第1章緒論第2章生物質(zhì)能特點

第二章

生物質(zhì)資源與能源利用特點1.1生物質(zhì)能資源生物質(zhì)能源概念是太陽能以化學能形式儲存在生物中的一種能量形式。木材及森林工業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物水生植物油料植物城市和工業(yè)有機廢棄物動物糞便生物質(zhì)能主要形式地球上生物數(shù)量巨大，地球上每年生長的生物能總量約1400-1800億噸（干重），相當于目前世界總能耗的10倍。全球能源消費總量中，生物質(zhì)能約占14%，僅次于煤炭、石油、天然氣，居第四位。我國的生物質(zhì)能資源1）秸稈：近年農(nóng)村的秸稈年產(chǎn)量約7億噸，相當于5億噸標煤。2）畜禽糞便：1999年，我國畜禽糞便產(chǎn)生總量約為19億噸，而同期全國各工業(yè)行業(yè)工業(yè)固體廢棄物為7.8億噸，畜禽糞便產(chǎn)生量是工業(yè)固體廢棄物的2.4倍資源量：1.1.2生物質(zhì)能的地位全球秸稈年產(chǎn)量約29億噸,其中小麥秸21%,稻草19%,大麥秸10%,玉米秸35%,黑麥秸2%,燕麥秸3%,谷草5%,高粱5%。

約占14％，僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位。不發(fā)達地區(qū)生物質(zhì)能占60％以上。約25億人的生活能源的90％以上是生物質(zhì)能。世界能耗中的生物質(zhì)能

具有發(fā)展中國家的特點，現(xiàn)階段仍以秸稈和薪柴等生物質(zhì)能為主。每年的秸稈產(chǎn)量為7億噸到8億噸。80%人口生活在農(nóng)村,秸稈和薪柴等是農(nóng)村主要生活燃料。2000年，我國農(nóng)村消費能源達353M噸標準煤當量,其中農(nóng)村生活用能占56%，而農(nóng)村生活用能以秸稈、煤炭和薪柴為主，其中秸稈和薪柴的比重共達57%，其次為煤炭31%。2000年我國農(nóng)村生活用能消費結(jié)構(gòu)注:數(shù)據(jù)來源于中國農(nóng)村能源年鑒我國農(nóng)村生活能源結(jié)構(gòu)生物質(zhì)能被普認為會成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分生物質(zhì)能的應用前景據(jù)《中國的環(huán)境保護(1996―2005)》白皮書公布的數(shù)據(jù)，“十五”期間，國家先后投入35億元人民幣，重點推廣以沼氣建設為紐帶的能源生態(tài)模式。到2005年底，全國沼氣用戶已達1700多萬戶，年生產(chǎn)沼氣65億m3。國家大力發(fā)展畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼氣工程，已建成2200多處，年處理畜禽糞便6000多萬噸；建成生活污水凈化沼氣池13.7萬處，秸稈氣化集中供氣工程500多處。我國的沼氣利用近十年來得到了較大的發(fā)展。我國高度重視沼氣技術的開發(fā)與應用發(fā)改委能源研究所副所長韓文科在“第二屆中國分布式能源國際研討會（2006年5月）”上預測，到2020年，我國生物質(zhì)液體燃料將替代1000萬噸中國成品油消費。屆時可再生能源將為中國每年新增４至５億噸標煤的能源供應能力，占中國能源消耗比重的10％。目前中國以玉米為原料的燃料乙醇年生產(chǎn)能力為102萬噸，以甜高粱為原料的燃料乙醇試產(chǎn)規(guī)模為5000噸。而來自餐飲等行業(yè)廢油回收或以麻瘋樹、黃連木、油菜籽等為原料的生物柴油的年生產(chǎn)能力大約為２萬噸。中國目前正在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽五省進行乙醇汽油試點工作。我國高度重視生物質(zhì)液體燃料的開發(fā)2006年3月14日歐洲理事會(歐盟的主要組織機構(gòu)之一)通過了一項新能源政策，成員國能源部長們在“2006年春季歐洲理事會”上達成了共識。能源政策包括幾個方面，如可再生能源、生物質(zhì)能行動計劃、生物量行動計劃、能效和國內(nèi)市場業(yè)務。歐盟高度重視生物質(zhì)能開發(fā)法國制定的目標，2015年讓生物燃料比重占到所有燃料的10％。英國計劃可再生能源發(fā)電比例在2010年達到10%，并在2020年翻一番。

