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[關(guān)鍵詞] 生物質(zhì) 顆粒燃料 清潔燃燒

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)部和科技部就開始投資進(jìn)行農(nóng)作物秸稈資源化利用的研究、開發(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?，F(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)?；墓芾斫?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.

[2]趙迎芳，梁曉輝，徐桂轉(zhuǎn)，等.生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，42（1）：108-111.

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【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(wàn)年之久，其應(yīng)用之早，是最直接的一種燃料能源。然而卻因?yàn)樯镔|(zhì)自身存在的諸多問(wèn)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(yùn)輸及存儲(chǔ)不便等。在我國(guó)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(gè)顯著問(wèn)題是：環(huán)境污染趨于嚴(yán)重化；另一個(gè)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(wèn)題，對(duì)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(jiǎn)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)狻＿@部分生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^(guò)底部的吸式結(jié)構(gòu)過(guò)濾凈化，并最終被導(dǎo)入氣相燃燒室中從而實(shí)現(xiàn)均相的動(dòng)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６紶a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(shí)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(gè)生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的簡(jiǎn)化圖。

圖1　生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐簡(jiǎn)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(guò)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(diǎn)火溫度也比較高，但是點(diǎn)火性能存在一定程度的下降，不過(guò)仍然要好于煤的點(diǎn)火性能。

生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐在燃燒開始階段會(huì)慢慢進(jìn)行分解，此時(shí)的燃燒主要處于動(dòng)力區(qū)，但是隨著燃燒進(jìn)入過(guò)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(shí)，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(shí)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(dòng)的氣流無(wú)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(shí)炭的燃燒比較穩(wěn)定，爐溫也相對(duì)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(guò)程中的清灰裝置主要采用機(jī)械刮除式以及機(jī)械振動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行的要求。如果設(shè)計(jì)工藝良好，那么該鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)都會(huì)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(shí)，也可能和生物質(zhì)顆粒燃料的組成成分有關(guān)系。不過(guò)，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(zhǎng)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(yùn)輸和儲(chǔ)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(huì)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(guó)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(duì)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(wèn)題。另外，就是將燃燒后形成的固體廢物回收用做鉀肥，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效循環(huán)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物的運(yùn)輸成本問(wèn)題和運(yùn)輸過(guò)程中的污染問(wèn)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(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的基本要求和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本國(guó)策，具有十分突出的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，為緩解我國(guó)以及世界范圍內(nèi)的能源緊張問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題提供了解決的思路和方法，對(duì)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(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),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).

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關(guān)鍵詞：微生物燃料電池 產(chǎn)電 新能源

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0003-02

微生物燃料電池（Microbial fuel cells， MFCs）是一種新興的高效的生物質(zhì)能利用方式，它利用細(xì)菌分解生物質(zhì)產(chǎn)生生物電能，具有無(wú)污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。因此MFCs逐漸成為現(xiàn)今社會(huì)的研究熱點(diǎn)之一。

1 微生物燃料電池的工作原理

圖1是典型的雙室結(jié)構(gòu)MFCs工作原理示意圖，系統(tǒng)主要由陽(yáng)極、陰極和將陰陽(yáng)極分開的質(zhì)子交換膜構(gòu)成。陽(yáng)極室中的產(chǎn)電菌催化氧化有機(jī)物，使其直接生成質(zhì)子、電子和代謝產(chǎn)物，氧化過(guò)程中產(chǎn)生的電子通過(guò)載體傳送到電極表面。根據(jù)微生物的性質(zhì)，電子傳送的載體可以為外源、與呼吸鏈有關(guān)的NADH和色素分子以及微生物代謝的還原性物質(zhì)。陽(yáng)極產(chǎn)生的H+透過(guò)質(zhì)子交換膜擴(kuò)散到陰極，而陽(yáng)極產(chǎn)生的電子流經(jīng)外電路循環(huán)到達(dá)電池的陰極，電子在流過(guò)外電阻時(shí)輸出電能。電子在陰極催化劑作用下，與陰極室中的電子接受體結(jié)合，并發(fā)生還原反應(yīng)[1]。

下面以典型的葡萄糖為底物的反應(yīng)為例說(shuō)明MFCs的工作原理，反應(yīng)中氧氣為電子受體，反應(yīng)完成后葡萄糖完全被氧化[2]。

2 微生物燃料電池的分類

目前為止，MFCs的分類方法沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通常有以下幾種分類方法。

（1）基于產(chǎn)電原理進(jìn)行分類，包括氫MFCs、光能自養(yǎng)MFCs和化能異養(yǎng)MFCs。氫MFCs的原理是利用微生物制氫，同時(shí)利用涂有化學(xué)催化劑的電極氧化氫氣發(fā)電；光能自養(yǎng)MFCs是利用藻青菌或其他感光微生物的光合作用直接將光能轉(zhuǎn)化為電能；而化能異養(yǎng)MFCs則是在厭氧或兼性微生物的作用下，從有機(jī)底物中提取電子并轉(zhuǎn)移到電極上，實(shí)現(xiàn)電力輸出[3]。

（2）基于電池構(gòu)型進(jìn)行分類，包括單極室微生物燃料電池、雙極室微生物燃料電池和多級(jí)串聯(lián)MFCs。圖1中的微生物燃料電池即為雙極室結(jié)構(gòu)，電池通過(guò)質(zhì)子交換膜分為陽(yáng)極室和陰極室兩個(gè)極室。單極室MFCs則以空氣陰極MFCs為主，將陰極與質(zhì)子交換膜合為一體，甚至是去除質(zhì)子交換膜。為了提高產(chǎn)電量，將多個(gè)獨(dú)立的燃料電池串聯(lián)，就形成了多級(jí)串聯(lián)MFCs[4]。

（3）基于電子轉(zhuǎn)移方式分類，包括直接微生物燃料電池和間接微生物燃料電池兩類。直接微生物燃料電池是指底物直接在電極上被氧化，電子直接由底物分子轉(zhuǎn)移到電極，生物催化劑的作用是催化在電極表面上的反應(yīng)。間接微生物燃料電池的底物不在電極上氧化，而是在電解液中或其它地方發(fā)生氧化后，產(chǎn)生的電子由電子介體運(yùn)載到電極上去[5]。

（4）基于電子從細(xì)菌到電極轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行分類，可分為有介體MFCs和無(wú)介體MFCs兩類。電子需要借助外加的電子中介體才能從呼吸鏈及內(nèi)部代謝物中轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極，這類為有介體MFCs。某些微生物可在無(wú)電子傳遞中間體存在的條件下，吸附并生長(zhǎng)在電極的表面，并將電子直接傳遞給電極，這稱為無(wú)介體MFCs。

3 電池性能的制約因素[6～7]

迄今為止，MFCs的性能遠(yuǎn)低于理想狀態(tài)。制約MFC性能的因素包括動(dòng)力學(xué)因素、內(nèi)阻因素和傳遞因素等。

動(dòng)力學(xué)制約的主要表現(xiàn)為活化電勢(shì)較高，致使在陽(yáng)極或者陰極上的表面反應(yīng)速率較低，難以獲得較高的輸出功率[8]。內(nèi)電阻具有提高電池的輸出功率的作用，主要取決于電極間電解液的阻力和質(zhì)子交換膜的阻力。縮短電極間距、增加離子濃度均可降低內(nèi)阻。不用質(zhì)子交換膜也可以大大降低MFC的內(nèi)阻，這時(shí)得到的最大功率密度為有質(zhì)子交換膜的5倍，但必須注意氧氣擴(kuò)散的問(wèn)題[9]。另一個(gè)重要制約因素為電子傳遞過(guò)程中的反應(yīng)物到微生物活性位間的傳質(zhì)阻力和陰極區(qū)電子最終受體的擴(kuò)散速率。最終電子受體采用鐵氰酸鹽或陰極介體使用鐵氰化物均可以獲得更大的輸出功率和電流。

另外，微生物對(duì)底物的親和力、微生物的最大生長(zhǎng)率、生物量負(fù)荷、反應(yīng)器攪拌情況、操作溫度和酸堿度均對(duì)微生物燃料電池內(nèi)的物質(zhì)傳遞有影響[10]。

4 微生物燃料電池的應(yīng)用

（1）廢水處理與環(huán)境污染治理。

微生物燃料電池可以同步廢水處理和產(chǎn)電，是一種廢水資源化技術(shù)。把MFC用于廢水處理是其最有前景的一個(gè)應(yīng)用方向，也是當(dāng)前微生物燃料電池的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí)，在生物脫氮、脫硫、重金屬污染的生物治理等方面MFCs也具有不可忽視的作用。

（2）海水淡化。

普通的海水淡化處理技術(shù)條件苛刻，需要高壓、高效能的轉(zhuǎn)化膜，有的還要消耗大量的電能，故不能大規(guī)模的處理，并且成本較高，難以有效地解決海水淡化問(wèn)題。如果找到一種高效的產(chǎn)電微生物和特殊的PEM交換膜，那么MFC，就可以達(dá)到海水淡化的目的，而且具有能耗低，環(huán)保和可持續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。利用MFC淡化海水也將成為具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较騕11]。

（3）便攜式電源。

微生物燃料電池能夠利用環(huán)境中自然產(chǎn)生的燃料和氧化劑變?yōu)殡娔?，用于替代常?guī)能源?？梢詾樗聼o(wú)人駕駛運(yùn)輸工具、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的長(zhǎng)期自主操作提供電源。

（4）植物MFCs。

通過(guò)光合作用，植根在陽(yáng)極室的綠色植物將二氧化碳轉(zhuǎn)換為碳水化合物，在根部形成根瘤沉積物；植物根系中的根瘤沉積物被具有電化學(xué)活性的微生物轉(zhuǎn)化為二氧化碳，同時(shí)產(chǎn)生電子。這種植物MFCs能夠原位將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能[12]。

（5）人造器官的動(dòng)力源[13]。

微生物燃料電池可以利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧氣產(chǎn)生能量。作為人造器官的動(dòng)力源，需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的能量供給，而人體內(nèi)源源不斷的葡萄糖攝入恰好可以滿足MFC作為這種動(dòng)力源的燃料需要。

5 微生物燃料電池技術(shù)研究展望

MFCs技術(shù)正在不斷成長(zhǎng)并且已經(jīng)在許多方面取得了重大突破。但是，由于其功率偏低，該技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)真正的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用?；谄洚a(chǎn)電性能的制約因素，今后的研究方向主要可歸納為以下幾點(diǎn)。

（1）深入研究并完善MFCs的產(chǎn)電理論。MFCs產(chǎn)電理論研究處于起步階段，電池輸出功率較低，嚴(yán)重制約了MFCs的實(shí)際應(yīng)用。MFCs中產(chǎn)電微生物的生長(zhǎng)代謝過(guò)程，產(chǎn)電呼吸代謝過(guò)程以及利用陽(yáng)極作為電子受體的本質(zhì)是今后的研究重點(diǎn)[14]。

（2）篩選與培育高活性微生物。目前大多數(shù)微生物燃料電池所用微生物品種單一。要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的，需要尋找自身可產(chǎn)生氧化還原介體的高活性微生物和具有膜結(jié)合電子傳遞化合物質(zhì)的微生物。今后的研究應(yīng)致力于發(fā)現(xiàn)和選擇這種高活性微生。

（3）優(yōu)化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。研究與開發(fā)單室結(jié)構(gòu)和多級(jí)串聯(lián)微生物燃料電池。利用微生物固定化技術(shù)、貴金屬修飾技術(shù)等改善電極的結(jié)構(gòu)和性能。選擇吸附性能好、導(dǎo)電性好的材料作為陽(yáng)極，選擇吸氧電位高且易于撲捉質(zhì)子的材料作為陰極[15]。

（4）改進(jìn)或替代質(zhì)子交換膜。質(zhì)子交換膜的質(zhì)量與性質(zhì)直接關(guān)系到微生物燃料電池的工作效率及產(chǎn)電能力。另外，目前所用的質(zhì)子交換膜成本過(guò)高，不利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。今后應(yīng)設(shè)法提高質(zhì)子交換膜的穿透性以及建立非間隔化的生物電池[16]。

6 結(jié)語(yǔ)

MFCs作為一種可再生的清潔能源技術(shù)正在迅速興起，并已逐步顯現(xiàn)出它獨(dú)有的社會(huì)價(jià)值和市場(chǎng)潛力。隨著研究的不斷深入以及生物電化學(xué)的不斷進(jìn)步，MFCs必將得到不斷地推廣和應(yīng)用[17]。

參考文獻(xiàn)

[1] 李旭文.碳納米管和有序介孔碳在微生物燃料電池電極材料中的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[2] 張怡然，吳立波.微生物燃料電池在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，21（6）：100-104.

[3] 孫健，胡勇.有廢水處理新理念-微生物燃料電池技術(shù)研究進(jìn)展[J].工業(yè)用水與廢水，2008，39（1）：1-6.

[4] 陳少華，汪家權(quán)，程建萍.微生物燃料電池處理污染廢水的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2012，34（4）：68-74.

[5]胡文娟.含氮雜環(huán)化合物對(duì)微生物燃料電池性能影響的研究[D].湖南大學(xué)碩士論文，2010.

[6] Liu H ，Cheng S，Logan BE. Power generation in fed—batch microbial fuel cells as a function of ionic strength，tempera—ture，and reactor configuration[J]. Environ Sci Technol，2005b，39（14）：5488-5493.

[7] 關(guān)毅，張?chǎng)?微生物燃料電池[J].化學(xué)進(jìn)展，2007，19（1）：74-79.

[8] 江世青，王亞南，尹遜亮.微生物燃料電池及其在污水處理方面應(yīng)用的研究現(xiàn)狀[J].山東煤炭科技，2011（6）：79-80.

[9] Liu H， Logan B E. Electricity generation using an air-cathode single chamber microbial fuel cell in the presence and absence of a proton exchange membrane [J].Environ Sci Technol.，2004，38（14）：4040-4046.

[10] Rabaey K， Lissens G， Siciliano SD， et al. Biotechnology Letters，2003，25：1531-1535.

[11] 何建瑜，劉雪珠，陶詩(shī)，等.微生物燃料電池研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（2）：785-788，793.

[12] 劉宏芳，鄭碧君.微生物燃料電池[J].化學(xué)進(jìn)展，2009，21（6）：1349-1355.

[13] 朱寧正.同步廢水處理及產(chǎn)能的微生物燃料電池[D].哈爾濱工程大學(xué)碩士論文，2009.

[14] 盧娜，周順桂，倪晉仁.微生物燃料電池的產(chǎn)電機(jī)制[J].化工進(jìn)展，2008，20（7～8）：1233-1240.

[15] 謝晴，楊嘉偉，王彬，等.用于污水處理的微生物燃料電池研究最新進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2010，36（3）：10-16.

