生物质能发电技术探讨

吴刚

上海电气环保集团 上海 200040

　　摘要：随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，我国对于能源的消耗也越来越大。能源作为地球上的重要资源与人人类的发展和社会的进步有着直接的关系，没有能源人类将无法在地球上生存。然而在能源的实际使用当中由于人们对能源的无节制开采，导致了自然界中不可再生能源的严重枯竭和对环境造成了严重的破坏。基于此，文章就生物质能的概念、特点以及生物质能在发电当中所应用到的技术进行了阐述，并对生物质能在发电当中遇到的一些问题给出了解决措施，以期为我国发电工程更好的利用生物质能进行发电提供有价值参考。

　　前言

　　通过化学反映的形式将太阳能转化成为化学能并将化学能存储在生物质当中，以生物质为能量存储的载体就是生物质能。生物质能是一种可再生能源能够在绿色植物的光合作用直接或者间接的将能源产生和释放出来。作为一种新型能源生物质能发展的前景不可限量，但是由于我国生物质能发电起步相对较晚总体上还不具备很强的竞争优势，因此，要想提升我国生物质发电产业的竞争实力和促进新能源的使用，国家相关部门应给予生物质研发工程更多的政策支持和经济支持，为新能源的开发和利用创造良好的条件。

　　1生物质能概述

　　生物质能是一种新型的、可再生的能源，生物质能不同于其他能源，生物质能不仅种类繁多、分布广泛而且存储量也非常大，生物质能在使用当中的污染系数非常低。因此，生物质能也就成为了即石油、天然气、煤炭等重要能源之后的又一重要能源，使用前景不可限量。生物质能可以通过植物的光合作用取得，只要绿色植物的生长不断生物质能就不会枯竭。另外，生物质能在还能有效的降低和减缓地球的温室效应，减少对二氧化硫和二氧化氮的排放量，符合人类和自然可持续发展的要求。

　　2国内外生物质能源技术开发的主要进展

　　2.1生物燃气

　　从生物燃气的发展和利用上来看，瑞典、丹麦以及德国等国家的生物燃气技术是世界上最先进的，生物燃气技术就是在适当的温度下将高浓度粪草按照自动化、标准化以及专业化的高效运行方式进行发酵处理，并能够达到常年稳定的运行。随着生物燃气应用范围的扩大，生物燃气正在逐步的被应用到天然气管网和新能源汽车当中其发展前景不可限量。

　　2.2生物液体燃料

　　生物柴油是即石油之后的一种高效的、清洁的、可再生的、新型能源。提炼生物柴油的工艺流程包括：物理精炼、酯交换反映、重力沉淀、水洗分层、通过甘油分离与粗制甲酯获取、通过水分的脱出、甲醇的释出催化剂的脱出与精制生物柴油获取。化学酯交换法是目前提炼生物柴油的主要方法，在生产生物柴油过程当中把液体碱催化剂放进原料油脂当中使其能够把原料油脂当中的水分和游离酸进行脱除，当中酯交换反映的效率提升后，在使用相应的液体催化剂，使其能够排除游离酸对酯交换反映的影响，由于酯交换反映产生的副产物很难被完全的分离，所以工业提取生物柴油使用最多的还是液体碱催化方法。

　　2.3微藻能源

　　由于微藻技术在美国已经是一项比较成熟的技术所以在美国微藻能源企业的数量非常庞大。微藻能源技术开发包括：对微藻生物柴油的生产加工工艺的开发与研究、对提取微藻和产油微藻反应系统的开发与研究。微藻能源研发不同于其他科研项目的研发，微藻能源研发最大的技术难题就是如何通过微藻生长细胞的培育技术获取到高油脂含量和高密度的细胞。

　　3我国生物质发电产业的发展现状

　　3.1我国新能源发展现状

　　新能源是在新技术基础上被加以开发和利用的一种可再生资源。新能源的利用对于资源控制和环境保护有着十分重要的意义。随着我国越来越重视新能源的开发和利用，生物质发电取得了非常大的成效。生物质发电不仅满足了我国能源匮乏的需求，同时也符合我国社会经济可持续发展初衷。因此生物质发电在我国有着十分广阔的发展空间。

