導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇生物質(zhì)能的缺點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：生物質(zhì) 生物質(zhì)電廠 秸稈 收集

一、生物質(zhì)能源概述

生物質(zhì)能是動(dòng)植物和微生物通過(guò)光合作用形成的。它歸根結(jié)底還是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式。因此從理論上講這種能量和太陽(yáng)能一樣是取之不盡用之不竭的，并且可以再生。生物質(zhì)能目前在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的利用，并且將逐步發(fā)展壯大下去。生物質(zhì)是全球的第四大能源，前三個(gè)能源分別為炭、石油和天然氣。而生物質(zhì)能的燃料主要包括有小麥、玉米、棉花和高粱等農(nóng)作物的秸稈，也有的用木材加工的廢料。生物質(zhì)是可再生能源，這種能源既環(huán)保又很清潔。雖然生物質(zhì)在地球上的總量是很多的，分布也非常廣泛，但得到利用的卻很少很少，具有著非常大的潛力。

生物質(zhì)能源中的碳和硫含量是很少的，因此燃燒產(chǎn)生的有害氣體也是很少的，并且由于生物質(zhì)在生長(zhǎng)中也會(huì)吸收很多二氧化碳，因此不會(huì)影響溫室效應(yīng)的加劇。生物質(zhì)能源的另一個(gè)重大好處便是方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存，由于一般的可再生能源例如風(fēng)能和太陽(yáng)能等都是不可運(yùn)輸不便存儲(chǔ)的。生物質(zhì)能中所占比例最大的要數(shù)農(nóng)作物的秸稈了，我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源是非常豐富的。不過(guò)雖然豐富，但農(nóng)作物秸稈卻也有著儲(chǔ)運(yùn)不方便、資源分散、和能源密度低等缺點(diǎn)。由于這些缺點(diǎn)導(dǎo)致到目前為止利用率依舊不高。

二、目前國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)電廠發(fā)展?fàn)顩r

目前世界上都在竭力將生物質(zhì)能源運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中，其中非常成功的領(lǐng)域要數(shù)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)了，以高效直燃形式發(fā)電，以這種方式用于電廠的技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)非常成熟了。由丹麥率先提出了農(nóng)林生物質(zhì)進(jìn)行高效直燃發(fā)電技術(shù)，并且提出后立刻被聯(lián)合國(guó)列為了重點(diǎn)項(xiàng)目。雖然我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電才起步不久，不過(guò)也已經(jīng)有一些以生物質(zhì)發(fā)電為主的電廠相繼建成并且投入使用了。

1.國(guó)外生物質(zhì)秸稈發(fā)電現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家一直竭力于開(kāi)發(fā)可再生能源，其中丹麥國(guó)家的BWE公司率先研發(fā)了生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，并且取得了非常大的成功..到目前為止，丹麥全國(guó)已經(jīng)有將近140家的秸稈發(fā)電廠了。這種發(fā)電技術(shù)為丹麥國(guó)家?guī)?lái)了非常高的收益，也使得丹麥的石油年消費(fèi)量下降了好多。隨著丹麥國(guó)家的成功案例，使得接下來(lái)荷蘭等歐洲國(guó)家相繼開(kāi)始投入到生物質(zhì)發(fā)電研究中。

2.國(guó)內(nèi)生物質(zhì)秸稈發(fā)電現(xiàn)狀

我國(guó)是農(nóng)業(yè)發(fā)展大國(guó)，秸稈的資源可以說(shuō)是非常豐富的，如果不能很好的利用的話就實(shí)在太可惜了。目前農(nóng)民都把大部分的秸稈直接在田里燃燒掉，這樣是非常浪費(fèi)資源的，同時(shí)對(duì)于環(huán)境的污染也是不容忽視的。如果這些秸稈資源都能夠投入使用的話，結(jié)果一定很不一樣，農(nóng)民既可以得到另一份的收入，也可以為生物質(zhì)發(fā)電廠提供更多的能源，同時(shí)對(duì)于環(huán)境的保護(hù)也是有一定的影響的。

我國(guó)是從2003年開(kāi)始有生物質(zhì)發(fā)電廠項(xiàng)目的。截止到2007年底，一項(xiàng)不完全統(tǒng)計(jì)顯示我國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)有87個(gè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，總的裝機(jī)容量也是達(dá)到了220萬(wàn)千瓦，示范項(xiàng)目地點(diǎn)總體分布于我國(guó)的北部，例如山東、黑龍江、遼寧、吉林、新疆等等。但我國(guó)的生物質(zhì)秸稈發(fā)電卻也存在著一些問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)難以以更快的速度發(fā)展壯大。首先是秸稈收購(gòu)上存在著相應(yīng)的困難。由于秸稈收集的勞動(dòng)量是很大的，因此很多農(nóng)民選擇進(jìn)城打工獲取更高的收益，有的在廠地周邊的人又本身生活很富裕，也不在乎收秸稈的一點(diǎn)收入?，F(xiàn)如今農(nóng)民選擇的收割方式也是非常不利于秸稈收集的，農(nóng)民基本上都是直接取走玉米，將秸稈留在原地。還有一個(gè)問(wèn)題就是運(yùn)輸方面很困難，秸稈本身是很輕的，體積又非常大，因此非常不利于長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。同時(shí)生物質(zhì)發(fā)電電廠的投資量都是非常大的，設(shè)備基本上都需要進(jìn)口，基本上生物質(zhì)發(fā)電廠都處于虧本狀態(tài)。

我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)電廠是非常必要的，因?yàn)槭紫任覈?guó)的生物質(zhì)能源的資源是非常豐富的，我國(guó)的農(nóng)作物秸稈大約有3億頓可以作為燃料，加上其他生物質(zhì)資源如林木廢棄物等大約有6億噸的生物質(zhì)可以作為燃料使用，這個(gè)總量可以說(shuō)是非常大的。發(fā)展生物質(zhì)能同時(shí)也起到了保護(hù)環(huán)境的作用，我國(guó)由于燃燒秸稈等造成的環(huán)境污染還是非常嚴(yán)重的，將秸稈進(jìn)行統(tǒng)一收集統(tǒng)一處理是一個(gè)非常好的環(huán)保手段。另一方面農(nóng)民也可以因此而獲得更高的收益。

三、生物質(zhì)電廠燃料秸稈收集情況

由于燃料的難以供應(yīng)，導(dǎo)致我國(guó)的很多生物質(zhì)電廠都面臨著虧損狀態(tài)，甚至面臨著破產(chǎn)的困境。生物質(zhì)發(fā)電廠一直以來(lái)是那么的受眾人恩寵，但現(xiàn)如今卻全部虧損，最主要的原因就是秸稈的收集狀況非常困難。

生物質(zhì)電廠找不到秸稈資源的最主要的原因就是秸稈的收集非常難，很多發(fā)電廠都不得不使用樹(shù)皮、木屑等作為替代原料。一家生物質(zhì)發(fā)電廠的負(fù)責(zé)人指出，按原先的計(jì)劃，他們需要用30多萬(wàn)噸的秸稈作為燃料用于發(fā)電，現(xiàn)如今卻只有五分之一。他們只好通過(guò)其他燃料代替，例如一些樹(shù)皮、稻殼等等，可謂是“生活非常艱難”。

據(jù)相關(guān)部門(mén)的了解，生物質(zhì)發(fā)電廠的收購(gòu)費(fèi)用已經(jīng)占據(jù)了生產(chǎn)成本的百分之八十左右，可謂基本上都放在了燃料的收集上。許多專家認(rèn)為，政府應(yīng)該考慮到秸稈的利用情況，使規(guī)劃布局變得更加合理，并且提出相應(yīng)方案對(duì)生物質(zhì)發(fā)電廠給予相應(yīng)的扶持和幫助。這樣我們的生物質(zhì)電廠才能發(fā)展的更加好。

總的來(lái)說(shuō)，隨著地球上能源的逐漸短缺，生物質(zhì)能源這種可再生能源的利用是勢(shì)在必行的，一個(gè)國(guó)家要想持續(xù)發(fā)展，一定到想辦法利用起生物質(zhì)能源來(lái)。生物質(zhì)發(fā)電廠現(xiàn)如今處在了非常艱難的時(shí)刻，希望能夠通過(guò)政府和社會(huì)解決秸稈收集難的問(wèn)題，幫助生物質(zhì)電廠不斷發(fā)展壯大下去。

參考文獻(xiàn)

[1]王志剛.基于12MW秸稈發(fā)電工程控制方案的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2010年07期.

[2]張衛(wèi)杰.關(guān)海濱.姜建國(guó).李曉霞.閆桂煥.孫榮峰.許敏.孫立.我國(guó)秸稈發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及前景[J]；農(nóng)機(jī)化研究；2009年05期

篇2

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；新能源發(fā)電技術(shù)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院電力電子系，講師。

基金項(xiàng)目：本文系電子科技大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助（項(xiàng)目編號(hào)：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源發(fā)電技術(shù)”是電子科技大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、工業(yè)工程三個(gè)專業(yè)課程體系中的一門(mén)重要課程。該課程屬于高年級(jí)本科生的專業(yè)選修課，共32課時(shí)、內(nèi)容多、知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)。[1， 2]由于三個(gè)專業(yè)的學(xué)生知識(shí)體系存在一定差異，在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面，需要做出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。筆者在教學(xué)過(guò)程中，充分吸收國(guó)外高校模塊化教學(xué)模式、凝練教學(xué)內(nèi)容，充分利用交互式教學(xué)方法，采用課堂講授、提問(wèn)與解答、課程項(xiàng)目、研究報(bào)告等手段，把互動(dòng)式教學(xué)方法成功應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵(lì)不同專業(yè)背景的學(xué)生組成研究小組對(duì)課程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作研究，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。[3， 4]

一、國(guó)外“新能源發(fā)電技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容與模式回顧

1.麻省理工學(xué)院（MIT）的模塊化教學(xué)模式

課程簡(jiǎn)介：課程評(píng)估當(dāng)前和未來(lái)潛在的能源系統(tǒng)，包括資源提取、轉(zhuǎn)換和最終使用技術(shù)，重點(diǎn)區(qū)域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統(tǒng)能源的生產(chǎn)技術(shù)，能源最終用途和替代品，在不同國(guó)家的消費(fèi)習(xí)慣。

第一部分：能源的背景。欠發(fā)達(dá)國(guó)家日益增長(zhǎng)的能源需求、發(fā)達(dá)國(guó)家可持續(xù)的未來(lái)能源。能源概述、能源供給和需求的問(wèn)題；能源轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)性分析，氣候變化和應(yīng)對(duì)措施。模塊1：能量傳遞和轉(zhuǎn)換方法。模塊2：資源評(píng)估和消耗分析。模塊3：能量轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)。模塊4：系統(tǒng)的分析方法。模塊5：能源供應(yīng)，需求和存儲(chǔ)規(guī)劃。模塊6：電氣系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。模塊7：熱力學(xué)與效率的計(jì)算。