篇4

中圖分類號(hào)： TK223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、生物質(zhì)能的特點(diǎn)與發(fā)展生物質(zhì)能意義 

（一）生物質(zhì)能的特點(diǎn)

1、可再生性 

生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能由于通過(guò)植物的光合作用可以再生,與風(fēng)能、太陽(yáng)能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用； 

2、低污染性 

生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過(guò)程中生成的硫化物、氮氧化物較少；生物質(zhì)作為燃料時(shí)，由于它在生長(zhǎng)時(shí)需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對(duì)大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)；

3、廣泛分布性 

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質(zhì)能。 

4、生物質(zhì)燃料總量十分豐富 

根據(jù)生物學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000～1250億噸生物質(zhì);海洋每年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。

（二）發(fā)展生物質(zhì)能意義

生物質(zhì)能源的開發(fā)利用早已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注。國(guó)外生物質(zhì)能研究開發(fā)工作主要集中于氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等方面。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽(yáng)光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)劃等發(fā)展計(jì)劃。其它諸如加拿大、丹麥、荷蘭、德國(guó)、法國(guó)、芬蘭等國(guó)，多年來(lái)一直在進(jìn)行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 

我國(guó)生物質(zhì)能研究開發(fā)工作，起步較晚。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開始重視生物質(zhì)能利用研究工作，從八十年代起，將生物質(zhì)能研究開發(fā)列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃，并投入大量的財(cái)力和人力。已經(jīng)建立起一支專業(yè)研究開發(fā)隊(duì)伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我國(guó)的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)能是一個(gè)重要的能源，預(yù)計(jì)到下世紀(jì)，世界能源消費(fèi)的40%來(lái)自生物質(zhì)能，我國(guó)農(nóng)村能源的70%是生物質(zhì)，我國(guó)有豐富的生物質(zhì)能資源，僅農(nóng)村秸桿每年總量達(dá)6億多噸。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)生物質(zhì)能的合理、高效開發(fā)利用，必然愈來(lái)愈受到人們的重視。因此，科學(xué)地利用生物質(zhì)能，加強(qiáng)其應(yīng)用技術(shù)的研究，具有十分重要的意義。 

二、生物質(zhì)能發(fā)電工藝 

生物質(zhì)鍋爐是將生物質(zhì)直接作為燃料燃燒,將燃燒產(chǎn)生的能量用于發(fā)電。當(dāng)今用于發(fā)電的生物質(zhì)鍋爐主要包括流化床生物質(zhì)鍋爐和層燃鍋爐。

（一）流化床燃燒技術(shù)

流化床燃燒與普通燃燒最大的區(qū)別在于燃料顆粒燃燒時(shí)的狀態(tài),流化床顆粒是處于流態(tài)化的燃燒反應(yīng)和熱交換過(guò)程。生物質(zhì)燃料水分比較高,采用流化床技術(shù),有利于生物質(zhì)的完全燃燒,提高鍋爐熱效率。生物質(zhì)流化床可以采用砂子、燃煤爐渣等作為流化介質(zhì),形成蓄熱量大、溫度高的密相床層,為高水分、低熱值的生物質(zhì)提供優(yōu)越的著火條件,依靠床層內(nèi)劇烈的傳熱傳質(zhì)過(guò)程和燃料在床內(nèi)較長(zhǎng)的停留時(shí)間,使難以燃盡的生物質(zhì)充分燃盡。另外,流化床鍋爐能夠維持在 850℃穩(wěn)定燃燒，可以有效遏制生物質(zhì)燃料燃燒中的沾污與腐蝕等問(wèn)題，且該溫度范圍燃燒NOx排放較低,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。但是,流化床對(duì)入爐燃料顆粒尺寸要求嚴(yán)格,因此需對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行篩選、干燥、粉碎等一系列預(yù)處理,使其尺寸、狀況均一化,以保證生物質(zhì)燃料的正常流化。對(duì)于類似稻殼、木屑等比重較小、結(jié)構(gòu)松散、蓄熱能力比較差的生物質(zhì),就必須不斷地添加石英砂等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料,燃燒后產(chǎn)生的生物質(zhì)飛灰較硬,容易磨損鍋爐受熱面。此外,在燃用生物質(zhì)的流化床鍋爐中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)塊現(xiàn)象，其形成的主要原因是生物質(zhì)本身含有的鉀、鈉等堿金屬元素與床料(通常是石英砂)發(fā)生反應(yīng)，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低溫共熔混合物，其熔點(diǎn)分別為870℃和760℃，這種粘性的共晶體附著在砂子表面相互粘結(jié)，形成結(jié)塊現(xiàn)象。為了維持一定的流化床床溫,鍋爐的耗電量較大,運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。

（二）層燃燃燒技術(shù)

層燃燃燒是常見的燃燒方式,通常在燃燒過(guò)程中,沿著爐排上床層的高度分成不同的燃燒階段。層燃鍋爐的爐排主要有往復(fù)爐排、水冷振動(dòng)爐排及鏈條爐排等。采用層燃技術(shù)開發(fā)生物質(zhì)能,鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資與運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)較低。由于鍋爐的爐排面積較大,爐排速度可以調(diào)整,并且爐膛容積有足夠的懸浮空間,能延長(zhǎng)生物質(zhì)在爐內(nèi)燃燒的停留時(shí)間,有利于生物質(zhì)燃料的充分完全燃燒。但層燃鍋爐的爐內(nèi)溫度很高,可以達(dá)到1000℃以上,灰熔點(diǎn)較低的生物質(zhì)燃料很容易結(jié)渣。同時(shí),在燃燒過(guò)程中需要補(bǔ)充大量的空氣,對(duì)鍋爐配風(fēng)的要求比較高,難以保證生物質(zhì)燃料的充分燃燒,從而影響鍋爐的燃燒效率。

三、國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)鍋爐的開發(fā)及應(yīng)用

生物質(zhì)發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家己受到廣泛重視，在奧地利、丹麥、芬蘭、法國(guó)、挪威、瑞典等歐洲國(guó)家和北美，生物質(zhì)能在總能源消耗中所占的比例增加相當(dāng)迅速。

（一）國(guó)外生物質(zhì)鍋爐的開發(fā)及應(yīng)用

生物質(zhì)鍋爐的技術(shù)研究工作最早在北歐一些國(guó)家得到重視，隨焉在美國(guó)也開展了大量研究開發(fā)，近幾年由于環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格和能源短缺，我國(guó)生物質(zhì)燃燒鍋爐的研制工作也取得了進(jìn)展。生物質(zhì)

燃料鍋爐國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀示于表1。

美國(guó)在20世紀(jì)30年代就開始研究壓縮成型燃料技術(shù)及燃燒技術(shù)，并研制了螺旋壓縮機(jī)及相應(yīng)的燃燒設(shè)備；日本在20世紀(jì)30年代開始研究機(jī)械活塞式成型技術(shù)處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機(jī)及相關(guān)的燃燒設(shè)備；70年代后期，西歐許多國(guó)家如芬蘭、比利時(shí)、法國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)家也開始重視壓縮成型技術(shù)及燃燒技術(shù)的研究，各國(guó)先后有了各類成型機(jī)及配套的燃燒設(shè)備。

丹麥BWE公司秸桿直接燃燒技術(shù)的鍋爐采用振動(dòng)水冷爐排，自然循環(huán)的汽包鍋爐，過(guò)熱器分兩級(jí)布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預(yù)熱器。位于加拿大威廉斯湖的生物質(zhì)電廠以當(dāng)?shù)氐膹U木料為燃料，鍋爐采用設(shè)有BW“燃燒控制區(qū)”的雙拱形設(shè)計(jì)和底特律爐排廠生產(chǎn)的DSH水冷振動(dòng)爐排，使燃料燃燒完全，也有效地降低了煙氣的顆粒物排放量。同時(shí)，還在爐膛頂部引入熱空氣，從而在燃燒物向上運(yùn)動(dòng)后被再次誘入渾濁狀態(tài)，使固體顆粒充分燃燒，提高熱效率，減少附帶物及煙氣排放量。流化床技術(shù)以德國(guó)KARLBAY公司的低倍率差速床循環(huán)流化床生物質(zhì)燃燒鍋爐為代表。該鍋爐的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在燃燒技術(shù)上。高低差速燃燒技術(shù)的要點(diǎn)是改變現(xiàn)有常規(guī)流化床單一流化床，而采用不同流化風(fēng)速的多層床“差速流化床結(jié)構(gòu)”。瑞典也有以樹枝、樹葉等作為大型流化床鍋爐的燃料加以利用的實(shí)例。國(guó)內(nèi)無(wú)錫鍋爐廠、杭州鍋爐廠、濟(jì)南鍋爐廠等都有燃用生物質(zhì)的流化床鍋爐。

（二）我國(guó)生物質(zhì)鍋爐的開發(fā)及應(yīng)用

我國(guó)生物質(zhì)成型燃料技術(shù)在20世紀(jì)80年代中期開始，目前生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)已達(dá)到了一定的工業(yè)化規(guī)模。成型燃料目前主要用于各種類型的家庭取暖爐(包括壁爐)、小型熱水鍋爐、熱風(fēng)爐，燃燒方式主要為固定爐排層燃爐。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)副研制出雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐，該燃燒設(shè)備采用雙層爐排結(jié)構(gòu)，雙層爐排的上爐門常開，作為燃料與空氣進(jìn)口；中爐門于調(diào)整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點(diǎn)火及清渣時(shí)打開；下爐門用于排灰及供給少量空氣。上爐排以上的空間相當(dāng)于風(fēng)室，上下爐排之間的空間為爐膛，其后墻上設(shè)有煙氣出口。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。20世紀(jì)80年代末，我國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)與長(zhǎng)沙鍋爐廠等鍋爐制造企業(yè)合作，研制了多臺(tái)生物質(zhì)流化床鍋爐，可燃燒甘蔗渣、稻殼、碎木屑等多種生物質(zhì)燃料，鍋爐出力充分，低負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定，熱效率高達(dá)80％以上。浙江大學(xué)等也開展了相關(guān)研究工作。下面介紹兩種國(guó)產(chǎn)的代表性鍋爐。

1、無(wú)錫華光鍋爐股份有限公司

鍋爐為單鍋筒、集中下降管、自然循環(huán)、四回程布置燃秸稈爐。爐膛采用膜式水冷壁,爐底布置為水冷振動(dòng)爐排。在冷卻室和過(guò)熱器室分別布置了高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器和低溫過(guò)熱器。尾部采用光管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器。爐膛、冷卻室和過(guò)熱器室四周全為膜式水冷壁,為懸吊結(jié)構(gòu)。鍋筒中心線標(biāo)高為32100m。鍋爐按半露天。布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司

濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司在采用丹麥BWE技術(shù)生產(chǎn)生物質(zhì)鍋爐的同時(shí),也開發(fā)出循環(huán)流化床生物質(zhì)鍋爐,其燃料主要為生物質(zhì)顆粒。其燃料主要通過(guò)機(jī)械壓縮成型,一般不需添加劑,其顆粒密度可達(dá)到1～017t/m3,這樣就解決了生物質(zhì)散料因密度低造成的燃料運(yùn)輸量大的問(wèn)題。但顆粒燃料的生產(chǎn)電耗高,一般每生產(chǎn)1t顆粒燃料需耗電30～

55kW,因而成本較高,大約在300元/t。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)一般需添加粘土、石英沙等作為底料已輔助燃燒。由于燃料呈顆粒狀,因而上料系統(tǒng)同輸煤系統(tǒng)一致,很適于中小型燃煤熱電廠的生物質(zhì)改造工程,在國(guó)家關(guān)停中小型燃煤(油)火力熱電政策和鼓勵(lì)生物質(zhì)能開發(fā)政策下有廣闊的市場(chǎng)前景。

四、我國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電政策

我國(guó)具有豐富的新能源和可再生能源資源，近幾年在生物質(zhì)能開發(fā)利用方面取得了一些成績(jī)。2005年2月28日通過(guò)了《可再生能源法》，其中明確指出“國(guó)家鼓勵(lì)和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電”，它的頒布和實(shí)施為我國(guó)可再生能源的發(fā)展提供了法律保證和發(fā)展根基。隨后，與之配套的一系列法律、法規(guī)、政策等陸續(xù)出臺(tái)，如《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》(發(fā)改能源[2006]13號(hào))、《可再生能源發(fā)電價(jià)

格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》(發(fā)改價(jià)格[2006]7號(hào))、《可再生能源電價(jià)附加收入調(diào)配暫行辦法》(發(fā)改價(jià)格[2007]44號(hào))、《關(guān)于2006年度可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼和配額交易方案的通知》(發(fā)改價(jià)格[2007]

2446號(hào))、《關(guān)于2007年1—9月可再生能源電價(jià)附加補(bǔ)貼和配額交易方案的通知》(發(fā)改價(jià)格[2008]640號(hào))等的。與此同時(shí)，國(guó)務(wù)院有關(guān)部門也相繼了涉及生物質(zhì)能的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，生物質(zhì)能的政策框架和目標(biāo)體系基本形成。2012年科技部日前就《生物質(zhì)能源科技發(fā)展"十二五 "重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃》、《生物基材料產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展"十二五"專項(xiàng)規(guī)劃》、《生物種業(yè)科技發(fā)展"十二五"重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃》、《農(nóng)業(yè)生物藥物產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展"十二五"重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃》等公開征求意見。表示將建立政府引導(dǎo)和大型生物質(zhì)能源企業(yè)集團(tuán)參與科技投入機(jī)制，推進(jìn)后補(bǔ)助支持方式向生物質(zhì)能源科技創(chuàng)新傾斜，形成政府引導(dǎo)下的多渠道投融資機(jī)制。這些政策的出臺(tái)為生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在我國(guó)的推廣利用提供了有力的保障。

四、高效潔凈生物質(zhì)鍋爐的開發(fā)應(yīng)用建議

（一）重點(diǎn)開發(fā)適用于秸稈捆燒的燃燒設(shè)備

目前對(duì)生物質(zhì)直接燃燒的研究，比較多地集中在生物質(zhì)燃燒特性、燃燒方法和燃燒技術(shù)等方面，而對(duì)各種燃燒技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性研究較少，更缺乏對(duì)不同燃燒方法、燃燒技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較分析。實(shí)際上，由于生物質(zhì)(尤其是農(nóng)作物秸稈)原料來(lái)源地分散，收集、運(yùn)輸、貯存都需要一定的成本，有些燃燒技術(shù)需先對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行干燥、破碎等前期加工處理，真正適用的、值得推廣的是能源化利用總成本最低、從收集到燃燒前期加工處理過(guò)程耗能最少、對(duì)環(huán)境影響最小的技術(shù)。例如，對(duì)于秸稈類生物質(zhì)，捆燒將會(huì)是最有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的燃燒方法，所以，應(yīng)針對(duì)我國(guó)農(nóng)村耕種集約化程度較低的現(xiàn)狀，開發(fā)各種秸稈的小型打捆機(jī)械，并重點(diǎn)開發(fā)適用于秸稈捆燒的燃燒設(shè)備。農(nóng)林加工剩余物(如甘蔗渣、稻殼、廢木料等)則宜就地或就近燃燒利用，如剩余物數(shù)量較大且能常年保證供應(yīng)，則可作為熱能中心或熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐燃料，熱電聯(lián)產(chǎn)的鍋爐型式應(yīng)優(yōu)先采用循環(huán)流化床鍋爐，數(shù)量較少或不能保證常年供應(yīng)的，則可采用能與煤混燒的燃燒設(shè)備。

