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篇1

[關(guān)鍵詞] 汽車新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系變革發(fā)展戰(zhàn)略電動汽車

一、引言

汽車作為現(xiàn)代重化工業(yè)技術(shù)體系的代表產(chǎn)品,不僅是不可再生石油資源的主要消耗者,而且也是造成城市空氣污染的主要禍?zhǔn)住Ｆ囁欧诺奈矚庵泻写罅縉OX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(顆粒物)和HC(碳?xì)浠衔?等有害物質(zhì),對城市大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。解決汽車的環(huán)境污染和石油的短缺問題需要尋找可替代石油燃料的潔凈能源或改變傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。然而,由于方法眾多,每一種方法都存在各自的優(yōu)缺點,眾說紛紜,爭執(zhí)不下。究竟哪一種新能源適合我國汽車未來能源的發(fā)展方向呢?

我們認(rèn)為,內(nèi)燃機(jī)技術(shù)以及汽車產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中占有核心地位,從整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā),分析現(xiàn)有的汽車各種替代能源的優(yōu)缺點,分階段實施汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略,對于我國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的跨越發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

二、汽車代用能源的分類及特點

目前,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油和柴油的汽車代用能源有許多種,可將其歸納為三類:第一類是不可再生能源,包括液化石油氣、天然氣、煤基液體燃料、甲醇;第二類是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太陽能;第三類是性質(zhì)不確定能源,其性質(zhì)的歸屬取決于生產(chǎn)該能源的原料,包括燃料電池、電能和氫能。

1.不可再生能源

(1)液化石油氣(LPG)。LPG分為石油煉制過程中的副產(chǎn)品和油田伴生氣兩種。

LPG的優(yōu)點:①能效高。與汽油相比,LPG辛烷值較高;②減少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、顆粒物41.67%、噪音40%;不需改變內(nèi)燃機(jī);石油廢棄物利用,有一定的經(jīng)濟(jì)價值。

LPG的缺點:能量密度低;車用LPG的質(zhì)量要求較高,需要提純處理;存在一定的爆燃危險性,安全性較差;仍然以石油資源為依托,屬于不可再生資源。

(2)天然氣(NG)。汽車使用的天然氣按儲存方式主要分:壓縮天然氣(CNG )、液化天然氣(LNG)和吸附天然氣(ANG)三種。

①壓縮天然氣(CNG)。CNG是將常態(tài)下的天然氣以20MPa以上壓力壓縮在高壓罐內(nèi)供汽車使用。

CNG的優(yōu)點:污染排放低。天然氣汽車尾氣中NOX及CO2排放量很低,且無PM固體微粒排放;工藝簡單。供汽車使用的CNG是用壓縮機(jī)將天然氣壓縮儲存,燃燒時通過減壓裝置減壓釋放,工藝比較簡單;天然氣儲量相對豐富。我國目前天然氣資源量約為54萬億立方米,探明的天然氣地質(zhì)儲量為3.9萬億立方米,資源探明率為7.2%。并且,天然氣的勘探潛力很大,儲量較石油豐富。

CNG的缺點:存儲體積較大,能量密度低;汽車充氣時間較長,一次行駛里程短;儲氣鋼瓶因壓力大,有一定的危險性;車用充氣源受天然氣管網(wǎng)限制;屬不可再生資源。

②液化天然氣(LNG)。LNG是將天然氣在-161℃的低溫下液化,并進(jìn)行凈化處理而成。

LNG的優(yōu)點:更潔凈環(huán)保。LNG燃盡后無灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸氣,NO2、CO2等有害物質(zhì)的含量極少;能量密度大。LNG液化后的體積僅是原氣態(tài)體積的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG無需高壓,不易自燃自爆,安全性能好;車用充氣源不受天然氣管網(wǎng)限制;具有循環(huán)利用能源效應(yīng)。LNG在汽化至常態(tài)過程中將釋放出大量的冷能,可回收用于汽車空調(diào)或汽車?yán)洳亍?/p>

LNG的缺點:生產(chǎn)與運輸成本較高。LNG是在低溫下液化、縮小體后裝入特殊運輸設(shè)備運送到目的地,并再次氣化后方可使用。因此,LNG在中短途運輸方面成本過高。屬不可再生資源。

③吸附天然氣(ANG)。吸附儲氣的原理是在儲氣容器中以特殊方法裝填超級活性炭作為吸附劑。利用吸附劑表面分子與氣體之間的作用力吸附氣體分子。

ANG的優(yōu)點:儲存壓力低。ANG的壓力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的鋼瓶,減少儲氣設(shè)備重量。

ANG缺點:能量密度低;ANG技術(shù)難度較大,目前還處于研究階段。

(3)煤基液體燃料。煤基液體燃料是將煤炭通過直接或間接方法液化成液體燃料油,俗稱“煤變油”。

煤基液體燃料的優(yōu)點:我國富煤少油,利用煤變油技術(shù)可緩解石油緊張。

煤基液體燃料的缺點:煤變成液態(tài)燃料單位成本高;煤轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料的生產(chǎn)過程中要消耗大量的能源;煤變油技術(shù)僅是將一種不可再生能源轉(zhuǎn)化為另一種形式,不符合能源發(fā)展方向;煤變成液體燃料只是將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)槠?、柴?依然不能降低環(huán)境污染。

(4)甲醇。甲醇是一種含氧化合物,溶解性強(qiáng),可與汽油、柴油溶解混合為新型燃料。甲醇可從煤、天然氣和油頁巖中制取。

甲醇的優(yōu)點:甲醇作為燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點;作為車用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放較汽油和柴油低,幾乎無碳煙排放;溶解性好,可與汽油、柴油混合使用。

甲醇的缺點:對環(huán)境即有正面影響也有負(fù)面影響。甲醇汽油可以減少尾氣中CO、CH、NOx排放,但尾氣中總?cè)┡欧旁黾?甲醇具有毒性。人攝入5～10毫升就會發(fā)生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇對金屬有腐蝕作用,對橡膠皮革有溶脹作用;制取甲醇要消耗不可再生資源。

2.可再生能源

(1)乙醇。乙醇是玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、脫水后再在其中加入變性劑而成。車用乙醇汽油是將燃料乙醇和組分汽油按一定比例混配而成。

乙醇的優(yōu)點:減少污染。使用乙醇汽油的汽車尾氣中CO降低30%,NOX減少10%,苯系物質(zhì)、氮氧化物、酮類等污染物濃度明顯降低;屬可再生能源。

乙醇的缺點:乙醇需要與汽油混合使用,不能成為汽油的完全替代品;燃燒乙醇會產(chǎn)生懸浮顆粒,不是完全的綠色燃料;消耗大量土地資源。

(2)生物柴油。生物柴油是采用動物或植物油脂與甲醇(或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一種可以替代石油柴油的可再生清潔燃料。

生物柴油的優(yōu)點:環(huán)保特性優(yōu)良。根據(jù)美國科學(xué)家的研究結(jié)果,使用生物柴油可降低90%的空氣毒性,二氧化碳排放要比柴油減少60%;車輛成本低。使用生物柴油的汽車與普通柴油車相同,車輛無須任何修改;安全性好。生物柴油的閃火點較高,毒性較低;是一種環(huán)境友好的可再生燃料。

生物柴油的缺點:燃燒效果差。生物柴油的粘度約為#2石化柴油的12倍,影響噴射時程,導(dǎo)致噴射效果不佳。由于生物柴油的低揮發(fā)性,造成燃燒不完全,影響汽車燃燒效率;制取生物柴油的成本較高;消耗大量耕地資源。

(3)太陽能。太陽能資源豐富,隨處可得,無需運輸,對環(huán)境無任何污染,是未來汽車能源的發(fā)展方向。

目前,制約太陽能汽車發(fā)展的主要障礙:一是汽車的動力常受時間、地點、季節(jié)、氣候影響;二是太陽能的采集與轉(zhuǎn)換效率難以滿足汽車高速行駛所需要的足夠動力;三是太陽能電池板造價昂貴。

3.性質(zhì)不確定能源

(1)燃料電池。燃料電池是直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。燃料電池常用的燃料有氫、天然氣、甲醇等,常用的氧化劑有氧氣、空氣。

燃料電池的優(yōu)點:潔凈、污染低。純氫和氧結(jié)合的燃料電池,可實現(xiàn)零放排。以甲醇、天然氣為燃料的燃料電池汽車造成的大氣污染僅為內(nèi)燃機(jī)汽車的5%;燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率較高;噪音低。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置,除了空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)以外無其他運動部件,噪音小;燃料多樣化。燃料電池所使用的燃料可以是氫、甲醇、天然氣,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氫、水制氫的燃料電池可實現(xiàn)能源再生化。

燃料電池的缺點:成本高。質(zhì)子交換膜電池中的膜材料和催化劑均十分昂貴;燃料的質(zhì)量不過關(guān)。質(zhì)子交換膜燃料電池必須使用沒污染的氫燃料,而目前純凈氫的制取技術(shù)還存在困難。

(2)電能。以電能為動力的汽車分為三種:純電動汽車(BEV)、燃料電池電動汽車(FCV)和混合動力電動汽車(HEV)。純電動汽車是指以車載蓄電池為電源,用電動機(jī)驅(qū)動的車(本文中的電動汽車指的是純電動汽車)。

電能是一種潔凈能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放、無污染,但是,目前的電能還不屬于可再生能源,主要是因為電能還有相當(dāng)一部分是通過煤炭、石油等化石類能源轉(zhuǎn)換而來。

電動汽車的優(yōu)點:潔凈無污染。目前,只有電動汽車完全符合零排放,而且電動汽車噪音很低;電能是取之不盡、用之不竭的能源。如果用再生能源(太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、潮汐)發(fā)電,電能可永續(xù)使用;電能的利用技術(shù)成熟。人類利用電能已有很長一段歷史,遍布全國的電網(wǎng)可為電動汽車的充電帶來極大的方便;電動汽車結(jié)構(gòu)簡單,維修方便。

電動汽車的不足:電池性能還無法滿足電動汽車產(chǎn)業(yè)化的要求。目前,電動汽車的蓄電池主要有:鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等。鉛酸蓄電池比能量低,質(zhì)量和體積太大,一次充電行駛里程較短,且壽命短,污染嚴(yán)重;鎳鎘蓄電池中的重金屬鎘對環(huán)境有污染;鎳氫蓄電池有高溫使用電荷量急劇下降的缺點;鋰離子的問題是安全性和穩(wěn)定性,此外,大功率鋰電池存在技術(shù)難度;價格昂貴。蓄電池的價格是目前制約電動汽車產(chǎn)業(yè)化的障礙;電池充電時間長,蓄電能力有限;動力性差;電能還沒有解決完全可再生和無污染問題。電能的生產(chǎn)還大量依賴煤炭、石油等不可再生資源,此外,汽車廢棄蓄電池還有污染問題。