進入21世紀，美國的酒精汽油使用已得到普及。汽車燃料用酒精生産量1980年以后、年率平均12%遞增，到1998年達到了14億加侖。2001年美國汽油消費的1%為酒精代用燃料。1999年8月、克林頓總統(tǒng)頒布13134號令，推出了到2010年為止增加生物能源產(chǎn)業(yè)和生物能源消費3倍的方針。美國有關生物質(zhì)能技術咨詢委員會提出，2020年美國生物質(zhì)能液體燃料將可代替10％的運輸燃料，生物質(zhì)發(fā)電量將占總發(fā)電量的5％，雖然比例不高，但對于耗能巨大的美國來說其實際數(shù)量十分龐大。美加快生物質(zhì)能開發(fā)利用利于緩解全球變暖趨勢。生物質(zhì)能源對溫室氣體的減排作用表現(xiàn)在：礦物燃料是把原為固定的碳通過燃燒使其流動化，并以二氧化碳的形式累積于大氣環(huán)境中，造成溫室效應。而生物質(zhì)中的碳來自空氣中流動的二氧化碳，如果速度合適，二氧化碳甚至可以達到平衡，整個生物質(zhì)能循環(huán)就能實現(xiàn)二氧化碳零排放，從根本上解決礦物能源消耗帶來的溫室效應問題。1.1.3生物質(zhì)能源利用特點常規(guī)能源替代性——相似性及可獲得性以實物形式存在，是唯一一種與常規(guī)一次能源石油、煤炭一樣可以運輸和儲存的可再生能源。而且生物質(zhì)與煤、石油內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性相似，便于采用相似的處理或利用技術。來源廣泛，利用方式多樣。

碳平衡性——溫室氣體減排作用轉(zhuǎn)化設備高品質(zhì)能源電、熱、氣、油生物質(zhì)生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)換利用過程排出CO2吸收CO2CO2O2O2放出O2光合作用水、泥、灰生物能利用與再生過程示意圖生物質(zhì)能來源于太陽能，生長過程中吸收同化CO2、將C轉(zhuǎn)化為還原態(tài)C。利用生物質(zhì)能有助于減輕溫室效應，步入生態(tài)良性循環(huán)軌道。

生物質(zhì)能被普遍認為極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分。變廢為寶、改善環(huán)境作用生物質(zhì)能源主要是利用生活或生產(chǎn)的有機廢棄物、畜禽糞便等污染物的能源技術前景被受關注相對常規(guī)能源而言能源密度低，熱值及熱效率低，體積大而不易運輸；生物質(zhì)多樣性、高揮發(fā)性使得利用技術復雜化；資源分散不利于集中處理利用，最終增加了成本。資源分散、多樣化，利用技術復雜1）熱化學轉(zhuǎn)換法

獲得木炭、焦油和可燃氣體等品位高的能源產(chǎn)品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法。2）生物化學轉(zhuǎn)換法主要指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下，生成沼氣、乙醇、氫氣等能源產(chǎn)品；3）利用油料植物所產(chǎn)生的生物油。

4）成型燃料法

把生物質(zhì)壓制成成型燃料(如塊型、棒型燃料)，以便集中利用和提高熱效率。利用生物質(zhì)能技術的多樣性物理化學法生物化學法直接燃燒法成型燃料技術柴灶直接燃燒生物質(zhì)氣化技術生物質(zhì)熱解技術沼氣發(fā)酵技術其他生物燃料技術目前利用生物質(zhì)能的主要工藝技術乙醇發(fā)酵技術生物質(zhì)分類方式很多生產(chǎn)者（植物）大型消費者（攝食營養(yǎng)者）微型消費者（腐生營養(yǎng)者）陸生生物質(zhì)水生生物質(zhì)生產(chǎn)性生物質(zhì)廢棄性生物質(zhì)按照含水率分類生態(tài)學視角生物學資源視角產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟視角工藝技術視角1.1.4生物質(zhì)的主要組成1、碳水化合物碳水化合物包括纖維素、半纖維素和淀粉等，屬于多糖類，同時可用(C6H10O5)x表示。這是最為常見的有機物纖維素是植物細胞壁的主要成分，約占植物殘體干重的35-60％，是天然有機物中數(shù)量最大的一類物質(zhì)。一般是由300-2500個葡萄糖通過β-葡萄糖苷鍵連接組成的高分子縮聚物。1、碳水化合物2、木質(zhì)素3、蛋白質(zhì)4、脂類5、灰分淀粉和纖維素一樣是葡萄糖（和部分麥芽糖）的聚合物，淀粉是以αβ-葡萄糖苷鍵連接組成木質(zhì)素是一種高分子的芳香族聚合物，大量存在于植物木質(zhì)化組織的細胞壁，與纖維素緊密的交織在一起，有增強機械強度的功能。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)十分復雜，它是由以苯環(huán)為核心，帶有丙烷支鏈組成的一種或多種芳香族化合物縮合而成，并常與多糖類結(jié)合在一