第二部分：具體的能源技術(shù)。模塊1：核能的基礎(chǔ)和現(xiàn)狀；核廢料處理；擴(kuò)建民用核能和核擴(kuò)散。模塊2：化石能源的燃料轉(zhuǎn)換，電源循環(huán)，聯(lián)合循環(huán)。模塊3：地?zé)崮茉吹念?lèi)型；技術(shù)、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。模塊4：生物質(zhì)能資源和用途，資源的類(lèi)型和要求。

第三部分：能源最終用途，方案評(píng)估和權(quán)衡分析。模塊1：汽車(chē)技術(shù)和燃料經(jīng)濟(jì)政策。模塊2：生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生命周期分析；土地使用問(wèn)題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學(xué)方法電能儲(chǔ)存、能量轉(zhuǎn)換，燃料電池。模塊4：可持續(xù)能源，非洲撒哈拉以南地區(qū)的電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和選擇。

2.瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務(wù)的要求。包括現(xiàn)有和未來(lái)的替代能源，如水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)；動(dòng)態(tài)整合各種可再生能源。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的讀、寫(xiě)和研討主題是“先進(jìn)的可再生能源系統(tǒng)技術(shù)”，特別是通過(guò)項(xiàng)目工作和多個(gè)為期半天的研討會(huì)對(duì)相關(guān)專題進(jìn)行研討，每個(gè)人都參與演講和討論，并邀請(qǐng)有行業(yè)工程背景的專家和政策制定者來(lái)課堂參與探討，豐富課堂內(nèi)容、提升教學(xué)質(zhì)量。

課程要求：在課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生應(yīng)能夠分析和設(shè)計(jì)能源系統(tǒng)，利用風(fēng)能、生物能源、太陽(yáng)能產(chǎn)生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學(xué)生能詳細(xì)說(shuō)明風(fēng)能、生物能、太陽(yáng)能基本原理和主要特點(diǎn)，以及它們之間的區(qū)別。能掌握這3種可再生能源系統(tǒng)的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統(tǒng)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響。

3.威斯康星大學(xué)（UWM）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：學(xué)習(xí)有關(guān)國(guó)家最先進(jìn)的可再生能源系統(tǒng)，包括生物質(zhì)、電力和液體燃料，以及風(fēng)力、太陽(yáng)能、水電。學(xué)生們將對(duì)可再生能源電力和能源供應(yīng)做工程計(jì)算，并要了解可再生能源的生產(chǎn)、分配和最終使用系統(tǒng)。能源存儲(chǔ)、可再生能源政策；經(jīng)濟(jì)分析，購(gòu)買(mǎi)和銷(xiāo)售能源；風(fēng)能理論與實(shí)踐；太陽(yáng)能可用性，光熱和光伏發(fā)電系統(tǒng)；水電；地?zé)幔毕芎筒ɡ税l(fā)電；生物能源、生物質(zhì)燃燒熱力和電力；生物質(zhì)氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評(píng)估。

課程要求：掌握基本的可再生能源系統(tǒng)的工程計(jì)算，了解可再生資源評(píng)估和能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化。確定可再生能源系統(tǒng)的環(huán)境影響。設(shè)計(jì)和評(píng)估可再生能源系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性。了解能源在社會(huì)中的關(guān)鍵作用。了解可再生能源發(fā)展的公共政策、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。卓越學(xué)生的學(xué)習(xí)成果：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并能分析和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有能力設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)、部件或過(guò)程，以滿足預(yù)期要求，具備解決工程問(wèn)題和有效溝通的能力。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下“新能源發(fā)電技術(shù)”教學(xué)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解中國(guó)的能源現(xiàn)狀，掌握電源變換與控制技術(shù)的基本原理，掌握光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的基本原理及系統(tǒng)的構(gòu)成，加深對(duì)中國(guó)風(fēng)力資源和風(fēng)力發(fā)電基本原理的認(rèn)識(shí)，理解生物質(zhì)資源的利用現(xiàn)狀、轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)的基本原理，了解天然氣、燃?xì)獍l(fā)電與控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用情況。吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)教學(xué)模塊。

1.電源變換和控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：電力電子器件的概念、特征和分類(lèi)，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：?jiǎn)喂懿桓綦x式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類(lèi)、參數(shù)計(jì)算；AC—AC變換電路。

課堂提問(wèn)：晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區(qū)別是什么？交流調(diào)壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失?。?/p>

課程項(xiàng)目1：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)50kW的相控整流和PWM整流電路，進(jìn)行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區(qū)別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫(xiě)研究報(bào)告。

2.風(fēng)能、風(fēng)力發(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：風(fēng)的產(chǎn)生、特性與應(yīng)用；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)與工作原理；風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)、控制要求和功率調(diào)節(jié)控制；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行和功率補(bǔ)償：同步發(fā)電機(jī)組、異步發(fā)電機(jī)組和雙饋異步發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行和功率補(bǔ)償。

課堂提問(wèn)：簡(jiǎn)述風(fēng)能轉(zhuǎn)換的基本原理。風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)有哪些？具體怎么求解？風(fēng)力機(jī)有哪幾種分類(lèi)方法？

課程項(xiàng)目2：讓學(xué)生設(shè)計(jì)基于全功率變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在課程項(xiàng)目1的PWM整流電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)整流和逆變電路及其控制算法，進(jìn)行MATLAB仿真，驗(yàn)證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫(xiě)研究報(bào)告。

3.太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：太陽(yáng)能利用方式、分類(lèi)及原理，中國(guó)光伏發(fā)電的歷史和研究現(xiàn)狀；太陽(yáng)能電池的工作原理，太陽(yáng)能電池材料的光學(xué)性質(zhì)、等效電路、輸出功率和填充因數(shù)，太陽(yáng)能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽(yáng)能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術(shù)；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成，正弦波PWM技術(shù)，逆變器基本特性及評(píng)價(jià)；獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成；并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、供電形式和設(shè)備構(gòu)成。

課堂提問(wèn)：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據(jù)制作工藝的不同它們各有什么特點(diǎn)？什么是正弦波PWM逆變技術(shù)？并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成？

課程項(xiàng)目3：讓學(xué)生設(shè)計(jì)小功率并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在課程項(xiàng)目2逆變電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單相及三相逆變電路及其控制算法，進(jìn)行MATLAB仿真，驗(yàn)證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫(xiě)研究報(bào)告。

4.生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：生物質(zhì)能的定義、生物質(zhì)資源特點(diǎn)及類(lèi)別；生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換和發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的能源模形式，城市垃圾、生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)；生物質(zhì)熱裂解發(fā)電技術(shù)的分類(lèi)、生物質(zhì)熱裂解機(jī)理，生物質(zhì)熱裂解技術(shù)及裝置簡(jiǎn)介；我國(guó)生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能的必要性，生物質(zhì)能發(fā)電前景。

課堂提問(wèn)：生物質(zhì)能的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)如何揚(yáng)長(zhǎng)避短充分利用生物質(zhì)資源？生物質(zhì)熱裂解的機(jī)理是什么？請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析說(shuō)明。影響生物質(zhì)熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？

5.天然氣、燃?xì)獍l(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：天然氣水合物的概念，形成機(jī)理及化學(xué)性質(zhì)；天然氣的綜合利用、環(huán)境價(jià)值與發(fā)展前景；小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的原理及用途、主要形式及應(yīng)用前景；燃?xì)廨啓C(jī)組的電能變換與控制系統(tǒng)、電網(wǎng)供電及控制；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行與控制策略，DC-AC低頻并網(wǎng)逆變技術(shù)，DC-AC/ AC-DC-AC三級(jí)變換高頻環(huán)節(jié)并網(wǎng)逆變技術(shù)；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組高頻并網(wǎng)逆變的控制策略。

課堂提問(wèn)：小型燃?xì)廨啓C(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的原理是什么？簡(jiǎn)述燃?xì)廨啓C(jī)組電能變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組高頻并網(wǎng)逆變是如何實(shí)現(xiàn)的？

三、結(jié)束語(yǔ)

在充分吸收國(guó)外高校“新能源發(fā)電技術(shù)”模塊化教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，以人才培養(yǎng)為中心，凝練教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，提高了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，課堂互動(dòng)得到明顯改善，不同專業(yè)背景的學(xué)生能夠?qū)φn程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作研究，發(fā)揮各自的特長(zhǎng)收集和吸收國(guó)外前沿技術(shù)，在PPT演講、研究報(bào)告撰寫(xiě)方面鍛煉了學(xué)生的綜合能力，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王三義.淺談新能源發(fā)電技術(shù)[J].中國(guó)電力教育，2011，（15）：92-93.

篇3

2009年3月底，發(fā)改委宣布將汽、柴油價(jià)格每噸分別提高290元和180元。這是自今年1月15日成品油定價(jià)機(jī)制改革以來(lái)，根據(jù)“原油成本定價(jià)法”實(shí)施的首次油價(jià)調(diào)整。對(duì)此，國(guó)家發(fā)改委給出的解釋是：油價(jià)調(diào)整鑒于近期國(guó)際油價(jià)持續(xù)上漲。

盡管金融危機(jī)爆發(fā)以后，全球原油價(jià)格不斷下跌，但是石化能源消耗的不可持續(xù)性是不可能改變的，人們?cè)缇桶蜒酃馔断蛄松镔|(zhì)能源領(lǐng)域。生物質(zhì)能源是地球上最普遍的一種可再生能源，它是通過(guò)植物光合作用，將太陽(yáng)能以化學(xué)能的形式貯存在生物體內(nèi)的一種能量形式，被稱為綠色能源。但是如果用玉米、高粱等糧食來(lái)制作乙醇等生物質(zhì)能源，將威脅全球的糧食安全。因此，對(duì)于生物質(zhì)能源的原料，人們的目光一直集中在傳統(tǒng)的陳化糧、木質(zhì)素、動(dòng)物油脂等領(lǐng)域，然而對(duì)于生物質(zhì)能源的重要來(lái)源、開(kāi)發(fā)前景同樣廣闊、屬水生植物的藻類(lèi)卻認(rèn)識(shí)不足。

作為一種重要的可再生資源，藻類(lèi)具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短、產(chǎn)量高等突出特點(diǎn)。而藻類(lèi)中的微藻，更是遍布全球的浮游植物，它在海洋、淡水湖泊等水域或是潮濕的土壤、樹(shù)干處，在任何有光照且潮濕的地方都能生存。而每年由微藻光合作用固定的二氧化碳，竟達(dá)全球二氧化碳固定量的40％以上。微型藻生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)，將為我國(guó)提供新的能源途徑。