(3)氫能。氫是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形態(tài)出現(xiàn),主要貯存于水,特別是海水中富含大量的氫,石油、天然氣、煤炭、動植物體也含氫。氫的發(fā)熱值是所有燃料中最高的,而且燃點高,燃燒速度快,是十分優(yōu)質(zhì)的二次能源。以氫氣為能源驅(qū)動汽車,主要有三種方法:汽車攜帶貯氫罐,以氫氣在發(fā)動機(jī)中直接燃燒產(chǎn)生動力;汽車電池放電電解出氫作燃料;以氫作燃料電池的燃料,用電力驅(qū)動汽車。

氫能的優(yōu)點:氫是潔凈能源。氫燃燒非常清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生其他對環(huán)境有害的污染物質(zhì);氫是高效燃料。每公斤氫燃燒產(chǎn)生的能量為33.6kW?h,是汽油的2.8倍;不需要對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造?，F(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用氫。

氫能的缺點:廉價的制氫方法是氫能利用的一大障礙。目前,氫的制取需要大量能量,而且制氫效率很低;氫的安全性能差。氫氣是一種無色無臭的氣體,而且著火界限寬、著火能低、燃燒速度快,容易引發(fā)火災(zāi)及爆炸。此外,氫特別容易泄漏,加油站、管道和純化工廠很難完全消除泄漏隱患。

三、發(fā)展我國汽車新能源的思路

汽車產(chǎn)業(yè)在整個工業(yè)體系中占有核心地位,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略不僅關(guān)系到汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,而且對于整個工業(yè)的發(fā)展方向具有舉足輕重的作用,因此,我們還需要從產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系角度考慮汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系是指在工業(yè)生產(chǎn)部門各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域所使用的各種產(chǎn)業(yè)技術(shù),因其生產(chǎn)過程中的必然聯(lián)系而構(gòu)成的統(tǒng)一的有機(jī)整體。產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的產(chǎn)業(yè)技術(shù)因其在生產(chǎn)部門生產(chǎn)過程中的影響范圍和程度不同而分為源技術(shù)、主干技術(shù)、旁支技術(shù)三個層次。其中,源技術(shù)是最核心的、最具影響力的技術(shù),它決定整個工業(yè)部門產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的性質(zhì)和本質(zhì)特征,決定了工業(yè)部門內(nèi)部其他產(chǎn)業(yè)部門核心技術(shù)的產(chǎn)生、變革和地位。而主干技術(shù)是在源技術(shù)之下,直接與源技術(shù)配套的工業(yè)部門內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)技術(shù),它們只是對一個或幾個工業(yè)部門有重大作用。而旁支技術(shù)則是為主干技術(shù)服務(wù)的、處于次要地位的各產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

人類歷史上的歷次產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命都因產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的源技術(shù)發(fā)生重大變革,推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中各層次的產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐步改變,最終導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)生變革。第一次工業(yè)技術(shù)革命正是因蒸汽機(jī)的出現(xiàn),導(dǎo)致人類生產(chǎn)的重心從農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向工業(yè);第二次工業(yè)技術(shù)革命由于內(nèi)燃機(jī)和電力技術(shù)的發(fā)明,使人類生產(chǎn)走上了重化工業(yè)道路,也導(dǎo)致今天的資源危機(jī)和環(huán)境惡化;以微電子、新材料、新能源、生物工程、航天技術(shù)、海洋技術(shù)等為代表的第三次工業(yè)技術(shù)革命,并沒有改變第二次工業(yè)技術(shù)革命所奠定的重化工業(yè)技術(shù)體系性質(zhì),卻使消耗不可再生資源、污染環(huán)境的重化工業(yè)技術(shù)體系加速發(fā)展。今天,人類經(jīng)濟(jì)社會面臨的生存危機(jī),在本質(zhì)上是產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系性質(zhì)造成的,是迄今為止歷次產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命都在產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用上忽視了人與自然的關(guān)系,從而導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系各層次的產(chǎn)業(yè)技術(shù)都消耗不可再生資源、排放污染環(huán)境的廢棄物造成的。

當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系還屬于重化工業(yè)技術(shù)體系。重化工業(yè)技術(shù)體系中的源技術(shù)――電力技術(shù)和內(nèi)燃機(jī)具有消耗不可再生資源、破壞環(huán)境的性質(zhì),帶動了汽車、鋼鐵、能源、化工、機(jī)械加工等主干技術(shù)以及旁支技術(shù)也具有同樣的性質(zhì)。因此,要實現(xiàn)人與自然和諧相處,必須從根本上針對重化工業(yè)技術(shù)體系的源技術(shù)――電力技術(shù)和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行革命。

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)是直接建立在石油、天然氣等不可再生能源結(jié)構(gòu)上的工業(yè)動力,是現(xiàn)代大工業(yè)各種產(chǎn)品生產(chǎn)的母機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)是內(nèi)燃機(jī)最突出的代表。汽車不僅是不可再生資源主要消耗者,也是城市環(huán)境惡化的主要元兇,此外,汽車產(chǎn)業(yè)更是在整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中關(guān)聯(lián)最多的產(chǎn)業(yè)。因此,汽車潔凈能源的開發(fā)應(yīng)朝著改變傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù),使其由消耗不可再生資源、污染環(huán)境向使用可再生資源、對環(huán)境無害的方向發(fā)展,以推動整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系向生態(tài)化變革,從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。因此,未來汽車的新能源應(yīng)具備如下條件:

第一,新能源必須是可再生資源。不可再生資源終究會枯竭,用較豐富資源替代緊張資源只能作為短期權(quán)宜之計。

第二,新能源必須是潔凈的。新能源不應(yīng)對環(huán)境產(chǎn)生任何污染,應(yīng)完全實現(xiàn)零排放。

第三,新能源有利于變革傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。變革傳統(tǒng)的消耗不可再生資源的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不僅對于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利,也會推動整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系向可持續(xù)發(fā)展的方向努力。

四、我國汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略

綜上所述,我們認(rèn)為電能是汽車未來最佳的能源。但是,用電動機(jī)取代目前廣為使用的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)不是一蹴而就的事情,因此,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略還需要分階段實施。

1.用電動機(jī)取代使用化石類能源的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)可作為遠(yuǎn)期終極目標(biāo)

選擇電能作為汽車未來能源的理由是:第一,電能是完全潔凈的能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放;第二,電能完全有可能轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?。盡管目前電能還不是可再生能源,但是隨著太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐發(fā)電等的普及,電能會迅速轉(zhuǎn)變成可再生能源;第三,有利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系變革。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)被電動機(jī)取代,將導(dǎo)致化工、石油、煤炭等行業(yè)逐步萎縮,而太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及潮汐發(fā)電等產(chǎn)業(yè)將得到大力發(fā)展。層層推進(jìn),可推動整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)生變革,有望改變重化工業(yè)技術(shù)體系消耗不可再生資源、污染環(huán)境的本質(zhì)。

2.發(fā)展燃料電池汽車是中期目標(biāo)

將燃料電池汽車作為中期發(fā)展目標(biāo)的理由是:第一,燃料電池汽車技術(shù)已相當(dāng)成熟,極有可能先于電動汽車進(jìn)入市場。近幾年,世界各大汽車公司都紛紛推出以氫或甲醇為燃料的燃料電池汽車;第二,燃料電池汽車有利于環(huán)境保護(hù)和節(jié)省能源。氫燃料電池可實現(xiàn)零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料電池汽車也是常規(guī)汽車排放的30%。另外,燃料電池能效高有利于節(jié)省能源;第三,燃料電池完全可能實現(xiàn)由不可再生能源向可再生能源的轉(zhuǎn)化。水解氫燃料電池可以實現(xiàn)資源的循環(huán)使用,因為氫與氧的燃燒產(chǎn)物就是水,水可以循環(huán)使用,取之不盡,用之不竭。另外,可利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源制氫,實現(xiàn)能源可再生化。目前,制約燃料電池成為可再生能源的是水解氫的制取技術(shù),但是,甲醇等燃料電池技術(shù)的使用與推廣,可為氫燃料電池的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。第四,燃料電池汽車發(fā)動機(jī)是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的變革,可為電動機(jī)最終取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提供經(jīng)驗。

盡管,目前的甲醇燃料電池、通過煤或天然氣制取氫的燃料電池與我們所倡導(dǎo)的能源的可再生化發(fā)展方向違背。但是,只要太陽能、風(fēng)能、潮汐能發(fā)電技術(shù)、水解氫技術(shù)一旦成熟,燃料電池實現(xiàn)可再生能源的目標(biāo)就十分容易。因此,我們將燃料電池作為中期發(fā)展目標(biāo)。

3.液化天然氣汽車可作為短期發(fā)展目標(biāo)

液化天然氣(LNG)屬不可再生資源,不符合能源的發(fā)展方向,也與我們的倡導(dǎo)的終極目標(biāo)相悖。我們將其作為短期發(fā)展目標(biāo)的理由是:第一,液化天然氣有助于解決汽車尾氣的嚴(yán)重污染問題。液化天然氣與汽油、柴油相比,更潔凈環(huán)保;第二,液化天然氣有助于解決目前的石油緊張問題。我國的天然氣儲量較石油豐富,而且天然氣的探明儲量在不斷增加。此外,使用液化天然氣不受天然氣管網(wǎng)限制,可充分利用世界天然氣資源,這對于我國的能源安全有利;第三,液化天然氣使用技術(shù)與現(xiàn)存的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)銜接較好。

但是,天然氣資源是不可再生資源,長期過量開發(fā)與使用將會導(dǎo)致與石油資源一樣的命運。因此,發(fā)展液化天然氣汽車只可作為短期發(fā)展戰(zhàn)略。

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篇2

關(guān)鍵詞：生物柴油；優(yōu)勢；應(yīng)用前景

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及各種污染氣體排放量的增加，使得地球上的環(huán)境被污染的越來越厲害。地球是我們唯一家園，我們應(yīng)該想盡一切辦法去保護(hù)地球的環(huán)境?，F(xiàn)在政府已經(jīng)開始采取措施治理工廠廢氣的排放，但是，在我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中想要減少廢氣的排放，還是需要我們?nèi)ス餐Φ?，比如減少汽車尾氣的排放。汽車排放的尾氣會對環(huán)境造成污染，主要是因為汽車燃料是石油制品。只要我們能找到適合的燃料去替代石油制品，那就能p少污染性的氣體的排放，同時還不影響人們對于汽車的使用。于是，生物柴油應(yīng)運而生。本文試圖分析生物柴油，了解生物柴油具有的優(yōu)點，淺談生物柴油具有的應(yīng)用前景：

一、生物柴油相較于普通的柴油的突出優(yōu)點

（一）不會污染環(huán)境

生物柴油之所以被稱為生物柴油，是因為它從生產(chǎn)到被分解，都不會涉及到任何的化學(xué)成分。我們現(xiàn)在的環(huán)境被污染，也主要是各種化學(xué)成分造成的。生物柴油本身在燃燒分解的時候不會產(chǎn)生任何的化學(xué)氣體，這當(dāng)然就不會對環(huán)境造成威脅。生物柴油在被分解之后，產(chǎn)品是水。水排放到大自然當(dāng)中，是不會對我們賴以生存的環(huán)境造成任何威脅的。排放的水可以滲入地下，還有可能會使得地下水變得更加豐富。還有，排放的水蒸發(fā)到空氣中，還可以增加空氣的濕潤程度，增加降雨量。

