緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇生物質(zhì)燃料特性范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

中圖分類號(hào)：TS64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（c）-0253-02

中國(guó)擁有豐富的生物制能源.據(jù)估計(jì)每年產(chǎn)生的可供開(kāi)發(fā)的各種生物制資源達(dá)6.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。[8]居世界能源消費(fèi)總量第四位的生物質(zhì)能源具有可再生性，存量豐富，可代替化石燃料，易長(zhǎng)期儲(chǔ)存，含硫量低，灰分小，二氧化碳排放接近于零的特點(diǎn)。其供應(yīng)安全可靠。

生物質(zhì)致密成型技術(shù)是用機(jī)械加壓方法，將原來(lái)分散沒(méi)有一定形狀、密度低的生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀密度較高的各種固體成型燃料的過(guò)程。研究說(shuō)明，生物質(zhì)成型燃料加工設(shè)備的性能好否，直接與生物質(zhì)原料的壓縮特性如壓縮力、壓縮密度、壓縮量，一次粉碎的粒度，成型燃料的密度、生產(chǎn)率、能耗等因素有關(guān)。

1 成型原理

生物質(zhì)原料由纖維構(gòu)成，被粉碎后的生物質(zhì)原料質(zhì)地松散，受一定外部壓力后，顆粒經(jīng)歷位置重新排列、顆粒機(jī)械變形和塑性流變等階段。開(kāi)始時(shí)壓力較小，一部分粒子進(jìn)入粒子間的空隙內(nèi)，粒子間的相互位置不斷改變，當(dāng)粒子間所有較大空隙都被能進(jìn)入的粒子占據(jù)后，再增加壓力，只能靠粒子本身變形去充填其周?chē)目障丁＿@時(shí)粒子在垂直于最大主應(yīng)力平面上被延展，當(dāng)粒子被延展到與相鄰的兩個(gè)粒子相互接觸時(shí)，再增加壓力，粒子就會(huì)相互結(jié)合。原來(lái)分散粒子被壓縮成型，其體積大幅度減小，密度顯著增大。因非彈性或粘彈性的纖維分子之間的相互纏繞和咬合，外部壓力解除后不恢復(fù)原來(lái)的結(jié)構(gòu)形狀。

2 含水量研究

林維紀(jì)等的實(shí)驗(yàn)研究表明，木質(zhì)素含量因原料不同有所差異，但生物質(zhì)致密成型的適宜含水量則近似相同。

樊峰鳴[9]以玉米秸稈、大豆秸稈為原料，采用改進(jìn)型生物質(zhì)秸稈成型機(jī)，就大粒徑秸稈粒度、含水率等對(duì)成型密度、抗水性影響因素進(jìn)行了研究.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原料含水率在8%～15%時(shí)均很容易壓縮成型，在12%左右成型效果最好。[1]

回彩娟[2]以鋸末和小刨花為原料，認(rèn)為鋸末和小刨花含水率在15%左右得到的壓塊密度最大，成型效果最好，常溫高壓致密成型允許原料最大含水率為22%左右，原料經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后達(dá)到的含水率可達(dá)成型加工要求且成型效果較好。

李美華[10]以鋸末和小刨花為原料，在主缸壓力不同的情況下，對(duì)多個(gè)含水率原料進(jìn)行致密成型試驗(yàn)，認(rèn)為在生物質(zhì)致成型時(shí)，使含水率最好控制在5%～15%左右，最高不超過(guò)20%，此種狀態(tài)下成型率，壓塊密度，成型效率，表面光潔度等指標(biāo)均較為理想。

郭康權(quán)，趙東[11]等曾做過(guò)相應(yīng)模型，解釋含水量對(duì)成型的影響，當(dāng)含水率過(guò)低時(shí)，粒子沒(méi)有充分延展，與四周粒子結(jié)合不緊密，不達(dá)到成型條件，當(dāng)含水率過(guò)高時(shí)，粒子在垂直于最大的主應(yīng)力方向上充分延展，粒子間能夠嚙合但由于原料中水分過(guò)多，被擠出后分布于粒子層之間，使層間不能緊密貼合，也不成型。

張百良[9]等認(rèn)為，熱壓成型中含水量過(guò)高會(huì)影響熱量傳遞，并增大物料與模子的摩擦力，在高溫時(shí)由于蒸汽量大，會(huì)發(fā)生氣堵或放炮現(xiàn)象；含水量過(guò)低會(huì)影響木質(zhì)素的軟化點(diǎn)，原料內(nèi)摩擦和抗壓強(qiáng)度增加，造成壓縮能消耗。

P.D.Grover，S.K.Mishra，J.S.Clancy[13]等認(rèn)為活塞擠壓的物質(zhì)含水率在10%～15%左右，螺栓擠壓的物質(zhì)含水率在8%～9%左右為宜。Arun.K.Tripathi；P.V.R.Iyer；TaraChandraKandpal[14]等認(rèn)為物質(zhì)含水率在10%～15%經(jīng)濟(jì)效益較好，因?yàn)檫^(guò)小的水分磨壓困難，能量消耗大。

Wamukonya等研究表明，當(dāng)壓力不變且含水量在要求范圍時(shí)，隨著含水量升高，壓縮密度可達(dá)到最大值。松弛密度一定時(shí)，隨含水量升高所需壓力變大，最大壓力值正好對(duì)應(yīng)著含水量上限。在建立的恒定壓力下松弛密度與含水量的指數(shù)關(guān)系式中，認(rèn)為壓塊的松弛密度隨含水量升高以指數(shù)級(jí)下降。

目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來(lái)看，研究生物質(zhì)壓縮含水量范圍還存在較大的差別，這是因壓縮方式、成型模具、成型手段、生物質(zhì)原料處理方式有較大差異，如活塞沖壓比螺旋擠壓對(duì)含水量要求范圍寬，原料顆粒度的大小也是影響壓縮成型的重要因素。

3 成型壓力研究

成型壓力是植物材料壓縮成型最基本的成型條件。只有施加足夠的壓力，原材料才能被壓縮。試驗(yàn)說(shuō)明：當(dāng)壓力較小時(shí)，密度隨壓力增大而增大的幅度較大，當(dāng)壓力增加到一定值以后，成型物密度的增加就變得緩慢。

篇（2）

1 引言

全球氣候變暖日益顯著，已成為各國(guó)政府和公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。生物質(zhì)在鍋爐中燃燒，是最直接的生物質(zhì)能利用方式，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)發(fā)展可再生能源、控制碳排放目標(biāo)的重要手段之一。由于生物質(zhì)與煤在大容量燃煤鍋爐中的混合燃燒發(fā)電技術(shù)，具有投資改造費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低、熱效率比直燃鍋爐高、通過(guò)主燃料煤的調(diào)整可以彌補(bǔ)生物質(zhì)燃料來(lái)源特性多變等特點(diǎn)，是國(guó)際上先進(jìn)的生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)方向，利用生物質(zhì)混燒發(fā)電是我國(guó)資源利用的迫切需要，也是解決能源出路的有效途徑之一。

2009年12月26日國(guó)家修正的《可再生能源法》明確提出：國(guó)家鼓勵(lì)清潔、高效地開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)燃料，鼓勵(lì)發(fā)展能源作物。《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》也確定了到2020年全國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸、生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量要達(dá)到2000萬(wàn)kw，年替代2800萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)下發(fā)的環(huán)發(fā)[2006]82號(hào)文件《關(guān)于加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理工作的通知》中規(guī)定：“國(guó)家鼓勵(lì)對(duì)常規(guī)火電項(xiàng)目進(jìn)行摻燒生物質(zhì)的技術(shù)改造，當(dāng)生物質(zhì)摻燒量按照熱值換算低于80%時(shí)，應(yīng)按照常規(guī)火電項(xiàng)目進(jìn)行管理。”

此時(shí)生物質(zhì)的燃燒特性對(duì)于大規(guī)模鍋爐就顯得極為重要，了解和利用生物質(zhì)的燃燒特性對(duì)于生物質(zhì)與煤的混燒發(fā)電有著至關(guān)重要的作用。而生物質(zhì)作為燃料同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)：生物質(zhì)燃料中的堿金屬含量很大，燃燒時(shí)很容易在爐膛內(nèi)部產(chǎn)生積灰，積灰會(huì)增大熱阻，減小鍋爐效率，造成經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，大熱阻也會(huì)產(chǎn)生安全隱患[1]；而堿金屬和酸性離子在高溫下也會(huì)腐蝕爐體表面[2]導(dǎo)致重大后果。這些問(wèn)題不得到克服，生物質(zhì)的混燒發(fā)展就難以繼續(xù)。

到目前為止，針對(duì)生物質(zhì)的積灰的研究有很多，一些文獻(xiàn)中采用熔渣指數(shù)構(gòu)建模型進(jìn)行預(yù)測(cè)[3]還有一些運(yùn)用灰熔點(diǎn)溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)[4]。隨著計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的發(fā)展，CFD已經(jīng)成為了生物質(zhì)積灰預(yù)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分[5]，但是在建立模型的過(guò)程中，存在著大量的估計(jì)以及經(jīng)驗(yàn)公式作為計(jì)算模型，而以往的研究多是以單獨(dú)的煤或者大量的煤和少量的生物質(zhì)的混燒作為模型背景的，隨著以后可能出現(xiàn)的生物質(zhì)燃料比例的上升乃至單獨(dú)生物質(zhì)燃燒的鍋爐，煤占主導(dǎo)的燃燒模型會(huì)出現(xiàn)比較大的偏差，那么對(duì)生物質(zhì)燃燒以及結(jié)渣特性的研究作為CFD模型的參數(shù)補(bǔ)充就顯得尤為重要。在生物質(zhì)燃料的發(fā)展中，尋找生物質(zhì)燃燒積灰過(guò)程中的結(jié)渣特性的規(guī)律迫在眉睫。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)常見(jiàn)并具有代表性的十種生物質(zhì)進(jìn)行單獨(dú)燃燒，觀察和分析它們?cè)谌紵^(guò)程中的特性以及結(jié)渣現(xiàn)象，并對(duì)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行TGA分析，再以熔渣指數(shù)為基礎(chǔ)，加入對(duì)其他元素（硫元素和氯元素）的考慮并對(duì)結(jié)渣現(xiàn)象進(jìn)行分析，對(duì)十種生物質(zhì)積灰速率進(jìn)行估計(jì)以及擬合，希望找到一種對(duì)于生物質(zhì)燃燒和積灰結(jié)渣特性有效而相對(duì)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)體系，一方面為大型利用生物質(zhì)的發(fā)電方式提供生物質(zhì)燃燒特性，另一方面也為今后CFD模型的數(shù)據(jù)補(bǔ)充提供生物質(zhì)相關(guān)的參數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)介紹

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

本項(xiàng)目的研究共收集了十種代表性的燃料，分別為小麥稈、水稻稈、玉米稈、大豆稈、棉花稈、油菜稈、玉米芯、稻殼、樹(shù)皮、木片十種生物質(zhì)。從大的類型上，這十種生物質(zhì)除了木片和樹(shù)皮屬于木本植物之外，其他的都是草本植物。在實(shí)驗(yàn)中需要用不同的方法進(jìn)行粉碎，對(duì)十種生物質(zhì)秸稈都進(jìn)行了磨碎（磨碎粒度200-300um），以進(jìn)行燃燒特性、一維爐積灰實(shí)驗(yàn)研究。

表1分別給出十種生物質(zhì)燃料的燃料特性分析（按設(shè)計(jì)燃料35.5%水分折算），從表中可以看出，十種生物質(zhì)燃料揮發(fā)份含量很高，在41.86%-52.68%之間，而固定碳含量偏低，固定碳含量在8.72%-13.51%之間；生物質(zhì)燃料的發(fā)熱量普遍不高，十種生物質(zhì)的低位發(fā)熱量范圍在9.41-11.45MJ/kg，不到煤的一半；灰分含量總體水平不高，但十種生物質(zhì)差別很大，灰分最低的玉米芯僅有1.12%的灰分，而稻殼的灰分含量達(dá)到了12.26%，差別非常明顯。

表2中給出的是這是種生物質(zhì)結(jié)焦的灰化學(xué)成分以及其含量，十種生物質(zhì)的灰成分區(qū)別較大，重要積灰成分等含量有著明顯的差異。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)在清華大學(xué)一臺(tái)25kw的高溫一維爐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行，如圖1所示，煤粉或其他燃料可以通過(guò)一臺(tái)1-8kg/h給粉量刷式微量稱重螺旋給料機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定量給料，由一次風(fēng)氣力輸送送到多燃料組合燃燒器的一次風(fēng)入口。多燃料組合燃燒器的配風(fēng)由一次風(fēng)和二次風(fēng)構(gòu)成，二次風(fēng)經(jīng)過(guò)電加熱器時(shí)，其溫度被加熱到400℃后，通過(guò)燃燒器出口旋流片加旋后送入到一維下行爐中，一次風(fēng)和二次風(fēng)在下行爐燃燒器出口區(qū)域形成了一段回流區(qū)域，增加煙氣的返混，以增強(qiáng)燃燒器出口燃料的加熱，以及實(shí)現(xiàn)燃料和空氣的快速混合。燃燒在直徑為150mm、高3.2m的下行爐膛中進(jìn)行，燃盡后的煙氣經(jīng)過(guò)煙氣冷卻器、布袋除塵器后排入到大氣中。

本研究中，選用刮板式給料機(jī)（MFOV-1VO）為一維爐系統(tǒng)輸送生物質(zhì)燃料，輸送速度調(diào)節(jié)范圍是0.1-20cc/min。使用的高溫積灰采樣系統(tǒng)為清華大學(xué)自行設(shè)計(jì)具有自主專利的積灰取樣系統(tǒng)，除了能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的積灰實(shí)驗(yàn)外，也可以用于實(shí)際鍋爐中的積灰采集實(shí)驗(yàn)。其中采樣管外徑根據(jù)采樣當(dāng)?shù)氐牧鲌?chǎng)參數(shù)確定，保證積灰采樣時(shí)流場(chǎng)條件貼近實(shí)際情況。

本項(xiàng)目考察生物質(zhì)燒結(jié)積灰的影響，選擇采樣管表面溫度： 600℃。當(dāng)一維爐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定工況并穩(wěn)定后，火焰區(qū)溫度約為1150℃，采樣處煙氣溫度降至750℃左右，采樣時(shí)間為60min，各工況生物質(zhì)燃料輸送速度均設(shè)置600g/h。

樣品的熱重分析實(shí)驗(yàn)采用德國(guó)NETSCH公司的STA-409 C/3F熱重分析儀，該儀器可以同時(shí)進(jìn)行試樣的TG和DSC/DTA分析。本次測(cè)試采用空氣作為環(huán)境氣體，按照10℃/min的升溫速率由室溫升溫到1000℃，測(cè)量燃燒失重曲線。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

事實(shí)上，不同生物質(zhì)的灰含量都有很大差別，而實(shí)驗(yàn)積灰溫度為600℃，各種物質(zhì)在60min的積灰量在表3中給出。本文分別從燃料燃燒過(guò)程中的失重速率以及燃料自身的結(jié)渣特性分析生物質(zhì)燃燒過(guò)程中的積灰情況。

3.1 生物質(zhì)燃燒特性的TGA分析

通過(guò)TGA分析可以得到生物質(zhì)的熱穩(wěn)定性和組分特點(diǎn)，在本次在燃燒特性實(shí)驗(yàn)中，生物質(zhì)的燃燒特性以TG、DTG燃燒分布曲線來(lái)反映，樣品的失重過(guò)程可以假設(shè)分成3個(gè)階段：①由于樣品中的吸附水和揮發(fā)氣體析出，溫度在200℃以下；②生物質(zhì)樣品中的半纖維素、纖維素以及木質(zhì)素的熱解和揮發(fā)分的燃燒反應(yīng)，溫度在200―350℃；③生物質(zhì)中剩余木質(zhì)素?zé)峤庖约敖固咳紵瑴囟仍?50―600℃。其特性參數(shù)有以下：

（1）著火溫度Ti（℃）。著火溫度是燃料著火性能的主要指標(biāo)，著火溫度越低，表明燃料的著火性能越好。

（2）最大失重速率（最大燃燒速率）（dw/dt）max，%/min，DTG曲線上的峰值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程中最快的反應(yīng)速率即是最大燃燒速率，（dw/dt）max越大，揮發(fā)分釋放得越強(qiáng)烈。

（3）Tmax最大失重速率所對(duì)應(yīng)的溫度，℃。Tmax越低，則揮發(fā)分的釋放高峰出現(xiàn)得越早，越集中，對(duì)著火越有利；反之，則越不利于著火。

實(shí)驗(yàn)中的十種生物質(zhì)的TG-DTG曲線中的各個(gè)樣品的主要燃燒特性如表4所示。與煤的著火溫度相比，生物質(zhì)的著火溫度很低，由表中可以看出，十種生物質(zhì)的著火溫度在220℃-286℃之間，豆桿的著火溫度最低，為220℃，著火溫度最高的樹(shù)皮也僅僅286℃；在從最大失重速率及其對(duì)應(yīng)的溫度來(lái)看，十種生物質(zhì)的最大失重速率發(fā)生在269℃-335℃之間，相對(duì)來(lái)說(shuō)十種生物質(zhì)的Tmax都比較低，玉米芯最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度最低，為269℃，樹(shù)皮最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度最高，為335℃；從開(kāi)始著火到最大失重速率出現(xiàn)，十種生物質(zhì)的溫度浮動(dòng)都很小，在30℃-72℃之間，說(shuō)明生物質(zhì)會(huì)迅速析出揮發(fā)份，迅速燃燒。

生物質(zhì)由于其成分的原因，無(wú)論在著火溫度，還是最大失重溫度上跟煤都有較大區(qū)別（煤著火溫度350―450℃左右，最大失重溫度在500℃左右[6]），由于其著火溫度和最大失重溫度低，是著火性能非常好燃料；另一方面，也說(shuō)明煤和生物質(zhì)的燃燒特性有所區(qū)別，用煤的燃燒參數(shù)代替生物質(zhì)是不夠準(zhǔn)確的。

本實(shí)驗(yàn)中的積灰速率和燃料燃燒最大失重速率關(guān)系如圖2所示。由于趨勢(shì)明顯不符，去掉了稻桿的數(shù)據(jù)（最大失重速率11.8（dw/dt）max（%/min），積灰速度9.12（mg/min）），可能由于測(cè)量中對(duì)其最大失重速率的測(cè)量計(jì)算存在偏差或者植物自身的特殊屬性。在其余的9個(gè)數(shù)據(jù)中當(dāng)（dw/dt）max處在8（%/min）左右的時(shí)候生物質(zhì)的積灰速率達(dá)到最大，當(dāng)在8（%/min）左右，無(wú)論增大或減小，都會(huì)使得其積灰速率有所減小。

一方面，積灰的形成，初期機(jī)制是凝結(jié)成核，包括氣相成灰物質(zhì)的冷凝以及較細(xì)小顆粒的沉積，當(dāng)燃料失重速率小時(shí)（小于8（%/min）），成灰物質(zhì)會(huì)形成以K為代表的堿金屬涂層，增大采樣管的表面粘性，積灰速率會(huì)隨著燃料的失重增快而增大；如果燃料失重速率大（大于8（%/min）），含有Si，Al等元素的飛灰也會(huì)很快析出，并且被捕集，與容易析出的高反應(yīng)性堿金屬共同構(gòu)成采樣管外壁，使得外層采樣管的粘性下降，對(duì)飛灰的捕集能力下降，此時(shí)即使燃料失重速率變大，也會(huì)使得積灰速率下降；如果積灰速率很大，采樣管表面熱阻也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大大增加，溫度升高，熔融態(tài)的成灰物質(zhì)比例增多，表面粘附力又一次增強(qiáng)，但伴隨積灰增厚，外層積灰更容易在大速率產(chǎn)生的飛灰的沖刷下脫落，當(dāng)二者達(dá)到平衡時(shí)，成為積灰的“飽和”態(tài)，形成穩(wěn)定的積灰。