（二）加大科技支撐力度,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,突破關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備的制約

加大科技支撐力度,盡快將生物質(zhì)能源的研究開發(fā)納入重大專項(xiàng),開發(fā)低成本非糧原料生產(chǎn)燃料乙醇和高效酶水解及高效發(fā)酵工藝,研究可適用不同原料、節(jié)能環(huán)保的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物柴油綠色合成工藝,開發(fā)適宜中國(guó)不同區(qū)域特點(diǎn)的高效收集秸稈資源、發(fā)展成型燃料的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與裝備。

（三）做好技術(shù)方面控制

生物質(zhì)鍋爐的開發(fā)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)克服以下技術(shù)問(wèn)題：

1、粉塵控制與防火防爆 

目前生物質(zhì)電廠的燃料儲(chǔ)運(yùn)是在常壓下進(jìn)行的，由于生物質(zhì)燃料自身的特點(diǎn)，在其粉碎過(guò)程中或者在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)落差的情況下，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，導(dǎo)致了上料系統(tǒng)合鍋爐給料系統(tǒng)的粉塵含量高，粉塵濃度甚至進(jìn)入爆炸極限范圍，存在極大的安全隱患。 

針對(duì)這種情況，需要我們根據(jù)國(guó)內(nèi)燃料供應(yīng)情況，在燃料粉碎、運(yùn)輸及上料環(huán)節(jié)上對(duì)生產(chǎn)工藝做相應(yīng)修改，如采用封閉式負(fù)壓儲(chǔ)運(yùn)；在落差較大的位置設(shè)置除塵裝置；增設(shè)粉塵濃度傳感器對(duì)粉塵進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；保持料倉(cāng)的通風(fēng)性良好，監(jiān)測(cè)并控制料倉(cāng)的溫度、濕度。 

2、燃料輸送系統(tǒng)的簡(jiǎn)化 

目前燃料輸送系統(tǒng)和鍋爐給料系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，工藝復(fù)雜，螺旋和斗式提升機(jī)經(jīng)常堵塞的現(xiàn)象。燃料輸送系統(tǒng)故障會(huì)導(dǎo)致爐前料倉(cāng)斷料，不能滿足鍋爐負(fù)荷下的燃料供應(yīng)。 

為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，可以考慮改進(jìn)現(xiàn)有的給料工藝，減少給料環(huán)節(jié)，不采用斗式提升機(jī)，改用棧橋、皮帶，直接將料倉(cāng)的料輸送到爐前料倉(cāng)。同時(shí)嚴(yán)格控制燃料濕度和粒度，防止燃料結(jié)團(tuán)、纏繞，并改進(jìn)自動(dòng)化控制手段，保證輸料系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 

3、結(jié)焦和腐蝕 

生物質(zhì)燃料的成分和煤粉存在極大差異，尤其灰分中含有大量堿金屬鹽，這些成分導(dǎo)致其灰熔點(diǎn)較煤粉的灰熔點(diǎn)低，容易產(chǎn)生沾污結(jié)焦和腐蝕。因而生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦、腐蝕的工況參數(shù)與普通燃煤爐不同，應(yīng)該根據(jù)燃料性質(zhì)及燃燒特性的不同，對(duì)鍋爐及其輔助設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)提出不同要求，并改進(jìn)相關(guān)自動(dòng)化控制使工藝運(yùn)行環(huán)境符合現(xiàn)有設(shè)備要求。

隨著國(guó)家大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，因重視對(duì)廢氣排放的控制，爐內(nèi)脫硫技術(shù)是控制空氣污染的有效方法。循環(huán)流化床是我國(guó)燃煤發(fā)電重要的清潔煤技術(shù)。歷經(jīng)二十余年的發(fā)展，我國(guó)掌握了300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)制造運(yùn)行的系統(tǒng)技術(shù)，發(fā)展超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)勢(shì)在必行。國(guó)家發(fā)改委自主研發(fā)超臨界600MWCFB鍋爐是當(dāng)前技術(shù)的典范。

參考文獻(xiàn)

[1]劉強(qiáng),段遠(yuǎn)源,宋鴻偉.生物質(zhì)直燃有機(jī)朗肯循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱力性能分析[j].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013年26期.

篇5

農(nóng)村生物質(zhì)能資源種類多、分布范圍廣，開發(fā)利用農(nóng)村生物質(zhì)能源替代常規(guī)能源，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

1.1　發(fā)展農(nóng)村生物質(zhì)能源，有利于緩解能源供應(yīng)壓力，減少對(duì)化石能源的依賴。我國(guó)既是化石能源非常短缺的國(guó)家，還是能源消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)年能源消費(fèi)總量已達(dá)到20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，居世界第二位。今后，隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，能源需求還將不斷增加，據(jù)初步預(yù)測(cè)，到2020年，全國(guó)能源需求總量將達(dá)到30～36億噸標(biāo)煤，能源安全形勢(shì)將更加嚴(yán)峻。

1.2　發(fā)展農(nóng)村生物質(zhì)能，有利于減輕環(huán)境污染。由于我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭使用過(guò)程中產(chǎn)生的污染成為我國(guó)主要的環(huán)境問(wèn)題之一，目前，我國(guó)廢氣排放中約90％的二氧化硫、85％的二氧化碳和80％的煙塵都是由燃煤造成的。生物質(zhì)能源替代化石能源可以減少污染物排放。保護(hù)環(huán)境。同時(shí)農(nóng)村生物質(zhì)能主要原料是農(nóng)村秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物質(zhì)，對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的充分利用可以變廢為寶、變害為利，減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自身造成的農(nóng)業(yè)面源污染，有利于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和人民身體健康。目前，農(nóng)村能源消費(fèi)總量從4.15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)展到4.91億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。增加了18.3％，年均增長(zhǎng)2.4％。而同期農(nóng)村使用液化石油氣和電炊的農(nóng)戶由1578萬(wàn)戶發(fā)展到4937萬(wàn)戶，增加了2倍多，年增長(zhǎng)達(dá)17.7％，增長(zhǎng)率是總量增長(zhǎng)率的6倍多?？梢婋S著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村對(duì)于優(yōu)質(zhì)燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求，生物質(zhì)能優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢(shì)在必行。一種能夠“廢物利用、變廢為寶”的爐具就是農(nóng)村生物質(zhì)能的一種。它很廉價(jià)，但能夠帶來(lái)可觀的社會(huì)效益：它構(gòu)造簡(jiǎn)單，但卻能夠有效解決農(nóng)村資源浪費(fèi)和環(huán)境污染這樣復(fù)雜的問(wèn)題；它不受氣候影響，符合農(nóng)村生活的實(shí)際，深受農(nóng)民群眾歡迎。它就是高效低排生物質(zhì)爐。

2、我市農(nóng)作物秸稈現(xiàn)狀

晉中市地處山西中部，西北部緊鄰太原，東部與壽陽(yáng)接壤，南部與太谷交界，屬典型的溫帶大陸性氣候，2009年全市耕地面積545.8413萬(wàn)畝，以糧食、蔬菜、果樹等農(nóng)作物為主，全市種植玉米305.78萬(wàn)畝，梨29萬(wàn)畝，蘋果49萬(wàn)畝，全市農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量為305.78萬(wàn)噸，秸稈資源豐富。果樹枝盛果期果樹每年每畝約修剪300～500公斤果樹枝計(jì)算，蘋果、梨種植78萬(wàn)畝果樹產(chǎn)果樹枝23.400～3g萬(wàn)噸，目前我市秸稈利用率低，技術(shù)手段落后，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，推廣高效低排放生物質(zhì)爐非常必要。

3、推廣高效低排放生物質(zhì)爐的示范效果顯著

我市榆次區(qū)西祁村是使用高效低排放生物質(zhì)爐的示范村。西祁村共有耕地面積1832畝，戶均4畝果樹。在新農(nóng)村建設(shè)中，省農(nóng)村可再生能源辦公室從沼氣建設(shè)入手，采取整村推進(jìn)的形式，為全村建成戶用沼氣池108戶，占到全村總戶數(shù)的90％。但是沼氣未能徹底解決農(nóng)戶冬季取暖的問(wèn)題，因此，2008年我們?cè)圏c(diǎn)安裝了100多個(gè)高效低排放戶用生物質(zhì)炊暖兩用爐，并結(jié)合本村果園多的實(shí)際配套3臺(tái)樹枝切割機(jī)，很好地解決了村民們的冬季做飯、取暖、洗澡等生活用能。當(dāng)我們走進(jìn)村民王成平家，院子里的3個(gè)黑黝黝的大鐵爐吸引了記者的目光，戶主王成平笑著說(shuō)：“以前我們?cè)诙炀褪强窟@三個(gè)爐子取暖的，現(xiàn)在裝上生物質(zhì)爐就用不著了?！睋?jù)王成平介紹，以前每到冬天，3住人的屋子必須裝上這樣的3個(gè)大鐵爐才能保證取暖，按每個(gè)爐子一冬燒1000塊蜂窩煤計(jì)算，一年全家僅取暖就要花掉1500多元錢?！艾F(xiàn)在好了，用上生物質(zhì)爐，又省錢、又干凈，也不怕煤氣中毒，安全實(shí)用兩全其美。以前當(dāng)?shù)卮迕翊蠖喽及压麡渲θ釉谔镩g就地焚燒，不僅浪費(fèi)資源，還污染環(huán)境，影響村民們的生活質(zhì)量和身體健康?，F(xiàn)在用上生物質(zhì)爐具，不僅使大量的農(nóng)田廢棄物、果樹枝變廢為寶，而且還有效地杜絕了村里村外、田間地頭果樹枝的亂丟亂棄現(xiàn)象，整潔了村容村貌，凈化了生活環(huán)境，深受農(nóng)民們的歡迎。村民王二保家正在準(zhǔn)備午飯，“院內(nèi)潔凈堂內(nèi)明，不見炊煙聞飯香”的情景，一下子顛覆了記憶中農(nóng)村燒火做飯煙熏火燎的印象。王二保說(shuō)：“自打用上生物質(zhì)爐，家里就再也沒冒過(guò)黑煙，做飯還快，趕上農(nóng)忙，回來(lái)加一把柴禾，20分鐘飯就全好了?！苯刂聊壳盀橹?，晉中市示范高效低排放生物質(zhì)能爐試點(diǎn)推廣3600戶，按每個(gè)農(nóng)戶減少或節(jié)約1500元買煤買炭的錢，那么3600農(nóng)戶，增收節(jié)支540萬(wàn)元，高效低排放生物質(zhì)爐不但經(jīng)濟(jì)效益顯著，生態(tài)效益與社會(huì)效益也非?？捎^。

4、高效低排放生物質(zhì)爐具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)

4.1　變廢為寶清潔環(huán)保。高效低排放生物質(zhì)爐是指以秸稈、薪柴等生物質(zhì)為燃料，在爐內(nèi)既有明火燃燒又有氣化成分，沒有焦油，不冒黑煙，燃燒充分，熱效率高，煙氣排放低的爐具。這種爐具可用于炊事、取暖、淋浴等，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于安置，非常適合農(nóng)村家庭使用。

4.2　生物質(zhì)爐之所以能夠?qū)崿F(xiàn)清潔、節(jié)能、高效的特點(diǎn)，是因?yàn)樗哂歇?dú)特的燃燒原理：燃料經(jīng)過(guò)干餾氧化還原等過(guò)程，可以轉(zhuǎn)化成高溫可燃燒氣體，氣體經(jīng)過(guò)劇烈旋轉(zhuǎn)和混合，燃燒更加徹底。

篇6

河南省擁有發(fā)展生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)條件，且已初具規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益整體顯著，市場(chǎng)投資熱情高漲，但也存在原料收集困難、生產(chǎn)能力過(guò)剩、市場(chǎng)營(yíng)銷意識(shí)不強(qiáng)以及政府重視不夠等問(wèn)題。為此，企業(yè)層面應(yīng)注意經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略模式、原料供應(yīng)模式和市場(chǎng)營(yíng)銷策略等，政府層面的政策取向應(yīng)注意激勵(lì)和規(guī)范并重。

關(guān)鍵詞：

生物質(zhì)成型燃料；河南新能源產(chǎn)業(yè)

研究表明，生物質(zhì)成型燃料在鍋爐中燃燒時(shí)，黑煙少，火力持久，燃燒充分，排放的飛灰少，碳化物、氮化物和硫化物都遠(yuǎn)比煤低，而且其生產(chǎn)以農(nóng)林剩余物為原料，可謂“取之不盡、用之不竭”，逐漸受到世界各國(guó)的重視。作為農(nóng)業(yè)大省和新興工業(yè)大省，河南具有發(fā)展生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)條件。探討其發(fā)展，對(duì)于緩解環(huán)境壓力和建設(shè)美麗河南意義重大。

一、河南省的基礎(chǔ)條件

作為產(chǎn)業(yè)鏈的兩端，資源與市場(chǎng)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。對(duì)于生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源條件，既要了解農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)情況，也要進(jìn)行資源總量估算及潛力分析。對(duì)于其發(fā)展的市場(chǎng)條件，著重要了解市場(chǎng)容量的大小。因?yàn)樵撊剂鲜菍?duì)秸稈、薪柴和煤炭等傳統(tǒng)能源的替代，替代水平無(wú)法直接估計(jì)，只能通過(guò)傳統(tǒng)能源現(xiàn)實(shí)消費(fèi)量和發(fā)展趨勢(shì)來(lái)間接反映市場(chǎng)容量。

（一）資源條件河南是農(nóng)業(yè)大省，根據(jù)全國(guó)土地面積普查，河南耕地面積為819.2萬(wàn)公頃，僅次于黑龍江和四川。近8年來(lái)，該省農(nóng)業(yè)種植面積一直維持在678.4萬(wàn)公頃之上，2014年為474.67萬(wàn)公頃。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善和農(nóng)業(yè)科技專項(xiàng)的順利實(shí)施，使占種植面積80%以上的糧食和油料產(chǎn)量呈逐年遞增的趨勢(shì)，2014年分別達(dá)到了5772.3萬(wàn)噸和584.3萬(wàn)噸。這些都為生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的資源基礎(chǔ)和重要保證。河南人均森林面積僅為全國(guó)平均水平的1/5，人均森林蓄積僅為其1/7，但分布集中、以商品林為主。這為林業(yè)“三剩物”的采集提供了一定便利條件。根據(jù)2014年河南省農(nóng)作物產(chǎn)量、果樹樹枝產(chǎn)量以及林業(yè)生產(chǎn)情況，參考有關(guān)學(xué)者提出的谷草比和折算系數(shù)（見表1和表2）測(cè)算，2014年河南農(nóng)林剩余物資源總量約為11933.77萬(wàn)噸。一般情況下，生產(chǎn)1噸生物質(zhì)成型燃料約需農(nóng)林剩余物1.1噸。按此計(jì)算，資源總量可供生產(chǎn)10848.88萬(wàn)噸生物質(zhì)成型燃料。從發(fā)展趨勢(shì)看，1995年～2014年，河南農(nóng)林剩余物資源總量穩(wěn)步增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率約3.16%，特別是在實(shí)施農(nóng)業(yè)稅免除政策的2006年，資源總量從2005年的8189.62多萬(wàn)噸陡增至9241.92多萬(wàn)噸。不難看出，盡管工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代化的步伐在加快，但河南農(nóng)林剩余物資源潛力巨大。