（二）生產(chǎn)的原材料比較普遍、易尋找

之前的柴油是石油裂解制成的，但是，石油是不可再生資源，而且，地球上的石油的含量是有限的。原材料的有限導(dǎo)致柴油的制作成本比較高，一旦石油出現(xiàn)問題，柴油也會出現(xiàn)問題的。但是，生物柴油是使用生物材料制成的，如植物的秸稈等。這些材料都是十分常見的，而且還都是可再生的。使用這樣的材料制作生物柴油，會降低柴油的生產(chǎn)成本，原材料的可再生和易于尋找，也使得生物柴油的使用變得更加的廣泛。

（三）有利于土壤優(yōu)化

一般生產(chǎn)生物柴油的原材料是油菜籽。油菜的生長期是有限的，當(dāng)可以種植油菜的時候，種植油菜，但是，油菜的生長期過了以后，還可以種植其他的農(nóng)作物，這樣的輪番種植，可以保持土壤的肥力，有利于優(yōu)化土壤。

（四）副產(chǎn)品仍具有經(jīng)濟(jì)效益

對于生產(chǎn)生物柴油的原材料來說，只是將果實用來榨取油脂，其他的部位根本不用來生產(chǎn)生物柴油。但是，這并不代表其他部位就是沒用的。其他的部分也可以被曬干，用來當(dāng)做食草性動物的飼料。還有，如果不想曬干，就可以在收完果實之后，直接將其他部分翻到土壤下面。土壤里面的微生物會將植株本身進(jìn)行降解，腐爛的植株對于土壤來說也是一種肥料，可以增加土壤的肥力。

（五）可以增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益

近年來，隨著多元化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得農(nóng)民也不只是再依靠種植糧食作物來獲得收益了。因為制造生物柴油需要種植大量的油菜，這時候就可以號召一部分農(nóng)民來種植油菜。生產(chǎn)生物柴油的公司自然會收購油菜，這也是在給農(nóng)民增加經(jīng)濟(jì)收益。

從上世紀(jì)90年代開始，石油資源枯竭與環(huán)保問題開始得到人們的關(guān)注，在西方國家，紛紛開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)新能源的研究，在這一背景下，生物柴油成為發(fā)展重點，截止到目前，人們已經(jīng)可以從大豆、棕櫚油、蓖麻、油菜、廢油脂中提取生物柴油。

二、生物柴油會有怎樣的發(fā)展前景

相較于之前的柴油來說，生物柴油有著不可比擬的優(yōu)點。因此，生物柴油一定會在市場上占有一席之地。

（一）取代原有的燃料。為了響應(yīng)保護(hù)環(huán)境的號召，各個國家對環(huán)境的治理力度會越來越大。這樣的大背景之下，會使得原來的柴油被淘汰。但是，很多機(jī)器的運行還是需要燃料來提供動力，這時候生物柴油正好彌補(bǔ)這個空缺，成為新的提供動力的燃料。

（二）會被越來越多的企業(yè)認(rèn)可。現(xiàn)在很多人可能還會對生物柴油產(chǎn)生懷疑，可能會覺得生物柴油無法產(chǎn)生那么大的動力。但是，相信隨著時間的發(fā)展，生物柴油一定會被更多的人認(rèn)識，會被更多的人接受并使用的。

三、結(jié)束語

不管對于什么樣的東西，只要是對人類有好處的，人類都是愿意接受的。通過對生物柴油的特點進(jìn)行分析，可以看出，無論是從環(huán)境方面，還是從經(jīng)濟(jì)利益方面，生物柴油對我們?nèi)祟惗际怯泻艽蠛锰幍?。要相信，生物柴油還是有很大的發(fā)展前景，盡管現(xiàn)在還只是在小范圍的使用，還只是小范圍的人群能夠接受。但是，好東西是不怕經(jīng)受考驗的。相信經(jīng)過時間的證明，會讓所有的民眾都接受生物柴油，并且都使用生物柴油。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉擴(kuò)金，王介妮，曹磊昌，韓生.堿性離子液體催化制備生物柴油研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報.2013（S1）.

[2] 王介妮，曹磊昌，劉擴(kuò)金，韓生.微藻制備生物柴油的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工.2013（05）.

篇3

評論人士表示，利用玉米制造的乙醇，極大地鼓勵農(nóng)民改種燃料產(chǎn)品，這也相應(yīng)地抬升了糧食的價格。現(xiàn)在，美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的科學(xué)家表示，被稱作果糖的單糖可以轉(zhuǎn)化成比乙醇更有優(yōu)勢的燃料,這種燃料被稱為二甲基呋喃。和乙醇相比，它有一系列優(yōu)點，和同樣體積的乙醇相比，二甲基呋喃燃燒后產(chǎn)生的能量要高40％，和目前使用的汽油相當(dāng)；二甲基呋喃不溶于水，因此不用擔(dān)心吸潮問題；二甲基呋喃的沸點要比乙醇高近20攝氏度，這意味著其在常溫下是更穩(wěn)定的液體，在汽車引擎中則被加熱揮發(fā)成氣體。這些都是汽車燃料所要具備的特點。還有一點值得一提，二甲基呋喃的部分制造過程和現(xiàn)在石油化工中使用的方法相似，因此容易推廣生產(chǎn)。專家表示，在經(jīng)過安全和環(huán)境試驗后，二甲基呋喃可以和汽油混合，作為交通運輸工具的燃料使用。 ????

這種新型燃料可以直接從蘋果、梨、漿果、瓜類，以及一些根類蔬菜所含的果糖中提取，還可以從谷物、草和樹木的高聚合物中提取，從生物化學(xué)的角度看，也許利用食品中最常見的葡萄糖是最有前途的方法。

但是，該燃料相比于乙醇的缺點在于，它以食物為原材料。理想化的生物燃料應(yīng)該從農(nóng)產(chǎn)品的廢料而非作物中提取。這樣，稻殼可以用來生產(chǎn)生物燃料而小麥用于人類食用。但是自然與科學(xué)恰恰背道而馳，植物的化學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)并不容易打破。一種可能性就是利用基因改造技術(shù)創(chuàng)造出更適合于這種工藝的植物，另一種可能性就是利用化學(xué)或生物技術(shù)結(jié)合該種生產(chǎn)方法。

篇4

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)顆粒；燃燒特性；排放

0.前言

人類利用生物質(zhì)能源已有幾十萬年之久，其應(yīng)用之早，是最直接的一種燃料能源。然而卻因為生物質(zhì)自身存在的諸多問題，而不能得到廣泛的利用。例如：生物質(zhì)的熱值比較低、缺少專用的燃燒設(shè)備、運輸及存儲不便等。在我國，經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展是以能源的消耗作為重要前提的，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越快，能源減少的越多。這樣我們所面臨的兩個顯著問題是：環(huán)境污染趨于嚴(yán)重化；另一個是能源燃料的緊缺。因此，研究燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的機(jī)理，探究其燃燒及排放特性，妥善處理能源燃料緊缺問題，對提升環(huán)境質(zhì)量，改善人民生活環(huán)境具有重要的指導(dǎo)意義。

1.燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐簡介

生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐主要采用三室的燃燒結(jié)構(gòu)：即氣相燃燒室、固相燃燒室和燃燼除塵室。固相燃燒室的主要作用是為生物質(zhì)顆粒燃料供應(yīng)大量熱解的氣化熱量，從而產(chǎn)生大量的生物質(zhì)燃?xì)?。這部分生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^底部的吸式結(jié)構(gòu)過濾凈化，并最終被導(dǎo)入氣相燃燒室中從而實現(xiàn)均相的動力燃燒。氣相燃燒室的尾部主要采用旋流結(jié)構(gòu)制造，這樣可以讓燃?xì)獾幕鹧孢M(jìn)行充分的擾流，進(jìn)而促進(jìn)燃?xì)獾耐耆紵?。而燃燼除塵室一般采用降塵、燃燼、凝渣以及輻射傳熱等組合結(jié)構(gòu)，從而可以實現(xiàn)潔凈燃燒和輻射換熱等多重效果。下面我們給出了一個生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的簡化圖。

圖1　生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐簡化圖

2.生物質(zhì)燃料鍋爐的燃燒及排放特性

2.1生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的燃燒特性

生物質(zhì)顆粒燃料一般都是經(jīng)過超高壓壓縮形成的微粒狀燃料，密度較原生物質(zhì)要大的多，這樣的結(jié)構(gòu)和組織特征使其可以很大程度上降低其的逸出速度和傳熱速度。該種燃料的點火溫度也比較高，但是點火性能存在一定程度的下降，不過仍然要好于煤的點火性能。

生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐在燃燒開始階段會慢慢進(jìn)行分解，此時的燃燒主要處于動力區(qū)，但是隨著燃燒進(jìn)入過渡區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，燃燒的速度降低，就可以將大部分的熱量揮發(fā)傳遞到受熱面，從而使排煙的熱損失大大降低。同時，揮發(fā)燃燒需要的氧氣和外界擴(kuò)散的氧氣比例適中，從而實現(xiàn)充分的燃燒，并進(jìn)一步減少了氣體不完全燃燒造成的損失和排煙造成的熱損失。

燃燒充分完成以后，留下的焦炭骨架的結(jié)構(gòu)非常緊密，流動的氣流無法分解骨架，從而使得骨架炭仍然能夠保持完好的層狀燃燒，并形成層狀的燃燒核心。此時炭的燃燒比較穩(wěn)定，爐溫也相對較高，可以很大程度上減少固體和排煙的熱損失。

2.2生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的排放特性

2.2.1清灰裝置設(shè)置

生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐排放過程中的清灰裝置主要采用機(jī)械刮除式以及機(jī)械振動式兩種主要方式。并且，在有些燃燒鍋爐中配備相應(yīng)的灰分壓縮機(jī)，這樣就可以滿足進(jìn)行長時間自動運行的要求。如果設(shè)計工藝良好，那么該鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)都會很有限，不需要進(jìn)行特殊的清理。

2.2.2相關(guān)污染物排放

生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐排放的煙氣中包含有多種不同的物質(zhì)。其中，主要的污染物有沒有完全燃燒的顆粒CxHy和有害的氣體CO，這些都是由于燃料的未充分燃燒而形成的，同時，也可能和生物質(zhì)顆粒燃料的組成成分有關(guān)系。不過，鍋爐的污染物氣排放量相當(dāng)?shù)?，并且由于生物質(zhì)燃料中N、S等元素較少，所以最終排放的有毒氣體，如NOx、SOx較燃煤排放的要低的多。

3.生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐的環(huán)境影響分析

生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐排放的污染物很少，只包括少量的大氣污染物以及固體廢棄物。

3.1大氣污染物

生物質(zhì)顆粒燃料的纖維素含量比較高，而硫的含量則比較低，因此，燃燒所長盛的大氣污染物較燃煤而言要少得多。另外，生物質(zhì)顆粒燃料的密度比較大，非常便于運輸和儲存，而熱值也基本和燃煤相當(dāng)，燃燒鍋爐的燃燒速度要比煤快，燃燒充分且黑煙較少、形成的灰分也比較低，尤其是在采取相配套的脫硫除塵設(shè)備之后，大氣的污染物排放就會大幅度減少。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)分析可以認(rèn)為，使用生物質(zhì)燃料鍋爐進(jìn)行燃燒后所釋放的大氣污染物濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.2固體廢棄物