另一方面，積灰的形成不僅和燃料的失重速率相關(guān)，和燃料的灰成分特性也有很大的關(guān)系。不同的灰成分的燃料會(huì)表現(xiàn)出來(lái)不同的特性，其積灰速率也會(huì)受到很大影響。這一點(diǎn)在文章的后面給予說(shuō)明。

3.2 生物質(zhì)的熔渣指數(shù)分析

3.2.1 熔渣指數(shù)

很多文獻(xiàn)中都提到過(guò)熔渣指數(shù)Slagging Index[7]，用來(lái)預(yù)測(cè)生物質(zhì)或煤的結(jié)焦特性，基本的理念是基于堿性氧化物和酸性氧化物的比值作為基礎(chǔ)，然后進(jìn)行分析，一般的公式如下：

有些時(shí)候這個(gè)指數(shù)也會(huì)添加一些其他的因素作為修正。但是，由于添加的修正因素并不會(huì)影響大的趨勢(shì)，在眾多涉及這個(gè)參數(shù)的文獻(xiàn)中[7][8]，都提到，在SI位于0.75-2.0這個(gè)范圍的時(shí)候結(jié)渣強(qiáng)度會(huì)非常大，而小于0.75或是大于2.0范圍都會(huì)使結(jié)渣強(qiáng)度降低。

而在本實(shí)驗(yàn)中的熔渣指數(shù)和積灰速率的關(guān)系正如圖3所示，由于油菜桿和豆桿的灰成分中的堿性氧化物含量非常大，而等酸性氧化物的含量很低，導(dǎo)致SI值相比于其他實(shí)驗(yàn)組大了很多，在圖中可以看到當(dāng)SI>1后的幾個(gè)點(diǎn)已經(jīng)趨于穩(wěn)定在2mg/min左右的積灰速率上。

可以發(fā)現(xiàn)，積灰速率在SI小于0.6的時(shí)候是較高的，并且在0.2，0.4左右出現(xiàn)兩個(gè)峰值，在SI大于0.6后，雖然略有波動(dòng)，但相對(duì)保持平穩(wěn)狀態(tài)，積灰速率也保持在2mg/min左右小幅波動(dòng)。

大多數(shù)文獻(xiàn)中所體現(xiàn)的0.75-2.0的值域，并沒(méi)有在本次實(shí)驗(yàn)中得到很好地體現(xiàn)。事實(shí)上，整個(gè)SI參數(shù)和值域的提出都是針對(duì)煤在燃燒過(guò)程中的特性提出的，雖然生物質(zhì)和煤的結(jié)構(gòu)類似，燃料特性和積灰成分也有一些相似之處，但相較之下還是有很多不同點(diǎn)。生物質(zhì)中通常有較高量的K，P，Ca元素，但是Fe，Ti元素都低于常見(jiàn)的煤。此外，生物質(zhì)中的堿金屬元素通常以離子或有機(jī)物的形式存在，而煤中通常是以礦物質(zhì)存在。而在燃燒過(guò)程中，離子和有機(jī)元素相比于礦物質(zhì)會(huì)更加不穩(wěn)定一些，非常容易蒸發(fā)、冷凝然后形成沉積，而礦物質(zhì)會(huì)更難一些。

但考慮到煤和生物質(zhì)形成的沉積物的成分大致一致，都作為生物燃料，它們的相似性也是存在的。考慮到上述離子和礦物質(zhì)形態(tài)的堿金屬元素的遷移難易問(wèn)題，由于生物質(zhì)中的堿金屬以離子態(tài)和有機(jī)物態(tài)存在，更容易遷出[9]，生物質(zhì)的積灰速度和SI曲線相比于煤也應(yīng)該會(huì)向左偏移。

相比于煤SI在0.75-2.0之間的積灰速率最大，生物質(zhì)SI可能會(huì)在0.6以內(nèi)就出現(xiàn)積灰速率的迅速增大。但是由于SI在0.6以內(nèi)的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)目所限，規(guī)律還不是非常明確。

3.2.2 硫指數(shù)和氯指數(shù)的考慮

一些文獻(xiàn)中也提到了在結(jié)渣過(guò)程中，特定元素對(duì)積灰的影響非常大，一些研究中也引入了硫指數(shù)這個(gè)概念[10]，用熔渣指數(shù)乘以硫元素在干燃料中的比例，得到一個(gè)新的指數(shù)――硫指數(shù)。即

SIs=SI*

不過(guò)，考慮到氯元素在生物質(zhì)燃燒過(guò)程中對(duì)堿金屬的蒸發(fā)起到的重要作用，本文中也引入一個(gè)新的指數(shù)，用熔渣指數(shù)乘以氯元素在干燃料中的比例，得到一個(gè)新的指數(shù)――氯指數(shù)，即：

SICl=SI*

式中分別表示硫元素和氯元素在干燃料中的比例。

如前文所述，去掉大的指數(shù)對(duì)圖表比例的影響，積灰速度和硫指數(shù)的關(guān)系如圖4所示，而積灰速度和氯指數(shù)的關(guān)系如圖5所示。

S作為煤燃燒結(jié)焦的重要元素，在生物質(zhì)燃燒積灰的圖樣中并沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)很好的特性，但與最初的SI指數(shù)相比，還是保持了雙峰的特點(diǎn)，并且排除的由于橫坐標(biāo)值過(guò)大的點(diǎn)，它們的積灰速率基本上在2mg/min，這也說(shuō)明了在硫指數(shù)比較大的時(shí)候，積灰速率也趨于平穩(wěn)，這個(gè)和SI曲線是一致的。但整個(gè)圖像比較散亂，規(guī)律性不好，這也是因?yàn)镾元素并不是生物質(zhì)燃燒積灰的最重要元素。

相比之下，Cl作為生物質(zhì)燃燒積灰的重要元素，圖像的特點(diǎn)非常明顯。與其它指數(shù)不同，圖像中的兩個(gè)最大值點(diǎn)（積灰速率10mg/min左右的點(diǎn)）在氯指數(shù)的圖中是連續(xù)的兩個(gè)點(diǎn)，中間沒(méi)有大幅的下降的點(diǎn)，構(gòu)成了一個(gè)比較明顯的“峰”，且在這個(gè)大“峰”的右側(cè)，積灰速率都有明顯的下降，并趨于平緩；而在“峰”的左側(cè)，積灰速率雖然有所波動(dòng)，但是也是在2mg/min上下波動(dòng)，而且區(qū)別較大的兩個(gè)點(diǎn)（積灰速率在4mg/min）是樹(shù)皮和木片，這兩種材料組成非常接近，并且是明顯的木本生物，而其他的實(shí)驗(yàn)組多為草本生物質(zhì)，導(dǎo)致了這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的略微差異。

由此可見(jiàn)，Cl元素作為生物質(zhì)燃燒積灰的重要元素，在積灰結(jié)渣中起著重要的作用。

首先，是它的傳輸作用，在生物質(zhì)燃燒時(shí)，氯元素有助于堿金屬元素從燃料顆粒內(nèi)部遷移到顆粒表面與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

第二，氯元素有助于堿金屬元素的氣化，它可以與堿金屬硅酸鹽反應(yīng)生成氣態(tài)堿金屬氯化物，比如，Cl在焦炭表面與K發(fā)生反應(yīng)生成KCl，而后KCl和含氧的官能團(tuán)進(jìn)一步發(fā)生發(fā)應(yīng)，導(dǎo)致Cl以HCl的形式進(jìn)入煙氣。當(dāng)Cl與堿金屬形成氣態(tài)或者形成HCl的時(shí)候，在燃料粒子的周?chē)纬闪艘粋€(gè)氣膜，改變了燃料的傳熱性能，一方面增大了熱傳導(dǎo)的熱阻，使得周?chē)母邷乜諝鈸Q熱變得困難，另一方面，形成的氣態(tài)KCl、HCl在周?chē)纬闪艘粋€(gè)“遮熱板”的涂層，使輻射傳熱過(guò)程增加了阻力，輻射換熱量減小，此時(shí)，熱量不是由爐壁直接傳給燃料表面，而是由爐壁先輻射給周?chē)腃l化物膜，再由這層膜輻射給燃料粒子。在增加了這個(gè)“遮熱板”后，使得換熱量受到一定影響。由于這兩方面的共同影響，整個(gè)燃料顆粒的換熱減弱，吸收的熱量減小，燃燒不充分，形成一部分熔融的堆積，以致形成沉積。

而且隨著堿金屬元素氣化程度增加，形成的氣膜加厚，致使整個(gè)沉淀物和燃料顆粒的溫度下降，而固體和液體的粘性隨著溫度的降低而增加，即沉積物數(shù)量和其粘性也增加。隨著沉積物的粘性增加，導(dǎo)致其撞擊效率一定的基礎(chǔ)上管壁的捕集效率增加，使得沉積速度增加，沉積總量增大。

但是隨著氯指數(shù)的比例進(jìn)一步增大，一方面，由于結(jié)渣指數(shù)在之前圖像中的特性，會(huì)使得整個(gè)積灰的總量下降；另一方面，由于氯元素在這里起到的是一個(gè)加強(qiáng)效果的作用，隨著氯自身的比例增加，會(huì)使結(jié)渣成分的比例降低，也會(huì)使得積灰的總量受到影響而下降。

對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的生物質(zhì)而言，當(dāng)氯指數(shù)在0.05-0.1之間的時(shí)候，積灰速率很大，小于0.05或者大于0.1的時(shí)候，都會(huì)使積灰速率減小并趨于平穩(wěn)（對(duì)多數(shù)草本生物質(zhì)），趨向于2mg/min。

4 結(jié)語(yǔ)

研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)同煤相比，著火點(diǎn)很低，而且最大失重溫度都集中在300℃左右，且從著火點(diǎn)到最大溫度的浮動(dòng)很小，只有30-70℃左右，綜合來(lái)看著火性能非常好，且明顯異于煤。由于燃料特性和積灰機(jī)理，在實(shí)驗(yàn)燃料失重速率達(dá)到8（%/min）左右時(shí)，積灰的速率達(dá)到峰值。

一些文獻(xiàn)中提到的熔渣指數(shù)（SI）和其補(bǔ)充指數(shù)硫指數(shù)（SIs），在對(duì)煤的燃燒判斷和積灰預(yù)測(cè)中可以體現(xiàn)出不錯(cuò)的效果，但在針對(duì)生物質(zhì)燃燒積灰的模型中實(shí)驗(yàn)符合程度并不理想。新提出的氯指數(shù)，對(duì)生物質(zhì)的燃燒特性和積灰特性的說(shuō)明符合上做的更好，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)氯指數(shù)在0.05-0.1之間的時(shí)候，積灰速率增長(zhǎng)很大，小于0.05或者大于0.1的時(shí)候，都會(huì)使積灰速率減小并趨于平穩(wěn)，趨向于2mg/min。

實(shí)驗(yàn)作為生物質(zhì)的特性研究，系統(tǒng)地對(duì)不同生物質(zhì)的燃燒和積灰特性做了分析，對(duì)煤與生物質(zhì)的混燒配比以及生物質(zhì)的混合燃燒起到了一個(gè)預(yù)測(cè)和指引的作用，為工業(yè)發(fā)電中煤與生物質(zhì)混燒的減少積灰提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Baxter L L.Ash deposit formation and deposit properties：a comprehensive summary of research conducted at Sandia’s combustion research facility.SAND2000-8253.Sandia National Laboratory，Livermore，California，USA，2000.

[2]Bryers RW.Fireside slagging，fouling and high-temperature corrosion of heat-transfer surface due to impurities in steam-raising fuels.Prog Energy Combust Sci 1996；22（1）：29-120.

[3]Onderwater M，Blomquist J，Skrifvars B，Backman R，Hupa M.The prediction of behaviour of ashes from five different solid fuels in fluidised bed combustion.Fuel 2000；79：1353-61.

[4]Rushdi A.Gupta R.Investigation of Investigation of coals and blends deposit structure：measuring the deposit bulk porosity using thermomechanical analysis technique.Fuel 2005.

[5]Yilmaz S，Cliffe KR.Particle deposition simulation using the CFD code FLUENT.J Inst Energy 2007；494（73）：65-8.

[6]路春美，王立真，邵延玲，程世慶.用熱重法確定煤的著火溫度與可燃指數(shù).山東電力技術(shù)，1994年第2期.

（LU Chun-mei，WANG Li-zhen，SHAO Yan-ling，CHENG Shi-qing.Determined the ignition temperature of coal and combustible index by thermogravimetric method.Shandong Electric Power ，1994 2nd）.

[7]Pronobis M.Evaluation of the influence of biomass cocombustion on boiler furnace slagging by means of fusibility correlations.Biomass Bioenerg，2005.

篇（3）

Current situation and prospect of

combustion technologies for different forms of biomass

Liu Shengyong， Liu Xiao’er， Wang Sen

(Key Laboratory of Renewable Energy of Ministry of Agriculture， Electrical and Mechanical? Engineering College， Henan Agricultural University， Zhengzhou， 450002，China)

Abstract：In this paper，the characteristics of biomass fuels，and current situation of combustion technologies for biomass briquette，biomass bale，biomass powder and biomass gas were introduced. The problem of deposit and corrosion during biomass combustion was analyzed. At last，the prospect for the development trend of biomass combustion technologies was forecasted.

Key words：biomass; straw; combustion technologies; current situation; prospect

0引 言

生物質(zhì)能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優(yōu)勢(shì)，因此受到全世界普遍的重視，并已成為新能源的發(fā)展方向之一。生物質(zhì)能主要通過(guò)直接燃燒、氣化、液化和厭氧發(fā)酵加以利用。生物質(zhì)因具有揮發(fā)分高、炭活性高、N和S含量低，灰分低，生命周期內(nèi)燃燒過(guò)程CO2零排放等特點(diǎn)，特別適合燃燒轉(zhuǎn)化利用，是一種優(yōu)質(zhì)燃料[1]。生物質(zhì)燃燒技術(shù)按其形態(tài)的不同可分為生物質(zhì)成型燃料的燃燒技術(shù)、生物質(zhì)捆燒技術(shù)、生物質(zhì)粉體燃燒技術(shù)和生物質(zhì)燃?xì)馊紵夹g(shù)等，就中國(guó)的基本國(guó)情和生物質(zhì)利用水平而言，生物質(zhì)燃燒技術(shù)無(wú)疑是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。

篇（4）

二、生物質(zhì)燃燒的特性

了解生物質(zhì)燃料的組成成分，有助于對(duì)其燃燒特性的研究，從而進(jìn)一步科學(xué)、合理地開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能。

由上表可以看出，生物質(zhì)燃料組成成分的特點(diǎn)是：（1）生物質(zhì)含水分多，含硫量低；（2）生物質(zhì)含碳量少，固定碳含量更少，熱值普遍偏低；（3）生物質(zhì)含氧量高，揮發(fā)份明顯較多；（4）生物質(zhì)灰份少、密度小，尤其是農(nóng)作物秸稈。因此，生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，又是燃料和空氣間的傳熱、傳質(zhì)的過(guò)程，主要分為揮發(fā)份的析出、燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個(gè)獨(dú)立的階段。

三、生物質(zhì)燃料直接燃燒技術(shù)

直接燃燒是目前最簡(jiǎn)便的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，即將生物質(zhì)直接作為燃料燃燒，燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的能量主要用于發(fā)電或集中供熱。作為燃料的生物質(zhì)包括各種農(nóng)林業(yè)廢棄物、城市生活垃圾等。

目前，生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)主要有以下幾種：

3.1生物質(zhì)直接燃燒流化床技術(shù)

采用流化床技術(shù)開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能是考慮到流化燃燒效率高，有害氣體排放少，熱容量大等一系列優(yōu)點(diǎn)，適合燃用水分大、熱值低的生物質(zhì)燃料。

生物質(zhì)直接燃燒流化床技術(shù)是采用細(xì)砂等顆粒作為媒體床料，以保證形成穩(wěn)定的密相區(qū)料層，為生物質(zhì)燃料提供充分的預(yù)熱和干燥熱源；采用風(fēng)力給料裝置，使生物質(zhì)燃料均勻散布在床層表面，有助于燃料的及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒；采用稀相區(qū)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)切向二次風(fēng)形成強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)上升氣流，可以使高溫?zé)煔狻⒖諝夂蜕镔|(zhì)物料顆粒混合強(qiáng)烈，并延長(zhǎng)物料顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間；采用稀相區(qū)后設(shè)置臥式旋風(fēng)燃燼室，使可燃?xì)怏w和固體顆粒進(jìn)一步燃盡，同時(shí)可以將煙氣中所攜帶的飛灰、床料分離下來(lái)，減輕尾部受熱面和除塵設(shè)備的磨損。現(xiàn)在我國(guó)部分鍋爐廠家與高等院校合作，已開(kāi)發(fā)出甘蔗渣、稻殼、果穗、木屑等生物廢料的流化床鍋爐，并取得成功運(yùn)行。

3.2生物質(zhì)直接燃燒層燃技術(shù)

生物質(zhì)直接燃燒層燃技術(shù)使用的燃料主要可分為農(nóng)林業(yè)廢棄物及城市生活垃圾，由于這兩種生物質(zhì)燃料的燃燒特點(diǎn)不同，因此，所設(shè)計(jì)的層燃鍋爐結(jié)構(gòu)也有所不同。

3.2.1農(nóng)林業(yè)廢棄物焚燒技術(shù)

一般農(nóng)林業(yè)廢棄物的揮發(fā)物含量高，析出速度快，著火迅速，而固定碳的燃燒則比較慢，因此對(duì)于此類鍋爐的設(shè)計(jì)主要采用采用風(fēng)力吹送的爐內(nèi)懸浮燃燒加層燃的燃燒方式。農(nóng)林業(yè)廢棄物進(jìn)入噴料裝置，依靠高速噴料風(fēng)噴射到爐膛內(nèi)，調(diào)節(jié)噴料風(fēng)量的大小和導(dǎo)向板的角度以改變草渣落入爐膛內(nèi)部的分布狀態(tài)，合理組織燃燒。為了使大量快速析出的揮發(fā)分能及時(shí)與空氣充分混合，在噴料口的上部和爐膛后墻布置有三組二次風(fēng)噴嘴，噴出的高速二次風(fēng)具有很大的動(dòng)能和剛性，使高溫?zé)煔馀c可燃物充分地?cái)嚢杌旌希ＷC燃料的完全充分燃燒。比較難燃燒的固定碳則下落到爐膛底部的往復(fù)爐排上，繼續(xù)燃燒。通過(guò)合理地組織二次風(fēng)，形成合理的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，可使生物質(zhì)中的大顆粒物及固定碳下落到爐排較前端，使燃料在爐排上有較長(zhǎng)的停留燃燒時(shí)間，保證固定碳的完全充分燃燒。

3.2.2城市生活垃圾焚燒技術(shù)

目前我國(guó)中小城市生活垃圾一般含水量較大，著火困難，直接燃燒具有一定難度，所以燃燒時(shí)可摻入一定比例的煤，或者對(duì)垃圾進(jìn)行預(yù)處理。我公司生產(chǎn)的城市生活垃圾鍋爐使用的是經(jīng)過(guò)消解過(guò)的垃圾，燃燒時(shí)不須摻煤。消解垃圾經(jīng)抓斗送到料斗內(nèi)，垃圾經(jīng)推料裝置送至往復(fù)爐排上，往復(fù)爐排前部經(jīng)熱空氣加熱干燥后著火燃燒。為了使大量快速析出的揮發(fā)分能及時(shí)與空氣充分混合，我們?cè)诤蠊跋虏考扒肮吧喜扛鞑贾糜幸唤M二次風(fēng)噴嘴，噴出的高速二次風(fēng)具有很大的動(dòng)能和剛性，使可燃?xì)怏w與高速二次風(fēng)充分混合，保證了揮發(fā)份的充分燃燒。往復(fù)爐排分三級(jí)驅(qū)動(dòng)，每級(jí)可分別調(diào)整爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度，這樣可使燃料在爐排上有較長(zhǎng)的停留燃燒時(shí)間，保證固定碳的完全充分燃燒。