陽(yáng)光和水的結(jié)晶

微藻，其細(xì)胞中含有獨(dú)特的初級(jí)或次級(jí)代謝產(chǎn)物，化學(xué)成分復(fù)雜，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到3.5％，因而作為能源原料的潛力十分巨大。從微藻中得到的脂肪酸可轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯，即生物柴油。與柴油相比，生物柴油除了具有較好的燃料性能、性能和安全性能以外，還具有有害氣體排放低的環(huán)保特性。在沸石催化劑的作用下，微藻通過(guò)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化可以生產(chǎn)出汽油型燃料；生長(zhǎng)在海水中的綠藻，能積累大量游離的甘油以平衡環(huán)境中的鹽濃度，其甘油的含量可占自身干重的85％。

山東省科技廳副廳長(zhǎng)、青島國(guó)家海洋科學(xué)中心主任李乃勝說(shuō)，通過(guò)微型藻類(lèi)生產(chǎn)能源有很多優(yōu)勢(shì)一一微藻幾乎能適應(yīng)各種生長(zhǎng)環(huán)境，不管是海水、淡水、室內(nèi)、室外，還是一些荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚(yú)塘、鹽池等都可以實(shí)現(xiàn)種植；微藻產(chǎn)量非常高，一般陸地能源植物一年只能收獲一到兩季，而微藻幾天就可收獲一代，而且不因收獲而破壞生態(tài)系統(tǒng)，就單位面積產(chǎn)量來(lái)說(shuō)比玉米高幾十倍；不占用可耕地，藻類(lèi)可以種植在海洋或露天的池塘，因而可利用不同類(lèi)型的水土資源，具有不與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)爭(zhēng)地的優(yōu)勢(shì)；產(chǎn)油率極高，微藻含有很高的脂類(lèi)(20％～70％)、可溶性多糖等，1公頃土地的年油脂產(chǎn)量是油菜籽的80倍；微藻加工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，微藻沒(méi)有葉、莖、根，不產(chǎn)生無(wú)用生物量，易于被粉碎和干燥，預(yù)處理成本比較低微；微藻熱解所得生物質(zhì)燃油熱值高，平均高達(dá)33MJ／kg(兆焦?fàn)枺Э?，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍，最后，有利于環(huán)境保護(hù)，藻類(lèi)植物能捕獲空氣中的二氧化碳，有助于控制溫室氣體排放。

微藻種植可與二氧化碳這樣的溫室氣體地處理和減排相結(jié)合，據(jù)統(tǒng)計(jì)，占地1平方公里的養(yǎng)藻場(chǎng)可年處理5萬(wàn)噸二氧化碳，而且微藻不含硫，燃燒時(shí)不排放有毒有害氣體，整個(gè)產(chǎn)油過(guò)程非常清潔。

據(jù)估算，我國(guó)鹽堿地面積達(dá)1.5億畝，假如用14％的鹽堿地培養(yǎng)種植微藻，在技術(shù)成熟的條件下，生產(chǎn)的柴油量可滿足全國(guó)50％的用油需求。

此外，太湖區(qū)域藍(lán)藻的大面積爆發(fā)，也使科研人員開(kāi)始思考藍(lán)藻的治理和利用問(wèn)題，而將藻類(lèi)轉(zhuǎn)化成燃料油或許是太湖藍(lán)藻變害為寶的良方。但要使這種“變化”成為經(jīng)濟(jì)可行的能源生產(chǎn)方式，還有很多問(wèn)題要解決。譬如，藻細(xì)胞的收獲、藻細(xì)胞中水分的脫除、灰分的降低等。

高成本的門(mén)檻

我國(guó)的內(nèi)海域按自然疆界可達(dá)473萬(wàn)平方公里，向外海延伸至國(guó)際公共海域，面積更為廣大?？梢哉f(shuō)，以微藻生產(chǎn)生物質(zhì)能源，蘊(yùn)含著海量的潛能。既然如此，為什么目前科研人員沒(méi)有大規(guī)模地用藻類(lèi)來(lái)生產(chǎn)生物質(zhì)能源呢?

中國(guó)科學(xué)院水生生物所徐旭東研究員認(rèn)為，高成本是目前的主要障礙。因?yàn)槔酶叩戎参锖臀⒃迳a(chǎn)生物質(zhì)能源，其能量都來(lái)自于太陽(yáng)光。地球上單位面積、單位時(shí)間內(nèi)接受到的太陽(yáng)光能是在限定范圍內(nèi)的，要生產(chǎn)大量的生物燃料，必須依賴于大規(guī)模的植物或微藻生產(chǎn)面積。此外還要把這些微藻從廣大面積上收集起來(lái)，再進(jìn)行工業(yè)加工。因此，生產(chǎn)、收集和運(yùn)輸所耗費(fèi)的能量與其可產(chǎn)出的能量之間的比例，是決定生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。也就是說(shuō)，微藻只有在單位面積上高密度產(chǎn)出，才是相對(duì)于其他高等植物產(chǎn)油的優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵所在。

但以目前的技術(shù)水平，微藻培養(yǎng)也存在單位面積生產(chǎn)能耗大、投入成本高的問(wèn)題，因此，要使微藻生物柴油成為真正的替代能源，降低微藻的生產(chǎn)能耗和成本至關(guān)重要。

徐旭東說(shuō)，微藻的大規(guī)模培養(yǎng)主要有開(kāi)放池和密閉反應(yīng)器兩類(lèi)方式。開(kāi)放池培養(yǎng)成本相對(duì)較低，但是藻類(lèi)生長(zhǎng)所達(dá)到的細(xì)胞密度較低，某些情況下容易被當(dāng)?shù)仄渌⒃迩秩荆舭l(fā)量大；密閉培養(yǎng)可達(dá)到較高的藻細(xì)胞密度，不易被雜藻侵染，水蒸發(fā)量小，但反應(yīng)器造價(jià)和運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高。因此，前途是需要發(fā)展出集二者優(yōu)點(diǎn)，而回避各自缺點(diǎn)的新型培養(yǎng)方式。此外，微藻培養(yǎng)液中細(xì)胞只占很小一部分，絕大部分是水，還需要發(fā)展出低能耗的收集細(xì)胞，并循環(huán)使用培養(yǎng)液的技術(shù)。

盡管利用微藻生產(chǎn)生物質(zhì)能源困難重重，但是我國(guó)科學(xué)家在此研究領(lǐng)域還是取得了重大突破。新奧集團(tuán)副總裁、首席科學(xué)家甘中學(xué)說(shuō)，新奧集團(tuán)的微藻生物能源技術(shù)完全模擬生態(tài)環(huán)境運(yùn)作――利用微藻的光合作用，讓微藻在生長(zhǎng)中吸收煤化工生產(chǎn)中排放的工業(yè)廢氣，再?gòu)呐嘤龅奈⒃逯刑釤捝锊裼鸵约捌渌吒郊又诞a(chǎn)品。

微藻是一種單細(xì)胞高生長(zhǎng)率的生物，每4小時(shí)可繁殖一代。甘中學(xué)說(shuō)，“我們不但結(jié)合了微藻轉(zhuǎn)基因工程改造、高通量篩選等技術(shù)，獲取生長(zhǎng)速度快、油脂含量高、適合工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)良藻種；而且采用高密度立體養(yǎng)殖技術(shù)和高效低成本光生物反應(yīng)器技術(shù)，提高光利用效率及二氧化碳吸收效率；還運(yùn)用含氮、磷較高的工業(yè)廢水回收技術(shù)和工業(yè)廢熱利用技術(shù)，提高養(yǎng)殖效率，降低養(yǎng)殖成本，實(shí)現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化?！贝送?，微藻生物能源技術(shù)還將結(jié)合非燃燒催化氣化技術(shù)、地下氣化采煤技術(shù)、低成本制氫技術(shù)、甲烷化和發(fā)電技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)煤基能源生產(chǎn)的“零”排放和“系統(tǒng)能效”最大化。

據(jù)悉，新奧集團(tuán)目前已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)室和中試規(guī)模的工藝技術(shù)路線，完成了研發(fā)中心試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)與中試示范化工程。在此基礎(chǔ)之上，新奧集團(tuán)將于2012至2013年實(shí)現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化和盈利，形成可復(fù)制的產(chǎn)業(yè)化單元技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物能源產(chǎn)品和高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有大量低品位褐煤不易開(kāi)采和利用。同時(shí)，傳統(tǒng)煤礦的開(kāi)采率只有40％至50％，以至于全國(guó)大約有370億噸廢棄煤?！斑@項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)褐煤及廢棄煤進(jìn)行氣化開(kāi)采，利用率可達(dá)73％左右”，甘中學(xué)說(shuō)。新奧集團(tuán)在內(nèi)蒙古烏蘭察布建立了試驗(yàn)區(qū)，已經(jīng)成功運(yùn)行了9個(gè)月，目前是我國(guó)唯一掌握該技術(shù)的單位。

全球熱潮

目前，微藻生物質(zhì)能源已經(jīng)在世界各國(guó)掀起了一股研究和開(kāi)發(fā)熱潮，很多發(fā)達(dá)國(guó)家在微藻生物質(zhì)能源項(xiàng)目上投入了大量資金，這些資金不僅來(lái)自政府投入，還有相當(dāng)大一部分來(lái)自實(shí)力雄厚的企業(yè)。

世界上以發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)為目的，并進(jìn)行較大規(guī)模的微藻產(chǎn)油研究始于20世紀(jì)70年代末。1978年，美國(guó)能源部啟動(dòng)了一項(xiàng)利用微藻生產(chǎn)生物柴油的水生生物種計(jì)劃，研究人員經(jīng)過(guò)10多年的努力，從美國(guó)西部、西北、西南部和夏威夷采集并分離到了3000株微藻，篩選出其中300余株具備潛力的產(chǎn)油藻種。該研究計(jì)劃還對(duì)其中生長(zhǎng)速度快、油含量高的微藻采用開(kāi)放池系統(tǒng)進(jìn)行室外培養(yǎng)試驗(yàn)。

從1990年到2000年，日本國(guó)際貿(mào)易和工業(yè)部曾資助了一項(xiàng)名為“地球研究更新技術(shù)計(jì)劃”的項(xiàng)目。該項(xiàng)目利用微藻來(lái)固定二氧化碳，再?gòu)倪@些微藻中提煉出生物質(zhì)能源。該項(xiàng)計(jì)劃共有大約20多家私人公司和政府的研究機(jī)構(gòu)參與，10年間共投資約25億美元，篩選出多株高品質(zhì)藻種，建立起了光生物反應(yīng)器的技術(shù)平臺(tái)，以及微藻生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)的技術(shù)方案。

2006～2008年，石油價(jià)格一度大幅上揚(yáng)，大大刺激了微藻生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的政府和企業(yè)在該領(lǐng)域紛紛投入巨資，在國(guó)際上掀起了一股勢(shì)不可擋的熱潮。