生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒后形成的固體廢棄物主要是燃燒完后形成的灰分，這部分廢棄物可以被充分的回收利用。最主要的應(yīng)用就是將灰分進(jìn)行回收用作農(nóng)田鉀肥，這樣可以達(dá)到資源充分進(jìn)行綜合利用的目的。

生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐排放的污染物很少，對環(huán)境的污染影響極低。不僅如此，該種工藝在很多方面還有及其顯著的生態(tài)環(huán)境效益，例如代替煤炭資源，不經(jīng)可以減少環(huán)境的污染，還解決了日益嚴(yán)峻的能源問題。另外，就是將燃燒后形成的固體廢物回收用做鉀肥，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效循環(huán)，實現(xiàn)我國環(huán)境事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。做到了變廢為寶，節(jié)約資源又保護(hù)環(huán)境的目的。

4.結(jié)論

生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐主要利用廢棄的農(nóng)作物資源作為燃料，因此燃料資源豐富，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，不僅降低了我國農(nóng)業(yè)廢棄物的運輸成本問題和運輸過程中的污染問題，還具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、防止環(huán)境污染的作用。生物質(zhì)顆粒燃燒鍋爐的推廣和使用符合我國建設(shè)節(jié)約型社會的基本要求和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本國策，具有十分突出的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，為緩解我國以及世界范圍內(nèi)的能源緊張問題和環(huán)境污染問題提供了解決的思路和方法，對于環(huán)境的保護(hù)和資源的有效利用具有重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

［1］王翠蘋,李定凱等.生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒特性的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006(10).

［2］岳峰,雷霆宙,朱金陵等.家用生物質(zhì)顆粒燃料爐的研制[J].可再生能源,2005(6).

篇5

方向性錯誤？

在美國佛羅里達(dá)州西棕櫚灘邊的一片叢林里，有一塊約半個籃球場大的水泥地，上面擺著一排排裝有塑料窗的白色浴缸，缸里盛滿了墨綠色的液體。

這里是生物燃料公司阿肯羅爾的秘密實驗場地，除美國能源署的官員外，從未對外露過廬山真面目。浴缸里的墨綠色液體是水和海藻的混合物。現(xiàn)年46歲的公司首席執(zhí)行官保羅?伍茲說，他與他的合作者們有意利用海藻，生產(chǎn)一種比石油和玉米乙醇更清潔、更便宜的生物燃料。

“我們希望最終能生產(chǎn)出200億加侖生物燃料，而且價格具有競爭力。預(yù)計一年后，我們的產(chǎn)品就可以投入市場?！蔽槠澱f。

如此豪言壯語，在生物燃料圈里曾經(jīng)比比皆是，但對那些雄心勃勃致力于用植物替代汽油研究的人們而言，2008年是不幸的。曾獲美國政府大力支持的玉米乙醇工業(yè)在這一年遭遇重大挫折。

一系列重大研究顯示，以糧食為原料的生物燃料，如玉米乙醇，并非如人們想象的那樣，是一種綠色燃料，正是它導(dǎo)致了世界糧食價格飛漲。而且，由于發(fā)展生物燃料可以獲得政府補(bǔ)貼，大片森林遭砍伐，由此產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比燃燒汽油還嚴(yán)重。

美國自然資源保護(hù)委員會分析員納撒內(nèi)爾?格林說：“傳統(tǒng)的生物燃料，如玉米乙醇和生物柴油等，正把我們引向一個錯誤方向?！?/p>

但就此放棄生物燃料研究顯然不是一個明智的選擇。目前，人們還無法擺脫對噴氣式飛機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等交通工具的依賴。即便是頗被看好的電動汽車技術(shù)，也還需幾年時間才能被大眾接受，因為電動汽車一旦進(jìn)入市場，交通基礎(chǔ)設(shè)施勢必進(jìn)行大規(guī)模改造，加油站需改造成充電站。

因此，美國環(huán)境保護(hù)基金會汽車戰(zhàn)略資深研究員約翰?迪西科認(rèn)為，徹底放棄生物燃料研究是“欠成熟”的做法。幸運的是，一些歐美公司正在開發(fā)不以糧食為原料的生物燃料，它們的新選擇從柳枝稷到海藻，可謂五花八門。雖然每一種技術(shù)都存在缺點，不夠完善，但面對一個化石燃料日益緊缺的世界，每一種嘗試都代表著一個希望。

纖維素乙醇

玉米和甘蔗最早被選為生物燃料原料，因為植物淀粉中的糖比較容易發(fā)酵成乙醇。但對于植物而言，除可以食用的淀粉和糖外，還有其他重要成分，比如構(gòu)成所有植物細(xì)胞壁的有機(jī)分子――纖維素。

李?林德是達(dá)特茅斯學(xué)院環(huán)境工程師，也是低碳能源生物技術(shù)供應(yīng)商馬斯科馬的創(chuàng)辦人之一，他正專注于尋找能消化纖維素并且直接吐出乙醇的細(xì)菌。他稱這一過程為“生物綜合處理”，可以大大降低生產(chǎn)成本。他相信即便沒有政府補(bǔ)貼，馬斯科馬公司最終也能生產(chǎn)出比石油更便宜的乙醇。

馬斯科馬公司的技術(shù)引起很多大買家的興趣。最近它與通用公司簽了一單生意，用于開發(fā)纖維素燃料。馬斯科馬公司還計劃在密歇根州建立一個商業(yè)生產(chǎn)基地。

總部位于馬薩諸塞州的Verenium公司雖然成立才兩年，但它在路易斯安那州修建的實驗廠已基本完工，這是美國本土第一家生物燃料工廠，建成后每年將生產(chǎn)140萬加侖纖維素乙醇。它選用的原料是甘蔗殘渣。

Verenium公司最近與能源巨頭英國石油公司達(dá)成合作協(xié)議，共同開發(fā)纖維素乙醇。公司首席執(zhí)行官卡洛斯?里瓦斯希望這一合作能加速纖維素乙醇商業(yè)化進(jìn)程。他說：“在實驗室里，我們可以做得十分完美，可一旦進(jìn)入現(xiàn)實世界，一切可能完全變樣，我們必須通過實踐來學(xué)習(xí)。”對分解纖維素最有經(jīng)驗的當(dāng)屬丹麥的諾維信公司，它是世界最大的工業(yè)酶生產(chǎn)商。多年來，它生產(chǎn)的酶主要用于污水處理，但近幾年，它開始涉足生物燃料領(lǐng)域。如今，生物燃料已成為諾維信公司增長速度最快的業(yè)務(wù)。

諾維信公司雇用了一批“酶獵頭”，在全世界范圍內(nèi)搜尋能消化纖維素的昆蟲。有人會問，既然可以在實驗室里利用生物技術(shù)獲得更好的酶，為什么還要在大自然中尋找天然酶呢？

在諾維信公司位于加利福尼亞州的研究所，科學(xué)家們給出了答案。他們正試圖通過改變天然酶的遺傳結(jié)構(gòu)來提高纖維素的分解技術(shù)。這一過程被稱為“定向進(jìn)化”。諾維信北美公司總裁拉斯?漢森說：“纖維素正在向抗降解的方向進(jìn)化，我們的生物技術(shù)必須迎頭趕上，以對抗這種進(jìn)化帶來的挑戰(zhàn)?！?/p>

海藻新希望

生物技術(shù)的發(fā)展讓人們充滿期待，新型生物燃料的出現(xiàn)也許指日可待。

乙醇的一大缺點是，標(biāo)準(zhǔn)的汽車發(fā)動機(jī)必須經(jīng)過改造，才能使用乙醇做燃料。而且，如用輸油管運送乙醇，會對管道造成很大腐蝕。位于加州的Amyris公司正在研究如何利用遺傳工程，生產(chǎn)能夠制造可再生燃料的酵母。這種可再生燃料具有碳?xì)浠衔锏囊磺袃?yōu)點，比如運輸便捷、能量密度高等，卻沒有碳?xì)浠衔镂廴经h(huán)境的缺點。

Amyris公司創(chuàng)建人內(nèi)爾?倫寧格說：“我們希望生產(chǎn)出一種能立即投入現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的生物燃料。”

但Amyris公司生產(chǎn)的燃料主要以甘蔗殘渣為原料。雖然甘蔗的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米，但它仍屬于糧食作物。很難想象，Amyris公司可以在不影響糧食供給的情況下推廣它的技術(shù)。

于是，科學(xué)家們又把目光轉(zhuǎn)向了一種更為物美價廉的替代品――藻類。它沒有糧食作物原料的任何缺點，無需土地，無需淡水，只要陽光充足，在鹽水中就能生長。不僅如此，海藻還能大量吸收碳。因此，從理論上講，以海藻為原料可謂一舉兩得，既可以生產(chǎn)可再生的生物燃料，也可以吸食化石燃料植物所釋放的碳。

阿肯羅爾公司的伍茲很早就開始研究海藻。大多數(shù)海藻公司的做法是先壓榨海藻提取油，然后加工成燃料，而阿肯羅爾公司的做法是先獲取氣態(tài)油，然后冷凝成液態(tài)。伍茲說，憑這種方法，乙醇的英畝年產(chǎn)量可達(dá)6000加侖，而玉米乙醇的英畝年產(chǎn)量僅為370加侖。

伍茲的想法吸引了不少合作者。阿肯羅爾公司準(zhǔn)備在索諾蘭沙漠地區(qū)建立一個商業(yè)化生產(chǎn)工廠。那里臨海，可以利用海水培養(yǎng)海藻，附近還有一家煤炭廠，可以提供濃縮的二氧化碳進(jìn)行增壓加工。

篇6

關(guān)鍵詞：微生物燃料電池；LabVIEW；監(jiān)測系統(tǒng)

1 概述

近年來，隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，綠色清潔能源技術(shù)得到越來越多的關(guān)注，微生物燃料電池能在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)污水處理和產(chǎn)電雙重效果，因而廣大學(xué)者對其展開了廣泛深入的研究，并取得了一定的成果。成果主要集中在實驗研究方面。隨著計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對微生物燃料電池系統(tǒng)的性能要求也在不斷增加，如何提高整個系統(tǒng)的自動化程度，降低成本，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益就成為主要發(fā)展方向。

LabVIEW 功能強(qiáng)大、使用靈活，采用圖形化操作，這使得它的編程方式非常直觀。本文選用LabVIEW作為開發(fā)平臺，簡化了微生物燃料電池監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)過程，使得監(jiān)測系統(tǒng)的研制和使用過程生動有趣。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

硬件部分包括傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、微生物燃料電池系統(tǒng)和計算機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