推入的燃料量通過(guò)調(diào)節(jié)給料機(jī)的推料速度來(lái)控制。燃料在往復(fù)爐排上的燃燒時(shí)間通過(guò)調(diào)節(jié)往復(fù)爐排的移動(dòng)速度來(lái)控制。為了使燃料層在爐排上有自翻身?yè)芑鹱饔茫鶑?fù)爐排采用傾斜16°的布置方式以及爐排三級(jí)之間設(shè)置了合理的落差，使燃料從前向后推動(dòng)前進(jìn)的同時(shí)有一個(gè)下落翻動(dòng)過(guò)程，在上級(jí)爐排落至下級(jí)時(shí)有一個(gè)較大的翻滾，起到自撥火作用，有利于完全燃燒。為了保證燃料的及時(shí)著火和燃燼，設(shè)計(jì)有較高的前拱和低而長(zhǎng)的后拱，高前拱區(qū)為垃圾的燃燒提供了足夠的空間，低而長(zhǎng)的后拱有利于燃料的燃燼。

往復(fù)爐的配風(fēng)與燃煤鍋爐也有較大不同。干燥階段風(fēng)量?jī)H占一次風(fēng)量的15%左右，主燃區(qū)風(fēng)量占75%以上，而燃燼區(qū)風(fēng)量?jī)H占10%左右。為了保證揮發(fā)分大量集中析出時(shí)的完全及時(shí)充分燃燒，必須有占總風(fēng)量15-20%以上的風(fēng)量作為二次風(fēng)，本設(shè)計(jì)的二次風(fēng)可幫助燃料析出的揮發(fā)分在爐膛空間的燃燒，在每組二次風(fēng)噴嘴的風(fēng)道上裝有調(diào)節(jié)閥門(mén)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)燃料的燃燒情況及時(shí)調(diào)節(jié)各段風(fēng)量及每組的二次風(fēng)量。

篇（5）

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-00-01

1 雙層爐排的設(shè)計(jì)依據(jù)

我國(guó)在生物質(zhì)成型燃料燃燒上進(jìn)行的理論與應(yīng)用研究較少，然而它的確是能有效解決生物質(zhì)高效、潔凈化利用的一個(gè)有效途徑。目前來(lái)說(shuō)，沒(méi)有弄清楚生物質(zhì)成型燃料理論，需要將原有燃煤鍋爐進(jìn)行一定程度的改造升級(jí)，但是爐膛的容積、形狀、過(guò)剩空氣系數(shù)等和生物質(zhì)成型燃燒是不匹配的，也因此導(dǎo)致了鍋爐燃燒效率和熱效率很低，污染物排放超標(biāo)。所以，根據(jù)生物質(zhì)成型燃料理論科學(xué)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究專用的鍋爐是目前急需解決的重要問(wèn)題。

1.1 燃燒特性

以稻草，玉米稈，高粱稈，木屑為例子，對(duì)比它們的工業(yè)分析、元素分析、以及發(fā)熱量的數(shù)值，我們可以得出結(jié)論：生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，熱值比煤要小。（1）原生物質(zhì)燃燒特性，原生物質(zhì)尤其是秸稈類的生物質(zhì)密度較小，體積大，揮發(fā)分在60%～70%之間，易燃。熱分解時(shí)的溫度低，一般來(lái)說(shuō)，350C就能釋放80%的揮發(fā)分，燃燒速度很快。需氧量也遠(yuǎn)大于外界擴(kuò)散所提供的氧量，導(dǎo)致供養(yǎng)不足，從而形成CO等的有害物質(zhì)。（2）生物質(zhì)成型燃料特性，生物質(zhì)成型燃料密度遠(yuǎn)大于原生物質(zhì)，因?yàn)槠浣?jīng)過(guò)高壓才能形成，為塊狀物，結(jié)構(gòu)和組織的特征使得其揮發(fā)分逸出速度和傳熱速度大幅度降低，而其點(diǎn)火溫度升高，性能差，但比煤的性能要強(qiáng)。燃燒開(kāi)始的時(shí)候揮發(fā)分是慢速分解的，在動(dòng)力區(qū)燃燒，速度也中等，逐漸過(guò)度到擴(kuò)散區(qū)和過(guò)渡區(qū)，讓揮發(fā)分所發(fā)出熱量能及時(shí)到達(dá)受熱面，因而降低了排煙的熱損失。在其揮發(fā)分燃燒后，焦炭骨架結(jié)構(gòu)變得緊密，運(yùn)動(dòng)氣流無(wú)法讓其解體懸浮，因而骨架炭能夠保持住它的層狀燃燒，形成燃燒核心。它需要的氧氣和靜態(tài)滲透擴(kuò)散的一樣，燃燒時(shí)候很穩(wěn)定并且溫度很高，也因而降低排煙的熱損失。

所以說(shuō)，生物質(zhì)成型燃燒相比之下優(yōu)點(diǎn)更明顯，燃燒速度均勻適中，需氧量和擴(kuò)散的氧量能很好匹配，燃燒的波浪比較小，更穩(wěn)定。

1.2 設(shè)計(jì)生物質(zhì)成型燃料鍋爐的主要要求

（1）結(jié)構(gòu)布置，采用了雙層爐排的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，也就是手燒爐排，并且在一定高度加上一道水冷卻的鋼管式爐排。其組成包括了：上爐門(mén)、中爐門(mén)、下?tīng)t門(mén)、上爐排、下?tīng)t排、輻射受熱面、風(fēng)室、燃燼室、爐膛、爐墻、對(duì)流受熱面、排氣管、煙道和煙囪等。上爐門(mén)是常開(kāi)設(shè)計(jì)的，用作投燃料和供給空氣。中爐門(mén)則可以調(diào)整下?tīng)t排上燃料的燃燒，并可以清理殘?jiān)淮蜷_(kāi)于點(diǎn)火和清理的時(shí)候。下?tīng)t門(mén)用來(lái)排灰，提供少量空氣，在運(yùn)行時(shí)微微打開(kāi)，看下?tīng)t排上的燃燒情況再?zèng)Q定是否開(kāi)度。上爐排以上的地方是風(fēng)室，上下?tīng)t排間是爐膛，墻上則設(shè)計(jì)有排煙口，不能過(guò)高，不然煙氣會(huì)短路。但過(guò)低也不行，否則下?tīng)t排的灰渣厚度達(dá)不到。設(shè)計(jì)的工作原理，讓一定的粒徑生物質(zhì)成型燃料通過(guò)上爐門(mén)燃燒，上爐排產(chǎn)生的生物質(zhì)屑和灰渣可以在下?tīng)t排繼續(xù)燃燒。經(jīng)過(guò)上爐排的燃燒，生成的煙氣與部分可燃?xì)怏w通過(guò)燃料層然后是灰渣層而進(jìn)到爐膛內(nèi)，繼續(xù)燃燒，并且和下?tīng)t排上燃料所生成的煙氣混合，然后通過(guò)出煙口通向燃燼室，再到后面的對(duì)流受熱面。下?tīng)t排可以采取低、中、高這樣三個(gè)活動(dòng)爐排，因?yàn)槿剂狭胶蜔嶝?fù)荷的大小不同。這樣就達(dá)到了讓生物質(zhì)成型燃料分布燃燒的目的，能夠緩解其燃燒的速度，還能匹配需氧量。完全燃燒率得到提升，消除煙塵也更有效化了。鍋爐受熱面設(shè)計(jì)，換熱面以輻射換熱為主的形式叫作輻射換熱面，又稱作水冷壁。由計(jì)算得出其受熱面的大小，為保持鍋爐內(nèi)的爐溫和生物質(zhì)燃料的燃燒，要把上爐排布置成輻射的受熱面。而形式是對(duì)流的換熱面則是對(duì)流受熱面，也叫作對(duì)流管束，其大小能由公式計(jì)算得到。引風(fēng)機(jī)選型，引風(fēng)機(jī)是用來(lái)克服風(fēng)道阻力以及煙道的。選擇風(fēng)機(jī)的時(shí)候必須考慮其儲(chǔ)備問(wèn)題，否則會(huì)造成計(jì)算帶來(lái)的誤差。風(fēng)量和風(fēng)壓能由計(jì)算來(lái)確定，選擇型號(hào)要依據(jù)制造廠的產(chǎn)品目錄。

2 對(duì)雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐的前景分析

生產(chǎn)與利用實(shí)際上就是一個(gè)把生產(chǎn)目的、手段還有投入人力物力財(cái)力之間進(jìn)行合適的結(jié)合的過(guò)程。這不是簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)過(guò)程，是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相互結(jié)合的過(guò)程。技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素要協(xié)調(diào)，才能使這項(xiàng)技術(shù)得到更好的推廣和發(fā)展。

2.1 技術(shù)分析

雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐設(shè)計(jì)的熱負(fù)荷是87千瓦，熱水溫度95攝氏度，進(jìn)水的溫度是20攝氏度，熱效率也能高達(dá)70%，其排煙溫度200攝氏度。它在技術(shù)的性能上十分占優(yōu)勢(shì)，有很高的熱效率和燃燒效率，也減少了有害氣體和煙塵的排放量，符合我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境帶來(lái)的損害小，所以可以考慮廣泛應(yīng)用于各種活動(dòng)生產(chǎn)中來(lái)。

2.2 經(jīng)濟(jì)分析

在經(jīng)濟(jì)效益方面，因?yàn)樵撳仩t的燃燒效率較高，所以能很大程度燃燒燃料，因此制造的熱能量等損失小，節(jié)省了不少燃料費(fèi)用。對(duì)比燃煤鍋爐，更為經(jīng)濟(jì)適用。另外，成本費(fèi)里包括了固定資產(chǎn)的投入與運(yùn)行費(fèi)用。而固定資產(chǎn)投入費(fèi)包含了設(shè)備與建設(shè)費(fèi)，該鍋爐的成本為一萬(wàn)元，安裝和土建費(fèi)則是五千元，運(yùn)行費(fèi)也含有電費(fèi)、原料費(fèi)、人工費(fèi)以及設(shè)備維修費(fèi)。而優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單的設(shè)備能節(jié)省人工費(fèi)。如果對(duì)成型技術(shù)還有設(shè)備做進(jìn)一步的研究，可以在原有成本上再降低，因此也是可取的，適合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）在技術(shù)上，雙層爐排是一個(gè)很大的進(jìn)步，能很好的提高效率，而且控制了污染物的排放量，也達(dá)到了工質(zhì)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求，隨著燃料能源的價(jià)格上漲，還有科研人員加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)成型技術(shù)的深入研究，這種鍋爐一定能占有不錯(cuò)的市場(chǎng)。（2）用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)來(lái)分析鍋爐，能得出一個(gè)大致結(jié)果就是，該鍋爐投資較大，但是長(zhǎng)期看來(lái)，是經(jīng)濟(jì)可行的，其效益也是符合投資要求的。只是和燃煤鍋爐比較起來(lái)，燃煤的價(jià)格占有優(yōu)勢(shì)，但如果化石能源的價(jià)格上漲，并且環(huán)保力度加大，雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐會(huì)越來(lái)越占據(jù)優(yōu)勢(shì)的一面。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉雅琴.大力開(kāi)發(fā)工業(yè)鍋爐生物質(zhì)燃燒技術(shù)前景分析[M].工業(yè)鍋爐，1999.

篇（6）

中圖分類號(hào)：S216.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2013）01-0255-04

1 引言

生物質(zhì)能源是唯一可再生，能替代化石能源轉(zhuǎn)化成氣、液和固態(tài)燃料以及其它化工原料或產(chǎn)品的碳資源。隨著化石能源的枯竭和人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，生物質(zhì)能源替代化石能源利用的研究和開(kāi)發(fā)，已成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。

生物質(zhì)成型技術(shù)是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化與利用中的重要方面。這項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)80多年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入到商業(yè)化應(yīng)用階段[1～5]。目前在國(guó)內(nèi)對(duì)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的研究，主要集中在生物質(zhì)壓縮過(guò)程的機(jī)械特性、壓縮特性、流變特性和成型工藝等方面的實(shí)驗(yàn)研究和理論探討，但缺少一個(gè)模型模擬成型過(guò)程和參數(shù)優(yōu)化，因此本文研究探討成型過(guò)程模型的建立。

2 生物質(zhì)成型機(jī)理

在人們的生活和生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生農(nóng)業(yè)廢棄物（秸稈、殼類、糠渣）、林業(yè)廢棄物（各種木屑、樹(shù)枝（葉）、稻草）及各類有機(jī)垃圾。生物質(zhì)壓縮成型過(guò)程是將上述廢棄物收集后經(jīng)過(guò)預(yù)處理，再經(jīng)專門(mén)的設(shè)備壓縮為成型塊或顆粒燃料。這種成型燃料密度大，占用體積減小8倍左右[6，7]，具有熱值高、著火溫度低、幾乎不產(chǎn)生SO2、燃燒完全等特點(diǎn)，可直接燃燒，也可用于氣化[8，9]。

2.1 成型燃料的評(píng)價(jià)指標(biāo)

為得到物理化學(xué)特性符合使用標(biāo)準(zhǔn)的燃料和生物質(zhì)氣化原料。衡量成型燃料物理品質(zhì)特性的指標(biāo)選擇松弛密度（Relax density）和耐久性（Durability）[10，11]。成型燃料氣化的評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇氣體熱值、氣化效率和焦油含量。

2.1.1 耐久性

耐久性反映了成型塊的粘結(jié)性能，是由成型塊的壓縮條件及松弛密度決定的。

2.1.2 松弛密度

生物質(zhì)成型塊出模后，其壓縮密度會(huì)由于彈性變形和應(yīng)力松弛逐漸減小。一定時(shí)間后密度趨于穩(wěn)定，此時(shí)成型塊的密度稱為松弛密度[11]。

2.1.3 氣體熱值（kJ/m3）

生物質(zhì)氣化后的生成可燃?xì)怏w（Vco、VH2、VCH4）燃燒所產(chǎn)生的熱量。

2.1.4 氣化效率

氣化后可燃?xì)怏w總熱量占?xì)饣峡偀崃康谋戎怠?/p>

2.1.5 焦油量

生物質(zhì)氣化過(guò)程中產(chǎn)生的大分子多核芳香族碳?xì)浠衔锛礊榻褂汀＝褂碗y以完全燃燒，并產(chǎn)生碳黑顆粒，對(duì)燃?xì)庠O(shè)備等損害都相當(dāng)嚴(yán)重，同時(shí)產(chǎn)生的氣味對(duì)人體也是有害的；另外焦油對(duì)于整個(gè)氣化生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)很大的影響，容易堵塞輸氣管道，卡死閥門(mén)[12]。

2.2 影響成型指標(biāo)的主要因素

影響生物質(zhì)的成型的因素有很多，包括內(nèi)在和外在因素。內(nèi)在因素主要指原料種類、含水率等；外在因素主要指加熱的溫度、壓力和粒徑。這些因素是相互制約的。另外，成型料的尺寸、催化劑的種類及配比主要影響成型料氣化過(guò)程。

2.2.1 加熱溫度和壓力

成型溫度會(huì)影響成型燃料的密度和機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)原料含水率一定時(shí)，成型溫度越高，所需壓力越小。這是由于生物質(zhì)成型過(guò)程中加熱將木質(zhì)素軟化形成膠體物質(zhì)有利于成型，并有效的減少了生物質(zhì)原料對(duì)模具的磨損，提高模具壽命[13]。目前，成型過(guò)程的加熱主要有外加熱和摩擦生熱。但溫度和壓力應(yīng)在合適范圍，否則難以成型。實(shí)驗(yàn)證明：生物質(zhì)成型的一般壓強(qiáng)為10～30MPa，有外部加熱時(shí)為10MPa左右，沒(méi)有任何外在輔助加熱設(shè)施時(shí)需要28MPa左右；秸稈的軟化溫度為110℃，成型熔融溫度為160～180 ℃[13]。

2.2.2 含水率和粒度

生物機(jī)體內(nèi)存在的適量結(jié)合水和自由水有劑的作用，使粒子間的摩擦力減小，流動(dòng)性增強(qiáng)，輔助粒子相互嵌和、填充；在一定壓力作用下，可以起到成型粘結(jié)劑的作用；另外，水分還可以降低木質(zhì)素的熔融溫度，使生物質(zhì)成型溫度降低[19]。應(yīng)特別提出，水分過(guò)低或過(guò)高都不宜成型。粉碎粒度的大小和粉碎后原料顆粒質(zhì)量會(huì)影響產(chǎn)品的抗跌碎性、抗?jié)B水性以及密度等[14，15]。粒度小的生物質(zhì)填充度高，成型塊的抗?jié)B水性和吸濕性增強(qiáng)[14]。原料的粒度越大，越不易破壞原來(lái)的物相之間的結(jié)構(gòu)，將直接影響成型機(jī)的成型效果、生產(chǎn)效率和動(dòng)力消耗，使產(chǎn)品的質(zhì)量下降。

2.2.3 顆粒尺寸

顆粒尺寸主要會(huì)影響氣化效率[16]。

2.2.4 催化劑的種類及配比

在生物質(zhì)成型原料中添加合適的催化劑，可以減少焦油和提高氣化效率等[12]。

3 壓縮成型過(guò)程建模及參數(shù)優(yōu)化

3.1 模型建立及參數(shù)優(yōu)化

可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理來(lái)研究不同溫度、壓力和含水率等燃料性能和參數(shù)優(yōu)化。但由于這些方法的局限性在于只能考慮某一種因素，或最佳成型參數(shù)的范圍。提出本文使用最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型方法。它是標(biāo)準(zhǔn)支持向量機(jī)的擴(kuò)展，將二次規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線形方程組，有效提高了求解精度并解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部最優(yōu)問(wèn)題和訓(xùn)練樣本不足問(wèn)題[17，18]。將含水率、成型壓力作為模型輸入；成型的松弛密度、壓縮比為模型輸出，如圖1所示。

3.2 成型燃料對(duì)氣化指標(biāo)的影響

在理想的絕熱條件下，顆粒較小使氣體越容易從顆粒內(nèi)部溢出，氣化效率越高（表1）[16]。但實(shí)際上小顆粒生物質(zhì)在非絕熱條件下可能由于質(zhì)量較小，易于附著在爐壁上，或被載氣帶出。這種情況的發(fā)生與爐內(nèi)溫度較低有直接關(guān)系，溫度較低造成反應(yīng)速度較慢，所以在反應(yīng)完全前小顆粒生物質(zhì)就很有可能被迫終止反應(yīng)。該因素在絕熱體系中因?yàn)樵诮^熱體系中溫度可以得到充分保證可以不必考慮，但在非絕熱體系中它必須與原有因素綜合考慮，才得出可燃?xì)怏w產(chǎn)量的極值[22]。

另外，成型燃料中添加不同種類含量及配比的催化劑可以提高生物質(zhì)氣化過(guò)程焦油脫除率和氣化效率[12]。例如添加K2CO3和Na2CO3可提高氣體反應(yīng)速率、降低反應(yīng)溫度、提高氣體產(chǎn)量等[23]；通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，溫度在780℃時(shí)使用催化劑可以將生物質(zhì)氣化時(shí)可燃?xì)怏w的產(chǎn)量提高一倍左右[23]。添加白云石等催化劑可以有效地降低氣化過(guò)程的焦油含量，粒徑越小，催化效果越好。但顆粒直徑太小對(duì)固定床來(lái)說(shuō)，阻力太大；而對(duì)流化床來(lái)說(shuō)則飛灰損失太嚴(yán)重，所以其直徑有一定合適范圍，一般為2.0～7.0mm為好[24]。但目前國(guó)內(nèi)外在生物質(zhì)壓縮成型過(guò)程的研究中主要是考慮添加某一種催化劑的效果，缺乏對(duì)多種催化劑的混合添加，以及添加配比量的研究。

為此本文建議在壓縮成型過(guò)程中可以考慮將兩種或兩種以上的經(jīng)濟(jì)廉價(jià)催化劑（如石灰石、白云石等）同時(shí)使用，這些催化劑在合適的配比量下加入成型料中，來(lái)提高氣化燃?xì)馄焚|(zhì)，降低燃?xì)饨褂秃俊?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要在國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生物質(zhì)壓縮技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，深入分析了成型因素（加熱溫度、成型壓力、含水率以及原料破碎的粒徑的大小）對(duì)成型料性能（成型燃料的松弛密度、成型燃料的耐久性和燃料氣化性能等）的影響。并提出了對(duì)生物質(zhì)壓縮過(guò)程使用智能方法（如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)）來(lái)建模，進(jìn)而在該模型的基礎(chǔ)上使用智能方法（如遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法）來(lái)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，進(jìn)而獲得最佳的成型效果。解決廢棄生物質(zhì)體積密度小，占用空間大，燃燒效率低等問(wèn)題。另外，本文分析了以成型燃料為原料來(lái)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化的過(guò)程中成型顆粒的尺寸、向成型料中添加催化劑（兩種或兩種以上）的含量及配比對(duì)生物質(zhì)氣化后的氣化性能（氣化效率、氣體熱值和碳轉(zhuǎn)化率）的影響。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)壓縮成型過(guò)程或氣化過(guò)程的研究主要是在成型或氣化機(jī)理的基礎(chǔ)上來(lái)數(shù)學(xué)建模分析，但是生物質(zhì)的壓縮過(guò)程包含的反應(yīng)較多，催化氣化過(guò)程更是復(fù)雜，所以進(jìn)行機(jī)理方面的建模與參數(shù)優(yōu)化相當(dāng)困難。而嘗試在其他工業(yè)過(guò)程的建模與參數(shù)優(yōu)化中得到了較好的應(yīng)用的智能方法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等）對(duì)生物質(zhì)壓縮和氣化過(guò)程建模與參數(shù)優(yōu)化。可以為生物質(zhì)成型料的制備和生物質(zhì)氣化過(guò)程的工程應(yīng)用提供有益的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] Malanin V I，Maksimov A A，Kvashnin.Method and apparatus for briquetting of lignin-containing materials[M].London：RU 2191799，2002.