（二）市場(chǎng)條件就生活用能而言，經(jīng)粗略估計(jì)，2014年河南農(nóng)村居民秸稈和薪柴的消費(fèi)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約為550.31萬(wàn)噸，煤炭消費(fèi)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約為307.77萬(wàn)噸，上述3種能源消費(fèi)量合計(jì)可達(dá)858.08萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。對(duì)于生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)而言，這個(gè)數(shù)字意味著巨大的市場(chǎng)空間。2014年，河南農(nóng)村能源商品化率和優(yōu)質(zhì)化率分別為50.08%和21.87%，較1995年均有大幅提高，特別是在2004年之后二者就呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的局面（見圖1）?？梢姡S著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，河南農(nóng)戶能源消費(fèi)更加追求便捷和清潔。在農(nóng)村生活能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化的過(guò)程中，生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)應(yīng)該有所作為。2014年，河南生產(chǎn)用能中煤炭消費(fèi)量為23645.04萬(wàn)噸，大部分被用于加工轉(zhuǎn)換?；?995年～2014年的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2020年，河南該部分煤炭消費(fèi)量將達(dá)到55476.07萬(wàn)噸，相當(dāng)于2014年的2倍還要多。面對(duì)龐大的現(xiàn)實(shí)消費(fèi)量以及迅猛的增長(zhǎng)，環(huán)境壓力可想而知。隨著生態(tài)環(huán)境建設(shè)進(jìn)入政府績(jī)效考核體系，河南加快了工業(yè)鍋爐的拆改步伐，2014年更是在全省范圍內(nèi)實(shí)施“藍(lán)天計(jì)劃”工程。在工業(yè)鍋爐改拆過(guò)程中，天然氣價(jià)格昂貴且往往壓力不夠，生物質(zhì)成型燃料必將占有一席之地。

二、現(xiàn)狀與問(wèn)題

（一）現(xiàn)狀1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模初步形成。目前，河南已有十余家規(guī)模較大的生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力超過(guò)150萬(wàn)噸，銷售量在100萬(wàn)噸左右。其中，注冊(cè)資金1000萬(wàn)元以上的有5家，年生產(chǎn)能力均超過(guò)10萬(wàn)噸。這些企業(yè)重點(diǎn)分布在南陽(yáng)、商丘和鄭州。南陽(yáng)和商丘的企業(yè)多屬于資源導(dǎo)向型；鄭州的企業(yè)多屬于市場(chǎng)導(dǎo)向型。2.經(jīng)濟(jì)效益整體顯著。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，河南大多數(shù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)良善，產(chǎn)品除了滿足本省場(chǎng)外，在湖北、河北、安徽和陜西等周邊省份也有一定的市場(chǎng)。受訪企業(yè)一般都有10%以上的成本利潤(rùn)水平，部分企業(yè)甚至?xí)_(dá)到25%左右的回報(bào)。3.市場(chǎng)投資熱情高漲。隨著各地治污力度的加大以及燃煤鍋爐的改造，市場(chǎng)對(duì)于生物質(zhì)成型燃料前景普遍看好，投資熱情日益高漲。

（二）存在的問(wèn)題1.原料收集困難。農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力紛紛出外打工，留守在家的老年人根本不愿或者無(wú)力對(duì)秸稈進(jìn)行收集，使雇工成本不斷上漲，生產(chǎn)企業(yè)難以承受。另外，小地塊的土地家庭經(jīng)營(yíng)模式不利于機(jī)械化收獲和大包捆扎，嚴(yán)重影響了原料收集的效率。2.生產(chǎn)能力過(guò)剩。大多數(shù)的加工基地生產(chǎn)能力在1萬(wàn)噸以上，但實(shí)際上生產(chǎn)銷售量都在0.7萬(wàn)噸左右，存在著生產(chǎn)能力過(guò)剩的現(xiàn)象，這與企業(yè)低水平重復(fù)建設(shè)有關(guān)。一些企業(yè)缺乏項(xiàng)目論證，片面追求效率，顛倒了效率與效益的關(guān)系。市場(chǎng)需求飽滿的情況下，效率與效益是一致的，高效率會(huì)帶來(lái)高效益；在市場(chǎng)需求不足的情況下，效率與效益是對(duì)立的，高效率不一定會(huì)帶來(lái)高效益。3.市場(chǎng)營(yíng)銷意識(shí)不強(qiáng)。首先，出于規(guī)模效益考慮，企業(yè)缺乏到農(nóng)村中推廣的熱情，這一龐大的市場(chǎng)被忽略。而在瑞典、芬蘭、德國(guó)等歐洲國(guó)家，超過(guò)半數(shù)的生物質(zhì)成型燃料為居民生活使用，主要用于供暖系統(tǒng)。其次，企業(yè)營(yíng)銷手段單一，缺乏積極的宣傳和營(yíng)銷。4.政府重視程度不夠。突出表現(xiàn)在各種能源規(guī)劃還是熱衷于規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)效益明顯的火電項(xiàng)目和核電項(xiàng)目，而對(duì)于生態(tài)環(huán)境效益更加明顯的生物質(zhì)能源項(xiàng)目著力較少，特別是對(duì)屬于第二代生物質(zhì)能源的成型燃料更是缺乏熱情。從一定意義上說(shuō)，過(guò)于重視大型能源項(xiàng)目，會(huì)吸引人們的注意力和大量的投資資金，從而對(duì)生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成干擾。

三、對(duì)策建議

（一）企業(yè)層面1.科學(xué)選擇經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略模式。單一化經(jīng)營(yíng)的企業(yè)，可借鑒分布式能源的理念，采用“公司+基地+農(nóng)戶”的模式。這種模式在基地層面采用小規(guī)模經(jīng)營(yíng)，每個(gè)基地年生產(chǎn)能力不超過(guò)1萬(wàn)噸為宜?；厥浅杀局行?，因此，應(yīng)盡量靠近原料地或目標(biāo)市場(chǎng)；公司層面是利潤(rùn)中心，集中負(fù)責(zé)人事、投資、財(cái)務(wù)、技術(shù)和銷售等工作，在這些方面發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)。多元化經(jīng)營(yíng)企業(yè)可采用市場(chǎng)相關(guān)型、原料相關(guān)型、技術(shù)相關(guān)型和產(chǎn)品再加工型4種模式。市場(chǎng)相關(guān)型是指企業(yè)立足當(dāng)前市場(chǎng)，盡可能提供相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)，從當(dāng)前市場(chǎng)賺取盡可能多的利益。這要求企業(yè)具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)力，一般以提供附加服務(wù)為主，如維修、檢測(cè)等。其中，合同能源管理（EMC）是能源生產(chǎn)企業(yè)提供的最為常見的服務(wù)項(xiàng)目。原料相關(guān)型是指企業(yè)充分利用生產(chǎn)加工過(guò)程中的邊角料生產(chǎn)成型燃料。這種模式既能減少原料收集的成本，保證原料的供應(yīng)而不至于出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，又會(huì)使得邊角料不至于被低價(jià)出售或浪費(fèi)掉?？拷r(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)從事糧油加工的企業(yè)或靠近林區(qū)的木材加工廠或林場(chǎng)可考慮此模式。技術(shù)相關(guān)型是指企業(yè)利用技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，從事成型燃料的生產(chǎn)。生產(chǎn)生物質(zhì)成型設(shè)備或者燃燒鍋爐的大型企業(yè)通過(guò)成型燃料的生產(chǎn)，有利于將自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大，減少生產(chǎn)過(guò)程中的不穩(wěn)定因素，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)短板。產(chǎn)品再加工型是指將生物質(zhì)成型燃料再進(jìn)一步加工，以熱能的形式供應(yīng)市場(chǎng)。該模式的優(yōu)點(diǎn)在于最終產(chǎn)品形式為老百姓喜聞樂(lè)見，缺點(diǎn)是本來(lái)成型燃料價(jià)格就高，使用成本更高。該模式以完整產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)產(chǎn)形式較好，以便充分降低中間成本，使得最終產(chǎn)品價(jià)格不至于太高。2.合理規(guī)劃原料供應(yīng)。小型企業(yè)可采用直接收購(gòu)模式或代加工模式。直接收購(gòu)模式是指生產(chǎn)企業(yè)到農(nóng)村上門收購(gòu)原料或者由農(nóng)戶直接把原料運(yùn)到企業(yè)賣掉，該模式都只能是小批量、多頻次的采購(gòu)，規(guī)模效應(yīng)小，供應(yīng)也會(huì)因?yàn)橥话l(fā)事件而變得不夠穩(wěn)定，其收集半徑在10～20公里之間。代加工模式是指農(nóng)戶將農(nóng)林剩余物運(yùn)到企業(yè)加工后，再自行拉回使用，并支付企業(yè)加工費(fèi)。大中型企業(yè)可采用代購(gòu)點(diǎn)模式或原料基地模式。代購(gòu)點(diǎn)模式是指在方圓20公里之外設(shè)置收購(gòu)點(diǎn)，代購(gòu)點(diǎn)負(fù)責(zé)附近區(qū)域的原料收集、保管和運(yùn)輸工作。代購(gòu)點(diǎn)既可以是企業(yè)自己設(shè)置，也可以采用形式。原料基地模式比代購(gòu)點(diǎn)模式又進(jìn)了一步，是指將收購(gòu)點(diǎn)建設(shè)成原料初加工基地，將收集來(lái)的原料在當(dāng)?shù)亓罆?、挑揀和粉碎后，再運(yùn)往企業(yè)集中加工。該模式可實(shí)現(xiàn)原料供應(yīng)的規(guī)?；踔廉a(chǎn)業(yè)化，是發(fā)展方向。3.定位高端市場(chǎng)營(yíng)銷策略。生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)企業(yè)是不可能靠低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的，一方面，由于原料收集困難使其生產(chǎn)成本居高不下；另一方面，該產(chǎn)品屬于小眾產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量較??；熱效值與生物質(zhì)成型燃料相當(dāng)?shù)闹袡n煤炭?jī)r(jià)格的持續(xù)走低，也使其沒有價(jià)格優(yōu)勢(shì)可言?；谇鍧嵃踩茉串a(chǎn)品的定位，在產(chǎn)品策略方面，企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)力度，不斷提高質(zhì)量，重點(diǎn)放在對(duì)清潔性和安全性的追求上，而不是致密性和熱效值的追求上。在價(jià)格策略方面，不能完全根據(jù)熱效值確定其與煤炭的比價(jià)關(guān)系，要考慮產(chǎn)品特性及用戶需求。在渠道策略方面，應(yīng)注意通過(guò)試點(diǎn)、代銷等方式開拓農(nóng)村特別是基地周邊村莊。在促銷策略方面，形象設(shè)計(jì)應(yīng)著重圍繞尊享健康快樂(lè)的生活展開，宣傳的理性訴求點(diǎn)應(yīng)突出清潔、安全和健康等方面，感性訴求點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)留守老人的關(guān)愛上以及對(duì)操持家務(wù)的妻子的呵護(hù)上或者對(duì)社會(huì)責(zé)任的承擔(dān)上。

（二）政府層面1.完善激勵(lì)政策。對(duì)于可再生能源行業(yè)，激勵(lì)應(yīng)是全過(guò)程的。對(duì)生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)激勵(lì)的范圍應(yīng)包括原料收集、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、用戶消費(fèi)等方面?？紤]到財(cái)政力量有限，可將其中的原料收集和用戶消費(fèi)作為激勵(lì)的重點(diǎn)。對(duì)于原料收集和用戶消費(fèi)的激勵(lì)，都可采用直補(bǔ)方式給予農(nóng)戶；對(duì)于技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的激勵(lì)，可采用專項(xiàng)基金、稅收優(yōu)惠、銀行貼息貸款和政府擔(dān)保貸款等方式。關(guān)于資金來(lái)源，可考慮將每個(gè)縣市設(shè)立的每年數(shù)以百萬(wàn)元而又使用效果不佳的禁燒基金拿出來(lái)，將焚燒秸稈的罰款也歸入禁燒基金；各級(jí)政府也可將支持化石能源以及發(fā)展較為成熟的可再生能源的資金拿出一部分，用于支持成型燃料。2.規(guī)范政策。一是加強(qiáng)項(xiàng)目審批，既防止一些地方政府追求生態(tài)政績(jī)，一窩蜂建廠，導(dǎo)致爭(zhēng)原料、爭(zhēng)市場(chǎng)等不良現(xiàn)象；也要防止一些私營(yíng)企業(yè)盲目拍腦袋上馬項(xiàng)目，造成魚目混珠和產(chǎn)能過(guò)剩。二是強(qiáng)化補(bǔ)助管理，既防止將煤摻在生物質(zhì)成型燃料中套取資金，也要防止多元化生產(chǎn)的企業(yè)通過(guò)虛假會(huì)計(jì)，將其他產(chǎn)品收入計(jì)入生物質(zhì)成型燃料，虛增銷售收入。三是強(qiáng)制用戶購(gòu)買，除“藍(lán)天計(jì)劃”要求污染企業(yè)限期拆改外，加強(qiáng)政府采購(gòu)也是有益的支持措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]ZhengYL，LiFL，LiuF．Es噸imationonthetotalquantityofbiomassenergyanditsenviron-mentalbenefitanalysisinShandongProvince[J]．MeteorologicalandEn-vironmentalResearch，2011，2（07）．

[2]王仲穎，高虎，秦世平.2014中國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國(guó)環(huán)境出版社，2014.