微生物燃料電池系統(tǒng)采用香港理化公司生產(chǎn)的雙室MFC 反應(yīng)器，陰陽兩極室均為棱長8cm的正方體有機(jī)玻璃容器，容積為512ml，有效體積為470ml（陽極室）和400ml（陰極室），陰極室上部為敞口，里面放置曝氣頭，陰陽極室中間采用美國杜邦公司生產(chǎn)的質(zhì)子交換膜Nafion117分隔開，電極選擇上海河森電氣有限公司生產(chǎn)的含0.5mg Pt 催化劑的碳紙。微生物燃料電池系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

以LabVIEW 為開發(fā)平臺的監(jiān)測系統(tǒng)是用戶用來操作設(shè)備，與設(shè)備進(jìn)行通訊，輸入?yún)?shù)設(shè)置，輸出結(jié)果顯示的人機(jī)交互接口。用戶可以通過虛擬界面讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還能夠操作主界面的菜單選項及控件。整個系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

首先對用戶的身份進(jìn)行驗證，包括用戶選擇、密碼確定；通過身份驗證后，用戶即可進(jìn)入微生物燃料電池監(jiān)測軟件平臺主界面，該主界面具備參數(shù)設(shè)置、參數(shù)測量、性能曲線、數(shù)據(jù)管理、和幫助五大模塊。

（1）參數(shù)設(shè)置界面：通過該界面可以對整個系統(tǒng)的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，正確的參數(shù)才能確保測試的準(zhǔn)確性。

（2）參數(shù)測量界面：該界面可以顯示電壓值、電流值、溫度值及流量。它負(fù)責(zé)調(diào)用相關(guān)的子VI來完成整個系統(tǒng)運行參數(shù)的測量及顯示，測量的結(jié)果自動保存在TDMS文件中，便于今后的數(shù)據(jù)管理。

（3）性能曲線界面：該界面實現(xiàn)微生物燃料電池系統(tǒng)性能曲線數(shù)據(jù)的測定與性能曲線圖的繪制。

（4）數(shù)據(jù)管理界面實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、刪除、回放及報表查看等功能，用戶能夠通過此界面進(jìn)行數(shù)據(jù)管理及生成所需報表。

（5）幫助界面：該界面提供軟件的使用說明及測試軟件的版本信

息，為用戶使用該軟件提供方便。

圖4顯示了用戶身份確認(rèn)模塊，主要是對用戶名與用戶密碼進(jìn)行核對，完成對用戶輸入的用戶名與用戶密碼進(jìn)行驗證，如正確則進(jìn)入主界面，否則重新輸入密碼。

4 結(jié)束語

針對微生物燃料電池系統(tǒng)設(shè)計了一套監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了微生物燃料電池運行參數(shù)的監(jiān)視與測量。整個操作簡單、安全可靠、使用成本低，具有較高的實際應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]徐功娣，李永峰，張永娟.微生物燃料電池原理與應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2012：4-21.

[2]陳慶協(xié).基于LabVIEW 的電動機(jī)控制保護(hù)器遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計與分析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報，2014，3（11）：32-33.

篇7

關(guān)鍵詞：微生物燃料電池 污水處理 產(chǎn)電

前言：微生物燃料電池（MFC）是一種通過微生物代謝生物質(zhì)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，兼具處理廢水與產(chǎn)電的功能，從而大大降低污水處理成本。早在1911年英國植物學(xué)家Potte就發(fā)現(xiàn)利用酵母菌和大腸桿菌可以產(chǎn)生電流[1]；但是一直未受到人們的關(guān)注。直到20世紀(jì)80年代美國科學(xué)家設(shè)計了一種利用宇航員的排泄物和活細(xì)菌作為電極活性物質(zhì)的細(xì)菌電池，這種電池可為宇宙飛船提供電能，但其發(fā)電效率較低；到2004年，廢水首次被用作MFC的燃料來發(fā)電，并獲得了146±8mW m-2的功率密度。此后大量研究表明多種類型的廢水都可以用于MFC中，MFC在廢水處理方面的研究獲得了較大進(jìn)展。在近20年的研究中，MFC的規(guī)模在逐步擴(kuò)大。目前，實驗室所用MFC的大小從幾微升到幾升之間。產(chǎn)電功率得到了明顯提升，產(chǎn)電功率已達(dá)到2.8kW m-3。近年來，對MFC的研究逐漸引起了國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。

一、 MFC的工作原理

一個典型的 MFC 共由四部分組成：陽極、陰極、電解池和外電路。它以陽極室中的微生物作為催化劑，以陽極液中的有機(jī)物質(zhì)作為燃料，利用微生物降解生物質(zhì)，從而產(chǎn)生電子，產(chǎn)生的電子到達(dá)陽極，由陽極轉(zhuǎn)移到外電路，最后通過外電路傳遞到陰極。微生物在降解有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生電子的同時還產(chǎn)生質(zhì)子，產(chǎn)生的質(zhì)子通過兩極室之間的質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極。在陰極催化劑的作用下，質(zhì)子、電子和氧化劑發(fā)生反應(yīng)生成還原劑。從而完成電池內(nèi)的電流傳遞過程，產(chǎn)生電能。當(dāng)外電路接入負(fù)載時，MFC 產(chǎn)生的電能足夠多時，MFC 便能夠支持負(fù)載工作。

二、MFC的分類

根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，MFC的分類方法有所不同。

（一）根據(jù)不同類型的微生物，MFC可分為沉積物型、異養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型三種類型。

（二）依據(jù)電池中電子不同的傳輸方式，MFC可分為介體MFC和無介體MFC。

（三）根據(jù)電子不同的傳遞方式可將MFC分為直接MFC和間接MFC。

（四）根據(jù)反應(yīng)器外觀上的不同可分為：雙極室MFC和單室MFC。

三、MFC的特點

（一）原料較廣泛：各種有機(jī)物，微生物的呼吸可以利用的代謝產(chǎn)物、光合作用的產(chǎn)物，甚至是污水都可以作為其燃料。

（二）工作條件比較溫和：其利用微生物作為電池的催化劑，一般對操作條件的選擇比較溫和，微生物生長的環(huán)境一般為中性，在室溫和常壓的條件下，微生物可以穩(wěn)定生長。

（三）較好的生物相容性：由于MFC可以利用糖類和氧氣作為燃料，因此，可以把小型化的MFC植入人體，從而為人在器官的運行提供能量支持。

（四）無污染 5、無能量輸入 6、高效的能量利用率

四、 MFC的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）有機(jī)廢水發(fā)電與同步處理：與一般的化學(xué)燃料電池不同，因為微生物的代謝產(chǎn)物中含有各種酶，能夠有效的催化和降解有機(jī)物，所以MFC的一個獨特優(yōu)勢是能夠在獲得電能的同時降解有機(jī)污染物。

（二）MFC產(chǎn)氫：Liu[2]等人率先設(shè)計出了一種能夠在陰極室產(chǎn)出氫氣的MFC。產(chǎn)氫MFC在結(jié)構(gòu)上和經(jīng)典雙室MFC幾乎相同，只是將陰極的電子受體氧氣換成了質(zhì)子。陰極表面的質(zhì)子和電子在鉑等催化劑的催化下可直接生成氫氣。

（三）生物傳感器：MFC潛在的應(yīng)用是對有機(jī)污染物濃度的在線監(jiān)控[3]。能被微生物降解的有機(jī)物在MFC陽極室中的轉(zhuǎn)化率或者電池電壓和有機(jī)物濃度在一定的濃度范圍內(nèi)成線性相關(guān)。因此，可以根據(jù)測定的電信號推算出有機(jī)物的濃度，在有機(jī)廢水處理中能夠?qū)崿F(xiàn)生化需氧量（BOD）的在線監(jiān)測。

（四）特殊環(huán)境中的電源：產(chǎn)電細(xì)菌遍布自然界，容易篩選出，而且微生物在產(chǎn)電時同樣具有良好的生物兼容性。因此，MFC可以為一些特殊的環(huán)境下的設(shè)備提供電能。MFC還可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)的無線數(shù)據(jù)傳輸提供電源，或?qū)μ照局袕U物循環(huán)利用等方面也有發(fā)展前景。此外，MFC還可為人體植入裝置如心臟起搏器等提供電源。

五、MFC的發(fā)展方向

由于MFC自身擁有巨大的優(yōu)點，因此MFC具有良好的發(fā)展前景，但是MFC要作為實際電源應(yīng)用于生產(chǎn)與生活，還有許多的問題需要解決。比如與其他電池相比，MFC的輸出功率密度較低，差距較大。另外，MFC所用的電極材料和催化劑的成本較高，因此其運行成本也相對也較高。如果解決了MFC成本較高和發(fā)電效率較低的問題，將會節(jié)省龐大的開支。因此，在MFC未來的研究過程中，我們有必要在開展以下幾方面的工作：

（1）篩選活性較高的微生物作為陽極催化劑、選擇對微生物無毒性、價格低廉，催化活性高的陰極催化劑。使MFC電流和功率密度得到進(jìn)一步提高；

（2）對多個多個MFC進(jìn)行串聯(lián)，組建電池堆，提高電壓和功率密度；

（3）對MFC電極及反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)論

由于全球性的能源短缺問題和環(huán)境污染的為難題日益突出，MFC的潛能巨大。對于全世界任何國家來說，MFC具有的既能處理廢水的又能發(fā)電的特性，無疑具有相當(dāng)大的吸引力。因此，我國應(yīng)該加大MFC研究的投入，以使其早日應(yīng)用與生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)

[1] Potter M C. Electrical effects accompanying the decomposition of organic compounds[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series B， Containing Papers of a Biological Character， 1911： 260-276.

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關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；煤泥；污泥；環(huán)境效益；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：X791 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Evaluation and Suggestion on Heating Project Based on Co-combustion of Coal Slime and Sludge in CFB Boiler

Abstract： This paper introduced a centralized heating project based on co-combustion of coal slime and sludge in CFB boiler. The results of related tests and actual running status were also described. An evaluation on the project was then made based on the results， which indicated the project could lead to great environmental， economic and social benefits. Some suggestions for further promotion of the project were also made in this paper.