[2] Mason M，Dumbleton，F(xiàn)rederick J.Production of compact biomass fuel[M].London：WO 2003087276，2003.

[3] Reed，bined biomass pyrolysis and densification for manufacture of shaped biomass derived solid fuels[M].New York：US. 2003 221363，2003.

[4] Werner，Hans.Process and apparatus for production of fuels from compressed biomass and use of the fuels[M].London：EP 1443096，2004.

[5] Demirbas，Ayhan，Sahin-demirba.Briquetting properties of biomass waste materials[J].Energy Sources，2004，26（1）：83～91.

[6] Demirbas A.Physical properties of briquettes from waste paper and wheat straw mixtures[J].Energy Conversion and Management，1999（40）：437～445.

[7] Zhang Bailiang，Li Baoqian，Zhao Chaohui.Test and Research on HPB-ⅠBiomass Briquetting Machine[J].Transactions of the CCAE，1999，15（3）：133～136.

[8] 周 成.生物質(zhì)固化成型燃料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2005，18（12）：16～17.

[9] 蔣恩臣，何光設(shè).稻殼、鋸末成型燃料低溫?zé)峤馓匦栽囼?yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（1）：188～191.

[10] Lindley J A，Vossoughi M.Physical properties of biomass briquets[J].Transactions of the ASAE，1989，32（2）：361～366.

[11] O'Dogherry M J.A review of the mechanical behavior of straw when compressed to high Densities[J].J Agric Engng RES，1989（44）：241～265.

[12] 張曉東.生物質(zhì)熱解氣化及熱解焦油催化裂解機(jī)理研究.[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

[13] 劉石彩，蔣劍春.生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)與應(yīng)用（Ⅱ）[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2007 41（4）：59～63.

[14] 郭康權(quán).植物材料壓縮成型時(shí)粒子的變形及結(jié)合形式[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1995，11（1）：139～143.

[15] Husain Z，Zainac Z，Abdullah Z.Briquetting of palm fibre and shell from the processing of Palm nuts to palm oil[J].Biomass and Bioenergy，2002（22）：505～509.

[16] P.M.Lv，Z.H.Xiong.An experimental study on biomass air-steam gasification in a fluidized Bed[J].Bioresource Techology，2004（95）：95～101.

[17] 殷春根.非線形理論在潔凈煤技術(shù)研究中的應(yīng)用[D].杭州：浙江大學(xué)，1998.

[18] 阮 偉.優(yōu)化配煤專家系統(tǒng)的研究以及電廠優(yōu)化配煤數(shù)學(xué)模型的建立[D].杭州：浙江大學(xué)，2000.

[19] 盛奎川，吳 杰.生物質(zhì)成型燃料的物理品質(zhì)和成型機(jī)理的研究進(jìn)展.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（3）：242～245.

[20] 韓 璞，李大中，王 臻.生物質(zhì)氣化過(guò)程最小二乘支持向量機(jī)探討[J].節(jié)能技術(shù)，2008（1）：3～7.

[21] 李美華.生物質(zhì)料致密成型參數(shù)的研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2005.

篇（7）

廢棄物，如稻殼、玉米芯、甘蔗渣、花生殼等。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，可以利用的主要有兩個(gè)方面：秸稈和農(nóng)業(yè)加工廢棄物。其中，秸稈的產(chǎn)量約為每年6.5億噸，折合約3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。稻殼重量約在稻谷重量的20%以上，由此可以推算出2005年我國(guó)谷

物（包括稻谷、小麥、玉米）產(chǎn)量為37428.7萬(wàn)噸，其中稻谷產(chǎn)量為16065.6萬(wàn)噸，稻殼產(chǎn)量為3213.2萬(wàn)噸。另外，稻殼的熱值為12560～14650kJ/kg。所以，稻殼在每年谷物處理過(guò)程中是一種不可忽視的

能源。我國(guó)玉米的主要產(chǎn)區(qū)（2000千公頃以上）有河北、吉林、黑龍江、山東、河南。2005年玉米的產(chǎn)量為11583萬(wàn)噸，玉米芯的平均熱值為14400kJ/kg。

（二）林業(yè)資源的構(gòu)成。林業(yè)生物質(zhì)資源包括森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)加工資源中所提供的能源，主要有以下三個(gè)部分構(gòu)成：碳薪林、在森林撫育和間伐過(guò)程中的零散木材、殘留的樹(shù)枝、樹(shù)葉和木屑等；木

材采運(yùn)和加工過(guò)程中的枝丫、鋸末、木屑等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物（如果殼和果核等）。

林業(yè)生物質(zhì)資源在我國(guó)農(nóng)村能源中具有重要地位。林業(yè)生物質(zhì)資源占農(nóng)村能源總消費(fèi)的21.2%，在丘陵、山區(qū)和林區(qū)等區(qū)域，這個(gè)比例高達(dá)50%以上。在2005年我國(guó)農(nóng)村消耗林業(yè)生物質(zhì)資源約為1.66億噸

標(biāo)準(zhǔn)煤。

在林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，碳薪林是一種產(chǎn)量高而生長(zhǎng)期短的生物質(zhì)能資源，它主要可以緩解農(nóng)村的燃料需求，減少對(duì)自然林木的砍伐從而減少對(duì)環(huán)境的破壞。我國(guó)幅員遼闊，有許多種不同的氣候，因此我國(guó)

樹(shù)種資源也十分豐富，適合我國(guó)的碳薪林種類比較多。

林木伐區(qū)剩余物包括經(jīng)過(guò)采伐、集材后遺留在地上的枝杈、梢頭、灌木、枯倒木、被砸傷的樹(shù)木、不夠木材標(biāo)準(zhǔn)的遺棄材等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每采伐100立方米的木材，剩余物約占30%，若利用率按55%計(jì)

算，將會(huì)有1000多萬(wàn)立方米的剩余物可供加工利用，這也將會(huì)緩解我國(guó)森林資源緊缺和木材供需矛盾。

我國(guó)目前的水平，木材綜合出材率（由立木到原木）為65%，我國(guó)的木材利用率（由原木到成品）為60%左右。故我國(guó)每年可以利用的林業(yè)生物質(zhì)資源是巨大的。利用好這一塊能源也具有很大的潛力。

（三）我國(guó)生物質(zhì)壓縮成型替代煤的前景。由于生物質(zhì)通過(guò)氣化、液化、固化可以轉(zhuǎn)化為二次能源，分別為熱量或電力、固體燃料（木炭或成型燃料）、液體燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和

植物油等）和氣體燃料（氫氣、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託獾龋?/p>

生物質(zhì)壓縮成型替代煤是利用木質(zhì)素充當(dāng)黏合劑將農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物壓縮為成型燃料，提高其能源密度，是生物質(zhì)預(yù)處理的一種方式。將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體燃料

，能源密度相當(dāng)于中等煙煤，可明顯改善燃燒特性。在該領(lǐng)域中我國(guó)已擁有世界領(lǐng)先技術(shù)，為大規(guī)模燃燒利用生物質(zhì)打下基礎(chǔ)。

二、國(guó)內(nèi)利用秸稈發(fā)電現(xiàn)況

國(guó)內(nèi)利用秸稈發(fā)電情況大致分為秸稈摻燒發(fā)電、純秸稈發(fā)電、利用城市垃圾和包括秸稈在內(nèi)的農(nóng)林廢棄物發(fā)電三種情況。目前已開(kāi)始啟動(dòng)的廠家、項(xiàng)目有江蘇寶應(yīng)協(xié)鑫生物質(zhì)環(huán)保熱電工程、華電國(guó)際十

里泉發(fā)電廠、江蘇國(guó)信新能源開(kāi)發(fā)有限公司、鹽城垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目、晉州摻燒發(fā)電廠改造工程等。據(jù)了解這些單位依傍不同優(yōu)勢(shì)而摻燒不同材質(zhì)的生物質(zhì)，由于是自己摸索，雖已經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的實(shí)

際摻燒，但各自存在一些問(wèn)題，正向深層次摸索。目前，真正利用秸稈壓縮發(fā)電的國(guó)內(nèi)還沒(méi)有。

筆者走訪了香港協(xié)鑫集團(tuán)下屬的江蘇寶應(yīng)協(xié)鑫生物質(zhì)發(fā)電廠和鹽城阜寧協(xié)鑫環(huán)保發(fā)電廠。這兩家都已進(jìn)行摻燒試驗(yàn)，試驗(yàn)證明秸稈摻燒對(duì)鍋爐燃燒未產(chǎn)生不良影響，對(duì)鍋爐效率，除塵器效率、飛灰可燃

物、煙氣排放未造成不良影響。

三、秸稈摻燒的技術(shù)可行性

筆者在秦皇島及附近地區(qū)采集了10種生物質(zhì)燃料，其編號(hào)見(jiàn)表1，壓縮成型燃料的秸稈來(lái)自定州，并委托清華大學(xué)煤燃燒工程研究中心，對(duì)生物質(zhì)秸稈壓縮成型燃料的燃燒特性、污染物控制等進(jìn)行研究。

（表1）

試驗(yàn)結(jié)果表明：秸稈的發(fā)熱量為3670～3890大卡，玉米骨子的發(fā)熱量為3700大卡，果木枝條的發(fā)熱量為4170大卡。各種生物質(zhì)無(wú)論產(chǎn)自何地，幾乎其成分和熱值基本相近，發(fā)熱量相當(dāng)于中等煙煤。

清華大學(xué)得出這樣的技術(shù)結(jié)論：

1、從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，單一生物質(zhì)燃燒主要集中于燃燒前期；而煤燃燒主要集中于燃燒后期。生物質(zhì)與煤混燒的情況下，燃燒過(guò)程明顯地分成兩個(gè)燃燒階段。在煤中摻入生物質(zhì)后，可以改善煤的著火性能

。在煤中加入生物質(zhì)后，燃燒的最大速率有前移的趨勢(shì)，同時(shí)可以獲得更好的燃盡特性。生物質(zhì)在燃燒過(guò)程中放熱比較均勻。在煤中加入生物質(zhì)后，可改善燃燒放熱的分布狀況，對(duì)燃燒前期的放熱有增

進(jìn)作用。煤中加入生物質(zhì)后，使得煤的燃燒最大速率有所增加，生物質(zhì)的燃燒特性普遍較好。

2、通過(guò)不同比例的摻混成型秸稈燃燒，對(duì)于試驗(yàn)范圍內(nèi)，燃燒溫度提高到1050OC時(shí)，均未發(fā)生結(jié)焦。

3、摻混10%～20%的成型秸稈的混合燃料，SO2排放較低，在不添加石灰石情況下，SO2排放可以控制在200ppm以內(nèi)。

4、摻混10%～20%的成型秸稈的混合燃料，NOx排放可以控制在200ppm以內(nèi)。

總之，在目前的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備中，無(wú)需經(jīng)過(guò)過(guò)多改動(dòng)，利用秸稈壓縮發(fā)電摻燒比例可達(dá)到20%在技術(shù)上是完全可行的。不僅可以減少煤的使用量降低燃料成本，摻燒生物質(zhì)還可以起到助燃作用，提高鍋爐燃燒室的溫度，從而提高鍋爐的熱效率（北山電廠鍋爐熱效率在74%～77%），同時(shí)在降低飛灰可燃物（摻燒前為27%）、減少排渣帶走的熱損失（摻燒前為700大卡）上都能發(fā)揮效能。新晨

四、經(jīng)濟(jì)可行性預(yù)測(cè)

考慮到秸稈的采購(gòu)、儲(chǔ)運(yùn)、安全等方面因素，我們準(zhǔn)備采取將粉碎、壓縮設(shè)備分散到農(nóng)戶手中，由農(nóng)民將秸稈壓縮成型后再送到廠里摻燒的辦法。以河北秦皇島北山電廠擁有的一臺(tái)裝機(jī)容量為2.5萬(wàn)千瓦

、二臺(tái)1.22.5萬(wàn)千瓦的凝汽式火力發(fā)電機(jī)組為例：

1、摻燒對(duì)底渣物理熱損失、未完全燃燒損失的改善以及對(duì)飛灰未完全燃燒損失的改善，以摻燒秸稈量為Xo=20%（重量比）考慮，效率總體可提高?濁=2.49%。

2、考慮秸稈的熱值Q1為3550～3800kcal/kg，煤的熱值為Qo=3200kcal/kg（未考慮爐前煤損失），以及對(duì)效率的影響摻燒20%的秸稈，可以替代22.19%～25.64%的煤量。

篇（8）

生物質(zhì)能采用高新技術(shù)將秸稈、禽畜糞便和有機(jī)廢水等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源，開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源將涉及農(nóng)村發(fā)展、能源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)、國(guó)家安全和生態(tài)平衡等諸多利益。發(fā)展生物能源的初衷就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在實(shí)際應(yīng)用中也是以此為基點(diǎn)。這也是我國(guó)超前發(fā)展的一次很好機(jī)會(huì)，發(fā)展生物質(zhì)能是一件利國(guó)利民的好事情。

生物質(zhì)能源不僅是安全、穩(wěn)定的能源，而且通過(guò)一系列轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以生產(chǎn)出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產(chǎn)因體燃料，氣化可以生產(chǎn)氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產(chǎn)電力等。

目前，世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，都在致力于開(kāi)發(fā)高效、無(wú)污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，保護(hù)本國(guó)的礦物能源資源，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障。

6MW生物質(zhì)顆粒與煤混燒發(fā)電技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目是通對(duì)不同比例的生物質(zhì)成型顆粒與煤在循環(huán)流化床中進(jìn)行混合燃燒，混合后的燃料可大大改變?cè)旱娜紵匦裕ń档椭饻囟取⒏纳浦鹦阅堋⑻岣吡搜h(huán)流化床鍋爐的熱利用率等。生物質(zhì)原料與煤之間燃燒特性的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該技術(shù)可用于電廠、工業(yè)鍋爐等各種利用循環(huán)流化床鍋爐的行業(yè)。該技術(shù)對(duì)生物質(zhì)的燃燒特性，燃燒過(guò)程以及其結(jié)渣特性、堿金屬腐蝕、氣體燃燒不完全等難題進(jìn)行了研究，并找出了解決方案。生物質(zhì)顆粒混燒量可達(dá)到80%，在此工況下熱效率可提高15%以上，二氧化硫排放量減少50%。氮的氧化物排放量可減少30%；完成了由輸送帶、給料倉(cāng)、給料絞龍組成的顆粒燃料輸送給料系統(tǒng)；為適應(yīng)生物質(zhì)燃料高揮發(fā)分的特性，在生物質(zhì)顆粒燃料進(jìn)料口上方1.2m處增設(shè)了一個(gè)二次風(fēng)進(jìn)口；可根據(jù)生物質(zhì)顆粒與煤的不同混燒比例，自動(dòng)調(diào)整一、二次進(jìn)風(fēng)量。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)氣化燃?xì)庵薪褂痛呋D(zhuǎn)化研究

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目研究采用在生物質(zhì)氣化裝置的出口處，建一催化凈化裝置有催化保護(hù)床和催化轉(zhuǎn)化床構(gòu)成，直接處理熱的生物質(zhì)氣體，保護(hù)床吸收粗燃?xì)庵械牧蚧瘹涞扔卸疚镔|(zhì)及催化裂化脫除部分重焦油；第二催化反應(yīng)床催化轉(zhuǎn)化剩余的焦油。碳?xì)浠衔锏慕褂捅淮呋D(zhuǎn)化為小分子氣體如CO等，增加燃?xì)鉄嶂怠＝Y(jié)果表明，對(duì)空氣流化床氣化的粗燃?xì)獾拇呋煞ǔ褂停瑢?shí)驗(yàn)方案是行之有效的和成功的。篩選出工業(yè)鎳基蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑和氧化鈰添加的鎂橄欖石負(fù)載型鎳基催化劑可作為焦油的催化轉(zhuǎn)化催化劑，氧化鈰可促進(jìn)催化劑的活性和提高抗積炭能力，對(duì)氣化燃?xì)獾闹亟褂偷娜コ蔬_(dá)99%，按干氣計(jì)算燃?xì)庵袣錃獾臐舛仍黾?～11%。通過(guò)催化凈化系統(tǒng)直接處理氣化燃?xì)猓环矫娼褂偷拇呋D(zhuǎn)化增加了氣化氣中有價(jià)值的氣體成分；另一方面又克服了濕法除焦油所帶來(lái)的不易解決的環(huán)境污染問(wèn)題。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