2006年11月30日，美國(guó)兩家公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相聯(lián)接的商業(yè)化系統(tǒng)，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規(guī)模“光自養(yǎng)”培養(yǎng)微藻，并將微藻轉(zhuǎn)化為生物燃料。同時(shí)由美國(guó)著名實(shí)驗(yàn)室和科學(xué)家組成的國(guó)家聯(lián)盟，宣布了由國(guó)家能源局支持的“微型曼哈頓計(jì)劃”，計(jì)劃在2010年實(shí)現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。

新西蘭某生物經(jīng)濟(jì)公司針對(duì)微藻生產(chǎn)的生物柴油，進(jìn)行了世界首次概念驗(yàn)證。2006年12月，新西蘭能源部長(zhǎng)以生物柴油作為動(dòng)力，駕駛一部未經(jīng)改裝的標(biāo)準(zhǔn)豪華休旅車(chē)，沿著威靈頓高速公路奔馳，這是生物柴油的光榮之路。

2007年末，國(guó)際能源公司宣布開(kāi)發(fā)以微藻為原料生產(chǎn)可再生柴油和噴氣燃料，稍后，美國(guó)公司投資70億美元開(kāi)展微藻生物柴油技術(shù)的研究，并在夏威夷建立了一個(gè)試驗(yàn)工廠通過(guò)利用海洋藻類(lèi)的植物油生產(chǎn)生物柴油。接著，美國(guó)第二大石油公司宣布與美國(guó)能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)協(xié)作開(kāi)發(fā)微藻生物柴油技術(shù)，用作噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等交通工具的燃油。

2008年3月10日，PetroSun公司宣布其位于美國(guó)得克薩斯州的微藻養(yǎng)殖場(chǎng)于2008年4月1日投入商業(yè)化運(yùn)作，這是該公司初期的商業(yè)化微藻制生物燃料裝置投產(chǎn)?，F(xiàn)有的微藻養(yǎng)殖場(chǎng)的海水槽占地1100英畝，共包含94個(gè)5英畝和63個(gè)10英畝的海水池塘。

位于美國(guó)加州的Live Fuels公司正在資助一個(gè)由國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(美國(guó)能源部的一個(gè)研究部門(mén))領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，從事一系列研究利用邊際土地，在淡水或咸水環(huán)境中培養(yǎng)微藻，并且利用微藻生產(chǎn)油脂。該公司樂(lè)觀地估計(jì)，2000～4000萬(wàn)英畝的邊際土地生產(chǎn)出來(lái)的微藻油可以替代整個(gè)美國(guó)每年進(jìn)口的石油，并且可以保留下整個(gè)美國(guó)4.5億英畝的肥沃土地來(lái)種植糧食作物。

美國(guó)國(guó)防部于2008年底宣布投入2000萬(wàn)美元基金進(jìn)行微藻生物柴油研究工作，主要目的在于在2010年前證實(shí)并使基于海藻的生物質(zhì)燃料能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化并成為JP-8噴氣燃料的替代品，該項(xiàng)目由遍布美國(guó)的各個(gè)機(jī)構(gòu)共同實(shí)施，包括美國(guó)加州理工大學(xué)圣地亞哥分校的Scripps海洋研究所、夏威夷生物能源研究所(Hawaii Bio Energy in Honolulu)以及北達(dá)科他大學(xué)能源環(huán)境研究中心(University of North Dakotds Energy and Environmental research center)等。華盛頓州立大學(xué)的陳樹(shù)林教授與波音公司合作，研究利用微藻開(kāi)發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)用油。

除美國(guó)、日本、新西蘭、荷蘭等國(guó)以外，英國(guó)也不甘落后。據(jù)英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》消息，英國(guó)日前啟動(dòng)一項(xiàng)藻類(lèi)生物燃料公共資助項(xiàng)目，計(jì)劃將耗資2600萬(wàn)英鎊，于2020年前實(shí)現(xiàn)利用藻類(lèi)生產(chǎn)運(yùn)輸燃料以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料。

中國(guó)微藻能源的開(kāi)發(fā)

在國(guó)際大環(huán)境之下，中國(guó)對(duì)微藻生物質(zhì)能源的研究也處于領(lǐng)先水平。

2003年初，中國(guó)工程科學(xué)院組織各領(lǐng)域?qū)＜以诒本┱匍_(kāi)了“生物柴油植物原料發(fā)展研討會(huì)”。會(huì)上專家認(rèn)為，藻類(lèi)的生物量巨大，一旦高產(chǎn)油藻開(kāi)發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到數(shù)千萬(wàn)噸。

2006年底，在中國(guó)工程院主辦的“2006中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略論壇”上，我國(guó)確定了自己的生物能源發(fā)展方針――“中國(guó)生物能源將以非糧作物為主，國(guó)家將采取各種優(yōu)惠的財(cái)稅政策，推進(jìn)中國(guó)生物質(zhì)能源的快速發(fā)展?！?/p>

2008年5月，中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局、中國(guó)科學(xué)院生命科學(xué)與生物技術(shù)局與中石化石油化工科學(xué)研究院聯(lián)合組織召開(kāi)了“微藻生物柴油技術(shù)研討會(huì)”。目前，浙江省也在積極籌劃立項(xiàng)支持微藻生物柴油技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，擬建立微藻生物能源研究基地，利用其沿海優(yōu)勢(shì)開(kāi)展海洋微藻生物能源方面的研究工作。

2009年3底，國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目“非糧柴油能源植物與相關(guān)微生物資源的調(diào)查、收集與保存”項(xiàng)目在廣州啟動(dòng)實(shí)施。該項(xiàng)目擬在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展非糧柴油能源植物和相關(guān)微生物資源的全面的科學(xué)考察、野外實(shí)地調(diào)查、相關(guān)數(shù)據(jù)資料的采集，摸清我國(guó)非糧柴油能源植物和相關(guān)微生物資源的家底，掌握能源植物和相關(guān)微生物資料的種類(lèi)、分布、貯藏量、化學(xué)成分等科學(xué)資料和相關(guān)信息，提出重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的種類(lèi)，為能源植物與微生物的研究和生物柴油產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

由于目前世界上絕大多數(shù)國(guó)家在微藻生物能源的研究開(kāi)發(fā)上時(shí)間并不長(zhǎng)，大部分的工作都是在最近幾年剛剛開(kāi)始。因而，“在微藻生物柴油開(kāi)發(fā)方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距并不明顯，甚至處于領(lǐng)先地位。如何抓住當(dāng)前的有利時(shí)機(jī)，整合優(yōu)勢(shì)資源，開(kāi)發(fā)我國(guó)自己的微藻生物柴油技術(shù)，從而使我國(guó)在世界可再生能源研究領(lǐng)域占有一席之地，是我國(guó)政府、科研工作者和企業(yè)亟待思考和解決的問(wèn)題，”甘中學(xué)這樣說(shuō)。

篇4

【關(guān)鍵詞】糠醛；生產(chǎn)技術(shù)；升級(jí)發(fā)展

糠醛又稱呋喃甲醛，透明無(wú)色帶苦杏仁氣味之油狀液體，是我國(guó)的傳統(tǒng)出口化工產(chǎn)品之一，由于以糠醛為原料直接或間接衍生出的化工產(chǎn)品達(dá)1600多種，主要用于生產(chǎn)糠醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、糠醛-尿醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。也用于制備果酸、增塑劑、溶劑和火箭燃料等?？啡┑纳a(chǎn)以富含多縮戊糖的干蔗渣、玉米芯、稻殼等可再生的農(nóng)林作物為原料，具有可再生的特點(diǎn)，所以，在石油、煤、天然氣等能源日益緊張的今天，大力發(fā)展糠醛產(chǎn)業(yè)，努力開(kāi)發(fā)其下游產(chǎn)品，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。

1.糠醛生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

1.1工藝原理

糠醛的基本生產(chǎn)原理是：富含多聚戊糖的玉米芯，在酸性催化劑的作用下，經(jīng)升溫加壓進(jìn)行水解、生成木糖，木糖脫水生成糠醛。其反應(yīng)式如下：

H+ -3H2O

（C5H8O4）n+nH2O——n（C5H10O5）——nC5H4O2

生產(chǎn)工藝流程大體分為五個(gè)工段：原料粉碎、拌酸、水解、蒸餾、精餾。

1.2國(guó)內(nèi)外工藝技術(shù)概況

目前，國(guó)內(nèi)外糠醛生產(chǎn)工藝種類(lèi)較多，就水解和精餾而言大體可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為固定床水解、間歇精餾或連續(xù)精餾；另一類(lèi)則是旋轉(zhuǎn)床水解、間歇精餾或連續(xù)精餾。水解催化方式分為有酸水解與無(wú)酸水解，我國(guó)的糠醛生產(chǎn)全部使用有酸水解；無(wú)酸水解工藝目前尚不成熟，主要是采用玉米芯在中壓（大于1.6MPa）水解釜中產(chǎn)生醋酸而進(jìn)行自水解，缺點(diǎn)是成品收率相對(duì)較低。

1.3工藝流程描述

原料粉碎拌酸水解冷凝蒸餾冷凝毛醛中和精餾冷凝成品。

2.目前行業(yè)存在的問(wèn)題

（1）生產(chǎn)規(guī)模：?jiǎn)误w生產(chǎn)能力小、產(chǎn)能不集中。目前，國(guó)內(nèi)的糠醛廠大多為年產(chǎn)3000t產(chǎn)能，近兩年有新建年產(chǎn)5000t的生產(chǎn)系統(tǒng)，但還是延續(xù)傳統(tǒng)的工藝，未能充分體現(xiàn)出規(guī)模效應(yīng)，單位產(chǎn)品攤銷(xiāo)費(fèi)用相對(duì)較高，規(guī)模弱勢(shì)凸顯，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。

（2）人力成本：一套年產(chǎn)3000t/a系統(tǒng)生產(chǎn)定員為50人，隨著人力資源成本的不斷上升，工人工資費(fèi)用由5年前的250元/t醛升高至目前的520元/t醛。

（3）安全環(huán)保問(wèn)題：排渣、運(yùn)渣、硫酸輸送等工段均為人工操作，自動(dòng)化程度較低，生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的安全隱患；鍋爐均為手動(dòng)上渣鍋爐，密封性能差、效率低，污染物排放不穩(wěn)定；釋放氣體未有合理的回收裝置，刺激性氣體大部分釋放至大氣中。

（4）水解鍋體積小，操作自動(dòng)化程度低，造成蒸氣能耗相對(duì)較高，目前行業(yè)大多使用12-15m3水解鍋，噸醛蒸氣消耗達(dá)21t-23t，整體設(shè)備利用率較低。