Key words： circulating fluidized bed boiler； coal slime； sludge； environmental benefit； economic benefit

1 項目背景

1955年蘇州市政府為保護(hù)市區(qū)環(huán)境，決定在東區(qū)甪直鎮(zhèn)建立工業(yè)園區(qū)，并將一些高污染的企業(yè)，尤其是印染企業(yè)集中遷往工業(yè)園區(qū)。2002年甪直鎮(zhèn)政府決定拆除園區(qū)內(nèi)的小型燃煤供熱鍋爐，實行集中供熱。在此背景下，2005年吉力熱能有限公司甪直熱電廠建成，正式投產(chǎn)供熱。除原有的 1臺20 t鍋爐外，熱電廠新增 1 臺由上海交大設(shè)計、鞍山鍋爐制造廠生產(chǎn)的35 t水煤漿循環(huán)流化床鍋爐，負(fù)責(zé)新鍋爐運行管理的是長期從事水煤漿技術(shù)應(yīng)用與推廣的蘇州展陽新能源科技有限公司。

多年來，展陽公司根據(jù)水煤漿流化床鍋爐的實際運行經(jīng)驗，又實地研究分析了印染廠排出污泥的特性，提出將印染廠排出的污泥摻到水煤泥漿中進(jìn)行燃燒并給印染廠供熱的方案，并隨后進(jìn)行了在水煤漿流化床鍋爐內(nèi)摻燒污泥的小試，獲得了良好的運行效果。在取得初步成效的基礎(chǔ)上，展陽公司積極向上海交通大學(xué)、河海大學(xué)等該領(lǐng)域的權(quán)威科研機(jī)構(gòu)尋求技術(shù)支持，成立了“在循環(huán)流化床鍋爐用煤泥伴生物污泥燃燒供熱項目”，并進(jìn)行了一系列的研究和探索。目前，項目已受到多方重視，上海、江蘇、浙江、廣東等地均在推廣應(yīng)用。

2 對項目技術(shù)的研究與探索

要深入研究這項燃燒技術(shù)，首先必須搞清楚三方面問題。

2.1 生物污泥的基本特征

生物污泥是污水處理的附屬產(chǎn)品，是一種有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的非均質(zhì)體，不僅產(chǎn)量巨大而且含有重金屬、病原菌、寄生蟲以及某些難分解的有機(jī)毒物，如處理不當(dāng)就會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。鑒于以上原因，污泥必須經(jīng)科學(xué)處理以達(dá)到無害化、穩(wěn)定化、減量化和資源化 4 個目標(biāo)，這已成為全世界公認(rèn)的目標(biāo)以及相關(guān)處理技術(shù)革新的出發(fā)點。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，污水的總量也不斷增長。預(yù)計到2015年，我國污水處理能力將達(dá)到475億t/年，按污泥產(chǎn)率 5 t/萬t污水、污泥含水率80%計算，則需要處理的濕污泥量將達(dá)到2 375萬t/年。目前我國污水處理所產(chǎn)生的污泥有80%未得到妥善處理，污泥隨意堆放所造成的污染環(huán)境與再污染問題凸顯。對此，國家發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合出臺了《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，將污泥處理處置列為“十二五”期間的重點治理范疇，要求在無害化處理后進(jìn)行綜合利用。

目前，國內(nèi)外普遍采用的污泥處理技術(shù)主要有以下 5種。

（1）填埋處理：此法不僅占用大量填埋場地，占用寶貴的土地資源還將產(chǎn)生污染嚴(yán)重的滲濾液污染水源，不能采用。

（2）焚燒處理：利用高溫將污泥中的有機(jī)物徹底氧化分解，最大程度地達(dá)到減量化和無害化，但污泥在焚燒過程中，會產(chǎn)生大量煙氣，而且這些煙氣中含有多種有毒物質(zhì)，如氮氧化物、二氧化硫、重金屬和二噁英等，會造成二次污染。這種處理方式也不能采用。

（3）好氧發(fā)酵處理：利用微生物的作用，將不穩(wěn)定的有機(jī)物降解和轉(zhuǎn)化成較為穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)，并使揮發(fā)性物質(zhì)含量降低，減少臭氣，使污泥物理性狀明顯改善，并便于貯存、運輸和使用，還可殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽。同時好氧發(fā)酵產(chǎn)生的腐殖物質(zhì)還能改良土壤。但使用該方法時必須考慮致病微生物、重金屬物質(zhì)和活性有機(jī)物等三方面的安全性問題。

（4）污泥熱水解干化一體化新工藝：污泥熱水解工藝與熱力干化工藝相比，安全無粉塵，不會引起爆炸；沒有干化尾氣排放，并減少外排污水量；通過熱水解，改變固相物的持水結(jié)構(gòu)，24 h內(nèi)靠自然風(fēng)干，即可將污泥含水率降低到20%以下；由于熱水解工藝是在密閉的反應(yīng)器中進(jìn)行，能迅速完成除臭殺菌過程，后續(xù)處理不污染環(huán)境和產(chǎn)生異味；沒有燃燒過程，避免了二噁英的產(chǎn)生，有利于環(huán)保。由于系統(tǒng)較復(fù)雜，投資成本較高，較少采用。

（5）在循環(huán)流化床鍋爐上采用煤泥伴生物污泥進(jìn)行沸騰燃燒供熱技術(shù)：正在研發(fā)的項目，已獲初步成效，開發(fā)了污泥的新用途，是一項變廢為寶、以廢治廢、節(jié)能減排的有效手段。

2.2 煤泥的基本特征

煤泥是選煤過程的副產(chǎn)品，與煤一樣，也有發(fā)熱量，只是由于煤泥的高水分、高粘度、高持水性和低熱值等缺點，很難實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，所以被電力部門和用煤單位拒之門外。由于煤泥的特性，其堆放、儲存和運輸比較困難，堆存時形態(tài)極不穩(wěn)定，水分蒸發(fā)風(fēng)干后，造成煤粉飛揚，不僅浪費資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境。

目前我國煤炭產(chǎn)量居世界首位，隨著煤炭產(chǎn)量的上漲，煤泥產(chǎn)量也快速上升，煤泥的綜合利用已成為我國煤炭工業(yè)亟需解決的主要問題。當(dāng)前，煤泥以民用就地銷售為主，大部分是賣給煤礦周圍的居民做煤球、煤餅，另外還有許多棄置于煤礦。在這種背景下，展陽公司研發(fā)的將煤泥伴生物污泥在循環(huán)流化床鍋爐中燃燒供熱的技術(shù)可謂一舉兩得，既開發(fā)了煤泥的新用途，又解決了污泥的綜合利用難題，是變廢為寶、以廢治廢的環(huán)保技術(shù)。

2.3 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理、優(yōu)點和問題

燃料粒子經(jīng)與氣體接觸而轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過程稱為流化過程。流化床鍋爐的燃燒原理是沸騰燃燒，燃料由給料口噴入流化床鍋爐的爐膛，并呈燃料粒子狀進(jìn)行燃燒。循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)流化床鍋爐的主要區(qū)別（燃燒原理）則在于爐內(nèi)流化速度較高，被煙氣大量攜帶出爐膛的細(xì)小顆粒（床料或未燃燒盡的燃料顆粒）經(jīng)爐膛出口的高溫分離器分離后重新輸回爐內(nèi)燃燒。典型的循環(huán)流化床鍋爐，其燃燒系統(tǒng)的爐膛不分沸騰段和懸浮段，出口直接與分離器相接，來自爐膛的高溫氣經(jīng)分離器凈化后進(jìn)入對流管束，而被分離下來的飛灰經(jīng)返料機(jī)構(gòu)再送回爐內(nèi)，與新添加的燃料一起繼續(xù)燃燒后，再次被煙氣攜帶出爐膛，如此往復(fù)不斷“循環(huán)”，來實現(xiàn)循環(huán)流化床燃燒。另外調(diào)節(jié)循環(huán)灰量、給料量和風(fēng)量，即可實現(xiàn)鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)。燃盡的灰渣則從爐膛下排渣口經(jīng)冷卻后排入灰渣收集處理系統(tǒng)。

據(jù)筆者統(tǒng)計歸納，循環(huán)流化床鍋爐具有以下七大優(yōu)點。

（1）燃料適應(yīng)性廣：從燃燒實踐分析，可燃燒各類煤和各種液體燃料，如輕質(zhì)油、柴油及水煤漿，也能燃燒煤泥伴生物污泥燃料。

（2）燃燒效率高，通常在97.5% ～ 99.5%。

（3）負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好：由于爐膛內(nèi)氣流速度高，其吸熱控制容易，因此負(fù)荷調(diào)節(jié)很快，每分鐘調(diào)節(jié)的速率可達(dá)4%，其負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度通常在30%～110%。

（4）脫硫效率高：在燃燒過程中，直接向床內(nèi)加入石灰石等脫硫劑，使循環(huán)流化床的燃燒溫度控制在800 ～ 950 ℃（石灰石脫硫反應(yīng)的最佳溫度），可有效地脫除燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的SO2，脫硫率可達(dá)90%以上。

（5）NOx排放量很低：由于循環(huán)流化床鍋爐是采用分段燃燒，低于燃燒化學(xué)當(dāng)量的一次風(fēng)從爐膛底部送入，使燃料先是在缺氧條件下燃燒，這就使析出的燃料氮不能與氧充分反應(yīng)，生成氮氧化物，并迫使燃料氮轉(zhuǎn)化為分子氮，這樣不但能延遲燃燒過程，而且在還原性氣氛中，還可降低NOx的生成率和抑制NOx的生成量；二次風(fēng)是在爐膛底部、還原區(qū)上部加入，使過量空氣達(dá)到20%，由于燃料氮已轉(zhuǎn)化為分子氮，故在還原區(qū)上部形成NOx的機(jī)會就更小。

（6）灰渣的綜合利用性能好：由于燃燒溫度低，灰渣不會軟化和粘結(jié)，活性較好，有利于灰渣的綜合利用。

（7）自動化水平較高，大大降低了司爐工的勞動強(qiáng)度。

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐獨特的優(yōu)點使其非常適合燃燒煤泥拌生物污泥供熱，這既能減少熱電廠對煤的需求，降低燃料成本，又有利于節(jié)能減排，降低煙氣中SO2和NOx的排放量，降低污泥的危害，達(dá)到污泥處理的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化的目標(biāo)，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。

除了以上優(yōu)點，循環(huán)流化床鍋爐在使用時也存在著兩方面的問題：一方面，燃料輸送管道和爐膛受熱面的磨損問題較常規(guī)鍋爐要大得多；另一方面，循環(huán)流化床鍋爐的耗電量為常規(guī)鍋爐的1.5倍，根據(jù)估算生產(chǎn) 1 t蒸汽用電為15 kW·h，而常規(guī)鍋爐則僅需10 kW·h。

3 項目相關(guān)研究成果

3.1 污泥基本特性的分析測定

從測定結(jié)果看，污泥的揮發(fā)成分含量高，固定碳含量低，這說明污泥的可燃物質(zhì)以揮發(fā)成分為主，著火溫度較低，容易燃燒。從燃燒過程和灰熔點的研究分析中可判斷出污泥的著火方式為相著火。污泥灰熔融性的 3 個特征溫度（變形溫度、軟化溫度和流動溫度）均在1 167 ℃以上，而通常流化床的爐膛溫度在800 ～ 950 ℃，因此用流化床焚燒污泥不易發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象。

3.2 小型污泥流化床的焚燒實驗

小型污泥流化床的焚燒實驗旨在研究兩種污泥流化床的燃燒現(xiàn)象和污染物排放特性，一次風(fēng)率、污泥含水率等運行參數(shù)對流化床燃燒特性的影響，以及二次風(fēng)率變化對污泥流化床溫度及NOx和SO2排放量的影響。實驗結(jié)果顯示：污泥流化床溫度隨污泥含水率增加而降低；SO2排放量隨污泥量的增加而降低；NOx排放量隨一次風(fēng)率增加而顯著增加，而污泥含水率變化對NOx排放量并無明顯影響；重金屬主要聚集在爐膛底灰和分離器灰中，這有利于重金屬的進(jìn)一步處理。

3.3 大型污泥流化床焚燒實驗

為提高實驗數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確性，明確污泥混煤泥焚燒的可行性，在大型污泥循環(huán)流化床上進(jìn)行深入研究，得出如下結(jié)論。