[3]聶飛，王宇波．咸寧市秸稈資源潛力估算及能源化利用分析[J]．湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50（24）．

[4]張衛(wèi)東，張?zhí)m，張彩虹等．我國(guó)林木生物質(zhì)能源資源分類及總量估算[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015（02）．

[5]張百良．生物質(zhì)成型燃料技術(shù)與工程化[M]．北京：科學(xué)出版社，2012．

[6]BerndesaG，HanssonJ，EgeskogA，JohanssonF．Strategiesfor2ndgenerationbiofuelsinEU–Co-firingtostimulatefeedstocksupplydevelopmentandprocessintegrationtoimproveenergyeffi-ciencyandeconomiccompetitive-ness[J]．BiomassandBioenergy，2010，34（02）．

[7]孫鵬，張力．新能源產(chǎn)業(yè)價(jià)格補(bǔ)貼該由誰(shuí)買單[J].財(cái)經(jīng)論叢，2014（02）．

[8]W.錢•金，勒妮•莫博涅．吉宓譯．藍(lán)海戰(zhàn)略[M].北京：商務(wù)印書館，2010．

篇7

關(guān)鍵詞生物柴油;優(yōu)點(diǎn);制備;發(fā)展現(xiàn)狀;措施;油葵;能源植物

AbstractThe merit of biodiesel，the preparation method，as well as research and development status at home and abrod were introduced. Then the advantage of oil sunflower as biodiesel energy meterial and the existing problems and measures in developing oil sunflower biodiesel industry were proposed to provide references for the research and application of biodiesel.

Key wordsbiodiesel;merit;preparation;development status;measures;oil sunflower;energy plant

能源是人類社會(huì)發(fā)展的支柱，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求量也飛速增加。據(jù)BP公司的預(yù)測(cè)，按照目前的開采量計(jì)算，全世界石油儲(chǔ)量只能開采40年，天然氣為65年，煤炭為165年[1]。能源短缺已經(jīng)成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為此，尋求可再生能源倍受世界各國(guó)關(guān)注。生物質(zhì)能源作為可再生能源，是目前世界能源消耗總量?jī)H次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要的地位。作為生物質(zhì)能源最重要的可再生液體燃料之一，生物柴油具有能量密度高、性能好、儲(chǔ)運(yùn)安全、抗爆性好、燃燒充分等優(yōu)良使用性能，還具有可再生性、環(huán)境友好性及良好的替代性等優(yōu)點(diǎn)，是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笞谏锘后w燃料[2]，合理開發(fā)利用生物柴油對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義。

1生物柴油的特性

生物柴油是植物油、動(dòng)物脂肪以及食用廢棄油等油脂物經(jīng)過(guò)酯基轉(zhuǎn)移作用得到的脂肪酸酯類物質(zhì)，包括脂肪酸甲酯和脂肪酸乙酯[3-5]，具有石化柴油所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

(1)良好的燃燒性能。生物柴油燃燒指標(biāo)十六烷值高，大于49(石化柴油為45)，含氧量高，有利于壓燃機(jī)的正常燃燒，在燃燒過(guò)程中所需的氧氣量也較石化柴油少，燃燒、點(diǎn)火性能優(yōu)于石化柴油。

(2)優(yōu)良的環(huán)保性能和再生性能。生物柴油環(huán)保性能主要表現(xiàn)在:含硫量低，使二氧化硫和硫化物的排放低，可減少酸雨的發(fā)生[6];因其含氧量高，使其燃燒時(shí)一氧化碳排放量減少;基本不含芳香族烴類成分，產(chǎn)生的廢氣對(duì)人體損害低于柴油。生物柴油是以動(dòng)植物的生物質(zhì)為原料，因而又具有良好的可再生性能。

(3)較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能和性能。與石化柴油相比，生物柴油無(wú)添加劑時(shí)冷凝點(diǎn)達(dá)-20 ℃，具有較好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能;具有較高的運(yùn)動(dòng)粘度，在不影響燃油霧化的情況下，生物柴油更容易在汽缸內(nèi)壁形成一層油膜，從而提高運(yùn)動(dòng)機(jī)件的性能，降低噴油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)缸和連桿的磨損率，延長(zhǎng)其使用壽命。

(4)較高的安全性能。生物柴油閃點(diǎn)高，不屬于危險(xiǎn)品，有利于安全運(yùn)輸、儲(chǔ)存。

(5)原料易得。生物柴油的原料是植物油脂、動(dòng)物油脂、植物油精練后的下腳料、酸化油、潲水油或各種油炸食品后的廢棄油。其中植物類主要包括油菜、油用向日葵、大豆、棉花、芝麻、花生、蓖麻、亞麻、文冠果、烏桕樹、棕櫚樹、椰子樹、油桐樹、野蘇樹、桉樹、油茶、麻瘋樹、光皮樹等含油質(zhì)植物所榨取的油料。

總之，生物柴油作為一種可再生液體燃料，具有安全、環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)已成為世界各國(guó)保障能源安全的戰(zhàn)略舉措。

2生物柴油的制備方法

生物柴油的生產(chǎn)方法可以分為兩大類:物理法與化學(xué)法。物理法包括直接混合法與微乳液法;化學(xué)法包括裂解法、酯交換法。物理法操作簡(jiǎn)單;但產(chǎn)品的物理性能(如粘度)和燃燒性能都不能滿足柴油的燃料標(biāo)準(zhǔn)。化學(xué)法中的裂解法能使產(chǎn)品粘度降低3倍，但仍不能符合要求。酯交換法是利用低碳醇在催化劑作用下與植物油或動(dòng)物油中的脂肪酸甘油酯進(jìn)行反應(yīng)的一種適用于生產(chǎn)生物柴油的方法[7]。酯交換法的催化劑包括酸堿催化、酶催化、超臨界催化和超臨界介質(zhì)中的酶催化等[8]。超臨界酯交換法制備生物柴油是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一種有效方法。由于能很好地解決反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑難分離問(wèn)題，因此超臨界酯交換法受到了廣大研究者的關(guān)注[9]。它的最大特點(diǎn)是不用催化劑，在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)取得較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，極大地簡(jiǎn)化了產(chǎn)物分離精制過(guò)程。超臨界的甲醇溶解性相當(dāng)高，油脂與甲醇能很好地互溶。超臨界甲醇法中，超臨界甲醇既是反應(yīng)介質(zhì)又是反應(yīng)物，起到催化劑的作用。采用超臨界甲醇法，酸和水的存在對(duì)最終轉(zhuǎn)化率沒有影響[10]。與現(xiàn)行化學(xué)法相比，在反應(yīng)速度、對(duì)原料的要求和產(chǎn)物的回收方面都有優(yōu)越性，因而日益受到人們重視[11]。生物酶法合成生物柴油具有條件溫和、不需要昂貴設(shè)備、醇用量少、產(chǎn)品易于收集、無(wú)污染物排放等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的生物柴油合成方法，但也存在酶成本高、產(chǎn)物難分離、副產(chǎn)物抑制作用等問(wèn)題。

3生物柴油在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1國(guó)外生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

生物柴油的研究最早始于1970年[12]，近15年內(nèi)發(fā)展較快。盡管其發(fā)展的歷史不是很長(zhǎng)，但是由于其良好的性能得到了世界各國(guó)的重視，大約有28個(gè)國(guó)家致力于生物柴油的研究和生產(chǎn)[13]。為大力推進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，歐美國(guó)家的政府制定了一系列的財(cái)政補(bǔ)貼、優(yōu)惠稅收等政策支持，德國(guó)、法國(guó)、意大利、美國(guó)、加拿大等國(guó)已建立了數(shù)家生物柴油生產(chǎn)廠并開始大規(guī)模利用生物柴油[14-15]。在生物柴油原料上，歐盟國(guó)家以油菜籽為主要原料，美國(guó)、巴西以大豆為主要原料，東南亞國(guó)家則利用優(yōu)越的自然條件種植油棕以獲取油脂資源。據(jù)2009—2012年中國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，2009年世界生物柴油年產(chǎn)量已達(dá)到1 590萬(wàn)t。其中，以法國(guó)和德國(guó)為主的歐盟國(guó)家生物柴油產(chǎn)量約為870萬(wàn)t，美國(guó)生物柴油的產(chǎn)量約為150萬(wàn)t，巴西120萬(wàn)t，阿根廷110萬(wàn)t。預(yù)計(jì)2010年世界生物柴油產(chǎn)量可達(dá)1 900萬(wàn)t以上。

3.2國(guó)內(nèi)生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)生物柴油的研究與開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展速度很快，部分科研成果已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。研究?jī)?nèi)容涉及到油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設(shè)備。20世紀(jì)80年代，由上海內(nèi)燃機(jī)研究所和貴州山地農(nóng)機(jī)所聯(lián)合承擔(dān)課題，對(duì)生物柴油的研發(fā)做了大量基礎(chǔ)性的試驗(yàn)探索[16]。許多科研院所和高校在植物油理化特性、酯化工藝、柴油添加劑和柴油機(jī)燃燒性能等方面開展了試驗(yàn)研究，同時(shí)中國(guó)林業(yè)科學(xué)院根據(jù)天然油脂化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研究了生物柴油和高附加值的化工產(chǎn)品綜合制備技術(shù)，使生物柴油的加工利用不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)上可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[17]。但是與國(guó)外相比，我國(guó)在發(fā)展生物柴油方面還有一定的差距，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模還較小[6]。雖然我國(guó)生物柴油的發(fā)展僅處于初級(jí)階段，但是我國(guó)政府對(duì)發(fā)展石油替代燃料非常重視，制定了多項(xiàng)促進(jìn)其大力發(fā)展的政策，“十五”規(guī)劃綱要將發(fā)展生物液體燃料確定為國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。2004年，科技部啟動(dòng)“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“生物燃料油技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)也明確將“工業(yè)規(guī)模生物柴油生產(chǎn)及過(guò)程控制關(guān)鍵技術(shù)””列入“節(jié)約和替代石油關(guān)鍵技術(shù)”中?！笆晃濉眹?guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃中也將生物柴油等生物質(zhì)能源的研發(fā)列在首位[18]。目前我國(guó)生物柴油的研究開發(fā)也取得了一些重大成果。海南正和、四川古杉和福建卓越等公司都已開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，相繼建成了規(guī)模超過(guò)萬(wàn)噸的生產(chǎn)廠，特別是四川古杉以植物油下腳料為原料生產(chǎn)生物柴油，產(chǎn)品的使用性能與0號(hào)柴油相當(dāng)，燃燒后廢物排放指標(biāo)達(dá)到德國(guó)DIN5 1606標(biāo)準(zhǔn)[19]。這標(biāo)志著生物柴油這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)已在中國(guó)大地誕生。生物酶法制取生物柴油也取得了很大進(jìn)步，2007年河北秦皇島領(lǐng)先科技投資建設(shè)國(guó)內(nèi)首家年產(chǎn)10萬(wàn)t生物酶法合成生物柴油產(chǎn)業(yè)，該技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平?？傮w來(lái)看，我國(guó)生物柴油的發(fā)展?fàn)顩r良好，生物柴油已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

4油葵作為生物柴油原料的優(yōu)點(diǎn)

生物柴油的原料必須滿足一定的條件，如區(qū)域可行性、原料價(jià)格和燃油價(jià)格等。選擇油葵作為生物柴油的原料，是由于油葵具有如下一些特殊的性能。

(1)油葵適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)，不占用優(yōu)質(zhì)土地資源。首先，油葵對(duì)氣候溫度要求不高，世界各地區(qū)的各類土壤或各種地貌均可種植[20]。其次，油葵抗逆性強(qiáng):抗旱、抗病、耐鹽堿，作業(yè)簡(jiǎn)單，生育期短。再者，與一般作物相比，種植雜交油葵省工、省肥、省水、省農(nóng)藥，易管理、成本低、效益好。在無(wú)霜期較短地區(qū)可以生產(chǎn)1季，在無(wú)霜期較長(zhǎng)地區(qū)還可以栽培2季，這樣便提高了復(fù)種指數(shù)，增加農(nóng)民收入。第四，雜交油葵是鹽堿地先鋒作物[21]，對(duì)鹽堿地具有很好的改良效果。在全鹽量0.77%的土壤條件下(屬重度鹽漬化)，雜交油葵產(chǎn)量高達(dá)4 395 kg/hm2。有鑒于此，可在我國(guó)沿海鹽堿地、內(nèi)蒙古、新疆等地區(qū)大規(guī)模發(fā)展能源油葵產(chǎn)業(yè)。

(2)油葵的豐產(chǎn)性和高含油率是農(nóng)牧民增收的物質(zhì)基礎(chǔ)。油葵皮薄飽滿出仁率高，一般出仁率達(dá)到75%，而且籽實(shí)含油量高，一般達(dá)到45%~50%。因此，種植雜交油葵可以較大幅度的增加農(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)收入，特別是在我國(guó)較貧困的西部地區(qū)，廣大農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)條件的改善對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

(3)油葵綜合利用潛力大，可以促進(jìn)我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。油葵的花、花盤、莖桿、皮殼的綜合利用價(jià)值也很高?？ㄊ呛芎玫拿墼?，可以發(fā)展養(yǎng)蜂業(yè)?；ūP是畜牧業(yè)的精飼料，最適合飼喂豬、雞，可以做青貯飼養(yǎng)牛羊。花盤含粗蛋白7%~9%，含粗脂肪6.5%~10.5%，幾乎與大麥、燕麥相當(dāng);無(wú)氮浸出物(主要是淀粉)48.9%，高于苜蓿，與燕麥接近;果膠2.4%~3.0%，可以增加飼料的適口性;其灰分含量比大麥、燕麥多2倍。榨油后的餅粕可為發(fā)展畜牧業(yè)提供一部分高質(zhì)量的飼料來(lái)源。秸稈還可作染料和造紙的原料等。

(4)利用向日葵生產(chǎn)柴油，可以為農(nóng)村社會(huì)發(fā)展提供機(jī)會(huì)。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年全球可再生生物柴油年需求量，將從當(dāng)前的1 000萬(wàn)t大幅增加至3 500萬(wàn)t。這為向日葵制造生物柴油提供了廣闊的發(fā)展空間。利用向日葵生產(chǎn)生物柴油，可以走出一條農(nóng)業(yè)產(chǎn)品向工業(yè)品轉(zhuǎn)化的富農(nóng)強(qiáng)農(nóng)之路，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。如果在我國(guó)西部地區(qū)大力發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，必然會(huì)給地方發(fā)展提供新的機(jī)遇，促進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5我國(guó)發(fā)展油葵生物柴油存在的問(wèn)題及解決措施

雖然我國(guó)發(fā)展油葵生物柴油已經(jīng)具備了相應(yīng)的理論依據(jù)，油葵種植也形成了一定的規(guī)模，國(guó)家也出臺(tái)了一系列的優(yōu)惠政策，但油葵生物柴油產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展仍需解決好以下一些問(wèn)題。

(1)提高油葵抗逆性。油葵用作能源植物種植，必須堅(jiān)持不與糧爭(zhēng)地。應(yīng)種植在較為干旱、貧瘠、鹽堿的土地上，因此雖然現(xiàn)有的油葵具有抗旱、抗鹽等優(yōu)良特性，但仍需要提高其抗逆性，以便擴(kuò)大油葵的種植面積，穩(wěn)定原料供應(yīng)。

(2)培育能源油葵新品種。從品種角度分析，油葵含油率和脂肪酸結(jié)構(gòu)成為影響生物柴油轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素，因此，培育生物柴油的專用品種具有重要的意義。

(3)重視油葵生物柴油產(chǎn)業(yè)鏈的綜合加工利用。生物柴油不是油葵生物柴油產(chǎn)業(yè)鏈的唯一產(chǎn)品，它還有秸稈、油餅、甘油及VE 等不同生產(chǎn)階段的副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品的綜合利用，對(duì)于提高向日葵生物柴油產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值具有重要的意義。

6參考文獻(xiàn)

[1] 劉飛翔，劉偉平.基于能源安全與環(huán)境思考的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].科技與產(chǎn)業(yè)，2009，9(10):26-28，68.