2Kg/hr生物質(zhì)流化床氣化/熱解實(shí)驗(yàn)裝置研制

成果簡(jiǎn)介：氣化是缺氧的反應(yīng)過(guò)程，熱解是隔絕氧氣的反應(yīng)過(guò)程；氣化的反應(yīng)溫度為750-850℃，而熱解的反應(yīng)溫度為400-700℃；熱解必須采用快速進(jìn)料，氣化對(duì)供料速度則無(wú)嚴(yán)格要求；兩者產(chǎn)物的凈化處理過(guò)程則基本相同。分析兩者的相同點(diǎn)及不同點(diǎn)，該課題組認(rèn)為建一套氣化及熱解的雙功能系統(tǒng)是可行的。為此該課題組采用了以下特殊設(shè)計(jì)：獨(dú)立的氧氣及氮?dú)夤┤胂到y(tǒng)，共用一套流量計(jì)量及預(yù)熱裝置；流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置；流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置用雙級(jí)供料系統(tǒng)，且均可無(wú)級(jí)調(diào)速；共用一套旋風(fēng)分離、冷凝、過(guò)濾、排氣及計(jì)量系統(tǒng)。運(yùn)行及試驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)可分別進(jìn)行氣化及熱解試驗(yàn)，且運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

所處階段：初期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程，為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

所處階段：初期階段

錐形流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該專題針對(duì)目前國(guó)內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電、供熱、供氣存在的原料適應(yīng)范圍窄、燃?xì)饨褂秃扛摺⒆詣?dòng)化程度低、適用松散型物料的氣化發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)錐形流化床生物質(zhì)氣化發(fā)電供熱、供氣機(jī)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，研制生物質(zhì)氣化裝置與氣體發(fā)電機(jī)組成的系列生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)；降低燃?xì)庵械慕褂秃浚簧镔|(zhì)氣化系統(tǒng)的操作彈性試驗(yàn)；提高生物質(zhì)氣燃?xì)鉄嶂怠?/p>

所處階段：成熟應(yīng)用階段

利用藻類熱解制備生物質(zhì)液體燃料

成果簡(jiǎn)介：該課題應(yīng)用能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等交叉學(xué)科的理論和技術(shù)，以藻類為原料，通過(guò)細(xì)胞工程和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等技術(shù)，產(chǎn)生生物油和烴類等可再生生物能源，為開(kāi)發(fā)新能源提供新的生物技術(shù)途徑。用異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)和基因改造技術(shù)獲得高脂肪含量的藻細(xì)胞來(lái)熱解制備液體燃料，實(shí)現(xiàn)異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、基因改造技術(shù)與熱解技術(shù)的整合集成，獲得原創(chuàng)性、新穎性的研究成果；同時(shí)為后繼能源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)儲(chǔ)備；并且通過(guò)最前沿的生物技術(shù)與能源技術(shù)相互結(jié)合、交叉與滲透，推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展。該研究成果應(yīng)用前景良好。

生物質(zhì)氣氣化合成二甲醚液體燃料

成果簡(jiǎn)介：在固定床或循環(huán)流化床中將生物質(zhì)氣化，變成H2, CO, CO2等組分，然后經(jīng)過(guò)氣體凈化，在重整反應(yīng)器中和沼氣一起在催化劑的作用下進(jìn)行重整來(lái)調(diào)整H2和 CO的比例，同時(shí)降低二氧化碳的比例，使之適合于合成二甲醚。然后氣體經(jīng)過(guò)壓縮進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。

二甲醚（簡(jiǎn)稱DME,CH3OCH3）是一種清潔的燃料與化工產(chǎn)品，有很大的市場(chǎng)。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣（LPG），與LPG相比具有無(wú)毒無(wú)臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無(wú)污染等特點(diǎn)，因此，DME作為L(zhǎng)PG的替代品在中國(guó)特別是農(nóng)村有巨大的潛在市場(chǎng)。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，十六烷值達(dá)55，與柴油熱效率相同，DME不會(huì)產(chǎn)生黑煙和固體顆粒，NOx排出量大大減少，是很有前途的綠色環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。

該項(xiàng)目采用的以生物質(zhì)廢棄物（包括木粉、秸稈、谷殼等）作為原料，通過(guò)催化裂解造氣作為氣頭的新工藝，目前還未見(jiàn)報(bào)道。DME的合成也采用先進(jìn)的一步法合成工藝，該方法作為應(yīng)用基礎(chǔ)研究最近幾年才在國(guó)際上展開(kāi)。廣州能源研究所在世界上首先實(shí)現(xiàn)了在小型裝置上由生物質(zhì)一步法合成綠色燃料二甲醚的連續(xù)運(yùn)行。將該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢(shì)。

適用范圍和條件：適用于生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)

3MW生物質(zhì)氣化高效發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目發(fā)展了6MW生物質(zhì)氣化及余熱蒸汽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)、500kW生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和焦油污水生化處理新工藝等關(guān)鍵技術(shù)，在江蘇興化建立的示范電站裝機(jī)容量為6MW，氣化效率最高達(dá)78%，燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率為29.8%，系統(tǒng)發(fā)電效率27.8%，電站總投資約3200萬(wàn)元，系統(tǒng)運(yùn)行成本0.40元/kw，具有較高的性價(jià)比和顯著的社會(huì)效益。示范電站建設(shè)嚴(yán)格按國(guó)家電力行業(yè)的規(guī)范進(jìn)行，并形成了市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制，為生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置

成果簡(jiǎn)介：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置”通過(guò)了安徽省科技廳組織的專家鑒定，達(dá)到國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，是生物質(zhì)潔凈能源研究取得的重要進(jìn)展。該裝置是在安徽省“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃、教育部“211”工程和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的，專家認(rèn)為：自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置采用兩級(jí)螺旋進(jìn)料器有效解決了生物質(zhì)進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料速率定量控制、密封和堵塞問(wèn)題，其中自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置在熱解熱源供給和生物油冷凝收集等方面具有創(chuàng)新性。

所處階段：初期階段

稻殼生物質(zhì)中型氣化發(fā)電系統(tǒng)

成果簡(jiǎn)介：該電技術(shù)的基本原理為利用生物質(zhì)氣化高新技術(shù)，經(jīng)中溫裂解氣化，轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w。氣化爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程主要是燃燒反應(yīng)，熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。稻殼進(jìn)入氣化爐后，部分遇氧燃燒，提供熱分解所需熱量，大部分稻殼在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，折出揮發(fā)份和焦炭，揮發(fā)份在中溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生二次反應(yīng)，使焦油裂解為氣體，同時(shí)氣體和焦炭之間，氣體和氣體之間發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣相焦油和氣體。這些氣體攜帶部分細(xì)顆粒焦炭、灰塵進(jìn)入燃?xì)鈨艋到y(tǒng)。部分焦炭通過(guò)慣性除塵器回流進(jìn)入氣化爐參加反應(yīng)，氣相焦油冷凝通過(guò)水洗除去。燃?xì)饨?jīng)凈化后，再送到自吸式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換產(chǎn)生動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠?/p>

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目灶具的心臟閥體獨(dú)創(chuàng)了大銅芯、大閥體，閥芯不凝滯、焦油不堵塞、維修方便，使用壽命特長(zhǎng)；面殼采用進(jìn)口加厚不銹鋼板鍛壓成型，美觀大方，優(yōu)質(zhì)耐用；高壓脈沖點(diǎn)火器，使用壽命達(dá)10萬(wàn)次以上，著火率達(dá)100%，絕緣性能好；燃燒器爐頭選用直徑120mm和100mm標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵雙管和單管氣道爐頭；燃燒器火蓋選用內(nèi)旋火條形火孔，火蓋材質(zhì)選用全銅鍛壓成型，火孔加工精確，熱效率高，高溫不變型，高效更節(jié)能。JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠钍墙斩挌饣泄庀到y(tǒng)的配套設(shè)備，是開(kāi)發(fā)農(nóng)村綠色能源的新產(chǎn)品。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及成套設(shè)備研究

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)技術(shù)以干餾炭化工藝為中心，以生產(chǎn)產(chǎn)品為主，實(shí)現(xiàn)了炭、氣、油聯(lián)產(chǎn)的工業(yè)化生產(chǎn)，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益；該設(shè)備系統(tǒng)熱效率高。國(guó)內(nèi)同類技術(shù)的設(shè)備系統(tǒng)熱效率為56%，本項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)熱效率達(dá)到73.64%，比普通冷煤氣發(fā)生爐的熱效率高出10個(gè)百分點(diǎn)左右；生產(chǎn)的生物質(zhì)炭熱值和固定炭含量高，無(wú)煙、無(wú)味。經(jīng)深加工可制成橡膠炭黑，優(yōu)于木炭，木焦油可以提煉出多種化工原料，優(yōu)于煤焦油，經(jīng)濟(jì)效益顯著，市場(chǎng)前景很好；生產(chǎn)的生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂颠_(dá)到17.7MJ/Nm^3，高于城市煤氣的熱值，大大超過(guò)4.6MJ/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；燃?xì)庵薪褂秃突覊m含量小于10mg/Nm^3，大大低于50mg/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)氣化發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)及其示范工程

成果簡(jiǎn)介：該成果采用循環(huán)流化床氣化爐和多級(jí)氣體凈化裝置，配置多臺(tái)500kW的單氣體燃料內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組，發(fā)電系統(tǒng)可在2000－6000kW之間根據(jù)需要設(shè)計(jì)，發(fā)電原料可用谷殼、木屑、稻草等多種生物質(zhì)廢棄物。氣化發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率達(dá)20%～28%。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，單位投資約4500～6500元/kW, 運(yùn)行成本約0.35 ～0.45元/kWh，能滿足農(nóng)村處理農(nóng)業(yè)廢棄物的需要，電力符合工廠企業(yè)用電或上網(wǎng)要求，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)制取合成氣技術(shù)研究

成果簡(jiǎn)介：氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)由高溫CO_2在水蒸汽氛圍下進(jìn)行碳化直接還原為CO。高溫CO_2由助燃的水蒸汽和系統(tǒng)循環(huán)的可燃?xì)馍伞Ｕ麄€(gè)工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了熱量自給平衡。可獲得較高熱值的合成氣。通過(guò)控制CO_2和H_2O的比例和氣化溫度，在高溫常壓下，CO_2與碳反應(yīng)還原為CO，同時(shí)H_2O的分解、重整產(chǎn)生H_2，保證了CO+H_2＞50%的出口氣濃度及其合適的比例。自主研制的固流復(fù)合床生物質(zhì)氣化爐，抑制了焦油的產(chǎn)生，降低氣體凈化的難度，提高生物質(zhì)原料的利用率。獨(dú)特的加料排渣系統(tǒng)，適應(yīng)多元化原料的處理。本項(xiàng)目研究合成氣制取機(jī)理及其氣化過(guò)程有關(guān)特性，找出生物質(zhì)制取合成氣工藝中的某些關(guān)鍵參數(shù)，作為未來(lái)工業(yè)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)干餾氣炭油聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目針對(duì)不同類型的生物質(zhì)原料，開(kāi)發(fā)了兩種不同的致密成型及干餾工藝，使生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)換具有較高的能源利用率與換率。該項(xiàng)技術(shù)以成型后的生物質(zhì)干餾工藝為中心，燃?xì)庵械獨(dú)夂康停細(xì)鉄嶂颠_(dá)到15MJ/m^3以上，是較好的化工原料，生物質(zhì)炭、焦油及木醋液也有較好的市場(chǎng)。設(shè)備采用隧道連續(xù)干餾工藝，具有創(chuàng)新性，結(jié)構(gòu)合理，操作、維護(hù)簡(jiǎn)單易行。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)顆粒燃料冷態(tài)致密成型技術(shù)及成套設(shè)備

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目通過(guò)研究確定不同種類農(nóng)林廢棄物原料的高效粉碎工藝、生物質(zhì)冷態(tài)致密成型機(jī)理及不同農(nóng)林廢棄物冷成型條件。建立農(nóng)林廢棄物冷態(tài)致密成型過(guò)程的數(shù)理模型與開(kāi)發(fā)生物質(zhì)冷態(tài)成型過(guò)程計(jì)算模擬系統(tǒng)。設(shè)計(jì)出能適用于各類生物質(zhì)原料的高效粉碎設(shè)備、冷態(tài)成型模具及成型設(shè)備。進(jìn)而設(shè)計(jì)出完整的生物質(zhì)顆粒燃料冷壓成型成套設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)輔助設(shè)備，充分保證成套設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)材料甲醛釋放量檢測(cè)環(huán)境跟蹤控制技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該成果涉及生物質(zhì)材料（人造板等）揮發(fā)物檢測(cè)環(huán)境的動(dòng)態(tài)精確控制方法，應(yīng)用范圍為人造板、建筑材料、化工等產(chǎn)品中含揮發(fā)性有害氣體的檢測(cè)，為控制人造板產(chǎn)品及其含甲醛等有害揮發(fā)物產(chǎn)品的質(zhì)量，提供可靠的技術(shù)與檢測(cè)設(shè)備。同時(shí)為林產(chǎn)工業(yè)及全社會(huì)的環(huán)境保護(hù)、安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、環(huán)境工程與技術(shù)、環(huán)境保護(hù)與管理、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與環(huán)境檢測(cè)等科學(xué)研究提供的新的成果、進(jìn)展及方法。產(chǎn)品已應(yīng)用在國(guó)家人造板質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、家具質(zhì)檢站、人造板檢測(cè)機(jī)構(gòu)、理化測(cè)試中心、疾病控制中心、大學(xué)等單位，負(fù)責(zé)我國(guó)生物質(zhì)材料甲醛釋放量的檢測(cè)與監(jiān)督工作。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

SLQ-300型空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化成套設(shè)備

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)的新型生物質(zhì)氣化系統(tǒng)，即空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化系統(tǒng)，可生產(chǎn)低熱值生物質(zhì)燃?xì)猓糜卩l(xiāng)鎮(zhèn)居民炊事與生活、工副業(yè)生產(chǎn)及發(fā)電。技術(shù)原理為：鼓入氣化器的適量空氣經(jīng)布風(fēng)系統(tǒng)均勻分布后，將床料流化，合適粒度的生物質(zhì)原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合，在布風(fēng)器以上的一定空間內(nèi)激烈翻滾，在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應(yīng)過(guò)程，從而生產(chǎn)出低熱值燃?xì)狻Ｅ懦鰵饣鞯臒崛細(xì)庠僖来瓮ㄟ^(guò)由干式旋負(fù)除塵器、沖擊式水除塵器、旋風(fēng)水膜凈化器、多級(jí)水噴淋凈化器、焦油分離器和過(guò)濾器等組成的凈化系統(tǒng)，被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃?xì)庖怨┎煌脩羰褂谩?/p>

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

下吸式固定爐排生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)與研究

成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目屬河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：0311050400；0411052000）。技術(shù)原理：一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門(mén)加在爐排上下吸燃燒，上爐排漏下的生物質(zhì)屑和灰渣到下?tīng)t排上繼續(xù)燃燒和燃燼。生物質(zhì)成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過(guò)燃料層、灰渣層進(jìn)入上、下?tīng)t排間的爐膛進(jìn)行燃燒，并與下?tīng)t排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起，經(jīng)兩爐排間的出煙口流向降塵室和后面的對(duì)流受熱面。這種燃燒方式，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)成型燃料的分步燃燒，緩解生物質(zhì)燃燒速度，達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質(zhì)成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒，起到了消煙除塵作用。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

SMG-3型生物質(zhì)型煤高壓干式成型機(jī)研究

成果簡(jiǎn)介：該產(chǎn)品成型原理是在高壓的條件下，經(jīng)過(guò)對(duì)滾滾壓的工藝方法，將干燥后的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉等原料壓制成長(zhǎng)橢球形狀型煤的。所生產(chǎn)的生物質(zhì)型煤具有潔凈化、環(huán)保化的特點(diǎn)。性能指標(biāo)：液壓系統(tǒng)工作壓力：20～25Mpa；對(duì)滾轉(zhuǎn)數(shù)：0～11r/min；螺旋推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)數(shù)：0～40r/min；成型機(jī)產(chǎn)量：3t/h；壓制生物質(zhì)型煤的原料：含水≤3%的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉；生物質(zhì)型煤壓碎力：300～350N。成型機(jī)的特點(diǎn)：高壓干式滾壓成型；液壓、油氣系統(tǒng)保壓、恒壓；園柱型螺旋預(yù)壓、推進(jìn)；主機(jī)傳動(dòng)為單軸與減速機(jī)連接；主傳動(dòng)與推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)成型機(jī)生產(chǎn)的空白，達(dá)到了國(guó)際當(dāng)代同類產(chǎn)品的水平。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化

成果簡(jiǎn)介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程，為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用示范工程研究

成果簡(jiǎn)介：該產(chǎn)品生物質(zhì)成型燃料以農(nóng)作物廢棄物為原料，供暖、供熱，燃燒時(shí)無(wú)黑煙，幾乎沒(méi)有二氧化硫的排放，氮化物排放極低，二氧化碳排放量接近植物生長(zhǎng)所需要量，可以稱得上是零排放。原料加工，可以使農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶實(shí)現(xiàn)增值，所以該項(xiàng)目是有利于社會(huì)，有利于農(nóng)民，有利于消費(fèi)者的事業(yè)，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)復(fù)合型煤制備及燃燒性能研究

成果簡(jiǎn)介：該課題對(duì)生物質(zhì)型煤的制備工藝、燃燒過(guò)程、燃燒機(jī)理、固硫性能等進(jìn)行了研究。當(dāng)生物質(zhì)添加量為20%、成型壓力為40MPa時(shí)，生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到400N/個(gè)；生物質(zhì)型煤的著火溫度一般低于350℃，燃燒過(guò)程可以分為4個(gè)階段；當(dāng)Ca/S比為2.0，燃燒溫度為900℃時(shí)，生物質(zhì)型煤的固硫率可以達(dá)到90%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通型煤的固硫率，生物質(zhì)型煤燃燒過(guò)程的SO2排放濃度明顯低于傳統(tǒng)型煤。因此，生物質(zhì)型煤比普通型煤有更好的燃燒特性，更高的固硫率。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝

成果簡(jiǎn)介：“雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置”是在教育部“211”工程和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的，主要研究?jī)?nèi)容包括：（1）掌握了鋸末和稻殼等生物質(zhì)的流化特性。（2）研制了每小時(shí)可處理80公斤物料的雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，采用特殊結(jié)構(gòu)的兩級(jí)螺旋進(jìn)料器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的密封進(jìn)料；合理的流化床層和返料結(jié)構(gòu)，可以保證床層溫度均勻分布，以及實(shí)現(xiàn)焦油蒸汽在爐內(nèi)二次裂解，從而使氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)赓|(zhì)量等得到顯著提高；采用鼓風(fēng)運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)熱煤氣的直接利用，從而可以避免高溫燃?xì)獾娘@熱損失和焦油能量的損失，以及水洗焦油造成的二次污染等。（3）掌握了常見(jiàn)秸稈的氣化方法和氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)獬煞旨盁嶂档葰饣瘏?shù)，對(duì)熱煤氣的燃燒利用進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研發(fā)了預(yù)混式燃?xì)馊紵鳌?/p>

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

板式生物質(zhì)干燥機(jī)

成果簡(jiǎn)介：“板式生物質(zhì)干燥機(jī)”是河南省科學(xué)院能源研究所研制開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，本產(chǎn)品能較好地適應(yīng)粉碎后的蓬松多孔狀生物質(zhì)物料的干燥。在充分研究了生物質(zhì)物理化學(xué)特性的基礎(chǔ)上，把空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合設(shè)計(jì)出高效節(jié)能型干燥機(jī)。本產(chǎn)品具有獨(dú)特的換熱排濕結(jié)構(gòu)，熱利用率達(dá)到60%以上，以無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)鏈條刮桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)物料在干燥機(jī)內(nèi)移動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速（0～1440r/min）改變物料的干燥時(shí)間， 以適應(yīng)不同含水率的生物質(zhì)物料的干燥；圓柱形刮桿帶動(dòng)物料在加熱板上移動(dòng)，同時(shí)完成了物料的翻動(dòng)，使含水物料的不均勻度大大減小；空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合，通過(guò)等壓分流的穩(wěn)壓箱和板式射流加熱板組成高效的氣流組織結(jié)構(gòu)，能使熱風(fēng)等速均勻地射向物料，提高了烘干效率，同時(shí)減少了物料中灰分的帶出，降低了廢氣中灰分的含量，減少了環(huán)境污染；射流板的上表面為平板，做為物料床，同時(shí)進(jìn)行傳導(dǎo)換熱，下表面為多孔板，可使熱空氣等速均勻地射向物料，可完成對(duì)流換熱與濕氣的帶出，高溫多孔板發(fā)射出遠(yuǎn)紅外線，以輻射形式加熱了物料，綜合利用了傳導(dǎo)、對(duì)流與輻射三種熱的傳播形式，熱利用率達(dá)60%以上；實(shí)現(xiàn)了干燥機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，每?jī)蓪訛橐换灸K，可根據(jù)處理量的大小隨意增減換熱板的數(shù)量，從而減少不同型號(hào)的干燥機(jī)設(shè)計(jì)工作量。縮短了設(shè)計(jì)周期，加工更加簡(jiǎn)單。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)鍋爐型煤的開(kāi)發(fā)研究

