機(jī)內(nèi)完成發(fā)電工作。

2.1.2 沼氣發(fā)電過(guò)程

沼氣發(fā)電過(guò)程中，需要根據(jù)農(nóng)作物的厭氧條件實(shí)施發(fā)酵處理，然后產(chǎn)生沼氣，驅(qū)動(dòng)沼氣完成發(fā)電機(jī)的配組發(fā)電過(guò)程。目前，常見(jiàn)的、性價(jià)比較高的方式是沼氣發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品，如小型沼氣發(fā)電機(jī)配置可以滿足農(nóng)戶家庭的使用需求。

2.2 生物質(zhì)能發(fā)電的受限因素

農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，生物質(zhì)能的綜合資源較為廣泛。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，2012年我國(guó)的廢棄物質(zhì)能源量可以折算成16億t的標(biāo)準(zhǔn)煤。通過(guò)收集、利用的不同渠道，收集能源的方式各不相同，在實(shí)際的生活燃料處理過(guò)程中也存在不同。依據(jù)原始材料的情況，需要調(diào)整密集度、交通便利性等條件，重視不同地區(qū)的不同收集過(guò)程，對(duì)于特殊地區(qū)可以采取就地堆放或燃燒的方式。根據(jù)秸稈發(fā)電的原始材料情況，分析對(duì)于生物質(zhì)能發(fā)電造成的大規(guī)模影響情況[1]。

3 纖維液化燃料處理

小麥、玉米等農(nóng)作物，甘蔗、甜菜等非糧食作物均可以作為生物燃料乙醇的原料。按照實(shí)際的發(fā)酵操作標(biāo)準(zhǔn)和鎮(zhèn)流制作過(guò)程，需要通過(guò)脫水處理對(duì)不同形式進(jìn)行變形處理，構(gòu)建變形燃料乙醇，按照含糖、含淀粉的農(nóng)作物進(jìn)行獲取處理。隨著人口的增長(zhǎng)，實(shí)際使用糧食作物的獲取方式發(fā)生轉(zhuǎn)變。需要通過(guò)燃料乙醇等方式，打破傳統(tǒng)生物質(zhì)能代替燃料乙醇的標(biāo)準(zhǔn)。充分利用秸稈纖維等綜合生物燃料，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料乙醇作用的拓展與提升。

3.1 纖維素乙醇操作方式

乙醇屬于無(wú)色、具有特殊香味、易揮發(fā)的常溫液體。乙醇通過(guò)碳元素、氫元素、氧元素構(gòu)建有機(jī)化合物。借助乙醇內(nèi)各元素之間的相互作用，可以通過(guò)物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)相互融合。在混合燃料的過(guò)程中，需要添加乙醇防爆性能等功用。注意混合燃料的標(biāo)準(zhǔn)高值水平，按照合理的檢測(cè)方式準(zhǔn)確判斷乙醇的汽油尾氣量。對(duì)于一氧化碳、碳?xì)浠衔锏确謩e減量，控制在50%和30%以內(nèi)。保證無(wú)二氧化碳排放，降低汽車尾氣可能造成的污染因素。

3.2 纖維素乙醇處理

根據(jù)纖維素類物質(zhì)選配乙醇，確定相關(guān)酶制劑的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。按照高溫纖維化的裂變過(guò)程，分析化學(xué)生物轉(zhuǎn)化的具體途徑。在生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，通過(guò)天然的纖維化、半纖維、木質(zhì)素操作，確定三者之間可能存在的復(fù)雜性因素。從結(jié)構(gòu)組成分布入手，判斷可能導(dǎo)致無(wú)法降解的原因。按照生物轉(zhuǎn)化方式制取乙醇，確定原料的預(yù)處理方式。通過(guò)水解可以獲取小分子糖增加微生物發(fā)酵處理，然后再析出乙醇完成剩余回收處理過(guò)程。在生物預(yù)處理過(guò)程中，需要降解木質(zhì)素、半纖維素、褐腐菌、木質(zhì)素等。

木質(zhì)纖維素操作過(guò)程中，以小分子微生物狀態(tài)，通過(guò)微生物、乙醇、水、副產(chǎn)物等的混合處理獲取乙醇。后期再經(jīng)過(guò)蒸餾單元操作實(shí)現(xiàn)乙醇的脫水處理，獲取無(wú)水乙醇。生物水解過(guò)程中，需要對(duì)燃料乙醇進(jìn)行重點(diǎn)處理。水解過(guò)程中，通過(guò)酸化、水解酶處理實(shí)現(xiàn)二次水解。在使用酶水解過(guò)程中，其實(shí)際的成本較高。使用提純、燃燒操作的工藝價(jià)格復(fù)雜，但相比使用乙醇，耗費(fèi)的資金較低。用秸稈可以解決能源的轉(zhuǎn)化處理。