3.行業(yè)改造升級(jí)思路

根據(jù)原料收購(gòu)半徑，規(guī)劃產(chǎn)能合并至10000t/年產(chǎn)，公司年消耗玉米芯原材料10.5萬(wàn)噸，每年產(chǎn)生的廢糠醛渣約為14.85萬(wàn)噸，為了充分利用糠醛渣生物質(zhì)能，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，淘汰現(xiàn)有的落后工藝，籌建生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目，并將糠醛生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：

（1）將手動(dòng)燃渣鍋爐升級(jí)整合為兩臺(tái)具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平的35t/h循環(huán)流化床燃渣熱電鍋爐，平均效率較現(xiàn)有鍋爐提高40%。

（2）建設(shè)2×3.3MW生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目，年均發(fā)電量為4752萬(wàn)kwh，折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5萬(wàn)噸，可以減少二氧化碳排放量約15萬(wàn)噸。

（3）鍋爐環(huán)保設(shè)施系統(tǒng)綜合治理，各項(xiàng)污染物指標(biāo)達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。煙氣采用靜電+高效布袋除塵（裝置處理，鈉鈣雙堿法（濕法）脫硫處理后經(jīng)60m煙囪排放。

（4）采用水解排渣系統(tǒng)全密封裝置，將釋放出的無(wú)組織氣體設(shè)計(jì)專用回收裝置收集、蒸發(fā)冷凝器冷卻成液體后進(jìn)系統(tǒng)回用，徹底解決無(wú)組織氣體的氣味污染。

（5）采用無(wú)堿中和與輕組分（甲醇、丙酮）回收的連續(xù)精餾裝置系統(tǒng)。

（6）所有環(huán)保設(shè)施及各崗位進(jìn)行DCS系統(tǒng)自動(dòng)化控制，采用分級(jí)分層體系結(jié)構(gòu)，由工作站和通信網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成，將各個(gè)工作站連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、信息管理和分散控制。

篇5

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界3/4以上的人口生活在生態(tài)消耗速度超過(guò)環(huán)境更新速度的國(guó)家，按人均計(jì)算，消耗能源前5位的國(guó)家分別為美國(guó)、澳大利亞、阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)、科威特和丹麥。若按照人們對(duì)資源和環(huán)境的需求，到本世紀(jì)30年代，人們將需要兩個(gè)地球才能維持現(xiàn)在的生存水平。因此，能源與環(huán)境是影響人類(lèi)生存質(zhì)量的重要挑戰(zhàn)，需要有相當(dāng)擔(dān)當(dāng)?shù)膰?guó)家、地區(qū)、社團(tuán)、機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企業(yè)和個(gè)人共同來(lái)承擔(dān)起這份艱巨而光榮的社會(huì)責(zé)任。

在不可再生能源（化石能源、煤炭）等一系列能源日漸枯竭的同時(shí)，太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等的研究利用已方興未艾。太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電廠、大壩，水力發(fā)電等都在不斷的研究中。

以風(fēng)能為例，風(fēng)能是由太陽(yáng)輻射熱引起的一種自然現(xiàn)象，風(fēng)能儲(chǔ)備量是地球上可利用開(kāi)發(fā)水能的10倍，是每年可燃燒煤炭的3倍。全部可用的風(fēng)能理論上來(lái)說(shuō)有30多億千瓦時(shí)，而中國(guó)目前可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能只有2.5億千瓦時(shí)，還有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ捎陲L(fēng)能的儲(chǔ)量巨大，分布廣泛、且沒(méi)有污染（每10兆瓦風(fēng)電可以減少9.35噸二氧化碳、0.49噸粉塵，節(jié)約3.73噸煤）而成為新能源產(chǎn)業(yè)中最收關(guān)注的能源之一。

目前，丹麥、西班牙、美國(guó)、印度等國(guó)都已站在風(fēng)能利用的前沿。根據(jù)國(guó)家的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃要求，到2020年，太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能的發(fā)電量要增長(zhǎng)10倍。國(guó)內(nèi)風(fēng)電的研究已經(jīng)取得了一系列進(jìn)展。在眾多的風(fēng)能利用方式中，磁懸浮的風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)成為具有較為完善體系的先進(jìn)技術(shù)。深圳順禧機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司（以下簡(jiǎn)稱順禧機(jī)電）研制的三利牌磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)系列產(chǎn)品經(jīng)過(guò)8年多的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行小批量生產(chǎn)。順禧機(jī)電研制的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)系列產(chǎn)品的風(fēng)力利用率高，并在充分開(kāi)發(fā)了水平軸的同時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行垂直軸的利用。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，水平軸普遍被各國(guó)優(yōu)先選用，特別是大型的風(fēng)電機(jī)，但是它的缺點(diǎn)也很明顯，即對(duì)啟動(dòng)的風(fēng)速要求較高，必須以電力啟動(dòng)。以日本NHK公司的風(fēng)電機(jī)組為例，它的風(fēng)速達(dá)到4米時(shí)，風(fēng)能開(kāi)始啟動(dòng)：當(dāng)風(fēng)速超過(guò)10米時(shí)，就要開(kāi)始反向送電，并需要減速，否則就會(huì)吹斷風(fēng)葉。在風(fēng)速過(guò)低和風(fēng)速過(guò)高的情況下，它都沒(méi)有發(fā)電。也就是說(shuō)，當(dāng)它在4米的時(shí)候開(kāi)始啟動(dòng)，在5米的時(shí)候開(kāi)始充電，一年只有1／3的時(shí)間有這樣高的風(fēng)速，那么一年就會(huì)有2／3的時(shí)間是不能運(yùn)作的，大量的風(fēng)能就無(wú)法被利用。因此未來(lái)的研究重點(diǎn)就是如何延長(zhǎng)發(fā)電的時(shí)間，在風(fēng)速較高和風(fēng)速較低的情況下都可以發(fā)電。

篇6

我國(guó)目前生物質(zhì)氣化應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是集中供氣以及中小型氣化發(fā)電，少量用于工業(yè)鍋爐供熱。農(nóng)村集中供氣工程解決了農(nóng)作物秸稈的焚燒和炊事用能問(wèn)題，而生物質(zhì)氣化發(fā)電主要針對(duì)具有大量生物質(zhì)廢棄物的木材加工廠、碾米廠等工業(yè)企業(yè)。我國(guó)的秸稈氣化主要用于供熱、供氣、發(fā)電及化學(xué)品合成。

（1）秸稈氣化供熱。秸稈氣化供熱是指秸稈經(jīng)過(guò)氣化爐氣化后，生成的燃?xì)馑腿讼乱患?jí)燃燒器中燃燒，為終端用戶提供熱能。秸稈氣化供熱技術(shù)廣泛應(yīng)用于區(qū)域供熱和木材、谷物等農(nóng)副產(chǎn)品的烘干等，與常規(guī)木材烘干技術(shù)相比具有升溫快、火力強(qiáng)、干燥質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，并能縮短烘干周期，降低成本。

（2）秸稈氣化供氣。秸稈氣化供氣是指氣化爐產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^(guò)相應(yīng)的配套設(shè)備為居民提供炊事用氣。秸稈氣化供氣又分為集中供氣和單獨(dú)供氣兩種類(lèi)型。

①秸稈氣化集中供氣。生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代以來(lái)在我國(guó)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。它是在農(nóng)村的一個(gè)村或組，建立一個(gè)生物質(zhì)氣化站，將生物質(zhì)經(jīng)氣化爐氣化后轉(zhuǎn)變成燃?xì)?，通過(guò)輸氣管網(wǎng)輸送、分配到用戶，系統(tǒng)規(guī)模一般為數(shù)十戶至數(shù)百戶供氣。目前，我國(guó)已廣泛推廣利用生物質(zhì)氣化技術(shù)建設(shè)集中供氣系統(tǒng)，以供農(nóng)村居民炊事和采暖用氣。

在秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)中，氣化爐的選用是根據(jù)不同的用氣規(guī)模來(lái)確定的，如果供氣戶數(shù)較少，選用固定床氣化爐；如果供氣戶數(shù)多(一般多于1000戶)，則使用流化床氣化爐更好。秸稈燃?xì)獾臓t具與普通的城市煤氣爐具有所區(qū)別，國(guó)內(nèi)此類(lèi)爐具的生產(chǎn)廠家也較多，效果較好，可以滿足用戶要求。

②戶用秸稈氣化供氣。該種方式為一家一戶的農(nóng)村居民使用，戶用小型秸稈氣化爐，產(chǎn)生的燃?xì)庵苯咏尤藸t灶使用，系統(tǒng)具有體積小、投資少的優(yōu)點(diǎn)。但也有明顯的缺點(diǎn)：由于氣化爐與灶直接相連，生物質(zhì)燃?xì)馕吹玫饺魏蝺艋幚?，因而灶具上連接管及氣化爐都有焦油滲出，衛(wèi)生很差，且易堵塞連接管及灶具；因氣化爐較小，氣化條件不易控制，產(chǎn)出氣體中可燃?xì)獬煞仲|(zhì)量不穩(wěn)，并且不連續(xù)，影響燃用，甚至有安全問(wèn)題；從點(diǎn)火至產(chǎn)氣需要有一定的啟動(dòng)時(shí)間，增加了勞動(dòng)時(shí)間，而且該段時(shí)間內(nèi)煙氣排放也是個(gè)問(wèn)題。

③秸稈氣化發(fā)電。我國(guó)在生物質(zhì)氣化方面有一定的基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)60年代初就開(kāi)展了這方面的研究工作，近20年來(lái)加快了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步研究。開(kāi)發(fā)的中小規(guī)模氣化發(fā)電系統(tǒng)具有投資少、原料適應(yīng)性和規(guī)模靈活性好等特點(diǎn)，已研制成功的中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備功率從幾千瓦到5000千瓦。

氣化爐的結(jié)構(gòu)有層式下吸式、開(kāi)心式、下吸式和常壓循環(huán)流化床氣化爐等，采用單燃料氣體內(nèi)燃機(jī)和雙燃料內(nèi)燃機(jī)，單機(jī)最大功率已達(dá)500千瓦。

農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)近年來(lái)的研究、探索，分別解決了流化床氣化、焦油裂解、低熱值燃?xì)鈾C(jī)組改造、焦油污水處理和系統(tǒng)控制及優(yōu)化等各種核心技術(shù)，在技術(shù)的產(chǎn)品化和標(biāo)準(zhǔn)化研究、提高農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電站的成套性和實(shí)用性方面取得較大進(jìn)展，形成了具有我國(guó)特色的農(nóng)業(yè)廢棄物能源利用方式。我國(guó)的生物質(zhì)氣化發(fā)電正在向產(chǎn)業(yè)規(guī)?；较虬l(fā)展，在國(guó)內(nèi)推廣很快，而且設(shè)備還出口到泰國(guó)、緬甸、老撾等東南亞國(guó)家和地區(qū)。目前已簽訂的中小型農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電項(xiàng)目總裝機(jī)容量40兆瓦以上，成為國(guó)際上應(yīng)用最多的中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。