　　我国可再生资源的储备量非常大，随着我国对生物能源的重视，我国在生物能源的开发和利用方面取得了非常大的突破。但和发达国家相比我国在新能源利用的技术上仍旧有很大的上升空间。新能源是一种可再生资源、不仅对环境的污染少而且成本低还可以被循环使用。相比煤炭、石油等常规能源的污染性与破坏性，新能源的优势非常明显。

　　虽然在国家的重视下新能源的开发和利用取得了一定的成效，但是由于常规能源的使用基础已经根深蒂固，导致了人们在新能源的使用上往往存在着一定的折扣，另外由于投入到新能源技术研发的资金技术的不足，使得新能源的开发利用水平并不是很高，新能源是一种可再生资源其成本并不是很高昂，但是由于开发利用的技术水平的限制，使得新能源的利用成本增加了不少。进而造成了新能源的利用并不是很到位。

　　3.2生物质发电产业的现状

　　我国是一个生物质能源较为丰富的国家，生物质能源在我国有着非常广阔的发展空间。生物质发电就是把生物质能通过化学手段转化成为一种可以直接利用的能源形势然后在转化成电能的一种技术，这项技术研究推广包括对生物质燃烧发电的开发利用、生物质气化发电的开发利用以及沼气发电等开发利用形势，这些生物质能的形势也是生物质能重点的开发方向。

　　我国沼气能开发利用技术在国际上是处在领先位置的，发展规模在国际上也位列前茅。沼气能源的主要原料是秸秆，通过气化以及固体成型再燃烧发电的方式进行能源转化。生物质发电利用植物秸秆、废物垃圾等原料进行燃烧发电不仅净化了生活环境同时也充分利用了资源。随着我国对生物质发电的重视，很多省份也都建立了生物质发电产业的应用项目，并且从中得到了很多的益处。因此，生物质发电这种利用植物秸秆等原料进行发电的技术其生产和研发的空间非常广阔。

　　3.3生物质发电产业存在的问题

　　虽然我国生物质发电产业正处在上升的阶段，但是我国生物质发电产业仍旧存在很多的问题有待解决。首先最主要的就是生物质发电目前还没有得到国家的有效控制，布局缺少科学性，市场规范制度也并不是很健全进而造成了生物质的发电成本普遍较高。其次，生物质发电产业的主要原料是农作物秸秆，发电企业在发电当中除了要支付秸秆原料的购买成本外，还要支付秸秆的加工成本、损耗成本以及储运等方面的成本，这也就造成了生物质发电的原料成本较高。然后，生物质发电相比常规燃料发电虽然规模不是很大，但是生物质电能并网以及设备的维护保养的成本却不低。最后，就是生物质发电燃料质量的问题，我国生物质燃料虽然很丰富使用空间巨大，但是和发电国家相比我国生物质燃料质量仍有待加强和提高。

　　当然，我国在生物质发电的技术开发能力上和产业体系的构建上还不是很完善，上下游配套产业的发展并不是均衡，支撑生物质发电产业的服务和技术还有很大的提升空间，原材料的采购运输、加工以及存储工作仍旧面临着很多的困难，虽然国家对生物质发电产业给予了一定的政策上的支持，但是在商业开发上生物质发电产业开展的并不是很顺利，经常会出现像资金不足或者资金不到位的问题。

　　4生物质能的发电方式

　　4.1直接燃烧

　　就是不让生物质原料通过化学反应，在设备当中直接将生物质能释放出来，然后将释放出的生物质能转化为电能。电能转化需要注意的是生物质原料燃烧必须要经过特殊工序的处理，并使其达到入炉标准，其次使用的汽水系统与燃烧锅炉的容量要相互能够匹配。

　　4.2生物质气化

　　生物质气化实际上是一种化学变化过程。就是利用高温热解气化反应和微生物的厌氧发酵反应来获取可燃性气体。生物质热解气化反应主要是利用高温气化装置，把已经产生热化反应的生物质转化成为具有较高燃点的可燃性气体。这种利用生物质热解气化反应获取可燃气体的方法通常被拥有这些技术的国家用来热解垃圾当中具有生物质载体的能源。通过生物质热解技术将这些载有生物质能源的垃圾进行高温处理，把这些生物质载体能源的化学键破坏掉，使那些大分子有机物能够以甲烷和一氧化碳的形式被释放出来成为具有很高燃点的可燃性气体。当然这里面也会出现一些少量的处于液态化的焦油和固体残渣等成分，对于这些成分可以继续被作为燃料进行再利用。另外，为了提高生物质能发电产业的商业价值。在对生物质能发电产业的商业运作当中可以利用催化作用进行生物质能提取，将高温设备当中未被完全转化成为液体燃料的生物质能进行转化，以此来提高可燃气体的含量和生物质能的气体转化率，通过对热能利用率层级式的递进转化不仅可以减少燃烧时产生的有害气体而且还可以起到净化人类生活环境的作用。实现了环境效益和社会效益的双赢。