該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑及生產(chǎn)工藝，“有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑”及型煤生產(chǎn)工藝，該粘結(jié)劑及型煤生產(chǎn)工藝可以利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。采用紅外光譜分析研究了生物質(zhì)經(jīng)“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化，證明該處理工藝可以使生物質(zhì)有效降解。提出了新穎的生物質(zhì)型煤粘結(jié)機(jī)理和防水機(jī)理。認(rèn)為生物質(zhì)中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在型煤中形成“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”將煤粒包裹起來(lái)，液體粘稠物充填于煤粒與生物質(zhì)固體之間。生物質(zhì)固體與液體部分共同型煤強(qiáng)度。粘結(jié)劑加工中過(guò)剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，對(duì)型煤防水強(qiáng)度具有一定的作用。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)切揉制粉機(jī)

成果簡(jiǎn)介：該成果在充分研究國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)分析了生物質(zhì)秸稈的粉碎特性，針對(duì)生物質(zhì)秸稈含水率高、具有長(zhǎng)纖維的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)出適合各種含水率高達(dá)25%以下生物質(zhì)秸稈粉碎的生物質(zhì)切揉制粉機(jī)，采用錘片、刀片相結(jié)合的方式，秸稈經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的刀片切斷后，再經(jīng)錘片擊打粉碎，提高了粉碎效率。經(jīng)河南省節(jié)能及燃?xì)饩弋a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測(cè)，系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)性能符合河南省科學(xué)院能源研究所企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HKN001-2005《生物質(zhì)切揉制粉機(jī)》的要求。該機(jī)即可用于農(nóng)村，也可用于工業(yè)，即環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，節(jié)約能源，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置

成果簡(jiǎn)介：該實(shí)用新型的目的是為了能將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的液體燃料和高附加值產(chǎn)品，提供一種基于流化床的低能耗生物熱裂解裝置。低能耗生物熱裂解采用以下工藝流程：連續(xù)送料至反應(yīng)器，使其在高溫下氣化，分離，含生物的氣體經(jīng)熱交換冷凝成油，升溫后的非凝結(jié)氣體再循環(huán)。本實(shí)用新型采用流化床作為反應(yīng)器，由給料器、調(diào)速電機(jī)及減速器、進(jìn)料套筒及螺旋進(jìn)料棒、流化床反應(yīng)器、螺旋風(fēng)分離器、作為能源回收的氣－氣熱交換器、氣－水熱交換器、集油器、茨循環(huán)風(fēng)機(jī)、主電加熱器、輔助電加熱器等組成。主電加熱器、輔助電加熱器；流化床反應(yīng)器豎直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作為中間載體；主電加熱器置于反應(yīng)器入口前端，輔助電加熱器置于反應(yīng)器外壁面。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化

成果簡(jiǎn)介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程，為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

超低焦油秸稈高效制氣技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：該技術(shù)是以秸稈為主要原料，采用先進(jìn)的低倍率低速循環(huán)流化床氣化技術(shù)和雙層催化裂化爐，通過(guò)特定的流場(chǎng)組織和多級(jí)進(jìn)料、組合進(jìn)氣方式，在氣化介質(zhì)和特殊催化劑（鈣鎂復(fù)合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內(nèi)進(jìn)行催化氣化反應(yīng)制取超低焦油燃?xì)猓鋬艋^(guò)程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過(guò)濾干燥介質(zhì)等特點(diǎn)。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，提高了傳統(tǒng)氣化爐產(chǎn)氣效率和燃?xì)馄焚|(zhì)，大大降低了燃?xì)庵薪褂秃浚瑴p少了廢水的排放和焦油對(duì)環(huán)境的污染，充分利用農(nóng)村農(nóng)林廢棄物，避免了其露天放置對(duì)環(huán)境的污染，解決了部分勞動(dòng)力就業(yè)。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

強(qiáng)化熱解生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究

成果簡(jiǎn)介：該課題研究以各種農(nóng)作物秸稈為原料的低焦油燃?xì)獍l(fā)生器，及與之配套的燃?xì)鈨艋夹g(shù)，采用新式強(qiáng)化裂解氣化反應(yīng)器，充分降低燃?xì)庵薪褂秃浚?jiǎn)化凈化工藝，保證燃?xì)赓|(zhì)量，使秸稈氣化機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)家相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高已有的生物質(zhì)氣化技術(shù)水平和燃?xì)赓|(zhì)量，形成配套合理，運(yùn)行方便，安全可靠的氣化機(jī)組，實(shí)現(xiàn)氣化機(jī)組的更新?lián)Q代。應(yīng)用此技術(shù)，將解決目前設(shè)備中存在的焦油清理難、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，提高使用壽命，實(shí)用性更強(qiáng)，不僅可以應(yīng)用于農(nóng)村，在工業(yè)有機(jī)廢料處理和燃?xì)獍l(fā)電方面，也將有良好的推廣前景。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)鍋爐型煤的開(kāi)發(fā)研究

篇（9）

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2011 . 04 . 031

1引言

1．1研究的背景及意義

自20世紀(jì)以來(lái)，由于各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，人類對(duì)自然資源進(jìn)行大肆掠奪，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，人類的生存發(fā)展面臨著自然資源嚴(yán)重匱乏、能源嚴(yán)重短缺、生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞的困境。為了擺脫困境，在全世界興起了對(duì)新的生產(chǎn)方式的研究，這種新的生產(chǎn)方式的宗旨是要實(shí)現(xiàn)“人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)”與“自然生態(tài)系統(tǒng)”的和諧健康發(fā)展。于是一個(gè)個(gè)“生態(tài)園區(qū)”應(yīng)運(yùn)而生，我國(guó)也在國(guó)外實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了發(fā)展“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的理念，在這樣的背景下，包括生物質(zhì)能在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)已在世界各地蓬勃發(fā)展起來(lái)。

隨著石油危機(jī)及溫室氣體減排呼聲的日益高漲，尋找替代性清潔能源成為化解能源危機(jī)和溫室效應(yīng)的最佳策略。由于生物質(zhì)能是一種化學(xué)態(tài)能，不僅能夠發(fā)電、供熱，而且還能轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料和生物基產(chǎn)品，是唯一可大規(guī)模替代化石燃料的能源，主要發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)專家和決策者都非常重視生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，伴隨著針對(duì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新而發(fā)生的“車(chē)人爭(zhēng)糧”、“人道危機(jī)”、“環(huán)境問(wèn)題”等激烈爭(zhēng)論，世界生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新開(kāi)始呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)和特點(diǎn)。

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論、工業(yè)生態(tài)理論所建立的生物質(zhì)能生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，這成為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)和新特點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的分析，追蹤這些新趨勢(shì)和新特點(diǎn)，旨在發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的規(guī)律社會(huì)約束條件，探索適合

2．2循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論

循環(huán)經(jīng)濟(jì)與工業(yè)生態(tài)學(xué)理論具有非常密切的關(guān)系，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想萌芽可以追溯到環(huán)境保護(hù)思潮興起的時(shí)代，20世紀(jì)60年代美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家肯尼思·鮑爾丁提出的“宇宙飛船理論”可以作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的早期代表。該理論的核心是：如果人們像過(guò)去那樣不合理地開(kāi)發(fā)資源和破壞環(huán)境，超過(guò)了地球的超載能力，就會(huì)像宇宙飛船那樣走向毀滅。人類應(yīng)以“循環(huán)式經(jīng)濟(jì)”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“單程式經(jīng)濟(jì)”，這意味著人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)應(yīng)該從效仿以線性為特征的機(jī)械論規(guī)律轉(zhuǎn)向服從以反饋為特征的生態(tài)學(xué)規(guī)律。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)（circular economy）是物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型（closing materials cycle）經(jīng)濟(jì)和資源循環(huán)（resources circulate）經(jīng)濟(jì)的簡(jiǎn)稱。20世紀(jì)90年代以來(lái)，各國(guó)學(xué)者和政府清醒認(rèn)識(shí)到，當(dāng)代資源環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的根源在于工業(yè)化運(yùn)動(dòng)以來(lái)以高開(kāi)采、低利用、高排放為特征的線性經(jīng)濟(jì)模式，從物質(zhì)流動(dòng)和表現(xiàn)形態(tài)角度看，傳統(tǒng)工業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)是一種“資源—產(chǎn)品—污染排放”單向流動(dòng)的線性經(jīng)濟(jì)。與此不同，循環(huán)經(jīng)濟(jì)倡導(dǎo)的是一種與地球和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。它要求把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)組織成一個(gè)“資源—產(chǎn)品—再生資源”的反饋式流程。所有的物質(zhì)和能源能在經(jīng)濟(jì)循環(huán)中得到合理和持久的利用，從而把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響降低到最低水平。循環(huán)經(jīng)濟(jì)本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)，它運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律而不是機(jī)械論規(guī)律來(lái)指導(dǎo)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

3金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)解析

金驕集團(tuán)發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，主要是利用各種植物秸稈、林作物以及不能作為食用油的油作物等。據(jù)相關(guān)資料介紹：巴彥淖爾市耕地面積中有可耕地77.3萬(wàn)公頃，灌溉面積60萬(wàn)公頃，有待開(kāi)發(fā)面積50.7萬(wàn)公頃。其主要糧食作物為小麥和玉米，種植面積分別為12.7萬(wàn)公頃和13.9萬(wàn)公頃，另外還有油葵、食葵等經(jīng)濟(jì)油料作物，這可以為金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的纖維類原料。巴彥淖爾市周邊的土地多為沙荒地、鹽堿地、荒坡地，共133.3萬(wàn)公頃，其可作為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的林木種植基地，種植面積可達(dá)20萬(wàn)公頃以上。金驕集團(tuán)現(xiàn)已在該市邊際性土地上建立石油植物園，重點(diǎn)培育油料作物文冠果。

目前集團(tuán)開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)能三大產(chǎn)品包括生物甲醇、生物柴油和燃料乙醇。另外，為了更好地實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)有的生態(tài)性以及生產(chǎn)過(guò)程中的物流循環(huán)，該集團(tuán)建成了獨(dú)立的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)境綜合處理系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。

該集團(tuán)以石油植物園、甲醇基燃料系統(tǒng)、生物柴油—生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、纖維制乙醇系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為框架，各系統(tǒng)之間通過(guò)中間產(chǎn)品和廢棄物的相互交換而互相銜接，從而形成了一個(gè)比較完整的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)圖2。

本文以產(chǎn)業(yè)鏈“內(nèi)含鏈”理論為基礎(chǔ)，從“企業(yè)鏈”、“產(chǎn)品鏈”、“生產(chǎn)鏈”、“技術(shù)鏈”等4個(gè)方面對(duì)金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行闡釋。

3．1集團(tuán)企業(yè)鏈解析

從圖2中可以看出，該集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈主要由3條主鏈組成：

（1） 文冠果果實(shí)制生物柴油產(chǎn)生副產(chǎn)品粕及二氧化碳；

（2） 生物甲醇生物柴油廢渣制堆肥石油植物園；

（3） 文冠果廢枝條燃料乙醇廢渣制堆肥石油植物園。

將3條主鏈對(duì)應(yīng)到各個(gè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，即表示成“企業(yè)鏈”的形式為：

（1） 石油植物園生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境處理系統(tǒng)；

（2） 生物甲醇系統(tǒng)生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)石油植物園；

（3） 石油植物園燃料乙醇系統(tǒng)環(huán)境綜合處理系統(tǒng)石油植物園。

另外，環(huán)境綜合處理系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與集團(tuán)內(nèi)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)的聯(lián)系緊密。這兩個(gè)系統(tǒng)的存在不僅實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)的水循環(huán)和能量循環(huán)，它還是聯(lián)系三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)的重要紐帶。其具體“企業(yè)鏈”形式如圖3所示。

企業(yè)鏈（1）是以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為鏈中下游企業(yè)，該系統(tǒng)的物料投入主要是來(lái)自集團(tuán)內(nèi)生物質(zhì)能生產(chǎn)系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中排出的各種廢水、廢渣和廢氣等廢物。

企業(yè)鏈（2）是以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為鏈中上游企業(yè)，它表示廢水、廢渣和廢氣等經(jīng)該系統(tǒng)處理后，被集團(tuán)內(nèi)其他系統(tǒng)循環(huán)利用的過(guò)程。其中該系統(tǒng)主要利用回用水工程，將廢水經(jīng)過(guò)處理以后，達(dá)到工業(yè)用水的要求，重新被甲醇基燃料系統(tǒng)、燃料乙醇系統(tǒng)所利用。

企業(yè)鏈（3）是以熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為鏈中上游企業(yè)，它表示該系統(tǒng)以利用甲醇基燃料系統(tǒng)的余熱和其他投入為基礎(chǔ)，將產(chǎn)生的電、汽、熱全部應(yīng)用于集團(tuán)內(nèi)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程。

3．2集團(tuán)產(chǎn)品鏈解析

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視角看，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵敢阅稠?xiàng)核心技術(shù)或工藝為基礎(chǔ)，以市場(chǎng)前景比較好的、科技含量比較高的、產(chǎn)品關(guān)聯(lián)度比較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)企業(yè)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品為鏈核，以產(chǎn)品技術(shù)為聯(lián)系，投入產(chǎn)出為紐帶，上下連結(jié)、向下延伸、前后聯(lián)系形成的產(chǎn)品鏈。產(chǎn)業(yè)鏈中，上一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)出是下一個(gè)企業(yè)的投入——這是產(chǎn)業(yè)鏈的“基礎(chǔ)內(nèi)含鏈”。

從“企業(yè)鏈”的角度來(lái)講，金驕集團(tuán)僅有3個(gè)生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)。但從“產(chǎn)品鏈”的角度來(lái)講，金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)品共有5種：生物甲醇、生物柴油、生物油、燃料乙醇、碳酸二烷酯等。從生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程（如圖4所示）可以看出，油酸甘油酯通過(guò)酯交換、酯化，分別生成生物柴油、生物油兩種生物質(zhì)能產(chǎn)品；甲醇基燃料系統(tǒng)最終生產(chǎn)出生物甲醇、碳酸二烷酯兩種生物質(zhì)能產(chǎn)品，碳酸二烷酯以生物甲醇為原料，由生物甲醇進(jìn)一步加工而生成。另外生物甲醇作為中間投入，用于生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，作為最終生物質(zhì)能產(chǎn)品生物柴油的中間投入。由此便形了成金驕集團(tuán)生物質(zhì)能“產(chǎn)品鏈”，具體見(jiàn)圖5。

3．3集團(tuán)生產(chǎn)鏈解析

產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)鏈?zhǔn)桥c最終產(chǎn)品生產(chǎn)直接或間接相關(guān)的諸多企業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的若干部門(mén)之間的一種相互依存、相互制約的鏈狀經(jīng)濟(jì)技術(shù)關(guān)系。

產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)鏈結(jié)構(gòu)及運(yùn)行有兩個(gè)突出特點(diǎn)：一是各個(gè)環(huán)節(jié)在空間上的并存性和運(yùn)行時(shí)間上的繼起性。空間并存性，是指鏈條的基本環(huán)節(jié)在空間上不能空缺，也就是在同一時(shí)點(diǎn)上各個(gè)環(huán)節(jié)都必須同時(shí)存在。時(shí)間的繼起性，是指生產(chǎn)鏈的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)不僅自身不能停止，而且必須一個(gè)接一個(gè)地有序地跟著前進(jìn)。二是鏈狀結(jié)構(gòu)之間的比例性和運(yùn)動(dòng)的平衡性。只有各環(huán)節(jié)在組織規(guī)模與作業(yè)數(shù)量上保持一定的比例，才能保持各環(huán)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)平衡；也只有保持鏈狀環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡，才能保持整個(gè)生產(chǎn)鏈良性互動(dòng)，并產(chǎn)生出整合的前推力量。該原理可借鑒并聯(lián)電路中總電流i與分電流ii的關(guān)系進(jìn)行描述，見(jiàn)圖6。

在圖6中，電阻之間是相互并聯(lián)的關(guān)系，總電流i與分電流ii的關(guān)系為：i ＝ i1 ＋ i2 ＋ … ＋ in 。

當(dāng)電路中其中一個(gè)電阻值ri變大時(shí)，則：ii減小，因此便會(huì)引起總電流變小。為保證整個(gè)電路能夠正常工作，當(dāng)其中電阻變大時(shí)，總電壓也應(yīng)相應(yīng)地增大。

對(duì)于金驕集團(tuán)的5個(gè)系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)之間是相互聯(lián)系、相互作用的。其中任何一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)量和規(guī)模的變化都會(huì)給其他系統(tǒng)帶來(lái)影響。如：熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在的意義是將電、汽、熱及時(shí)、保質(zhì)保量地供應(yīng)給其他系統(tǒng)，這樣才能保證集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。如果三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)中任何一個(gè)系統(tǒng)想要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，那么該系統(tǒng)對(duì)電、汽、熱的需求便會(huì)增加，此時(shí)就應(yīng)該相應(yīng)地?cái)U(kuò)大熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模。

3．4集團(tuán)技術(shù)鏈解析

產(chǎn)業(yè)鏈中每個(gè)企業(yè)為了保證產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，都有一系列的技術(shù)支撐，所有不同環(huán)節(jié)企業(yè)的技術(shù)之和便構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)鏈。由于每個(gè)企業(yè)都有自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，因此每個(gè)企業(yè)也都有獨(dú)特的技術(shù)，這些技術(shù)是企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所在。當(dāng)市場(chǎng)需求發(fā)生變化時(shí)，首先會(huì)引起技術(shù)鏈的變化，只有技術(shù)鏈能順利對(duì)接才能保證產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)上的對(duì)接，才能保證產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定運(yùn)行。

金驕集團(tuán)各系統(tǒng)之間存在著緊密的經(jīng)濟(jì)技術(shù)聯(lián)系，如果沒(méi)有各種生物質(zhì)能技術(shù)的支撐，就不能形成生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈。各系統(tǒng)中利用的關(guān)鍵技術(shù)見(jiàn)表1。

以纖維制乙醇為例，該工藝與發(fā)酵法纖維制乙醇相比，成本相當(dāng)于其58％，投資低65％，生產(chǎn)規(guī)模是其2~3倍，與天然氣制醇類燃料相比，大大減少了溫室氣體co2的排放（是其26％），該技術(shù)工藝是由金驕集團(tuán)自主研發(fā)的。

金驕集團(tuán)吸納國(guó)內(nèi)在生物質(zhì)煉制領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的3所重點(diǎn)大學(xué)（北京化工大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)）作為股東，共同辦企業(yè)。由大學(xué)教授與企業(yè)科研人員共同組成課題組，利用大學(xué)的基礎(chǔ)研究設(shè)施和企業(yè)的應(yīng)用研究、小試生產(chǎn)、中試生產(chǎn)設(shè)施共同完成科研開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)大學(xué)的基礎(chǔ)理論研究與企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)研究相結(jié)合。開(kāi)發(fā)隊(duì)伍精干，具備一流的研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，形成靈活高效的運(yùn)作機(jī)制、顯著的自主創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)和突出的技術(shù)特色，能夠持續(xù)不斷地為生物質(zhì)煉制產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步提供有力支撐。