篇7

我國(guó)能源環(huán)境與世界能源問(wèn)題相比更為嚴(yán)峻,一方面我國(guó)人均能源可采儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平,而且能源消耗巨大。以建筑能耗為例,建筑能耗大體占到全國(guó)總能耗的30%—40%,是發(fā)達(dá)國(guó)家的2—3倍以上。我國(guó)人均耕地只占世界的1/3,而實(shí)心粘土磚每年毀田達(dá)12萬(wàn)畝;我國(guó)水資源僅為世界人均占有量的1/4,而衛(wèi)生潔具耗水量高出發(fā)達(dá)國(guó)家30%以上,污水回水率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的25%;鋼材、水泥等物耗水平也要比發(fā)達(dá)國(guó)家高出10%—30%。

國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心所作的一份研究報(bào)告認(rèn)為,現(xiàn)階段隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)的加快,我國(guó)住宅建設(shè)日益擴(kuò)大。據(jù)推測(cè),到2015年,城鎮(zhèn)50%以上的建筑將是21世紀(jì)內(nèi)建造的。因此,有效的降低建筑業(yè)的能源資源消耗,減少建筑行業(yè)造成的環(huán)境污染,將對(duì)整個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

2環(huán)境污染狀況

2.1溫室效應(yīng)

目前已發(fā)現(xiàn)有30多種氣體能夠引起溫室效應(yīng),其中較為主要的有CO2,CH4,O3,CO,N2O、水蒸氣、二氯乙烷、四氯化碳及氟氯烷等。溫室效應(yīng)引發(fā)全球變暖所帶來(lái)的影響和危害主要有幾個(gè)方面:海平面上升;全球降雨不均衡,有的地區(qū)發(fā)生洪澇、有些地區(qū)發(fā)生干旱;影響大氣環(huán)流,出現(xiàn)異常天氣情況,造成農(nóng)作物歉收;快速的氣候變化造成大量物種的滅絕,對(duì)生物產(chǎn)生多樣化影響;全球變暖造成生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的變化,引起傳染病的流行,危害人類(lèi)健康。

2.2臭氧層破環(huán)

臭氧層能有效地阻止大部分有害紫外光通過(guò),而讓可見(jiàn)光通過(guò)并達(dá)到地球表面,為各種生物的生存提供必要的太陽(yáng)能。而當(dāng)前人類(lèi)的活動(dòng)正在使臭氧層遭到幾乎毀滅性的破壞,人工合成的含有氯、氟的一些物質(zhì),尤其以氟利昂和哈龍,對(duì)臭氧層的破壞最大。臭氧層遭到破壞會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果,主要在以下幾個(gè)方面:使人體免疫機(jī)能下降,增加患皮膚癌、白內(nèi)障的概率;過(guò)量的陽(yáng)光造成農(nóng)作物減產(chǎn),森林的退化;海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破環(huán);加劇溫室效應(yīng)和全球變暖。

2.3酸雨

酸雨是指pH<5.6的降水,是大氣環(huán)境質(zhì)量綜合因素的客觀反映。對(duì)酸雨形成起主要作用的Sox和Nox均來(lái)自于天然源和人工源,尤其以煤炭和石油燃燒過(guò)程中釋放的二氧化碳,礦物燃料中含氮物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生氮氧化物,以及汽車(chē)、飛機(jī)的尾氣,都產(chǎn)生Nox。

酸雨對(duì)農(nóng)業(yè)的影響主要造成土壤酸化,肥力降低;酸雨會(huì)造成水體酸化,破壞水生生態(tài)系統(tǒng);酸雨還會(huì)造成植物黃葉并脫落,森林成片衰亡;同時(shí),酸雨會(huì)危害人體健康,誘發(fā)癌癥、老年癡呆等疾病,使人患動(dòng)脈硬化、心梗、肺水腫的概率大大提高。

3建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的影響和破壞

建筑環(huán)境是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)資源影響的一個(gè)非常明顯的例子。世界1/6凈水供應(yīng)給建筑,建筑消耗掉1/4的木材,消耗掉2/5的材料與能量。全球的建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)消耗了地球能源的50%,水資源的50%,原材料的40%,同時(shí)產(chǎn)生了42%的溫室氣體,50%的水污染,48%固體廢棄物,50%的氟氯化合物,同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)也影響水域、空氣質(zhì)量以及社會(huì)群體的結(jié)構(gòu)等較大的范圍。

4建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能

4.1墻體的設(shè)計(jì)

外墻傳熱在建筑物總體傳熱中所占的比例最大,當(dāng)前我國(guó)大多采用保溫節(jié)能墻體,分為三類(lèi):外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、中空加芯復(fù)合墻體。

其中外保溫具有適用范圍廣、保護(hù)主體結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)建筑壽命、減少熱橋、擴(kuò)大使用面積等特點(diǎn),外保溫技術(shù)的運(yùn)用推廣得到了很大發(fā)展,較為成熟的外保溫技術(shù)有:EPS薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)、EPS板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)、EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)、機(jī)械固定EPS鋼絲網(wǎng)架板外墻外保溫系統(tǒng)。

4.2門(mén)窗的設(shè)計(jì)

節(jié)能門(mén)窗要有良好的隔熱保溫性能,夏季能阻止熱量進(jìn)入室內(nèi),冬季能阻斷室內(nèi)熱量傳出室外。目前具有較好效果的節(jié)能門(mén)窗主要有:塑料門(mén)窗、鋁木復(fù)合門(mén)窗、玻璃鋼門(mén)窗,以及采用發(fā)展注膠段熱冷橋技術(shù)。

5建筑供熱系統(tǒng)的節(jié)能(以居住建筑為例)

建筑節(jié)能包括了兩個(gè)系統(tǒng)工程,即建筑本身工程節(jié)能,和建筑供能系統(tǒng)的節(jié)能。而現(xiàn)在許多的“節(jié)能建筑”只是圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能滿足規(guī)范節(jié)能設(shè)計(jì)要求,而并不能稱其為節(jié)能建筑。

建筑不僅應(yīng)具有良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能,還要有優(yōu)化的供能系統(tǒng),兩者結(jié)合組成一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)工程,這個(gè)系統(tǒng)能有效運(yùn)行的關(guān)鍵在于供能可調(diào)性。例如在集中供熱住宅中,實(shí)行供熱熱量計(jì)量,用戶根據(jù)自己需要調(diào)控室溫;在有,可在建筑中設(shè)置太陽(yáng)能利用裝置,冬季當(dāng)室內(nèi)太陽(yáng)得熱能補(bǔ)充室溫時(shí),室內(nèi)可調(diào)供熱系統(tǒng)就能減少對(duì)常規(guī)熱源的使用。

6能源的綜合利用和新能源的開(kāi)發(fā)

6.1太陽(yáng)能的利用

太陽(yáng)能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源,被認(rèn)為是21世紀(jì)以后人類(lèi)可期待的、最有希望的能源,并得到了國(guó)際社會(huì)的普遍重視。太陽(yáng)能熱利用的兩個(gè)主要方面在于太陽(yáng)能熱水器與太陽(yáng)能建筑。

6.2地?zé)岬木C合利用

(1)空氣源熱泵是在供熱工況下將室外空氣作為低溫?zé)嵩?從室外空氣中吸收熱量,經(jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)供暖?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)簡(jiǎn)單,初投資較低?？諝庠礋岜玫闹饕秉c(diǎn)是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時(shí)熱泵的效率大大降低,其不適用于寒冷地區(qū),在冬季氣候較溫和的地區(qū),已得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

(2)地源熱泵系統(tǒng)是利用較深地層中未受干擾常年保持的恒溫,其遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度,又低于夏季的室外溫度,可以克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙,且效率大大提高。在地源熱泵系統(tǒng)中,冬季通過(guò)熱泵把大地中的熱量升高溫度后對(duì)建筑供熱,同時(shí)使大地中的溫度降低,儲(chǔ)存了冷量,可供夏季使用;夏季通過(guò)熱泵把建筑中的熱量傳輸給大地,對(duì)建筑物降溫,同時(shí)在大地中蓄存熱量以供冬季使用。

(3)地表水熱泵系統(tǒng)是在靠近江河湖海等大量自然水體的地方,利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩炊O(shè)計(jì)的一種空調(diào)熱泵的形型式。但是,這種地表水熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制,同時(shí)這種熱泵的換熱對(duì)水體中生態(tài)環(huán)境也會(huì)造成一定程度的影響。

(4)地下耦合熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。它通過(guò)循環(huán)液(水或以水為主要成分的防凍液)在封閉的地下埋管中的流動(dòng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。在冬季供熱過(guò)程中,流體從地下收集熱量,再通過(guò)系統(tǒng)把熱量帶到室內(nèi);夏季制冷時(shí)逆向運(yùn)行,即從室內(nèi)帶走熱量,再通過(guò)系統(tǒng)將熱量送到地下巖土中。地下耦合熱泵系統(tǒng)保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì),是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。

篇8

【關(guān)鍵詞】能源動(dòng)力；人才培養(yǎng)；改革

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和根本保證。能源與動(dòng)力工程類(lèi)專業(yè)正是致力于培養(yǎng)能從事能源開(kāi)發(fā)與利用的技術(shù)與管理人才。目前，全國(guó)有200余所高校開(kāi)設(shè)了能動(dòng)相關(guān)本科專業(yè)，其中大部分已經(jīng)建設(shè)較為成熟，部分985和211高校的能動(dòng)專業(yè)在國(guó)內(nèi)已具備一定的影響力且具備鮮明特色[1]。而三峽大學(xué)的能動(dòng)專業(yè)于2011年才開(kāi)始立項(xiàng)建設(shè)，并同年開(kāi)始招生。作為地方高校新開(kāi)設(shè)的能動(dòng)專業(yè)，在人才培養(yǎng)方面必須適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)需求，符合我校 “高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”的人才培養(yǎng)的目標(biāo)，因而，在專業(yè)建設(shè)伊始，就不能完全照搬其他高校能動(dòng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，需要結(jié)合實(shí)際情況，大膽改革和創(chuàng)新，才能在國(guó)內(nèi)同類(lèi)專業(yè)中快速占領(lǐng)一席之地，并以高起點(diǎn)快速穩(wěn)健發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