（1）污泥含水量高則不易點火。對于含水量較高（≥29%）的污泥，要在爐膛溫度達(dá)到400 ℃后開始投入才能順利著火，并穩(wěn)定燃燒，故提高密相區(qū)床料溫度和一次風(fēng)溫度，強(qiáng)化密相區(qū)的湍流，混合好并增加床料量以及增加密相區(qū)的蓄熱能力，對焚燒含水量高的污泥是十分必要的。

（2）由于污泥性質(zhì)的不同，其著火點密相分布存在差異，因此在設(shè)計循環(huán)流化床時，需根據(jù)污泥基本性質(zhì)來確定投料點受熱面的布置、流化風(fēng)量等。

（3）采用合理的空氣計量系統(tǒng)和有效的分級送風(fēng)即可將NOx和SO2等污染氣體的排放量控制在GB 13271 — 2001《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求之內(nèi)，不需要再采取額外的脫硫脫硝措施。

3.4 實際運行效果

為進(jìn)一步明確項目的可行性，項目團(tuán)隊在甪直熱電廠進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，用高含水率污泥替代需要添加的水分配置出水煤漿，并調(diào)整不同污泥摻入比與煤泥進(jìn)行混燒，實際運行效果如下。

（1）煤泥混生物污泥可穩(wěn)定持續(xù)燃燒，為期兩天的運行實驗表明，摻入污泥后鍋爐能正常穩(wěn)定運行。

（2）煙氣排放達(dá)標(biāo)。從不同污泥摻入量對煙氣SO2和NOx的影響來看，污泥混煤泥燃燒后煙氣中SO2和NOx的排放量均很低，遠(yuǎn)低于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，且SO2的濃度隨污泥摻入量的增加而降低，可省去后續(xù)煙氣脫硫脫硝處理，直接排放。

4 對項目的評價

污泥混煤泥焚燒處理是一項以廢治廢、變廢為寶、節(jié)能減排、利國利民的項目，是一種多效益的處理方式，既能減少熱電廠對煤的需求，降低燃料成本，又有利于節(jié)能減排，降低煙氣中SO2的排放量，降低煙氣脫硫成本，更能最大化減少污泥體積，降低污泥對環(huán)境的危害，實現(xiàn)污泥處理的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化等 4 個目標(biāo)，具有很高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

新項目的實施將可極大地改善地方環(huán)境。以前蘇州甪直鎮(zhèn)污水處理廠對污泥處置方式為簡單填埋，這種方式會給環(huán)境帶來二次污染，導(dǎo)致三大危害：污泥的含水量極高，除一部分自然蒸發(fā)到空氣中外，大部分將滲入地表上層，并在雨水等沖刷下進(jìn)入地表水系統(tǒng)，影響地下水水質(zhì)；未經(jīng)衛(wèi)生化處理的污泥若進(jìn)入農(nóng)田，會直接威脅人類的食物鏈；污泥散發(fā)惡臭，會影響相當(dāng)大區(qū)域內(nèi)的周邊環(huán)境。

相比之下，污泥經(jīng)與煤泥混合焚燒處理則能產(chǎn)生明顯的環(huán)境效益：采用分級配風(fēng)燃燒可減低氮氧化物的排放，再輔之以二次風(fēng)，可抑制床內(nèi)氮氧化物的生成并加強(qiáng)對已生成氮氧化物的還原反應(yīng)，從而達(dá)到燃燒脫硝的目的；將石灰石破碎后在爐前均勻混入煤泥，在爐內(nèi)形成煤泥石灰石凝聚團(tuán)，可提高石灰石利用率，而且由于凝聚團(tuán)在爐內(nèi)有充分的停留時間，使脫硫劑反應(yīng)完全，因此可實現(xiàn)高效脫硫；污泥經(jīng)高溫焚燒處理后，不僅惡臭得到了消除，細(xì)菌、病毒也均被殺死，不會發(fā)生傳播；污泥經(jīng)高溫焚燒后，爐渣、爐灰可用作水泥廠、制磚廠的原料，不會產(chǎn)生重金屬污染。

污泥混煤泥焚燒處理可獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益，具體又可分為直接效益和間接效益兩部分。就直接經(jīng)濟(jì)效益而言，隨著污泥摻入比例的增加，燃料成本必然下降，雖然這會使電耗成本有所增加，但綜合來看，煤泥污泥混合煤漿的燃燒總成本仍低于水煤漿的燃燒成本，更遠(yuǎn)低于燒煤的成本。此外，為鼓勵燃用污泥，政府會按處理量對熱電廠給予財政補(bǔ)貼。經(jīng)過兩年半的運行，甪直熱電廠采用循環(huán)流化床鍋爐燃用煤泥混生物污泥已取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，共消耗生物污泥2.4萬t，節(jié)省能源成本約600多萬元。間接效益主要體現(xiàn)在污泥進(jìn)行科學(xué)處理后，美化了環(huán)境，增強(qiáng)了當(dāng)?shù)氐耐顿Y吸引力，有利于地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

些外，項目的實施也獲得了極大的社會效益，為污泥處理提供了科學(xué)的手段，可有效解決我國污水廠目前面臨的污泥處置難題，使我國污泥處理的技術(shù)水平得到了快速提升。

5 對項目的推廣實施建議

（1）要加大對這項新技術(shù)的宣傳力度。首先應(yīng)對這項新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)鑒定，擴(kuò)大影響，盡快推廣應(yīng)用。實施對象應(yīng)優(yōu)先考慮污染企業(yè)、污水廠、熱電廠比較集中的工業(yè)園區(qū)，以便對污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)行源頭治理，就地使用，這既能確保污泥的新鮮度，使污泥熱值得到最大化的利用，又可避免污泥在儲存運輸?shù)闹袑Νh(huán)境造成二次污染，更可節(jié)省數(shù)額可觀的運輸費用。

（2）目前項目實際運行過程中，循環(huán)流化床鍋爐的熱效率僅為75%左右，遠(yuǎn)低于理想效率。對此，需強(qiáng)化循環(huán)流化床鍋爐房的管理，完善系統(tǒng)配套，鍋爐運行必須以DCS控制系統(tǒng)為核心，一次儀表要采用先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)儀表，為DCS系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的源信號，以保證鍋爐的安全可靠運行，提高設(shè)備的自動化水平和供熱效率。

（3）目前甪直污水處理廠的污泥池沒有采取密封措施，熱電廠中污泥直接堆置在鍋爐房外的空地上，而新鮮污泥在敞開的空間中不僅散發(fā)臭氣，污染空氣，還會使污泥中燃燒熱值很高的易揮發(fā)物質(zhì)很快消散，導(dǎo)致污泥的新鮮度下降，熱值大大降低，因此有必要在產(chǎn)出、運輸、存儲環(huán)節(jié)使污泥處于密封狀態(tài)。

篇9

【關(guān)鍵詞】燃料品質(zhì)； 燃燒特性； 尾部負(fù)壓

1.前言

生物質(zhì)鍋爐的燃燒是生物質(zhì)燃燒發(fā)電的重要環(huán)節(jié)，其燃燒的穩(wěn)定性又在整個鍋爐燃燒中起著至關(guān)重要的作用。了解燃料品質(zhì)，把握鍋爐燃燒特性尤為重要。

2.生物質(zhì)循環(huán)硫化床鍋爐燃燒方式及燃料特點

生物質(zhì)循環(huán)流化燃燒采用的是生物質(zhì)燃料流化態(tài)的燃燒方式，燃料的特點是熱值相對于燃煤較低，發(fā)電單耗多，密度小，顆粒大，水分多，含揮發(fā)分多，其中夾雜的石頭，泥土等雜物多，燃料一旦被淋濕，易結(jié)團(tuán)，因其需量和供應(yīng)的特點，它在燃燒中品種變化大，對鍋爐穩(wěn)定燃燒影響大。

3.燃料品質(zhì)決定鍋爐燃燒的穩(wěn)定性

以廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司為例，來看看燃料品質(zhì)對燃燒的影響。

3.1.首先，其生物質(zhì)燃燒鍋爐主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)如下：

HX220―9.8-IV1型號鍋爐是高溫高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)鍋爐，露天布置；鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；循環(huán)物料分離采用絕熱式旋風(fēng)分離器。這里重點說一下尾部煙道的情況：尾部煙道由汽冷包墻組成的上煙道和絕熱式的下煙道組成，上煙道內(nèi)布置3組低溫過熱器，下煙道內(nèi)布置有省煤器、光管臥式安裝的一，二次風(fēng)空氣預(yù)熱器。整個煙道分層分級都布置有檢測負(fù)壓，溫度的各類測點。

3.2近期，鍋爐燃料的品種形式、規(guī)格及其他基本情況如下：

雜腐率超過8%的主要特征，腐爛變黑或目測外觀泥沙雜質(zhì)較多，也可以用水洗沉淀法來判斷。水份超標(biāo)明顯特征，表皮青綠，易壓榨出水。

3.3生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定燃燒的因素

影響生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定燃燒的因素其實有很多，但是最主要的不外乎床溫床壓、風(fēng)料配比、爐膛及尾部負(fù)壓、剩余氧量、氣溫氣壓等等，并且它們之間都相互關(guān)聯(lián)，往往一個參數(shù)發(fā)生變化，其他參數(shù)也隨之變化。

3.4參數(shù)曲線最能表現(xiàn)鍋爐燃燒的問題。用近期兩次停機(jī)時尾部煙道負(fù)壓分布和開機(jī)時以及正常運行狀態(tài)下做個對比：

圖1是正常燃燒狀態(tài)下鍋爐尾部煙道的負(fù)壓分布?？梢钥闯?，低溫過熱器前的壓力是-2.0KP左右，省煤器的壓力是-2.5KP左右，二次風(fēng)空預(yù)器前的壓力是-3.0KP左右，一次風(fēng)空預(yù)器前的壓力是-3.3KP，機(jī)組排煙壓力是-5.0KP左右，幾個數(shù)據(jù)曲線分布均勻，之間的間隔不大，說明這時的鍋爐燃燒穩(wěn)定理想，風(fēng)煙系統(tǒng)是穩(wěn)定的，負(fù)荷在50MW左右，達(dá)到了額定負(fù)荷，據(jù)查，這時的燃料配比是碎樹皮：干樹頭：木尾：散料=3：3：1：3， 鍋爐給料系統(tǒng)順暢無堵料。

圖2是某次開機(jī)時鍋爐尾部煙道的負(fù)壓分布。因鍋爐經(jīng)歷從啟動燒油到投料退油槍到并網(wǎng)帶負(fù)荷一系列過程，這時的負(fù)壓分布有一些波動，幾個參數(shù)的數(shù)值因為尾部煙溫的步步提升而有節(jié)奏的有所減少，呈現(xiàn)階梯狀態(tài)，總的來說，數(shù)據(jù)之間的差值穩(wěn)定，待到滿負(fù)荷時也趨于圖1的狀態(tài)。這也屬于正常情況。