[2] 趙宗保，華艷艷，劉波.中國(guó)如何突破生物柴油產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸.中國(guó)生物工程雜志[J].2005，25(11):1-6.

[3] ONAY O，GAINES A F，KOCKAR M O，et al.Comparison of the genera-tion of oil by the extraction and the hydropyrolysis of biomass[J].Fuel，2006，85(3):382-392.

[4] CETINKAYA M，ULUSOY Y，TEKIN Y，et al. Engine and winter road test performances of used cooking oil originated biodiesel[J].Energy Conversion and Management，2005，46(7-8): 1279-1291.

[5] GERPEN J V. Biodiesel processing and production[J].Fuel Processing Technology，2005，86(10):1097-1107.

[6] 朱建良，張冠杰.國(guó)內(nèi)外生物柴油研究生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].化工時(shí)刊，2004，1(18):23-27.

[7] 王月霞.從植物油中生產(chǎn)清潔柴油[J].天然氣與石油，2005，23(3):33-36.

[8] 張呈平，楊建明，呂劍.生物柴油的合成和使用研究進(jìn)展[J].工業(yè)催化，2005，13(5):9-13.

[9] 鞠慶華，曾昌鳳，郭衛(wèi)軍，等.酯交換法制備生物柴油的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2004，23(10):1053-1057.

[10] MA F，CLEMENTS L D，HANNA M A. The effects of catalyst，free fatt acids，and water on tranesterication of beef tallow[J].Trans ASAE，1998，41(5):1261-1264.

[11] 孫世堯，賀華陽(yáng)，王連鴛，等.超臨界甲醇中制備生物柴油[J].精細(xì)化工，2005，22(12):916-919.

[12] KARAOSMANOGLU F，AKDAG A，CIGIZOGLU K B. Biodiesel from rapeseed oil of Turkish as an alternative fuels[J].Applied biochemistry and biotechnology，1996，61(3):251-265.

[13] FREDERIC S，ELISABETH V.Vegetable oil methy l ester as a diesel substitute[J].Chem Ind，1994(7):863-865.

[14] BOOCOCK D G B，KONAR S K，MAO V，et al. Fast Formation of High-purity Methy l Easters form Vegetable Oils[J].American Oil Chemists’Soliety，1998，75(9):1167-1172.

[15] 王茂麗，周德翼，韓媛.世界生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)中國(guó)油料市場(chǎng)的影響[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2009(4):55-57.

[16] 于鳳文，計(jì)建炳.生物柴油的現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].能源環(huán)境保護(hù)，2003，17(6):16-17，21.

[17] 蔣劍春，應(yīng)浩.中國(guó)林業(yè)生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2005，25(B10):5-9.

[18] 金青哲，劉元法，岳琨.生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)[J].糧油加工，2006(1):57-60.

[19] 王永紅，劉泉山.國(guó)內(nèi)外生物柴油的研究應(yīng)用進(jìn)展[J].油與燃料，2003(1):20-24.

篇8

電池在我們的生活中發(fā)揮著非常重要的作用，但在使用過(guò)程中卻帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。一節(jié)一號(hào)電池腐爛在地里，能使一平方米土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)迫使我們尋找電池發(fā)展的新出路，生物燃料電池的問(wèn)世讓我們看到了曙光。本文初步介紹了生物燃料電池的基本情況，以期能開闊視野，對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)有所裨益。

1穿越歷史，生物燃料電池向我們走來(lái)

早在19世紀(jì)初，英國(guó)化學(xué)家戴維就提出了燃料電池的設(shè)想，1839年英國(guó)人格拉夫發(fā)明了最早的氫燃料電池[1]?？梢哉f(shuō)發(fā)展到今天，氫燃料電池已成為了最成熟的燃料電池，但在氫氣的制備、輸送、電池的能量轉(zhuǎn)化率、使用安全性等方面存在許多問(wèn)題，陷入了尷尬的發(fā)展處境[2]。生物燃料電池的出現(xiàn)又讓我們充滿了新的期待。

生物燃料電池的發(fā)展可追溯到20世紀(jì)初，1910年英國(guó)杜漢姆大學(xué)植物學(xué)教授Michael Cresse Potter用酵母和大腸桿菌進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了微生物也可以產(chǎn)生電流,從而拉開了生物燃料電池研究的序幕。六十年代，為了將長(zhǎng)途太空飛行中的有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成電能，美國(guó)航空航天管理局投入了大量的人力和物力進(jìn)行研究，真正掀起了生物燃料電池研究的。后來(lái)盡管由于技術(shù)原因，生物燃料電池曾一度陷入停滯狀態(tài)，但七、八十年代出現(xiàn)的石油危機(jī)又讓電池家族的新成員成為人們矚目的中心，自此之后迎來(lái)了更加廣闊的發(fā)展前景[3]。

簡(jiǎn)言之，生物燃料電池就是以微生物、酶為催化劑，將有機(jī)物（如糖類等）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種電化學(xué)裝置。根據(jù)電池中使用的催化劑種類，可將生物燃料電池分為微生物燃料電池和酶燃料電池兩種類型。

2兩種典型的生物燃料電池

2.1 微生物燃料電池

典型的微生物燃料電池如上圖所示，它由陽(yáng)極室和陰極室組成，質(zhì)子交換膜將兩室分隔開。它的基本工作原理可分為四步來(lái)描述:(1)在微生物的作用下，燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)釋放出電子;(2)介體捕獲電子并將其運(yùn)送至陽(yáng)極;(3)電子經(jīng)外電路抵達(dá)陰極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室;(4)氧氣在陰極接收電子，發(fā)生還原反應(yīng)。我們以葡萄糖為例來(lái)具體地說(shuō)明這個(gè)過(guò)程[1]：

陽(yáng)極半反應(yīng)：

C6H12O6+6H2O6CO2+24H++24e-E0=0.014V

氧化態(tài)介體 + e-還原態(tài)介體

陰極半反應(yīng):

6O2+24H++24e-12H2O E0=1.23V

2.2 酶燃料電池

如下圖，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和輔酶的作用下失去電子被氧化成葡萄糖酸，電子由介體運(yùn)送至陽(yáng)極，再經(jīng)外電路到陰極。雙氧水得到電子，并在微過(guò)氧化酶的作用下還原成水。

陽(yáng)極半反應(yīng)：葡萄糖葡萄糖酸＋2H++2e

陰極半反應(yīng)：H2O2+2H++2e2H2O[3]

2.3生物燃料電池中的介體及其作用

2.3.1介體的作用

在生物電池的設(shè)計(jì)中一個(gè)最大的技術(shù)瓶頸就是如何有效地將電子從底物運(yùn)送至電池的陽(yáng)極?？茖W(xué)家設(shè)想在陽(yáng)極室加入一種或幾種化學(xué)物質(zhì)，作為運(yùn)輸電子的介體。介體的作用如圖3所示。

2.3.2 介體需滿足的條件[1][3]

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)充當(dāng)介體的分子必須具備嚴(yán)格的條件：①介體的氧化還原電極電勢(shì)應(yīng)與代謝物的電勢(shì)相一致；②介體的氧化態(tài)和還原態(tài)都應(yīng)易溶于電解質(zhì)溶液；③在溶液中有足夠的穩(wěn)定性且不能吸附在細(xì)菌細(xì)胞或電極的表面；④介體的電極反應(yīng)快；⑤微生物燃料電池中的介體應(yīng)易于穿透細(xì)胞膜且對(duì)微生物無(wú)毒害作用；⑥微生物燃料電池中的介體在得到電子后應(yīng)易于從細(xì)胞膜中出來(lái)；⑦介體的任一種氧化態(tài)都不會(huì)對(duì)微生物的代謝過(guò)程造成干擾。

生物燃料電池中常用的介體有硫堇、EDTA-Fe(Ⅲ)、亞甲基藍(lán)、中性紅等。

3 生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的化學(xué)電池技術(shù)相比，生物燃料電池具有操作上和功能上的優(yōu)勢(shì)（表1）。首先它將底物直接轉(zhuǎn)化為電能，保證了具有高的能量轉(zhuǎn)化效率。其次，不同于現(xiàn)有的生物能處理，生物燃料電池能在常溫、常壓甚至是低溫的環(huán)境條件下都能夠有效運(yùn)作，電池維護(hù)成本低、安全性強(qiáng)。第三，生物燃料電池不需要進(jìn)行廢氣處理，因?yàn)樗a(chǎn)生的廢氣的主要組分是二氧化碳，不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的副產(chǎn)物。第四，生物燃料電池具有生物相容性，利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧為原料的生物燃料電池可以直接植入人體。第五，在缺乏電力基礎(chǔ)設(shè)施的局部地區(qū)，生物燃料電池具有廣泛應(yīng)用的潛力。

表1化學(xué)燃料電池與生物燃料電池比較[3]

4生物燃料電池的用途[1][5]

4.1改善汽車的燃料結(jié)構(gòu)

使用生物燃料電池，1L糖類物質(zhì)的濃溶液氧化產(chǎn)生的電能可供一輛中型汽車行駛25-30 Km,如果汽車的油箱為50L的話，裝滿糖后可連續(xù)行駛1000Km而不需要再補(bǔ)充能源。使用生物燃料電池，一方面可控制因化石燃料燃燒導(dǎo)致的空氣污染問(wèn)題，另一方面還可避免因發(fā)生交通事故而引發(fā)的汽油起火燃燒甚至是爆炸。

4.2污水處理

2005年，由美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家洛根率領(lǐng)的一個(gè)研發(fā)小組宣布，他們研制出一種新型的微生物燃料電池，可以把未經(jīng)處理的污水轉(zhuǎn)變成干凈用水和電能。

4.3為可植入人體內(nèi)的設(shè)備提供能量支持

2005年日本東北大學(xué)教授西澤松彥領(lǐng)導(dǎo)的研究小組新開發(fā)出了一種利用血液中的糖分發(fā)電的燃料電池。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內(nèi)的測(cè)定血糖值的裝置提供充足電量、為心臟起搏器提供能量。

4.4 在機(jī)器人設(shè)計(jì)中的作用

2001年英國(guó)西英格蘭大學(xué)的科學(xué)家們研制出了一種名為“Slugbot”的機(jī)器人（如圖5），專門用于搜捕危害種植業(yè)的鼻涕蟲。“Slugbot”將抓獲的鼻涕蟲放在一容器里，在酶的作用下將其轉(zhuǎn)化成電能。

2000年美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)科學(xué)家斯圖亞特.威爾金森（Stuart Wilkinson）宣稱，他們已經(jīng)研制出了一種需要吃肉以給體內(nèi)補(bǔ)充電能的機(jī)器人Chew Chew。 這種機(jī)器人體內(nèi)裝有一塊微生物燃料電池，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和工作提供動(dòng)力。這種微生物燃料電池可以通過(guò)細(xì)菌產(chǎn)生酶，消化肉類食物，然后把獲取的能量再轉(zhuǎn)化為電能，供給機(jī)器人使用。

4.5在航空航天上的使用

為處理密閉的宇宙飛船里宇航員排出的尿液，美國(guó)宇航局設(shè)計(jì)了一種巧妙的方案：用微生物中的芽孢桿菌來(lái)處理尿液，產(chǎn)生氨氣，以氨氣作為微生物電池的電極活性物質(zhì)，這樣既處理了尿液，又得到了電能。一般在宇航條件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦電力。

5 生物燃料電池發(fā)展展望

在化石燃料日趨緊張、環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，生物燃料電池以其良好的性能向我們展示了一個(gè)美好的發(fā)展前景。但不可否認(rèn)的是，由于技術(shù)條件的制約，目前生物燃料電池的研究和使用還處于不成熟階段：電池的輸出功率小、使用壽命短。例如美國(guó)得克薩斯大學(xué)亞當(dāng)?海勒博士研制的葡萄生物電池能提供的功率僅為2.4微瓦，這說(shuō)明要點(diǎn)燃一個(gè)小燈泡需要100萬(wàn)株葡萄，并且產(chǎn)電能每天都在衰減。由此導(dǎo)致生物燃料電池的使用范圍非常狹小，遠(yuǎn)沒有達(dá)到全面推廣的時(shí)期。研究人員正在積極研究，努力克服這一瓶頸。

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5.1開發(fā)無(wú)介體生物燃料電池[5]

有一類鐵還原性微生物，由于其細(xì)胞膜上有豐富的細(xì)胞色素，表現(xiàn)出較強(qiáng)的電化學(xué)活性，在生物電池中能直接將電子轉(zhuǎn)移至陽(yáng)極而不需要借助任何介體。研究表明Rhodoferax ferrireduler和Geobacteraceae種群的微生物都具有這種功能，它們?cè)陔姵貎?nèi)發(fā)生的反應(yīng)可表示為：

C6H12O6+6H2O+24Fe(Ⅲ) 6CO2+24Fe(Ⅱ)+24H+

+24e-。

無(wú)介體生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為有充足的空間，有利于提高電子轉(zhuǎn)移的效率和速率。

5.2加強(qiáng)對(duì)電極的修飾[4]

學(xué)者Derek R. Lovley等用石墨氈和石墨泡沫代替碳棒作為電池的陽(yáng)極，研究發(fā)現(xiàn)電池的電能輸出大大增加，約為原來(lái)的三倍。說(shuō)明增大電極的表面積可以增大吸附在電極表面的微生物和酶的密度，從而增加電量的輸出。

Zhen He等在微生物燃料電池中用微生物來(lái)修飾陰極，加快了氧氣的還原反應(yīng)速率，極大地提高了電池輸出的電流密度。

5.3 選擇合適的質(zhì)子交換膜[4][6]

質(zhì)子交換膜能有效地維持電池兩極室內(nèi)酸堿度的平衡，保證電池反應(yīng)的正常進(jìn)行。Liu和Logan在電池的設(shè)計(jì)中取消了質(zhì)子交換膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電池的庫(kù)侖輸出效率由55%降到了12%；Min et al.研究發(fā)現(xiàn)如果氧氣由陰極室進(jìn)入陽(yáng)極室，電池的庫(kù)侖輸出效率會(huì)從55%降至19%。這說(shuō)明質(zhì)子交換膜的質(zhì)量好壞關(guān)系到生物燃料電池的性能，選擇合適的質(zhì)子交換膜，增強(qiáng)質(zhì)子的穿透性而降低氧氣的擴(kuò)散成為了生物燃料電池開發(fā)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

5.4 開發(fā)光化學(xué)生物燃料電池[5]

利用光合細(xì)菌或藻類吸收太陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為光化學(xué)生物燃料電池。科學(xué)家曾設(shè)計(jì)出這樣的一種電池：用石墨作陽(yáng)極，陽(yáng)極室內(nèi)有項(xiàng)圈藻和可溶性奎寧介體；陰極也為石墨電極，電解質(zhì)溶液為鐵氰化鉀。把這種電池先放在陽(yáng)光下光照10小時(shí)，然后在黑暗的環(huán)境中放置10小時(shí)，發(fā)現(xiàn)可產(chǎn)生1mA的電流（外電路電阻為500歐），只不過(guò)光子轉(zhuǎn)化成電子的效率只有0.2%。后來(lái)人們又用Synechococcus細(xì)菌來(lái)代替項(xiàng)圈藻，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化率可提高到3.3%。

參考文獻(xiàn)：

[1] A.K.Shukla,P.Suresh,S.Berchmans ,A.Rajendran.Biological fuel cells and their applications[J]. Current Science,2004,(4):455-468.