4金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的特性

4．1“生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈”特性

生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈一般是指依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，以恢復(fù)和擴(kuò)大自然資源存量為宗旨，為提高資源基本生產(chǎn)率或滿足社會(huì)需要，對(duì)2種以上產(chǎn)業(yè)的鏈接進(jìn)行設(shè)計(jì)（或改造）使其成為一種新型的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)創(chuàng)新活動(dòng)。

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)墙柚诟咝驴萍紝ⅰ吧鷳B(tài)工業(yè)系統(tǒng)”與“自然生態(tài)系統(tǒng)”耦合而形成的一種產(chǎn)業(yè)鏈，因此其必定具有一定的生態(tài)特性：

（1） 首先，從集團(tuán)發(fā)展生物質(zhì)能的原料來(lái)看，甲醇基燃料系統(tǒng)、纖維制乙醇系統(tǒng)均以植物纖維等農(nóng)林廢物為原料，這些纖維素類物質(zhì)是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源，利用這些廢物不但可恢復(fù)、擴(kuò)充自然資源增量，還會(huì)減少這些廢物對(duì)生物生存空間的侵占并減少一定的環(huán)境污染。另外該集團(tuán)利用巴彥淖爾市邊際性土地（沙荒地、鹽堿地、荒坡地）種植文冠果果樹(shù)等生物質(zhì)能林木，原料供應(yīng)不但做到了“不與人爭(zhēng)糧”，“不與糧爭(zhēng)地”，從而避免以往生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)引起的“車(chē)人爭(zhēng)糧”、“人道危機(jī)”、“環(huán)境問(wèn)題”等激烈爭(zhēng)論，而且將能源林基地建設(shè)與防風(fēng)固沙、城市周邊綠化融為一體，更好地體現(xiàn)了該集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)特性。

（2） 從生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的“生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)”角度來(lái)講，金驕集團(tuán)研發(fā)部依據(jù)生物質(zhì)c、h、o循環(huán)機(jī)制、生物質(zhì)煉制與環(huán)境的協(xié)調(diào)性、生物質(zhì)產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等設(shè)計(jì)和改進(jìn)生物質(zhì)能生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過(guò)程中處處體現(xiàn)綠色、無(wú)毒和安全的特性。例如，在生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，利用國(guó)際領(lǐng)先的工藝（生物柴油生產(chǎn)過(guò)程采用國(guó)際先進(jìn)的漢高法；生物油生產(chǎn)過(guò)程采用國(guó)際先進(jìn)的有利凱瑪法，均為國(guó)際通稱的“綠色精細(xì)化工”方法），不添加任何對(duì)環(huán)境可能造成污染的添加劑，且工藝安全合理。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中，涉及外運(yùn)的易燃易爆品為工業(yè)溶劑油和甲醇，將采用專用車(chē)、專用道、專用時(shí)間運(yùn)輸。

（3） 從生物質(zhì)能產(chǎn)品利用的角度來(lái)講，生物質(zhì)能產(chǎn)品與石油能源產(chǎn)品相比，其本身具有很好的環(huán)境友好特性，下面以生物柴油和燃料乙醇為例進(jìn)行說(shuō)明。

生物柴油具有優(yōu)良的環(huán)保特性，主要表現(xiàn)在：由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放可減少約30％（有催化劑時(shí)為70％）；生物柴油中不含對(duì)環(huán)境有污染的芳香族烷烴，因而其廢氣對(duì)人體的損害低于柴油，檢測(cè)表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90％的空氣毒性，降低94％的患癌率；由于生物柴油含氧量高，其燃燒時(shí)排煙少，其co2的排放與柴油相比減少約10％（有催化劑時(shí)為95％）；生物柴油生物降解率高，對(duì)水和土壤的污染比較少（參見(jiàn)表2）。

隨著燃料乙醇在汽油中混合比例的增加，其生命周期環(huán)境影響總水平值降低。當(dāng)混合比例為100％時(shí)，環(huán)境影響總水平值最低，為4．26 × 10－5人／km。因此，與汽油比較，燃料乙醇產(chǎn)生的環(huán)境影響較小（參見(jiàn)圖7）。

一直以來(lái)，煤炭作為不可再生的化石能源，是我國(guó)主要依賴的能源，在一次能源消費(fèi)中其比例高達(dá)70％。然而煤炭的利用給我國(guó)帶來(lái)了巨大的環(huán)境問(wèn)題，co2、so2等有害氣體的大量排放，在造成環(huán)境污染的同時(shí)也制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。生物質(zhì)能作為世界第四大能源，是唯一既可再生又可直接儲(chǔ)運(yùn)的能源，其開(kāi)發(fā)利用可使人類擺脫對(duì)化石能源的依賴，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。

4．2循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是指為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)資源的永續(xù)利用及人類的可持續(xù)發(fā)展，按照生態(tài)循環(huán)體系的客觀要求，通過(guò)清潔生產(chǎn)、市場(chǎng)機(jī)制、社會(huì)調(diào)控等方式促進(jìn)物質(zhì)資源在生產(chǎn)中循環(huán)利用的一種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行形態(tài)。資源的循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)涵，“循環(huán)”則是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的中心含義。“循環(huán)”是指經(jīng)濟(jì)賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)——資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)體系中各個(gè)環(huán)節(jié)的不斷循環(huán)利用（參見(jiàn)圖8）。

金驕集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性主要表現(xiàn)在以下方面：

（1） 在生產(chǎn)加工過(guò)程中對(duì)能源原材料的果實(shí)、秸稈、葉子等全方位的利用。以石油植物園中生產(chǎn)的文冠果為例，文冠果是我國(guó)特有的優(yōu)良木本油料樹(shù)種，種子含油量為45％~50％，種仁含油量為70％。從能源角度看，是一種理想的能源林植物。金驕集團(tuán)將文冠果果實(shí)作為生物柴油、生物油投入的原料；其廢枝條用于燃料乙醇和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；文冠果葉被采摘直接銷(xiāo)售到市場(chǎng)，經(jīng)其他企業(yè)加工生產(chǎn)高級(jí)茶葉。

（2） 通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)盡量將生產(chǎn)的副產(chǎn)品進(jìn)行回收。金驕集團(tuán)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中均有一定數(shù)量的副產(chǎn)品生成。如：甲醇基燃料系統(tǒng)副產(chǎn)品二氧化碳、堆肥；生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)副產(chǎn)品甘油、粕；纖維制乙醇系統(tǒng)副產(chǎn)品堆肥。其中，副產(chǎn)品堆肥作為有機(jī)復(fù)合肥用于石油植物園的中間投入進(jìn)行使用，以節(jié)約資源，減少集團(tuán)開(kāi)支。另外，副產(chǎn)品甘油、粕等直接進(jìn)入流通市場(chǎng)，為集團(tuán)創(chuàng)造了額外的經(jīng)濟(jì)效益。

（3） 在各系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)系統(tǒng)排出的“廢物”作為集團(tuán)內(nèi)其他系統(tǒng)的最初投入。以甲醇基燃料系統(tǒng)為例，其在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“廢熱”被熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所利用；集團(tuán)內(nèi)各系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中所排出的“廢渣”、“廢水”等廢物，均是環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的最初投入。在環(huán)境綜合處理系統(tǒng)中，通過(guò)回用水工程，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)的水循環(huán)。

4．3產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性

根據(jù)以上論述，金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈既具有生態(tài)性，又具有循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性。因此在集團(tuán)內(nèi)部，一條產(chǎn)業(yè)鏈的“下游企業(yè)”有可能是另一條產(chǎn)業(yè)鏈的“上游企業(yè)”。產(chǎn)業(yè)鏈的這種特性，很好地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的物質(zhì)集成、能量集成，通過(guò)上下縱向延伸和橫向環(huán)向拓展，形成產(chǎn)業(yè)間的工業(yè)代謝和共生關(guān)系，構(gòu)建出生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中上下縱向延伸是對(duì)生物質(zhì)資源進(jìn)行深加工，環(huán)向拓展就是將上下延伸的產(chǎn)業(yè)鏈排放出來(lái)的副產(chǎn)品或廢棄物再深度加工。

產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建需要多種技術(shù)，除包括循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)中通常使用的替代技術(shù)、減量化技術(shù)、再利用技術(shù)、資源化技術(shù)以外，還包括系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)以及共生鏈接技術(shù)。系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)是從系統(tǒng)工程的原理出發(fā)，通過(guò)資源、能源工業(yè)代謝分析，實(shí)現(xiàn)區(qū)域物質(zhì)流、能量流、信息流、價(jià)值流等優(yōu)化配置的軟科學(xué)技術(shù)，可用于指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建；共生鏈接技術(shù)是在構(gòu)建產(chǎn)品組合、產(chǎn)業(yè)組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈鏈接和產(chǎn)業(yè)共生時(shí)采用的鏈接技術(shù)，這對(duì)于構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的成功起到關(guān)鍵作用。

根據(jù)前面對(duì)集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈的解析結(jié)果，該集團(tuán)目前存在的縱向主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈有：文冠果果實(shí)—生物柴油—市場(chǎng)；文冠果果實(shí)—生物柴油—生物油—市場(chǎng)；文冠果纖維莖稈—燃料乙醇—市場(chǎng)；生物質(zhì)纖維—生物甲醇—市場(chǎng)；生物質(zhì)纖維—生物甲醇—生物柴油—市場(chǎng)；生物質(zhì)纖維—生物甲醇—碳酸二烷酯—市場(chǎng)。

而環(huán)向產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建主要是靠集團(tuán)內(nèi)兩大寄生型共生系統(tǒng)為媒介進(jìn)行搭建。環(huán)境綜合處理系統(tǒng)吸收并消化三大產(chǎn)品系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣，并實(shí)現(xiàn)了廢水回用于集團(tuán)各系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水系統(tǒng)集成；熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用石油植物園中植物纖維以及生物甲醇系統(tǒng)的余熱實(shí)現(xiàn)發(fā)電，并用于滿足集團(tuán)各系統(tǒng)對(duì)于熱、電、汽的需求，但是從對(duì)該集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈耦合程度的考察結(jié)果來(lái)看，其在縱向延伸的深度和橫向延伸的廣度上可進(jìn)一步加強(qiáng)，從而構(gòu)建出更加健全穩(wěn)定的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

5進(jìn)一步構(gòu)建集團(tuán)生物質(zhì)能生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)的建議

金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)在其結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展過(guò)程中，會(huì)不斷加深各種鏈狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸和橫向聯(lián)系，從而又形成新內(nèi)容的鏈狀結(jié)構(gòu)，最終形成更復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)目前集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況，提出了集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施，具體如下：

（1） 燃料乙醇產(chǎn)業(yè)向上延伸與化石能源煤炭產(chǎn)業(yè)接軌，利用劣質(zhì)煤炭褐煤與植物纖維雙原料技術(shù)，生產(chǎn)乙醇基燃料；

（2） 生物甲醇系統(tǒng)可進(jìn)一步利用甲醇催化脫水制備二甲醚，利用再度脫水制備汽油技術(shù)，生成最終產(chǎn)品生物汽油，延長(zhǎng)其產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)度，增加經(jīng)濟(jì)效益；

（3） 進(jìn)一步擴(kuò)大環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的規(guī)模，改進(jìn)污水處理技術(shù)，并將處理后的水用于石油植物園的灌溉和生物柴油系統(tǒng)中，更好地發(fā)揮集團(tuán)水集成系統(tǒng)功能；

（4） 利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)，進(jìn)一步構(gòu)建co2利用產(chǎn)業(yè)鏈，更好地實(shí)現(xiàn)廢物利用的經(jīng)濟(jì)效益。

5．1燃料乙醇產(chǎn)業(yè)向上縱向延伸

具有豐富的煤炭資源，在該地區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)與利用過(guò)程中，一部分劣質(zhì)煤市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱，價(jià)格低廉，在對(duì)其開(kāi)采過(guò)程中往往造成很大的浪費(fèi)；另一方面，集團(tuán)現(xiàn)有的纖維制燃料乙醇?xì)饣夹g(shù)存在著能量利用率低、過(guò)程污染嚴(yán)重等問(wèn)題，因此該技術(shù)亟待改善。本文建議結(jié)合當(dāng)?shù)孛禾抠Y源優(yōu)勢(shì)，在纖維制乙醇系統(tǒng)中將褐煤這一劣質(zhì)煤作為原料，與植物纖維混合制乙醇，在改進(jìn)技術(shù)工藝的基礎(chǔ)上，使生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)向上延伸，與煤炭行業(yè)接軌。

纖維質(zhì)與煤炭雙原料氣化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：

（1） 煤炭的氣化溫度高，生物質(zhì)的氣化溫度低，雙原料氣化可以使生物質(zhì)氣化在較高的溫度下進(jìn)行，氣化反應(yīng)充分，并可促進(jìn)焦油的分解，減少過(guò)程的污染；

（2） 生物質(zhì)中的高堿金屬可以在煤焦氣化過(guò)程中起催化作用，加快氣化反應(yīng)速度；

（3） 生物質(zhì)供應(yīng)受季節(jié)的影響，而生物質(zhì)和煤雙原料利用解決了季節(jié)性問(wèn)題。

本項(xiàng)目以“生物質(zhì)與煤雙原料制乙醇基燃料”技術(shù)為依托，采用高壓循環(huán)流動(dòng)床氣化和連續(xù)自熱式固定床合成塔催化合成乙醇基燃料工藝，以生物質(zhì)與煤為原料，通過(guò)雙流氣化制備雙流合成氣；雙流合成氣可滿足管道輸送要求，從而可提高天然氣的供應(yīng)量；乙醇基燃料可直接摻入汽油或柴油中作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，燃料特性比甲醇好，而且還是甲醇、汽油的助溶劑，是生物柴油的功能改進(jìn)劑。

5．2生物甲醇制備生物汽油

該項(xiàng)目經(jīng)工藝延伸聯(lián)產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)生物基化學(xué)品與石油化學(xué)品的“功能替代”，生產(chǎn)的生物汽油可代替化石能源直接應(yīng)用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)。

生物質(zhì)能產(chǎn)品的主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，而產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)又是市場(chǎng)發(fā)展的重要因素。該項(xiàng)目直接利用金驕集團(tuán)生產(chǎn)的生物甲醇來(lái)生產(chǎn)生物汽油，降低了原料成本，提高了生物汽油的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，與原有生物甲醇產(chǎn)業(yè)鏈相比，其經(jīng)濟(jì)效益的提高非常明顯，具體見(jiàn)表3。

甲醇制汽油技術(shù)工藝并不復(fù)雜，具體見(jiàn)圖9。

反應(yīng)式為：2ch3ohch3och3＋h2o（脫水反應(yīng)）

首先甲醇轉(zhuǎn)化為烴類是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此控制和傳遞大量熱量是甲醇轉(zhuǎn)化為汽油工藝的重要問(wèn)題。其次是反應(yīng)過(guò)程中生成大量水的問(wèn)題，反應(yīng)主要裝置有流化床反應(yīng)器、再生塔和外冷卻器，反應(yīng)器包括一個(gè)密相段，其下部為稀相提升管。

原料甲醇和水按一定比例配料并進(jìn)行氣化，過(guò)熱到177℃后進(jìn)入流化床反應(yīng)器。反應(yīng)生成的相氣中除去夾帶的催化劑后進(jìn)行冷卻，分離為水、穩(wěn)定的汽油和輕組分。反應(yīng)熱是在高溫催化劑返回反應(yīng)器之前，通過(guò)冷卻器循環(huán)而回收。同時(shí)反應(yīng)熱可發(fā)生高壓水蒸氣，其提供的余熱同樣可用于集團(tuán)中的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

5．3進(jìn)一步發(fā)揮環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的功能

根據(jù)上述分析可知，集團(tuán)環(huán)境綜合處理系統(tǒng)雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了水集成系統(tǒng)的功能，但是其集成程度并不完善，這直接造成以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為主導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)鏈結(jié)構(gòu)不夠發(fā)達(dá)，因此本文提出對(duì)其進(jìn)行完善的建議，具體見(jiàn)圖10。

在已有的環(huán)向鏈聯(lián)系中，由于環(huán)境綜合處理系統(tǒng)規(guī)模較小，使其處理廢物的能力受到限制，其處理的廢物中又以廢水為主，而對(duì)于其他廢物的處理能力較弱，造成部分廢物的流失，其中包括溫室氣體co2等。另外，集團(tuán)中生物柴油系統(tǒng)是一個(gè)用水量較多的系統(tǒng)，而目前其用水主要為新鮮水，因此，為節(jié)約水資源，提高環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的水處理能力勢(shì)在必行。

另外，石油植物園中植物的種植，需要肥料和大量灌溉水。在集團(tuán)三大產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中都有大量的有機(jī)堆肥產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)環(huán)境綜合系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，將其作為植物生長(zhǎng)中所需的肥料；各系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種廢水經(jīng)過(guò)環(huán)境綜合系統(tǒng)回用水工程處理，可用于植物灌溉。通過(guò)這種從“源”—“匯”—“源”的縱向閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的永續(xù)利用。產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)要求從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始，就必須考慮產(chǎn)品使用期結(jié)束后的處置和再循環(huán)問(wèn)題。因此，廢棄物處置和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一樣重要，并且具有特殊的生態(tài)經(jīng)濟(jì)意義，它既是物質(zhì)生命周期的最終環(huán)節(jié)，也是鏈接上下兩個(gè)循環(huán)周期以及縱向閉合與橫向耦合、協(xié)同共生與內(nèi)外和諧的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

5．4構(gòu)建集團(tuán)副產(chǎn)物co2利用產(chǎn)業(yè)鏈

循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求構(gòu)建原材料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及廢物的循環(huán)工業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的最優(yōu)化循環(huán)和利用。循環(huán)工業(yè)鏈的設(shè)計(jì)是生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)向鏈中的重要組成部分，因此是值得我們探討的一個(gè)重要問(wèn)題。縱觀金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)，我們發(fā)現(xiàn)在其生產(chǎn)過(guò)程中，排放的主要廢棄物就是co2，且以生物甲醇系統(tǒng)為最，每生產(chǎn)1噸生物甲醇就會(huì)產(chǎn)生0．1噸的co2。

實(shí)際上，co2在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但結(jié)合本集團(tuán)種植業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的現(xiàn)狀，可考慮利用co2發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。具體做法是：收集各系統(tǒng)產(chǎn)生的co2氣體用于集團(tuán)石油植物園溫室育苗過(guò)程，以達(dá)到減少溫室氣體排放的目的。與此同時(shí)，還可利用集團(tuán)中各系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱來(lái)維持溫室溫度。

另外，該集團(tuán)正在開(kāi)發(fā)藻類生產(chǎn)生物柴油技術(shù)，并在石油植物園中培育高產(chǎn)量藻類品種，而藻類在其生長(zhǎng)過(guò)程中同樣離不開(kāi)co2，因此在集團(tuán)內(nèi)部就可以將co2消化掉。利用co2氣體構(gòu)建的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈可以表示為：co2氣體—種植業(yè)—三大產(chǎn)品系統(tǒng)；co2氣體—藻類培育—生物柴油。因此，co2產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建使得集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的耦合程度更加復(fù)雜化，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)更加完善，具體見(jiàn)圖11。

綜上所述，在原有的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可延伸出褐煤—乙醇基燃料、生物甲醇—生物汽油—市場(chǎng)等縱向產(chǎn)業(yè)鏈；以及各系統(tǒng)廢水—環(huán)境綜合處理系統(tǒng)—石油植物園、生物甲醇系統(tǒng)—co2氣體—石油植物園、co2氣體—藻類培育—生物柴油系統(tǒng)等多條橫向耦合的產(chǎn)業(yè)鏈，形成了更加復(fù)雜的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)。

