生物质能的利用现况及展望

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1、万方数据InvitedSpecialPaperChineseJournalofNatureV01．32No．4doi：10．3969／j．issn0253·9608．2010．04．002生物质能的利用现况及展望林宗虎中国工程院院士，西安交通大学多相流国家重点实验室，西安710049关键词生物质能生物质能利用生物质能是一种储存于生物质内的能源，是一种清洁、可持续发展、且资源丰富的可再生能源。生物质能在使用过程中产生的C02■与植物生长过程中吸收的C02量相近，同时植物自身还起到保护和改善生态环境的重要作用。因而在能源紧迫和力求减少温室气体的今天．其开发利用备受全球各国重视，发展前景

2、宽广。本文着重介绍其利用技术、现况和前景。1生物质能源的类别及储量1．1何谓生物质能如所周知，生物质是植物赖以生长的主要物质，是由植物的叶绿体利用太阳光进行光合作用后形成的有机物质，植物吸收C02和水分后与太阳光发生的光合作用过程可用下式表示：6C02+12H20要篙C6H，z06+6H20+602由上式见，植物光合作用后形成的生物质中含碳，是一种来源于太阳能的能源，称之谓生物质能。同时在生物质形成过程中能释放02，可改善大气环境。因而，地球上的生物，包括植物和由其养活的动物都具有生物质能。1．2生物质能的类别生物质能按生物质资源可分为如下6个类别：(1)木材及林业废弃物(如白杨、

3、桉树等速生林种及其他林种、苜蓿、芦苇等草木类、木材废料、树皮、锯木等)。(2)农作物及其废弃物(如可产生淀粉或糖类的玉米、薯类、甘蔗、甜菜等以及秸秆、谷壳等)。(3)水生藻类(In马尾藻、海带等海藻和浮萍等淡水藻)。(4)油料植物(如黄豆、向日葵和油菜等)。(5)城市及工业有机废弃物(如城市垃圾、造纸工业的黑液、食品工业废弃物等)。(6)动物粪便。·196·1．3生物质能储量及特点经光合作用生成的生物质中含固定碳，全球植物因光合作用可固定的太阳能每年可达950亿吨碳，相当于全球耗能的十多倍。因而其储量十分丰富，是可持续发展的再生能源的重要组成部分。在当前全球能源消耗中，生物质能约占

4、总量的14％，到21世纪后期，预计可达40％。中国生物质能储量也很丰富，单就农林废弃物、能源林业和其他能源作物的储量就相当于每年9亿吨标准煤。可替代石油的生物质原料，如薯类、甜高粱、甘蔗、木本油料、秸秆和各种植物纤维素原料的储量可相当于年产2．7亿吨石油。生物质能源与其他可再生能源如风能、水能、太阳能等相比，具有可存储和运输的优点；可转换成固体燃料、液体燃料和气体燃料，其成分和利用方式也与相应的化石燃料类似。因而常规化石能源的利用技术不需作大的变动就可用于生物质能。此外。生物质能在再生过程中，由于光合作用能释放出大量氧气，可显著改善大气和生态环境。生物质能与化石能源相比较，具有易燃

5、烧、相对污染少等优点。尤其值得称道的是生物质能使用过程中产生的a。2气体与植物生长过程中需要吸收的C02气体在数量可保持平衡。这点在当今急需大量减排温室气体C02的形势下显得特别重要。生物质能源的热值比化石能源的低，体积较大，运输不便。此外，由于生物质种类多，各具特性，因而其利用技术要比化石燃料的复杂。生物质能源的开发利用受到许多国家的高度重视，联合国开发计划署、世界能源委员会都将其列为可再生万方数据自然杂志第32卷第4期特约专稿能源的首选。联合国粮农组织认为，生物质能有可能成为未来可持续能源系统的主要能源，扩大其利用是减排CCh的最重要途径，应大规模植树造林和种植能源作物，使生物

6、质能源通过利用技术变成高品位的现代能源。2生物质能源的利用技术与发展现况生物质能源的利用技术可分为两类。一类是将生物质直接燃烧，获取热量以供生活应用，但一般利用效率不高。另一类是利用物理、化学及生物技术将生物质加工成液体、气体或固体形式的各种燃料供生活、车辆或发电应用。2．1制取成型的生物质固体燃料为了便于运输、储存和改进燃烧工况(改善送风控制和稳定燃烧)可利用各类压缩成型机械(如螺旋式、活塞式、油压式、水压式等成型设备)将生物质(如锯末、木屑、稻壳、秸秆等)压缩成直径为4～20mm，长度<100mm的颗料燃料或尺寸为20～120lnnl，长度<400lnnl的块状燃料供用户燃用。

7、其工艺过程一般为：干燥、制粉、调湿和压缩机成型造粒。对秸秆，干草等也可压缩成捆，尺寸取决于打捆机，方捆一般边长为50～120cm。欧美和日本对此已产业化生产。中国已自比利时、日本等引进20多条生物质压缩成型生产线。中国“新能源和可再生能源发展纲要中规定，到2010年成型固体生物质燃料年利用鼍应为100万t，发电装机容量为550万kW；到2020年应为5000万t／a(t／a：吨／年)，发电装机容量达3000万kW。2．2制取生物质液体燃料2．2．1制取乙醇生物质原料经