[2] 沈萍.微生物學(xué)[M].北京： 高等教育出版社， 2000,446-450.

[3] 劉強(qiáng)，許鑫華，任光雷，王為.酶生物燃料電池[J].化學(xué)進(jìn)展，2006,(11):1530-1536.

[4] 連靜，祝學(xué)遠(yuǎn)，李浩然，馮雅麗.直接微生物燃料電池的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2005,(22):1671-1815.

[5] Frank Davis and Séamus P.J.Higson.Biofuel cells-Recent advances and applications[J].Biosensors and Bioelectronics, 2007,(22):1224-1235.

[6] Alyssa L.Walker,Charles W.Walker Jr.Biological fuel cell and an application as a reserve power source[J].Journal of Power Sources,2006,(160):123-129.

[7]袁麗霞.多種多樣的電池[J].化學(xué)教學(xué),2006,(12):53-56.

[8]仇紅亮.漫談氫能源發(fā)展的尷尬[J].化學(xué)教學(xué)，2005,(6):37-38.

致謝：本文在寫作過(guò)程中，得到化學(xué)系樂(lè)翠娣老師的指導(dǎo)和幫助，謹(jǐn)致以誠(chéng)摯的謝意!

篇9

    在生產(chǎn)混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過(guò)程中,水污染嚴(yán)重,而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產(chǎn)品,為了降低污染,減少浪費(fèi),生產(chǎn)企業(yè)采取了一系列措施,包括:過(guò)濾過(guò)程中滯留水的回用,反應(yīng)器洗滌水的循環(huán)利用,高壓泵采用閉環(huán)冷卻系統(tǒng),控制原料、產(chǎn)品和水的跑冒滴漏,充分利用固體廢物中的最終產(chǎn)品等。經(jīng)過(guò)工藝路線改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn),提高了經(jīng)濟(jì)效益[29]。清潔的反應(yīng)體系反應(yīng)體系對(duì)反應(yīng)十分重要,以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態(tài)水和離子液體等作為清潔生產(chǎn)的反應(yīng)體系,可以獲得良好的反應(yīng)效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進(jìn)行水楊酸合成,CO2既作為溶劑,又作為反應(yīng)物,成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應(yīng)介質(zhì),提取黃姜中的薯蕷皂苷,發(fā)現(xiàn)其可以克服傳統(tǒng)水解法需要加堿中和、水消耗大和環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結(jié)合測(cè)水質(zhì)中有機(jī)碳含量,發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)快,氧化徹底,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。Lv等[33]利用高溫液態(tài)水的特性水解生物質(zhì)資源生產(chǎn)化工原料,如木糖水解等,具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應(yīng)介質(zhì),不僅可替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑或酸堿用作化工反應(yīng)和分離的新介質(zhì),而且具有作為新型磁性材料、納微結(jié)構(gòu)功能材料、材料、航空航天推進(jìn)劑等的潛力[34]。磁性功能化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強(qiáng)等特性[35],在有機(jī)合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑,具有產(chǎn)物易分離、可回收重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。超常規(guī)反應(yīng)技術(shù)由于人們對(duì)物質(zhì)狀態(tài)和反應(yīng)過(guò)程的認(rèn)識(shí)有限,對(duì)物質(zhì)的利用主要基于其正常狀態(tài)下的物性。隨著人們對(duì)各種物質(zhì)處于不同極限狀態(tài)的特性的研究,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程在極限狀態(tài)下的特性受到化工界的廣泛關(guān)注,于是各種超常規(guī)狀態(tài)的技術(shù)不斷涌現(xiàn),如超臨界流體技術(shù)、超重力技術(shù)等。超臨界流體技術(shù)超臨界流體指的是處于臨界點(diǎn)以上溫度和壓力區(qū)域下的流體,在臨界點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)物性急劇變化的現(xiàn)象。利用流體超臨界狀態(tài)特性的技術(shù)稱為超臨界流體技術(shù),如超臨界法制備微粒技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)等。利用超臨界法制備微粒技術(shù)有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒,與常規(guī)的機(jī)械加工法、重結(jié)晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比,制備的微粒粒徑較小,粒徑分布均勻,而且解決了有機(jī)溶劑殘留等問(wèn)題,具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)[36]。超臨界技術(shù)是未來(lái)大規(guī)模制生物燃料的理想方法,特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。

    與傳統(tǒng)的生物燃料生產(chǎn)方法相比,超臨界流體技術(shù)具有反應(yīng)快、生產(chǎn)率高、易于連續(xù)操作、而且不需要催化劑等優(yōu)勢(shì),但操作壓力和溫度高,材料成本高,難以推廣應(yīng)用[37]。超臨界流體萃取技術(shù)是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規(guī)的溶解能力而發(fā)展起來(lái)的化工分離技術(shù)。與其它分離技術(shù)相比,超臨界流體萃取技術(shù)具有適用性廣、效率高、所得產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn),是一種典型的綠色化工分離技術(shù)。超臨界流體萃取技術(shù)在處理常規(guī)法難以處理的廢水中的有機(jī)物和高分子材料等方面具有顯著的優(yōu)越性,在污染治理方面可以發(fā)揮重要作用[38]。超重力技術(shù)在超重力環(huán)境下的物理和化學(xué)變化過(guò)程的應(yīng)用技術(shù)叫超重力技術(shù)。與傳統(tǒng)塔器相比,在超重力環(huán)境下,微觀混合和傳質(zhì)過(guò)程得到高度強(qiáng)化,因此超重力技術(shù)的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注[39]。超重力技術(shù)在分離方面的工業(yè)應(yīng)用比較廣泛,如超重力脫氧技術(shù)、超重力脫硫技術(shù)和超重力脫揮技術(shù)等[40]。超重力技術(shù)在反應(yīng)中的應(yīng)用也比較多,如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用等[41]。浙江工業(yè)大學(xué)研發(fā)的折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,與傳統(tǒng)的塔器設(shè)備相比,該設(shè)備高度降低1~2個(gè)數(shù)量級(jí),可節(jié)省場(chǎng)地和材料[42]。其它超常狀態(tài)技術(shù)除超臨界流體技術(shù)和超重力技術(shù)外,還有其它極限技術(shù),如超高溫技術(shù)、超高壓技術(shù)、超真空技術(shù)、超低溫技術(shù)等。隨著高科技的迅速發(fā)展,這超些常規(guī)技術(shù)在化工領(lǐng)域的研究和應(yīng)用將越來(lái)越多[43]。催化技術(shù)催化技術(shù)是化學(xué)工業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的主要方法。在有機(jī)化工中,為了得到盡可能多的目標(biāo)產(chǎn)品,減少副產(chǎn)品和廢物,除了采用合適的工藝設(shè)備和工藝線路外,非常重要的是采用高效環(huán)保的催化劑,如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑,催化選擇性極高,無(wú)副反應(yīng),便于過(guò)程控制和產(chǎn)品分離?？茖W(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉(zhuǎn)化成支鏈,作為甲基丙烯酸甲酯前體,這意味著在常規(guī)的化學(xué)路線基礎(chǔ)上有可能會(huì)延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們?cè)诶妹复呋瘎r(shí),也在探索研究模擬酶催化劑,如將分子印跡法應(yīng)用于聚合物模擬酶催化劑的設(shè)計(jì)合成中,制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環(huán)境、高穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方,如果能將固體催化劑堅(jiān)固耐用、容易與產(chǎn)品分離、耐高溫等特點(diǎn)與酶催化劑活性高、變構(gòu)效應(yīng)好、選擇性控制精度高的特點(diǎn)結(jié)合,合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優(yōu)點(diǎn)于一體的催化劑,則化學(xué)反應(yīng)中的清潔生產(chǎn)又將有進(jìn)一步的突破[46]。在化學(xué)工業(yè)中,特別是精細(xì)化工中,除了催化劑化學(xué)選擇性外,催化劑區(qū)位選擇性、立體選擇性和對(duì)映體選擇性具有非常重要的作用[47],如不對(duì)稱加氫反應(yīng)催化劑。目前,不對(duì)稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應(yīng),人們可以根據(jù)生物界的反應(yīng)特點(diǎn)研制仿生催化劑,提高催化效率。葉長(zhǎng)英等[49]根據(jù)生物表面具有多層次微米和納米復(fù)合結(jié)構(gòu),以便最大限度地捕獲光子進(jìn)行光合作用的特點(diǎn),采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結(jié)構(gòu)的二氧化鈦催化劑微球,應(yīng)用于苯酚光催化降解,發(fā)現(xiàn)其具有良好的催化能力,而且在實(shí)際工程應(yīng)用中易沉降分離,有利于光催化技術(shù)在實(shí)際工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。

    化工設(shè)備技術(shù)隨著化工工藝的進(jìn)步和發(fā)展以及環(huán)保要求的不斷提高,化工設(shè)備技術(shù)也不斷發(fā)展和完善。目前,化工設(shè)備逐漸專業(yè)化、系列化,并朝著大型化、微型化和智能化方向發(fā)展。化工設(shè)備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進(jìn)控制技術(shù)方向發(fā)展[50]。其中換熱器趨向大型化,并向低溫差和低壓力損失的方向發(fā)展,壓縮機(jī)向超高壓方向發(fā)展,化工流程泵向超低溫方向發(fā)展等。與設(shè)備大型化發(fā)展相反,化工設(shè)備的另一個(gè)發(fā)展方向是朝著小型化和微型化方向發(fā)展。微反應(yīng)器技術(shù)是把化學(xué)反應(yīng)控制在盡量微小的空間內(nèi),化學(xué)反應(yīng)空間的數(shù)量級(jí)一般為微米甚至納米,化學(xué)反應(yīng)速率快,轉(zhuǎn)化率和收率高,并能解決強(qiáng)腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問(wèn)題,具有清潔生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),在化學(xué)合成、化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究和工藝開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[51]。目前已有微反應(yīng)器用于工業(yè)化生產(chǎn),產(chǎn)量可達(dá)幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業(yè)化不斷融合,化工生產(chǎn)系統(tǒng)逐漸智能化?；ぴO(shè)備的智能化包括兩個(gè)方面:一是設(shè)備控制的智能化;二是設(shè)備設(shè)計(jì)的智能化[53]。設(shè)備智能化是提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量,提高能源利用率以及滿足環(huán)境要求的重要方向。清潔能源現(xiàn)在化學(xué)工業(yè)的供能主要來(lái)自石油和煤炭,這兩種能源在消耗過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量的污染,而且石油和煤炭在開采過(guò)程中也會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。面對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)節(jié)能減排的重壓,使用清潔能源是發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了降低對(duì)環(huán)境造成的污染,人們努力開發(fā)清潔的能源技術(shù),包括利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岬?。但開發(fā)和利用這些清潔能源技術(shù)并不一定清潔[54],因?yàn)楸M管清潔能源利用時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)污染或少污染,但從整個(gè)生命周期來(lái)看,清潔能源的開發(fā)和使用實(shí)際上需要從其它環(huán)節(jié)獲取資源或者將污染轉(zhuǎn)移到其環(huán)節(jié)。生物燃料是一種比較清潔的燃料,是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的理想替代燃料。目前先進(jìn)的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)有超臨界流體技術(shù),包括采用酯交換反應(yīng)利用植物油生產(chǎn)生物柴油、通過(guò)生物質(zhì)氣化和生物質(zhì)液化制取生物油。但目前生物燃料生產(chǎn)的成本比較高,難以推廣應(yīng)用[37]。目前,國(guó)內(nèi)外有關(guān)清潔能源的研究熱點(diǎn)除了核能、太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能和生物質(zhì)能外,還有常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣。天然氣是一種清潔能源,但隨著常規(guī)天然氣資源的逐漸減少,開發(fā)難度不斷加大,以頁(yè)巖氣、煤層氣為主的非常規(guī)天然氣將成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)[55]。我國(guó)第一部《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011—2015)》提出,到2015年,頁(yè)巖氣將初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),產(chǎn)量將達(dá)到65億立方米/年,到2020年,產(chǎn)量最高達(dá)到1000億立方米。雖然頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)已是大勢(shì)所趨,但伴隨著開發(fā)的熱潮,開采技術(shù)制約、開采過(guò)程中的環(huán)境污染和破壞、初期投入大、開發(fā)成本高、回報(bào)周期長(zhǎng)等方面仍面臨爭(zhēng)議。但毋庸置疑,隨著技術(shù)進(jìn)步和能源安全問(wèn)題的日益凸顯,非常規(guī)天然氣在未來(lái)化工領(lǐng)域中的應(yīng)用還是非常有前景的。盡管關(guān)于清潔能源的開發(fā)與利用的研究很多,但在化工領(lǐng)域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限,有關(guān)取代技術(shù)需要進(jìn)一步研究。為推進(jìn)燃煤工業(yè)鍋爐清潔燃料替代,加強(qiáng)工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排,上海市為天然氣優(yōu)化替代燃煤提出菜單式的技術(shù)指導(dǎo)以及余熱深度利用技術(shù),開發(fā)生物質(zhì)氣化氣部分替代燃煤的混燒技術(shù),為清潔能源替代專項(xiàng)工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試?yán)们鍧嵉目稍偕茉创婊茉礊橐苯鹕a(chǎn)提供能量支持,提出“風(fēng)光互補(bǔ)非碳冶金”,以減少碳排放。通過(guò)研究,解決清潔能源利用技術(shù)與鋼鐵冶金技術(shù)相融問(wèn)題,最終確立的系統(tǒng)單元之間,基本滿足了能量的協(xié)調(diào)匹配,能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風(fēng)光互補(bǔ)”思路為化工企業(yè)中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。

    研究熱點(diǎn)

篇10

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)能源；發(fā)展問(wèn)題；農(nóng)村；政策建議

能源是社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最基本驅(qū)動(dòng)力，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求和消耗也在與日俱增，而傳統(tǒng)化石能源的過(guò)度開采和使用引發(fā)了一系列嚴(yán)峻的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