歐洲和美國(guó)的大學(xué)將能動(dòng)類(lèi)專業(yè)設(shè)置在機(jī)械工程系中，且不以專業(yè)來(lái)單列，而只是機(jī)械類(lèi)的一個(gè)方向，稱為熱流科學(xué)（Thermal and Fluid Science）或能量系統(tǒng)（Energy system），而核工程與核技術(shù)則一般單獨(dú)設(shè)立，或者設(shè)在化工系中，例如美國(guó)麻省理工學(xué)院、佛羅里達(dá)大學(xué)等，機(jī)械工程的教學(xué)與研究范圍覆蓋了目前國(guó)內(nèi)本科生專業(yè)目錄中的機(jī)械類(lèi)、能源動(dòng)力類(lèi)的范圍，這樣就大大擴(kuò)展了能動(dòng)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)領(lǐng)域，以此來(lái)適應(yīng)“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的需求，使學(xué)生獲得堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論和寬廣的專業(yè)知識(shí)。

我國(guó)能源動(dòng)力類(lèi)專業(yè)形成于20世紀(jì)50年代[2]，當(dāng)時(shí)在蘇聯(lián)教育體制的影響下的分為10個(gè)三級(jí)專業(yè)，經(jīng)1993、1998、2012年三次修訂最終合并為1個(gè)專業(yè)：能源與動(dòng)力工程，使得專業(yè)覆蓋面被大幅度拓展，要求本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)動(dòng)力工程及工程熱物理的基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)，受到現(xiàn)代動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練；具有進(jìn)行動(dòng)力機(jī)械與熱工設(shè)備設(shè)計(jì)、運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)研究的基本能力。要實(shí)現(xiàn)以上人才培養(yǎng)目標(biāo)，關(guān)鍵在于如何緊跟行業(yè)需求并結(jié)合高校自身情況，制定科學(xué)的人才培養(yǎng)方案并認(rèn)真執(zhí)行。然而，經(jīng)前期大量調(diào)研結(jié)果表明，目前國(guó)內(nèi)高校尤其是地方院校在能動(dòng)專業(yè)人才培養(yǎng)上存在以下特點(diǎn)或不足：

（1）專業(yè)劃分過(guò)細(xì)，口徑太窄。大部分高校在能動(dòng)專業(yè)中設(shè)置了多個(gè)專業(yè)方向，如水力發(fā)電、火力發(fā)電、清潔燃燒、供暖、制冷等，并將專業(yè)課分方向模塊進(jìn)行教學(xué)，這極大地限制了學(xué)生的選擇空間，不利于學(xué)生專業(yè)知識(shí)拓展，使學(xué)生在擇業(yè)時(shí)被固定在某個(gè)方向上，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）人才定位不盡合理。經(jīng)前期廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著我國(guó)現(xiàn)階段加快能源建設(shè)的力度，國(guó)內(nèi)目前需要更多的是能源動(dòng)力行業(yè)運(yùn)行、維護(hù)與管理方面的技術(shù)人才[3]，對(duì)于高端人才如設(shè)計(jì)研究類(lèi)人才雖然稀缺，但由于能動(dòng)專業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)的特性，一般難以由高校直接培養(yǎng)此類(lèi)人才，即高端技術(shù)人才亦需要從工程實(shí)踐中磨礪而出。所以作為地方院校，尤其新開(kāi)設(shè)能動(dòng)專業(yè)的地方高校，不能一味照搬985、211高校以及部分經(jīng)過(guò)幾十年專業(yè)建設(shè)已經(jīng)具備自己鮮明特色和專業(yè)實(shí)力的高校的人才培養(yǎng)模式，必須緊跟行業(yè)需求，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主線，并充分利用和發(fā)揮高校自身的特色和優(yōu)勢(shì)。

2 三峽大學(xué)能動(dòng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革

三峽大學(xué)的能動(dòng)專業(yè)于2010年底才開(kāi)始立項(xiàng)建設(shè)，并于當(dāng)年從我校2010級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)中分流出53位學(xué)生按照能源與動(dòng)力專業(yè)人才進(jìn)行培養(yǎng)，2011年開(kāi)始以能源與動(dòng)力工程專業(yè)獨(dú)立招生，故截至目前實(shí)際上已有一屆學(xué)生畢業(yè)（2010級(jí)），且2015年度即將畢業(yè)的學(xué)生目前絕大部分已經(jīng)簽訂了就業(yè)協(xié)議。近五年來(lái)，學(xué)校在專業(yè)本專業(yè)建設(shè)過(guò)程中積極探索，對(duì)兄弟高校及能動(dòng)相關(guān)的企事業(yè)單位進(jìn)行了廣泛調(diào)研，并緊密結(jié)合我校能動(dòng)專業(yè)“新開(kāi)設(shè)、新起點(diǎn)”的現(xiàn)實(shí)情況，培養(yǎng)和提煉自己的專業(yè)特色，并對(duì)本專業(yè)的人才定位和培養(yǎng)進(jìn)行了以下改革：

（1）在人才培養(yǎng)與定位方面，以培養(yǎng)“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”人才為指導(dǎo)，制定了專業(yè)人才培養(yǎng)方案，著重提煉專業(yè)所覆蓋知識(shí)體系的共性，拓寬專業(yè)口徑、增厚專業(yè)基礎(chǔ)、突出方向共性、弱化專業(yè)方向、提升就業(yè)能力，擴(kuò)大就業(yè)口徑。具體為：1）以流體機(jī)械動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，設(shè)置適用于水力發(fā)電、熱力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電中能量轉(zhuǎn)換動(dòng)力裝備的動(dòng)力學(xué)相關(guān)系列必修基礎(chǔ)課程，突出水力發(fā)電專業(yè)課，并輔以風(fēng)力發(fā)電等專業(yè)課程；2）以熱-力轉(zhuǎn)換原理為基礎(chǔ)，設(shè)置適用于火力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、核電等熱動(dòng)力學(xué)、熱交換、熱傳輸相關(guān)的系列必修基礎(chǔ)課程，專業(yè)課設(shè)置方面突出火電、核電，輔以生物質(zhì)能相關(guān)課程。即將動(dòng)力工程專業(yè)分為流體機(jī)械和熱力機(jī)械兩個(gè)方向，但在培養(yǎng)過(guò)程中，大大拓寬了專業(yè)基礎(chǔ)必修課的范圍，增加學(xué)生后續(xù)就業(yè)時(shí)行業(yè)選擇的范圍。

（2）在實(shí)驗(yàn)/時(shí)間教學(xué)方面，以厚基礎(chǔ)、寬口徑、應(yīng)用型人才培養(yǎng)為指導(dǎo)，建設(shè)和整合實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)條件。取消零散的課程實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐，開(kāi)設(shè)系列綜合實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐課程，使實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)具有層次性、連貫性、交叉性、系統(tǒng)性和良好的可操作性。避免以課程為單位開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)的連續(xù)性差、重復(fù)度高、綜合性不強(qiáng)、效果差的缺點(diǎn)，同時(shí)在一定程度上降低建設(shè)成本。此外，學(xué)校還積極開(kāi)發(fā)校外實(shí)踐基地，挖掘?qū)W校所在地區(qū)及周邊區(qū)域廣泛的能源動(dòng)力行業(yè)/企業(yè)資源，作為本專業(yè)有效的實(shí)踐基地。

（3）以校外實(shí)踐基地建設(shè)為抓手，開(kāi)發(fā)專業(yè)初期就業(yè)資源。任何一個(gè)高校新專業(yè)就業(yè)時(shí)其情況都或多或少存在不確定性，其原因主要在于社會(huì)和行業(yè)對(duì)于特定高校新專業(yè)的認(rèn)識(shí)度不高。因而打開(kāi)就業(yè)工作局面難度大，故無(wú)論從短期還是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，都需要充分利用所建立的校外實(shí)踐基地作為就業(yè)渠道，使基地發(fā)揮更大作用，這需要在基地建設(shè)過(guò)程中同時(shí)做好基地管理制度建設(shè)，以協(xié)議的形式為本新專業(yè)向基地輸送人才提供保證。

3 改革效果

近五年來(lái)，學(xué)校在建設(shè)能動(dòng)專業(yè)過(guò)程中不斷探索，最終形成以上建設(shè)意見(jiàn)和改革措施，并取得了顯著成效：

（1）制定了科學(xué)合理的能動(dòng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確定以掌握能源轉(zhuǎn)換裝備運(yùn)行及轉(zhuǎn)換機(jī)理為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，將《流體機(jī)械原理》、《水輪機(jī)及調(diào)節(jié)器》、《汽輪機(jī)》等增設(shè)為專業(yè)公共基礎(chǔ)課，在專業(yè)拓展模塊課程中按水電、熱電、流體機(jī)械、新能源發(fā)電等設(shè)置小學(xué)分模塊供學(xué)生選修，但不限制選擇模塊數(shù)量。目前學(xué)生就業(yè)反饋情況表明，在弱化專業(yè)方向、增厚專業(yè)基礎(chǔ)課程后，學(xué)生在擇業(yè)過(guò)程中即使不在個(gè)人專業(yè)方向上就業(yè)，只要未跨出能動(dòng)行業(yè)，就能很快適應(yīng)新領(lǐng)域的工作。

（2）整合實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃和條件。如將以往隨理論課程開(kāi)設(shè)的《流體機(jī)械原理》、《流體力學(xué)》、《液壓傳動(dòng)與控制》、《泵站工程》、《水輪機(jī)及調(diào)節(jié)器》等的課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)，整合成32學(xué)時(shí)的《流體綜合實(shí)驗(yàn)》課程；將《熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》、《汽輪機(jī)》、《熱電廠動(dòng)力工程》、《鍋爐原理》等課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合成32學(xué)時(shí)的《熱工綜合實(shí)驗(yàn)》；將《測(cè)試技術(shù)》、《控制工程》、《電廠自動(dòng)化》等課程實(shí)驗(yàn)整合成16學(xué)時(shí)的《測(cè)控綜合實(shí)驗(yàn)》等，并根據(jù)相關(guān)理論課開(kāi)設(shè)時(shí)間將綜合實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容分為兩個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)。這樣學(xué)生能夠得到更為系統(tǒng)的、連貫的實(shí)踐訓(xùn)練，相比隨理論課程開(kāi)設(shè)的零散實(shí)驗(yàn)，綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更好隨

（3）目前已在學(xué)校所在地區(qū)及周邊能動(dòng)企業(yè)建立本專業(yè)的實(shí)踐/實(shí)習(xí)基地，且已經(jīng)有效運(yùn)行，如安能（宜昌）熱電（生物質(zhì)能發(fā)電）、長(zhǎng)江電力（葛洲壩）、安能（襄陽(yáng)）火電、三峽電廠、清江的隔河巖電站、高壩洲電站、向家壩電站、黃龍灘（十堰）電站、湖北宜化集團(tuán)、宜昌安琪酵母、黑旋風(fēng)工程機(jī)械等20多家能源企業(yè)和流體機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)，可完全滿足學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及其他培訓(xùn)的接待需求，極大地緩解了專業(yè)實(shí)踐條件建設(shè)需要大投入的困難。