在該生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)中，其價(jià)值鏈更長(zhǎng)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式本身拉長(zhǎng)了產(chǎn)業(yè)鏈，深化了資源價(jià)值的開(kāi)發(fā)。在該結(jié)構(gòu)中，廢棄的副產(chǎn)品被回收、處理、加工，因此增加了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，價(jià)值鏈相應(yīng)得到延伸，用同樣的資源卻創(chuàng)造出了更大的價(jià)值。

6總結(jié)

通過(guò)對(duì)金驕集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的分析，我們得出以下結(jié)論：

（1） 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)墙柚诟咝驴萍紝ⅰ吧鷳B(tài)工業(yè)系統(tǒng)”與“自然生態(tài)系統(tǒng)”耦合而形成一種資源循環(huán)利用型產(chǎn)業(yè)鏈，以此發(fā)揮該產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)部門(mén)中的靜脈作用。生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的培育要充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集成技術(shù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

（2） 生物質(zhì)能產(chǎn)品企業(yè)的核心技術(shù)是提高生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。金驕集團(tuán)應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)生物質(zhì)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)力度，使其成為產(chǎn)業(yè)鏈中在技術(shù)創(chuàng)新、專利、標(biāo)準(zhǔn)、品牌等方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的核心企業(yè)，以其良好的發(fā)展前景吸引更多的生物質(zhì)能產(chǎn)品的消費(fèi)者。

（3） 我們通過(guò)探討各產(chǎn)業(yè)之間“鏈”的鏈接結(jié)構(gòu)以及特性，找到產(chǎn)業(yè)鏈上生態(tài)經(jīng)濟(jì)形成的原因，并據(jù)此進(jìn)一步提出完善集團(tuán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的“物質(zhì)流”和“能量流”的建議，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)的和諧健康發(fā)展。

主要參考文獻(xiàn)

［1］ b hillring．rural development and bioenergy：experiences from 20 years of development in sweden ［j］ ．biomass and bioenergy，2002，23（6）：443－451．

［2］ k mandal，et al． bioenergy and economic analysis of soybean－based crop production systems in central india ［j］ ．biomass and bioenergy，2002，23（5）：337－345．

［3］ 歐陽(yáng)志云，趙同謙，苗鴻，等． 海南制糖—酒精—能源—農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式設(shè)計(jì)［j］． 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（5）：915－921．

［4］ 施士爭(zhēng)． 以柳樹(shù)為原料的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈探討［j］． 江蘇林業(yè)科技，2007，34（2）．

篇（10）

中圖分類號(hào)： O643.2+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的資源和供應(yīng)問(wèn)題越來(lái)越突出，給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)很大壓力。與此同時(shí)，全球環(huán)境狀況惡化、全球暖化、氣候異常、重大自然災(zāi)害等現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，向人類發(fā)出了警鐘，促使人類更加關(guān)注能源利用所產(chǎn)生的問(wèn)題、更加緊迫地考慮可再生能源的發(fā)展和利用問(wèn)題。

我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)資源豐富，每年約有7億噸的農(nóng)作物秸稈和約1億噸的林業(yè)采伐和加工廠的廢棄生物質(zhì)。利用生物質(zhì)直燃發(fā)電，是一種新型、環(huán)保可再生能源方式，是緩解國(guó)內(nèi)當(dāng)今能源短缺的重要途徑；生物質(zhì)是僅次于煤的第二大能源。我國(guó)是一個(gè)由于燒煤而引起的污染排放很?chē)?yán)重的發(fā)展中國(guó)家,因此發(fā)展生物質(zhì)與煤混合燃燒這種既能脫除污染,又能利用再生能源的廉價(jià)技術(shù)是非常適合中國(guó)國(guó)情的。下面將具體介紹生物質(zhì)與煤混燒的部分燃燒特性研究。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用STA409PC 型熱分析儀,該儀器采用微機(jī)程序自動(dòng)控制,實(shí)驗(yàn)可以用空氣、N2 或O2 為載體,氣體流量、升溫速度及終溫均可通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置. 盛裝樣品坩堝為D6 mm ×4 mm 的氧化鋁坩堝.

1. 2 樣品制備

實(shí)驗(yàn)煤樣為義馬煤( YM) 、鶴壁煤( HB) ,生物質(zhì)為玉米秸稈和木屑. 原料煤粒徑為0. 2 mm～0. 4 mm ,生物質(zhì)粒徑為0. 4 mm～1 mm.用分析天平稱取煤樣和生物質(zhì)樣品,按生物質(zhì)占混合物總重量的20 % ,40 %和60 %配比混合均勻,然后取15 mg～20 mg 的混合物或純樣品進(jìn)行熱分析。

1. 3 實(shí)驗(yàn)條件及過(guò)程

實(shí)驗(yàn)初始溫度為室溫,終溫為950 ℃,工作氣氛為N2 和O2 ,氣體總流量為100 mL/ min. 除特別說(shuō)明外,N2 流量為80 mL/ min ,O2 流量為20 mL/ min ,升溫速率為20 ℃/ min. 實(shí)驗(yàn)考察了煤種、生物質(zhì)種類、生物質(zhì)添加比例、升溫速率等對(duì)燃燒過(guò)程的影響。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

從圖1( a) ~ ( d) 可以看出, 單一生物質(zhì)、生物質(zhì)與煤混燒的情況下, 燃燒明顯的分成兩個(gè)階段。對(duì)于單純生物質(zhì)來(lái)說(shuō), 燃燒主要集中在前期溫度較低的階段; 在煤和同一種生物質(zhì)混合燃燒的情況下, 隨著煤粉的混合比例增加, 燃燒逐漸集中于后期階段。而對(duì)于單一的煤燃燒來(lái)說(shuō), 在DTGA 曲線上只有一個(gè)大的尖峰區(qū)域。這是由于生物質(zhì)中含有大量的揮發(fā)分, 燃燒前期的強(qiáng)度很高, 后期階段相對(duì)較弱; 而煤粉則相反; 當(dāng)煤和生物質(zhì)混燒時(shí), 則平衡了整個(gè)燃燒過(guò)程。

著火溫度是燃料氧化反應(yīng)速度突變的溫度,表觀現(xiàn)象是燃料發(fā)生著火時(shí)的溫度,是衡量著火特性的重要特征點(diǎn). 著火特性反映燃料的著火難易程度,著火性能的好壞可用著火特性指數(shù)來(lái)衡量. 著火特性指數(shù)可按式(1) 計(jì)算:

（1）

式中: Zi ———著火特性指數(shù), %2 / ( ℃ · min ) ;V ad ———分析基揮發(fā)分, %; ( dm/ dt) max ———最大燃燒失重速率, %/ min ; Ti ———著火溫度, ℃.

由式(1) 可知,揮發(fā)分越高,最大燃燒失重速率越大,著火指數(shù)越大;著火溫度越高,著火指數(shù)越小.因此,著火指數(shù)越大,燃料越容易著火.

2.1 原煤和生物質(zhì)的燃燒過(guò)程

原煤和生物質(zhì)燃燒的TG--DTG曲線見(jiàn)圖2 . 圖2a 為原煤的燃燒過(guò)程,原煤的燃燒過(guò)程分為脫水干燥( 90 ℃～ 180 ℃) 和揮發(fā)分析出及固定碳燃燒(280 ℃～850 ℃) 兩個(gè)階段. 由于原煤固定碳遠(yuǎn)高于其揮發(fā)分,因此DTG 曲線上除了失水峰外只有一個(gè)明顯的失重峰,燃燒過(guò)程中揮發(fā)分的析出幾乎一直伴隨著煤焦的燃燒. 圖2b 為生物質(zhì)的燃燒過(guò)程,生物質(zhì)的燃燒分為三個(gè)階段:第一階段為70 ℃～150 ℃,主要是脫水干燥階段;第二階段為200 ℃～340 ℃,主要是生物質(zhì)中的纖維素和木質(zhì)素裂解以及揮發(fā)分釋放燃燒階段;第三階段為340 ℃～500 ℃,主要是生物質(zhì)裂解后焦炭燃燒階段. DTG曲線上除了失水峰外有兩個(gè)明顯的失重峰,分別為揮發(fā)分釋放燃燒峰及固定碳燃燒峰. 前者遠(yuǎn)大于后者,這是由于生物質(zhì)揮發(fā)分遠(yuǎn)大于其固定碳所致.

由以上圖表所示，說(shuō)明生物質(zhì)的著火特性、燃盡性能和燃燒性能明顯優(yōu)于原煤,這主要是由于生物質(zhì)質(zhì)地疏松,且揮發(fā)分和含氧量高于原煤,易于燃燒和燃盡.

2.2 生物質(zhì)對(duì)燃燒過(guò)程的影響

將玉米秸稈和木屑分別以20 %的添加量與原煤混合燃燒,兩種混合物的燃燒規(guī)律基本符合所加生物質(zhì)的燃燒規(guī)律,與單獨(dú)原煤相比,木屑與原煤混合物的著火特性指數(shù)和綜合燃燒特性指數(shù)比玉米秸稈與原煤混合物的著火特性指數(shù)和綜合燃燒特性指數(shù)增加的多,燃盡溫度也比玉米秸稈與原煤混合物降低得多,只有著火點(diǎn)的增加值小于后者. 這說(shuō)明混合物著火溫度的變化主要取決于生物質(zhì)本身的著火溫度,而其他指標(biāo)受生物質(zhì)揮發(fā)分含量的影響較大,揮發(fā)分含量越高,對(duì)燃燒性能的影響越大. 總的來(lái)說(shuō),玉米秸稈和木屑都可以改善原煤的燃燒性能。

2.4 生物質(zhì)添加量對(duì)燃燒過(guò)程的影響

將原煤和玉米秸稈按不同比例混合燃燒, 由于玉米秸稈的水分和揮發(fā)分都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原煤,因此,隨著玉米秸稈添加量的增加,混合物中水分和揮發(fā)分含量逐漸增加,固定碳含量逐漸降低,影響了水分、玉米秸稈揮發(fā)分、玉米秸稈固定碳燃燒及原煤揮發(fā)分的析出峰逐漸增強(qiáng),而原煤固定碳燃燒失重作用逐漸減弱。

結(jié)語(yǔ)

單一生物質(zhì)燃燒主要集中于燃燒前期; 單一煤燃燒主要集中于燃燒后期。在生物質(zhì)與煤混燒的情況下, 燃燒過(guò)程明顯地分成兩個(gè)燃燒階段, 隨著煤的混合比重加大, 燃燒過(guò)程逐漸集中于燃燒后期；生物質(zhì)的揮發(fā)分初析溫度要遠(yuǎn)低于煤的揮發(fā)分初析溫度, 使得著火燃燒提前。在煤中摻入生物質(zhì)后, 可以改善煤的著火性能。在煤和生物質(zhì)混燒時(shí), 最大燃燒速率有前移的趨勢(shì), 同時(shí)可以獲得更好的燃盡特性。生物質(zhì)的發(fā)熱量低, 在燃燒的過(guò)程中放熱比較均勻, 單一煤燃燒放熱幾乎全部集中于燃燒后期；在煤中加入生物質(zhì)后, 可以改善燃燒放熱的分布狀況, 對(duì)于燃燒前期的放熱有增進(jìn)作用, 可以提高生物質(zhì)的利用率。

參考文獻(xiàn):

[1] 龔云淮,陳惠泉,尹士恩1 生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)前景[J ]1 云南華工,1995 (1) :23 - 261

篇（11）

正文

1、概述

生物質(zhì)顆粒燃料是在一定溫度和壓力作用下，利用木質(zhì)素充當(dāng)粘合劑，將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成棒狀、 塊狀或顆粒狀等成型燃料。中質(zhì)煙煤相當(dāng)；基本實(shí)現(xiàn) CO2零排放，NOx和 SO2的排放量遠(yuǎn)小于煤，顆粒物排放量降低；燃燒特性明顯得到改善，利用效率顯著提高。 因此，生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)高效、 清潔利用的有效途徑之一。 生物質(zhì)固體成型燃料主要分為顆粒、塊狀和棒狀 3 種形式，其中顆粒燃料具有流動(dòng)性強(qiáng)、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到人們的廣泛關(guān)注。

隨著我國(guó)的再生能源快速發(fā)展，生物質(zhì)成型燃料技術(shù)及其清潔燃燒設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)提高了秸稈運(yùn)輸和貯存能力，燃燒特性明顯得到了改善，可為農(nóng)村居民提供炊事、取暖用能，具有原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

自2006年1月1日我國(guó)頒布實(shí)施了再生能源法。使我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展走上了快速規(guī)范化的道路。生物質(zhì)能在我國(guó)主要是以農(nóng)作物秸稈為主體的資源。秸稈長(zhǎng)期被作為農(nóng)村傳統(tǒng)的用能，隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民，特別是新一代的農(nóng)民難以接受傳統(tǒng)的、直燒秸稈生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先進(jìn)廉價(jià)的使用。也只能花高價(jià)用液化氣、電、型煤等現(xiàn)代能源。由于現(xiàn)代能源的緊張和價(jià)格的日趨上漲，長(zhǎng)期花高價(jià)用現(xiàn)代能源，農(nóng)民又難以承受。特別是城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖，800-900元每噸的煤，一個(gè)冬天要用上1-2噸滿足采暖需要，農(nóng)民甘愿受凍也不愿花如此大的費(fèi)用，而城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖受到環(huán)境要求的嚴(yán)格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越來(lái)越少。從這一點(diǎn)看，在現(xiàn)代社會(huì)有相當(dāng)多的農(nóng)民沒(méi)有得到，也很難得到良好的能源服務(wù)，他們的現(xiàn)代生活水平還較低。國(guó)家早就重視如此重要的民生問(wèn)題，從20世紀(jì)90年代初中國(guó)農(nóng)業(yè)部和科技部就開(kāi)始投資進(jìn)行農(nóng)作物秸稈資源化利用的研究、開(kāi)發(fā)、試點(diǎn)示范和技術(shù)推廣工作。近幾年，中國(guó)農(nóng)作物秸稈的清潔、方便能源利用的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)工作已取得了一些成果，有些技術(shù)已趨于成熟，并得到一定程度的推廣。現(xiàn)在，中國(guó)主要的農(nóng)作物秸稈能源利用技術(shù)有秸稈氣化集中供氣技術(shù)、秸稈壓塊成型及炭化技術(shù)、利用秸稈制取沼氣技術(shù)和秸稈直接燃燒技術(shù)。由于中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民及城鎮(zhèn)居民生活水平的提高，居民對(duì)清潔能源的需求，加上這些秸稈能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展和逐步完善，秸稈能源利用將逐漸由傳統(tǒng)的、低效不衛(wèi)生的直接燃燒方式向優(yōu)質(zhì)化和高效化方向發(fā)展。

國(guó)外關(guān)于生物質(zhì)成型燃料與燃燒技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用以趨于成熟化和普遍化，我國(guó)生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展還剛開(kāi)始，與之相適應(yīng)的燃燒技術(shù)設(shè)備處于一種滯后狀態(tài)。目前一些成型燃料的應(yīng)用，主要是在現(xiàn)有燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，直接應(yīng)用或改造應(yīng)用，既使河南省科學(xué)院研制具有較高水平的家用顆粒燃料爐灶，也存在著技術(shù)不到位的情況，難以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，沒(méi)有做到商品化應(yīng)用。

有些單位在取得了生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的基礎(chǔ)上，立足于建立一個(gè)秸稈成型顆粒燃料與高效清潔燃燒設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品的有機(jī)統(tǒng)一，協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制。在進(jìn)行“生物質(zhì)冷成型燃料加工設(shè)備系統(tǒng)”和生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的研制過(guò)程中，重點(diǎn)解決了目前百姓采暖困難問(wèn)題，創(chuàng)造了“生物質(zhì)顆粒燃料供熱鍋爐”的成果。采用了生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)高效、清潔燃燒、節(jié)能排放的目標(biāo)。應(yīng)用廣泛，可滿足城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖需求。

2、物質(zhì)顆粒燃料成型和清潔燃燒技術(shù)及設(shè)備

2.1傳統(tǒng)成型方法。

它與現(xiàn)有的飼料制粒方式相同，即原料從環(huán)模內(nèi)部加入，經(jīng)由壓輥碾壓擠出環(huán)模而成粒狀。

包括原料烘干、壓制、冷卻、包裝等。該工藝流程需要消耗大量能量，首先在顆粒壓制成型過(guò)程中，壓強(qiáng)達(dá)到50～100MPa，原料在高壓下發(fā)生變形、升溫，溫度可達(dá)100℃～120℃，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要消耗大量的電能；其次，原料的濕度要求在12%左右，濕度太高和太低都不能很好成粒，為了達(dá)到這個(gè)濕度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，壓制出來(lái)的熱顆粒（顆粒溫度可達(dá)95℃～110℃）要冷卻才能進(jìn)行包裝。后2項(xiàng)工藝消耗的能量在制粒全過(guò)程中占25%～35%，加之成型過(guò)程中對(duì)機(jī)器的磨損比較大，所以傳統(tǒng)顆粒成型機(jī)的產(chǎn)品制造成本較高。

2.2冷成型技術(shù)。

新型冷成型技術(shù)通過(guò)顆粒成型機(jī)直接壓制，把秸稈、木料殘?jiān)绒D(zhuǎn)化成大小一致的生物顆粒，其燃燒效率超過(guò)80%以上（超過(guò)普通煤燃燒約60%的效率）；燃燒效率高，產(chǎn)生的二氧化硫、氨氮化合物和灰塵少等優(yōu)點(diǎn)。

2.3清潔燃燒設(shè)備

目前燃燒設(shè)備的理論研究和應(yīng)用研究還較少，國(guó)內(nèi)也引進(jìn)一些以生物質(zhì)顆粒為燃料的燃燒器， 但這些燃燒器的燃料適應(yīng)范圍很窄，只適用于木質(zhì)顆粒，改燃秸稈類顆粒時(shí)易出現(xiàn)結(jié)渣、堿金屬及氯腐蝕、設(shè)備內(nèi)飛灰嚴(yán)重等問(wèn)題，而且這些燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、價(jià)格昂貴，不適合我國(guó)國(guó)情，因此沒(méi)有得到大面積推廣。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)較早地進(jìn)行了生物質(zhì)燃料的流化床燃燒技術(shù)研究，并先后與無(wú)錫鍋

爐廠、杭州鍋爐廠合作開(kāi)發(fā)了不同規(guī)模、不同爐型的生物質(zhì)燃燒鍋爐。 此外，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐，浙江大學(xué)研制出燃用生物質(zhì)秸稈顆粒燃料的雙膽反燒鍋爐等。

3、發(fā)展前景分析

我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富，農(nóng)作物秸稈資源量超過(guò)7.2億噸，其中6.04億噸可作能源使用。國(guó)家通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，嫁接商品化、集約化、規(guī)模化的管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，在農(nóng)村推廣實(shí)施秸稈綜合利用技術(shù)，在節(jié)省不可再生資源、緩解電力供應(yīng)緊張等方面都具有特別重要的意義。秸稈綜合利用不但減少了秸稈焚燒對(duì)環(huán)境造成的危害、減少了溫室氣體和有害氣體排放，而且對(duì)帶動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)無(wú)疑將起到重要的促進(jìn)作用。從秸稈資源總量看，廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各種秸稈產(chǎn)量大、范圍廣。生物質(zhì)固體燃料是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源，是可取代礦產(chǎn)能源的可再生資源，是未來(lái)一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]劉延春，張英楠，劉明，等.生物質(zhì)固化成型技術(shù)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2008，21（4）：41-47.