3.3 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化處理

熱化學(xué)轉(zhuǎn)化處理過(guò)程中，需要在高溫狀態(tài)下對(duì)木質(zhì)纖維進(jìn)行裂化分解處理，獲取混合氣。加入化學(xué)催化劑后，在有效的生物化學(xué)途徑中獲取燃料乙醇。通過(guò)控制熱解過(guò)程，將纖維素物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化成高濃度的裂解內(nèi)醚糖液，通過(guò)纖維素類方式轉(zhuǎn)化為高濃縮裂變[2]。

4 生物質(zhì)能在化工產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

木質(zhì)素在造紙工序操作中沒(méi)有進(jìn)行充分的利用，依據(jù)對(duì)環(huán)境可能造成的污染情況，需要調(diào)整污水排放的操作過(guò)程，注重通過(guò)化學(xué)手段對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行變廢為寶處理。木質(zhì)素的基礎(chǔ)納米材料中，通過(guò)有效的農(nóng)產(chǎn)品方式可以獲取更多的副產(chǎn)品，加工剩余量可以作為燃料、飼料。根據(jù)實(shí)際間隔間的綜合測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，按照密度間隔溶液實(shí)施合理的流變水平分析，確定懸浮穩(wěn)定性能操作標(biāo)準(zhǔn)要求，保證密度控制在1.4g/cmm3至1.8g/cmm3之間。

5 現(xiàn)場(chǎng)操作應(yīng)用

驅(qū)動(dòng)油制劑需要按照固定化井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整前后推動(dòng)的質(zhì)量?jī)?yōu)化實(shí)施方案，通過(guò)三開鉆井深入方式調(diào)整確定靶向位置。需要根據(jù)靶向位置點(diǎn)確定3 000m的長(zhǎng)度，2 800m的深度。通過(guò)調(diào)整鉆井液化的類型，確定油的基礎(chǔ)鉆液標(biāo)準(zhǔn)。

在實(shí)際設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)油分離操作過(guò)程中，需要調(diào)整密度標(biāo)準(zhǔn)為1.4g/cmm3，占比空間為1 200高度，疏密接觸時(shí)間為10min。按照井的固化施工情況，隔離液化和水泥的返出量，通過(guò)水泥漿液的顯效情況確定井深。根據(jù)固定井的質(zhì)量測(cè)定進(jìn)行解釋說(shuō)明，確定優(yōu)質(zhì)分段斷裂的過(guò)程[3]。從趨向隔離標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容入手，分析凈化井壁的過(guò)程，保證界面劑強(qiáng)效性。

6 例證分析

如首創(chuàng)杞縣生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目、首創(chuàng)魯山生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中，通過(guò)對(duì)各設(shè)備制作過(guò)程中的各工序進(jìn)行質(zhì)量管控及進(jìn)度監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷及進(jìn)度偏差，回到正常軌道，達(dá)到預(yù)期效果，滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。提升了生物制造工業(yè)操作的環(huán)保價(jià)值，滿足生物質(zhì)能的發(fā)展基礎(chǔ)和建設(shè)需求管理辦法，具有良好的推廣價(jià)值意義。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生物質(zhì)能在開發(fā)實(shí)施操作過(guò)程中，通過(guò)必要的開發(fā)模式采集和技術(shù)應(yīng)用，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)材料模式的轉(zhuǎn)變。注重新型生物質(zhì)能功能的應(yīng)用，依據(jù)現(xiàn)有階段操作布局，分析未來(lái)的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合當(dāng)下生物工藝的工作流程和制作標(biāo)準(zhǔn)，從環(huán)保平臺(tái)操作優(yōu)勢(shì)出發(fā)，分析確定符合生物質(zhì)能的操作標(biāo)準(zhǔn)。注重加強(qiáng)生物質(zhì)能的開發(fā)和利用，從科學(xué)、綠色、環(huán)保的技術(shù)角度，分析如何提升生物質(zhì)能的操作實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，以準(zhǔn)確的思路滿足生物質(zhì)能的操作建設(shè)需求，以更好地進(jìn)行發(fā)展利用。制定符合當(dāng)下安全規(guī)范的管控實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，從生物質(zhì)能的角度提高材料分配的有效性，以準(zhǔn)確的操作模式、精準(zhǔn)的化工采集過(guò)程，分析確定符合生物質(zhì)能開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，以準(zhǔn)確的化工產(chǎn)業(yè)研發(fā)流程為基礎(chǔ)，加深生物質(zhì)能優(yōu)化，建立完備的生物質(zhì)能管理方式。

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