化石能源的過(guò)度使用產(chǎn)生了大量的溫室氣體，是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要因素。2002-2007年間，我國(guó)二氧化碳排放量翻了一番，2008年二氧化碳排放量超過(guò)美國(guó)，成為全球最大的二氧化碳排放國(guó)，這使我國(guó)面臨巨大的國(guó)際壓力和生態(tài)壓力，如何減少碳排放量成為我國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中急需解決的問(wèn)題。同時(shí)，我國(guó)的傳統(tǒng)能源正在逐漸枯竭，譬如煤炭人均擁有量只相當(dāng)于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均資源量?jī)H為世界平均水平的1/15左右，均屬于世界較低水平。這造成了我國(guó)對(duì)能源進(jìn)口的依存度較高，能源安全問(wèn)題逐漸突顯。

對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，開發(fā)利用新型能源是我國(guó)解決這些問(wèn)題的最有效途徑。然而，原本作為我國(guó)重點(diǎn)開發(fā)的新型能源之一的核能，由于日本的核泄漏事件，其安全問(wèn)題再一次引起了爭(zhēng)議。太陽(yáng)能、水能、地?zé)崮艿刃滦湍茉从捎谄洳环€(wěn)定性和地域局限性，在發(fā)展上也受到了限制。因此，選擇符合我國(guó)客觀條件、適應(yīng)發(fā)展需要的新型能源，成為了我國(guó)能源戰(zhàn)略中的關(guān)鍵步驟，也是我國(guó)未來(lái)能源戰(zhàn)略的發(fā)展方向。

在國(guó)家制定的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，把新能源產(chǎn)業(yè)列為了現(xiàn)階段的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，而生物質(zhì)能源更是被作為其中的重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行發(fā)展。生物質(zhì)能源因其具備其它新型能源所不具備的分布廣泛性、易獲得性和使用安全性等優(yōu)點(diǎn)，而成為了最佳替代能源。積極推進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將有效緩解我國(guó)的能源短缺的局面，對(duì)保障國(guó)家能源安全，改善生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

一、我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展的現(xiàn)狀

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)資源極為豐富，品種多樣，分布廣泛。據(jù)農(nóng)業(yè)部測(cè)算，全國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈約有7億多噸，農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物（包括稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣等）超過(guò)1億噸，畜禽糞便以及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)有機(jī)廢水超過(guò)30億噸，用于生產(chǎn)燃料乙醇的糧食超過(guò)了500萬(wàn)噸。另外，我國(guó)目前有759.6萬(wàn)hm2的土地可用于能源農(nóng)業(yè)，有6753萬(wàn)hm2土地可用于能源林業(yè)，有333.33萬(wàn)hm2可利用的海岸灘涂和大量的內(nèi)陸水域，可用來(lái)培植油藻來(lái)制取生物柴油。由此可見，我國(guó)具有發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的良好資源優(yōu)勢(shì)，而隨著國(guó)家對(duì)生物質(zhì)能源開發(fā)的重視，我國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，進(jìn)展十分顯著。

（一）沼氣產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模

我國(guó)政府十分重視沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)沼氣產(chǎn)業(yè)的投入力度正在不斷加大，截止到2010年，僅中央對(duì)農(nóng)村沼氣建設(shè)的投入資金已經(jīng)高達(dá)242億元。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已建設(shè)大中型沼氣工程2.26萬(wàn)處、養(yǎng)殖小區(qū)和聯(lián)戶沼氣工程1.99萬(wàn)處、秸稈沼氣示范工程47處，沼氣產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。目前，國(guó)家有關(guān)部門已安排專項(xiàng)資金用于沼氣的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，努力推進(jìn)“戶用沼氣”向“產(chǎn)業(yè)沼氣”的發(fā)展，重點(diǎn)扶持特大型沼氣工程或者大中型沼氣工程的建設(shè)，并選用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，對(duì)沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)。

（二）生物乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快

我國(guó)在2000年啟動(dòng)了燃料乙醇項(xiàng)目，并作為“十五”期間的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃。中央總共投入4.8億元人民幣在河南、安徽、吉林、黑龍江先后建立了四家糧食轉(zhuǎn)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)，到2007年四家企業(yè)總計(jì)產(chǎn)量超過(guò)了145萬(wàn)噸。2007年底，在廣西北海合浦投資建立的以木薯為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)正式投入生產(chǎn)，年產(chǎn)燃料乙醇20萬(wàn)噸。這是我國(guó)正式投產(chǎn)的第一家以非糧作物為原料的乙醇生產(chǎn)企業(yè)，標(biāo)志著我國(guó)正式步入了燃料乙醇生產(chǎn)的“非糧化”。至2008年，我國(guó)已經(jīng)在全國(guó)十個(gè)省份推廣使用了乙醇汽油，極大地促進(jìn)了我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2010年，我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了200萬(wàn)噸，繼美國(guó)、巴西之后，位居世界第三。到2020年，預(yù)計(jì)將超過(guò)1000萬(wàn)噸，這將使我國(guó)的石油進(jìn)口量降低10%。

（三）生物柴油發(fā)展亟待加強(qiáng)

我國(guó)早在十多年前就開始了生物柴油的研究和推廣，以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的柴油緊缺問(wèn)題，但是由于生物柴油的生產(chǎn)成本較高，對(duì)技術(shù)的要求也比較苛刻，而且我國(guó)用于生產(chǎn)生物柴油的原材料供應(yīng)嚴(yán)重不足，這些外部條件成為了制約發(fā)展的重要因素。而且沒有國(guó)家的財(cái)政補(bǔ)貼，也在很大程度上影響了企業(yè)的生產(chǎn)積極性，目前國(guó)內(nèi)每年150萬(wàn)噸生物柴油的產(chǎn)能，實(shí)際上只有30-40萬(wàn)噸的產(chǎn)量，大部分處于閑置狀態(tài)。生物柴油作為我國(guó)能源替代戰(zhàn)略的重要組成部分，直接關(guān)系到未來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就目前的狀況而言，亟待政府的大力扶持。

二、國(guó)外生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略

為了更好地推動(dòng)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，許多國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展規(guī)劃，設(shè)立專門的科研機(jī)構(gòu)和管理部門，并制定了相關(guān)的法律法規(guī)、財(cái)稅政策和扶持辦法，取得了較好的成果，這些經(jīng)驗(yàn)是十分值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的。

（一）制定國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略

2002年，美國(guó)能源部和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合提出了《生物質(zhì)技術(shù)路線圖》，對(duì)生物質(zhì)能源和生物質(zhì)產(chǎn)品做出了長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，計(jì)劃到2020年使生物質(zhì)能源和生物質(zhì)產(chǎn)品較2000年增加10倍，達(dá)到能源總消耗量的25%。上世紀(jì)九十年代初，歐盟委員會(huì)通過(guò)決議決定發(fā)展生物質(zhì)能源，并鼓勵(lì)生產(chǎn)和使用燃料乙醇，計(jì)劃到2020年運(yùn)輸燃料的20%將用燃料乙醇等生物燃料進(jìn)行替代。巴西政府在1975年制定了全國(guó)性的生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略，提出要重點(diǎn)發(fā)展以甘蔗為原材料的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)和乙醇汽油的推廣。政府先后投入數(shù)十億美元的資金用于該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并制定了相關(guān)的法律法規(guī)和優(yōu)惠政策，目前巴西已經(jīng)成為世界最大的燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)。（二）設(shè)立專門的科研機(jī)構(gòu)和管理機(jī)構(gòu)

德國(guó)政府為更好地發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，在1993年專門成立了生物質(zhì)原材料和生物質(zhì)能源研究中心，該研究中心專門負(fù)責(zé)全國(guó)生物質(zhì)能源作物的研究和開發(fā)，以及新技術(shù)、新工藝的推廣等。2002年，美國(guó)政府組建了“生物質(zhì)項(xiàng)目辦公室”，成立了專門的生物質(zhì)技術(shù)咨詢委員會(huì)，主要為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)制定發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線。

（三）政策扶持

歐美國(guó)家采用政府行為來(lái)為生物質(zhì)能源的發(fā)展提供支持，通過(guò)增加研發(fā)投入，提出補(bǔ)貼，實(shí)施政府采購(gòu)，制定優(yōu)惠稅收政策和對(duì)生物質(zhì)能源的流通環(huán)節(jié)給予補(bǔ)貼等手段來(lái)扶持生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是通過(guò)產(chǎn)業(yè)化支持來(lái)加速生物質(zhì)能源的技術(shù)革新和規(guī)模擴(kuò)大，這些措施都有效促進(jìn)了本國(guó)的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的快速、高效發(fā)展。

三、促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展的政策意見

我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展已被列為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，是未來(lái)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政府的大力扶持，行政手段不但可以為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入動(dòng)力，也可以為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利的外部環(huán)境。

（一）整體發(fā)展，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈整合

生物質(zhì)能源的生產(chǎn)過(guò)程是由許多環(huán)節(jié)組成的，包括前期的技術(shù)研發(fā)，原料生產(chǎn)，中期的能源轉(zhuǎn)換，后期的銷售、使用，所有這些環(huán)節(jié)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。通過(guò)對(duì)整條產(chǎn)業(yè)鏈上各參與單位的組合、協(xié)調(diào)和整體化布局，既可以提高整條產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)效率，也可以使整個(gè)產(chǎn)業(yè)的效益達(dá)到最大化。各地方政府應(yīng)該根據(jù)本地資源優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行橫向和縱向整合。橫向整合是指通過(guò)提高生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈上同類型企業(yè)的集中度，采用打造生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)和生物質(zhì)原料生產(chǎn)基地的方式，來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。通過(guò)集群優(yōu)勢(shì)來(lái)降低成本，獲得價(jià)格優(yōu)勢(shì)，從而擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，達(dá)到產(chǎn)業(yè)效益的最大化?？v向整合是指對(duì)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈上下游的所有參與單位進(jìn)行縱向約束，使它們產(chǎn)生互相聯(lián)動(dòng)，從產(chǎn)品研發(fā)、原料生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換到銷售都根據(jù)所制訂的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一體化生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品定價(jià)的控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)縱向利潤(rùn)最大化。通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈整合不僅可以壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，還可以培植本地龍頭企業(yè)和名優(yōu)產(chǎn)品，增加企業(yè)利潤(rùn)，加快生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展，促進(jìn)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平的提高。

（二）創(chuàng)造有利條件，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)參與

在我國(guó)的民營(yíng)企業(yè)中有很大一部分具有鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)背景，它們對(duì)農(nóng)村的社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境有比較深入的了解，有一定的群眾基礎(chǔ)和信息優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，民營(yíng)企業(yè)具有靈活的經(jīng)營(yíng)體制和快速的市場(chǎng)反映能力，在新興產(chǎn)業(yè)中具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。在生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的開發(fā)過(guò)程中，民營(yíng)企業(yè)具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以應(yīng)該借助廣大民營(yíng)企業(yè)的力量來(lái)開發(fā)這一產(chǎn)業(yè)。但是民營(yíng)企業(yè)多為中小型企業(yè)，資金投入和風(fēng)險(xiǎn)控制的能力不強(qiáng)，這極大限制了民營(yíng)企業(yè)參與生物質(zhì)能源開發(fā)的熱情。這就需要政府加大扶持力度，創(chuàng)造有利條件，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)參與到開發(fā)、生產(chǎn)生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)中來(lái)。主要可以通過(guò)制定優(yōu)惠的財(cái)稅政策，如財(cái)政資助、稅收減免、加速折舊和提供獎(jiǎng)勵(lì)等措施對(duì)參與開發(fā)的民營(yíng)企業(yè)進(jìn)行財(cái)稅上的扶持。同時(shí)，通過(guò)建立有利的投融資機(jī)制，采用投資補(bǔ)貼、提供無(wú)息或貼息貸款、排污權(quán)交易與市場(chǎng)配額等手段，幫助民營(yíng)企業(yè)獲得資金支持。我國(guó)還應(yīng)盡快建立起扶持生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)開發(fā)的公益基金，通過(guò)政府性資金的投資杠桿作用，給予民營(yíng)企業(yè)以資金支持，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

（三）加大財(cái)政投入，支持技術(shù)研發(fā)

政府設(shè)立專項(xiàng)資金，用于投資支持公共研發(fā)部門對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，盡量降低企業(yè)在技術(shù)研發(fā)上的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)財(cái)政撥款加大對(duì)生物質(zhì)能源技術(shù)開發(fā)的資金投入，同時(shí)也可采用經(jīng)濟(jì)和政策手段鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，加強(qiáng)公共研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)間的合作，鼓勵(lì)“技術(shù)和利益共享”，加速關(guān)鍵技術(shù)的成果轉(zhuǎn)換和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。對(duì)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的企業(yè)，進(jìn)行重點(diǎn)扶持，樹立行業(yè)“標(biāo)桿”，從而達(dá)到“以點(diǎn)帶面”的發(fā)展效果。同時(shí)，還需建立人才資源庫(kù)和合理的人才培養(yǎng)體系，對(duì)高校開設(shè)的生物質(zhì)能源有關(guān)專業(yè)進(jìn)行財(cái)政扶持，為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)提供所需人才。

（四）完善服務(wù)體系，深化市場(chǎng)功能

生物質(zhì)能源作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，其市場(chǎng)體制還不夠完善。我國(guó)目前只對(duì)個(gè)別生物質(zhì)產(chǎn)品制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致了原料和產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，出現(xiàn)了市場(chǎng)混亂，甚至有很多生物質(zhì)能源產(chǎn)品不能入市交易，這極大地限制了我國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有關(guān)部門應(yīng)制定相應(yīng)的法律、法規(guī)來(lái)規(guī)范生物質(zhì)能源市場(chǎng)，特別是要對(duì)生物質(zhì)能源產(chǎn)品制定詳細(xì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)要充分發(fā)揮政府的監(jiān)督職能，設(shè)立特別部門，專門對(duì)市場(chǎng)中存在的違規(guī)現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)管和懲處。政府還要充分發(fā)揮自身的服務(wù)職能，為市場(chǎng)參與者提供咨詢、調(diào)解和法律支持，以及提供信息服務(wù)，避免由市場(chǎng)信息不對(duì)稱而造成的不公平競(jìng)爭(zhēng)。通過(guò)建立規(guī)范、公平的市場(chǎng)環(huán)境來(lái)充分發(fā)揮其高效的資源配置、優(yōu)勝劣汰和信息反饋功能，更好地為消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)提供幫助，從而進(jìn)一步促進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，最終達(dá)到“企業(yè)—市場(chǎng)”互相促進(jìn)，共同發(fā)展的良性循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張麗峰.我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消費(fèi)對(duì)碳排放影響分析[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2011（1）：22.

[2] 國(guó)家發(fā)展改革委工業(yè)司報(bào)告.廣西非糧燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得成效[M].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2008（11）：56.

[3] 劉寧，張忠法.國(guó)外生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)扶持政策[J].世界林業(yè)研究，2009（1）：25.