圖3是鍋爐A次停機(jī)時尾部煙道負(fù)壓分布。從曲線可以看出以上的幾個數(shù)據(jù)差值已經(jīng)很大了，低溫過熱器前的壓力是-3.5KP左右，而且后期還有所增大，到了-4.2KP左右，省煤器前的壓力是-4.5KP左右，到了停機(jī)時幾乎趨近于-5KP，而二次風(fēng)空預(yù)器前的壓力和一次風(fēng)空預(yù)器前的壓力在停機(jī)前的10小時都已經(jīng)接近-5KP，機(jī)組排煙壓力也從之前的-4.7KP漸變到-5KP，經(jīng)查，除低溫過熱器前的壓力顯示正常外，其他幾個數(shù)據(jù)負(fù)壓值到已經(jīng)頂表。分析得出結(jié)論，低溫過熱器區(qū)域可能嚴(yán)重堵塞。經(jīng)檢修，發(fā)現(xiàn)低溫過熱器確實嚴(yán)重堵塞。具體分析時發(fā)現(xiàn)近時段鍋爐燃料多是含雜腐率、不可燃物（石塊，泥土）較多的濕樹皮（壓榨樹皮），比例占到50%-60%，。此類燃料在燃燒時產(chǎn)生的灰分在低溫過熱器熔化，結(jié)焦造成堵塞，即使加大吹灰力度也無濟(jì)于事，這導(dǎo)致尾部煙道前正壓不斷，其后負(fù)壓頂表，嚴(yán)重影響鍋爐燃燒工況，負(fù)荷率一再降低，設(shè)備經(jīng)受很大的危害，不得不計劃停機(jī)。

圖4是鍋爐B次停機(jī)時尾部煙道負(fù)壓分布。曲線顯示鍋爐低溫過熱器前的壓力是-1.5KP左右，省煤器的壓力是-2.5KP左右，二次風(fēng)空預(yù)器前的壓力是-2.8KP左右，一次風(fēng)空預(yù)器前的壓力是-3.1KP，機(jī)組排煙壓力是-6.2KP左右。很明顯，前4個數(shù)據(jù)壓差都比較平穩(wěn)，但是最后的一次風(fēng)空預(yù)器前后壓差卻高達(dá)3KP之多。分析得出：空預(yù)器下部，即一次風(fēng)空預(yù)器區(qū)域有堵塞。經(jīng)查，近時段鍋爐燃料多是建筑廢料、干樹頭和碎樹皮。停機(jī)后檢修人員不僅證實一次風(fēng)空預(yù)器堵塞的猜想是正確的，還發(fā)現(xiàn)爐膛布風(fēng)板有風(fēng)帽被鐵釘?shù)热刍F制物覆蓋現(xiàn)象。這正是導(dǎo)致停機(jī)的原因。

要說明的是，上述的事例分析是在不考慮人為控制因素下進(jìn)行的。當(dāng)然，人為控制技術(shù)有一定影響，但是在沒有出現(xiàn)操作失誤的情況下可以忽視。那么，從以上四張曲線圖的對比可以看出，在燃燒風(fēng)料配比，床溫床壓，剩余氧量等參數(shù)控制在允許范圍內(nèi)的情況下，進(jìn)入爐膛的燃料品質(zhì)嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒狀態(tài)。事實證明，碎料，干料利于提升鍋爐效率，也是鍋爐運行在良好的環(huán)境中，負(fù)荷率高，折損低，反之。濕料，含灰分高的料不僅給料困難，容易造成堵料，而且降低了鍋爐燃燒溫度，還不能保證燃燒的負(fù)壓環(huán)境，嚴(yán)重破壞燃燒的內(nèi)外兩大循環(huán)，不利于鍋爐輻射面的熱交換，熱效率低，負(fù)荷率低，損耗大。因此，可以說，燃料品質(zhì)決定了生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

4.總結(jié)

生物質(zhì)燃燒發(fā)電是一項較新的技術(shù)，涉及到很多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)又有諸多因素，搞清各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，熟悉各個因素之間關(guān)系，并在理論與實踐的緊密結(jié)合中加以改善和利用，有助于技術(shù)的推廣，惠及全民。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡永祥，蔡宏偉，陳俊《流化床生物質(zhì)燃燒技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展》《工業(yè)鍋爐》 2011（06）

篇10

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；代用燃料；植物油

中圖分類號：TK42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）17-0314-02

1 單缸柴油機(jī)排放污染問題

單缸柴油機(jī)排放污染方面很嚴(yán)重，這些單缸柴油機(jī)被普遍用作手扶拖拉機(jī)、農(nóng)用三輪車和四輪車、農(nóng)用排灌、小型船舶等小型車輛的動力裝備。因為此產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)投入少，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上國外的水平，加上社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的遺留問題，行業(yè)發(fā)展太快，生產(chǎn)廠家增多，投資不集中，以及這些年很多民營企業(yè)用低裝配廉價的銷售手段參與進(jìn)來，導(dǎo)致單缸柴油機(jī)的生產(chǎn)過剩，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，出現(xiàn)很多投訴狀況。不難看到，這樣的事情持續(xù)發(fā)生會給企業(yè)的發(fā)展帶來很大的負(fù)面影響。在此呼吁，政府不僅要監(jiān)管城市車輛的污染排放，還要加強(qiáng)對農(nóng)用車及動力機(jī)械排放的限制。

2 柴油機(jī)的代用燃料問題

內(nèi)燃機(jī)基本消耗燃料就是石油，所以一些發(fā)達(dá)國家重視這一問題，并積極探索解決方案，找到代用燃料。

現(xiàn)在人們研究的主要是醇類燃料（甲醇和乙醇等）和各種植物油燃料（包括菜籽油和棉籽油等）作為代用燃料。醇有很高的辛烷值，所以揮發(fā)性強(qiáng)，且容易跟汽油溶解，用它來作汽油機(jī)燃料比較合適；植物油能和柴油以隨意比例混合作用，被看作是最有可能成為的柴油機(jī)的代用燃料。

生物柴油屬于可再生能源，它的產(chǎn)生過程是通過大豆油、菜籽油等植物油、動物脂肪等脂類物質(zhì)，在低碳醇和催化劑反應(yīng)后，把甘油脂甘油基提煉出來，構(gòu)成含有可再生原料、易生物降解、含硫量少、沒有芳香莖等優(yōu)點的長鏈脂肪酸單酯類物質(zhì)。它的燃燒性能不次于0號石油柴油，從排放性能上講比石化柴油強(qiáng)，有利于保護(hù)環(huán)境，對發(fā)動機(jī)的保養(yǎng)也省時省力。生物柴油的產(chǎn)生令世界矚目?，F(xiàn)在又發(fā)明了超臨界流體法，代替了生產(chǎn)生物柴油時用的酸、堿等催化劑，即省去了催化劑的使用。

歐洲多以菜籽油為原料生產(chǎn)生物柴油，如德國汽車制造商大多使用從油菜籽中提煉的生物柴油，因此在德國生物柴油也被稱為“油菜籽甲脂（RME）”。菜籽油生物柴油在合適的條件下可保持良好排放性能的情況下減少NOx排放量，添加劑EGR對此有促進(jìn)作用，氧化安定性比較好。因此，菜籽油生物柴油有廣闊發(fā)展前途，其主要生產(chǎn)方法有化學(xué)法、酶法和超臨界流體法。

根據(jù)我國石油少，但制醇原料、植物油作物比較多的情況，可以把植物油作為柴油的代用燃料，以備不時之需。從資源優(yōu)化的角度，即原料產(chǎn)地農(nóng)村比較適合采取此方法?？墒侵参镉透裼偷奈锢?、化學(xué)性質(zhì)不太一樣，存在霧化特性、混合、著火和燃燒特性的不同。雖然柴油與籽油物性參數(shù)不一樣，但經(jīng)過各種噴射壓力和時間見證，噴霧穿梭的路程特性是一樣的，基本沒有區(qū)別，表明經(jīng)過噴射壓力的變化，兩種燃料的噴霧錐角其實相差不大。所以，即使不改變柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及噴射條件，這兩種燃料的噴霧宏觀性指標(biāo)大體也是一致的。以上所述，在氣缸內(nèi)空氣運動對噴霧結(jié)構(gòu)的作用和噴霧對空氣的渦流及由此引起的流場變化都是基本上一樣的，燃料和空氣混合是沒有問題的，不用在進(jìn)氣系統(tǒng)上做大的改裝。一樣的噴油壓力，柴油的霧滴平均直徑要比菜籽油的還小，大概小7.5%。一樣條件下，輕柴油的著火延遲期比純菜籽油要短差不多1倍，跟氣缸壓力有關(guān)。假如讓噴油壓力上升多于10kg/cm2，那么在噴油及燃燒特性上兩者大致一樣。此外，菜籽油可預(yù)熱，因溫度升高時其粘性系數(shù)會迅速下降，利用噴油提前角的方法可以讓其著火時間和柴油的一樣。

菜籽油的低熱值即使比柴油的小8%～10%左右，但其體積熱值和柴油基本一致，所以其實柴油機(jī)功率和扭矩并沒有減少，基本上不會影響柴油機(jī)的動力性能。

從經(jīng)濟(jì)性能上看，即使燃用菜籽油比燃用柴油在柴油機(jī)中的油耗比多約10%，但菜籽油含氧量（9%以上）大大超出于柴油的含氧量（4%以下），使菜籽油的過量空氣系數(shù)小，燃燒速度較高，充分利用熱量，它的指示熱效率比柴油還高。

因為菜籽油氧的含量高，碳的含量低，所以能完全燃燒，而且排放的碳煙等污染物要少于柴油的燃燒。加上菜籽油能很快燃燒，溫度下降得快，致使氮氧化合物含量比較少，減少排放污染，對環(huán)境保護(hù)有著極大的意義。

另外菜籽油還具有如下特點，性能好，不會增加油泵、油嘴、柱塞偶件磨損?？膳c柴油作任何比例混合，并沒有分層效應(yīng)，如果菜籽油比例在20%以下，則柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和噴油提前角都不必改變，其整機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性基本不變；此外其凝點低，即使在寒冷地區(qū)也不易冰凍。不足之處是菜籽油著火溫度高（320～350℃），冬季冷車起動有一定的困難。

3 結(jié)束語

在國內(nèi)，基本上所有的單缸柴油機(jī)都是用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的，所以該產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣會直接影響到農(nóng)民的切身利益及健康安全。雖然柴油機(jī)污染物排放不是空氣污染最主要的原因，但處理不當(dāng)同樣對環(huán)境也會產(chǎn)生威脅，所以為了我們的生存環(huán)境，生產(chǎn)廠家和使用者都要以身作則。植物油是可以作為柴油機(jī)的代用燃料使用的，菜籽油屬于可再生的能源，例如菜籽油的來源可以是買來的新鮮的未用的，更可以是用過的廢油，甚至是地溝油，還能降低汽車尾氣污染物排放，有利于環(huán)境保護(hù)，創(chuàng)造一個綠色的世界。

雖然國家對于農(nóng)業(yè)上使用能源及動力燃料有相關(guān)的制度法規(guī)，但是，石油是不可再生資源，最終會用之殆盡。所以，利用植物油作為柴油機(jī)的代用燃料，既解決了能源短缺問題，又能幫助有效地解決污染排放問題。

參考文獻(xiàn)：

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