　　4.3生物质液化

　　生物质液化分为生物化学法和热化学法。生物质液化通过这两种方法将部分生物质或者全部生物质转化为液体燃料。生物化学法，就是通过水解、发酵的形势把生物质转化成为具有很高燃点的乙醇燃料和丁醇等燃料。热化学法，包括快速热解液化和加压催化液化等。

　　5生物质能发电的主要技术

　　5.1生物质直燃发电技术

　　直燃发电就是利用生物质能来代替常规能源进行发电的一种技术。生物质直燃发电技术非常适用于生物质资源较为丰富的地区，因为充足的生物质资源不仅可以保证生物质的发电量而且还能降低原材料的采购成本。所以，在生物质原料收集当中一定要对生物质的不易聚结和热值低的特点给予重视，确保其是在致密成型的状态下进行直燃发电。

　　5.2生物质气化发电技术

　　生物质气化发电技术可分为三个步骤：首先，把固体生物质原料进行气化处理，使其转化成为具有较高燃点的气体。其次，将气化处理的气体燃料收集起来，然后在对收集的气体进行净化并去除掉气体当中的杂质。最后，为用电装置提供电能。生物质气化发电技术非常适宜小型的制米厂和加工厂使用，因为这些小型企业的生物质原料丰富，不仅可以提升企业对能源的利用率和减少有害气体的排放，同时也能有效的降低了企业的运营成本。

　　5.3沼气发电技术

　　沼气发电技术在一些发电国家的应用较为广泛，并占据着能源的重要位置。沼气原料主要来源于动物粪便和有机物丰富的废水，这些原料经过厌氧发酵形成甲烷和二氧化碳混合气体。沼气发电技术在我国很多的农村得到了有效的推广，并且收益颇多。即解决了农村秸秆过剩的问题也净化了农村的生活环境。但是沼气发电的稳定性很差，危险性也很高且很难实现系统化管理，

　　6提高我国生物质能发电技术的利用率的策略

　　6.1加大可再生资源开发的宣传力度

　　随着我国能源需求的不断增长，国家政府部门加大了对可再生资源的开发利用。在制定相关法律法规的同时也通过政策给予了一定的扶持。例如，减税、增加补贴等。在管理上，明确了各部门之间的责任。在宣传上，通过多方渠道增加广大人民群众对可再生资源的认识与了解，让广大群众都能够参与到对可再生资源的开发利用当中来。

　　6.2积极引进先进技术

　　虽然我国在可再生资源开发利用方面取得了一定的成效，但是和发达国家相比我国可再生资源开发利用的技术和水平还有很大的提升空间，所以积极引进发达国家先进的设备和技术对于促进我国可再生资源利用的发展有着十分重要的意义。这也是为我国摆脱长期以来依靠进口设备和技术最终实现设备国产化和技术自主化的一种战略措施。

　　6.3建立再生资源管理体系

　　生物质能发电技术的应用不仅关系到我国社会经济的发展同时也关系到我国能源环境的走向。所以建立健全可再生资源管理体系，合理化利用资源对于可再生资源的可持续发展有着十分重要的意义。对此，我国一些农业大省，通过自身的资源优势建立起了很多生物质能发电企业，并利用生物质能发电技术进行生产，在此期间政府部门和发电企业除了要做好对生物质发电技术的技术创新外，还要对可再生资源能否在市场当中进行安全流通给予充分的重视，确保生物质能发电技术能够市场发展相互适应。

　　结语

　　综上所述，相比常规能源的稀缺性和污染性，生物质能发电技术的应用必定会是能源可持续发展当中的重要组成部分。在生物质发电当中合理收集和科学运输生物质发电所需的材料资源，对于生物质能源在未来当中的发展有着十分重要的意义。所以，生物质资源的收集和运输工作一定要在保证不影响广大农民根本利益和破坏自然环境的前提下进行，进而实现生物质发电在农村经济效益和环境效益上的双赢。

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