（4）專業(yè)就業(yè)情況良好，第一屆畢業(yè)生（2010級(jí)，共53人）就業(yè)率達(dá)100%，其中除4人繼續(xù)攻讀碩士研究生外，15人進(jìn)入水力發(fā)電廠，17人進(jìn)入火電、生物質(zhì)能電廠，6人進(jìn)入電力部門(mén)事業(yè)單位，11人進(jìn)入與流體機(jī)械及能源裝備設(shè)計(jì)、制造相關(guān)企業(yè)。其中17人（32.1%）在本專業(yè)校外實(shí)踐基地相關(guān)企業(yè)就職。截止2015年3月中旬，第二屆畢業(yè)生（2011級(jí)，共81人）已簽就業(yè)協(xié)議的達(dá)72人，已確定攻讀碩士研究生5人。學(xué)校以專業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生就業(yè)企業(yè)回訪等多種形式，進(jìn)一步拓寬和加深了與行業(yè)內(nèi)相關(guān)企事業(yè)單位的聯(lián)系，并就用人單位對(duì)我校畢業(yè)生在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中的綜合素質(zhì)和表現(xiàn)進(jìn)行跟蹤回訪，結(jié)果表明學(xué)生的綜合能力水平總體較高。

4 結(jié)語(yǔ)

能源動(dòng)力類(lèi)專業(yè)是實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)的專業(yè)，且專業(yè)覆蓋的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，針對(duì)具體的應(yīng)用領(lǐng)域其技術(shù)專業(yè)性又較強(qiáng)，而高校在該專業(yè)人才培養(yǎng)的過(guò)程中一方面不可能面面俱到，設(shè)置過(guò)多的專業(yè)方向，另一方面又不能過(guò)于集中，而使得學(xué)生的專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域過(guò)窄，導(dǎo)致就業(yè)方向沒(méi)有選擇余地。因而，在人才培養(yǎng)過(guò)程中要更多地考慮專業(yè)領(lǐng)域的共性，增厚專業(yè)基礎(chǔ)，拓寬專業(yè)口徑，使學(xué)生獲得盡量寬廣的專業(yè)綜合知識(shí)，才能具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力，以適應(yīng)現(xiàn)代能源動(dòng)力領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐翔，余萬(wàn)，陳從平，方子帆，李響，趙美云.三峽大學(xué)“能源與動(dòng)力工程”專業(yè)培養(yǎng)方案的制訂與完善[J].科教文匯：上旬刊，2014（6）：60-61.

篇9

關(guān)鍵詞：木質(zhì)纖維素水解液；抑制物；釀酒酵母

引言

我國(guó)每年產(chǎn)生數(shù)量龐大的固體廢棄物，焚燒已成為最常見(jiàn)的固廢處置方式，該方式不僅浪費(fèi)資源，還嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。報(bào)道顯示微生物可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)、氣態(tài)的燃料，具有能耗低、轉(zhuǎn)化效率高和不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，以生物質(zhì)材料作為原材料開(kāi)發(fā)新能源已受到世界范圍的關(guān)注[1]。

農(nóng)作物秸稈和木材廢棄物在固體廢棄物中占重要地位，其主要成分是木質(zhì)纖維素。木質(zhì)纖維素是一種典型的生物質(zhì)，利用微生物代謝木質(zhì)纖維素產(chǎn)生清潔能源已成為研究熱點(diǎn)之一。目前，釀酒酵母產(chǎn)乙醇被廣泛應(yīng)用于木質(zhì)纖維素的資源化處理工藝，其具有成本低、原料豐富等優(yōu)點(diǎn)。在釀酒酵母利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵之前，需對(duì)木質(zhì)纖維素進(jìn)行預(yù)處理和糖化，此時(shí)木質(zhì)纖維素中的纖維素與半纖維素等轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，在纖維素與半纖維素等大分子物質(zhì)的分解過(guò)程中，引入了一些小分子化合物，這些物質(zhì)對(duì)發(fā)酵有抑制作用，統(tǒng)稱為抑制物。

1 抑制物的種類(lèi)及抑制作用

木質(zhì)纖維素水解液中的抑制物大致分為三類(lèi)：弱酸類(lèi)、呋喃類(lèi)和酚類(lèi)化合物。弱酸類(lèi)主要包括甲酸、乙酸和乙酰丙酸，弱酸會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓平衡，并進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這部分弱酸在細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)一步解離，使得細(xì)胞內(nèi)環(huán)境酸化，影響細(xì)胞內(nèi)部的酶促反應(yīng)，最終抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)[2]。呋喃類(lèi)抑制物主要是糠醛和HMF，這類(lèi)物質(zhì)對(duì)微生物中的乙醇脫氫酶、丙酮酸脫氫酶和醛脫氫酶產(chǎn)生抑制，減緩釀酒酵母的生長(zhǎng)；醛類(lèi)抑制物會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)活性氧，導(dǎo)致DNA分解，進(jìn)而阻礙RNA和蛋白質(zhì)的合成[3、4]。相對(duì)于其他類(lèi)型抑制物，酚類(lèi)抑制物的毒性更強(qiáng)，低濃度的酚類(lèi)就可以抑制釀酒酵母的生長(zhǎng)，研究表明，低分子量的酚類(lèi)化合物對(duì)釀酒酵母生長(zhǎng)具有更高的抑制作用[5]。

2 降低抑制物對(duì)釀酒酵母抑制作用的措施

2.1 木質(zhì)纖維素水解液脫毒

發(fā)酵前對(duì)木質(zhì)纖維素水解液進(jìn)行脫毒是降低抑制物抑制作用的有效途徑。脫毒方法主要分為物理法、化學(xué)法和生物法，物理方法包括真空干燥濃縮、蒸煮、活性炭吸附、離子交換吸附和溶劑萃取等，這些方法可將水解液中的有毒物質(zhì)在不改變分子結(jié)構(gòu)的前提下去除，不同處理方法的去除效率具有差異[6]?；瘜W(xué)方法是利用各種堿性物質(zhì)（如NH4OH、NaOH、Ca（OH）2等）及過(guò)量石灰法對(duì)水解液進(jìn)行處理，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變水解液中的成分以降低抑制物毒性[7]。生物方法是利用特定酶或微生物脫毒，其中，漆酶是一種常用的脫毒酶，通過(guò)氧化聚合反應(yīng)將毒性較高的小分子量酚類(lèi)化合物轉(zhuǎn)化為毒性較低的大分子量酚類(lèi)化合物[8]。

2.2 提高釀酒酵母對(duì)抑制物的耐受性

除了減少木質(zhì)纖維素水解液中的有毒物質(zhì)，還可提高釀酒酵母對(duì)抑制物的耐受性，目前比較常用的方法是基因工程方法、誘變方法和馴化育種方法?；蚬こ谭椒ㄊ峭ㄟ^(guò)添加、敲除或高表達(dá)某一種或幾種與抑制物代謝相關(guān)的基因以提高釀酒酵母對(duì)抑制物的耐受性的方法。改造基因可以直接、快速地使釀酒酵母表現(xiàn)出我們所期望的特性，但木質(zhì)纖維素水解液中的抑制物種類(lèi)繁多，基因工程方法難以使得釀酒酵母同時(shí)具有多種抑制物耐受性，且釀酒酵母的新陳代謝途徑復(fù)雜，改造基因可能使得釀酒酵母失去原本的優(yōu)良特性[9]。誘變方法以自然突變?yōu)橐罁?jù)，利用誘變劑加快釀酒酵母細(xì)胞基因突變的速度，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量突型釀酒酵母，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的篩選，可獲得具有抑制物耐受性的釀酒酵母，而誘變方法具有不確定性和誘變范圍廣等缺陷，因此需大量的誘變型細(xì)胞增加獲得目標(biāo)菌株的幾率，且誘變劑可能損壞出發(fā)菌株原始基因，丟失優(yōu)良特性。馴化育種是一種模擬自然選擇的過(guò)程，根據(jù)生物和環(huán)境共同進(jìn)化的規(guī)律，對(duì)微生物施與一定的選擇壓力，使得微生物在自然突變的基礎(chǔ)上定向進(jìn)化。馴化方法中存在的環(huán)境壓力使得微生物突變具有明確方向，可在短時(shí)間內(nèi)富集突變子，在長(zhǎng)期的馴化過(guò)程中，菌株的優(yōu)良性質(zhì)可以在代際之間傳遞，增加了優(yōu)良性質(zhì)的穩(wěn)定性[10]；馴化育種的不足之處在于菌株的突變機(jī)理尚未明確，難以通過(guò)其他手段獲得該菌株。

3 結(jié)束語(yǔ)

木質(zhì)纖維素水解液中的抑制物會(huì)影響釀酒酵母的發(fā)酵效率，降低代謝產(chǎn)物乙醇的濃度，因此需采取措施降低抑制物對(duì)釀酒酵母的抑制作用。將水解液脫毒與釀酒酵母改進(jìn)進(jìn)行對(duì)比，水解液的脫毒成本較高，不利于木質(zhì)纖維素資源化利用的工業(yè)化發(fā)展，因此有必要提高釀酒酵母對(duì)抑制物的耐受性。木質(zhì)纖維素水解液中抑制物的組分與原材料種類(lèi)和預(yù)處理方式密切相關(guān)，不同改良釀酒酵母的方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可將多種方式有效結(jié)合，有利于獲得具有較高耐受性的釀酒酵母。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：生物能源，生物酒精，生物質(zhì)，纖維素，生產(chǎn)過(guò)程

0　引言

由于溫室氣溫排放導(dǎo)致全球氣溫變暖，自然石化資源短缺。生物能源成為世界上研究熱點(diǎn)。中國(guó)是世界上消耗石油第二的國(guó)家，大約占全世界總量的6％。國(guó)際能源中心(IEA)估計(jì)中國(guó)到2030年每天消耗1.4×107桶汽油；隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和普及，2020年，汽車(chē)的使用量從2004年大約2.4×107臺(tái)增加到90-140×107臺(tái)，運(yùn)輸所需的能源從現(xiàn)在比例約33％發(fā)展到57％左右，每天的所需量從目前的1.6×107桶到5.0×107桶。因此，到2030年，溫室排放氣體將增長(zhǎng)至7.14Gt／年。對(duì)石油的需求導(dǎo)致中國(guó)更加依賴進(jìn)口石油，2030年，75％的石油將依靠進(jìn)口。因此，中國(guó)面臨能源需求、國(guó)家能源安全和環(huán)境污染的挑戰(zhàn)。中國(guó)作為發(fā)展中發(fā)展最快，世界上人口最多的國(guó)家，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和國(guó)際地位大幅提升的基礎(chǔ)，應(yīng)該發(fā)揮其主導(dǎo)作用，制定研究政策和目標(biāo)，開(kāi)發(fā)利用可持續(xù)“中性碳”能源，其中包括生物酒精的生產(chǎn)和使用。

纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生物酒精是世界上生物能源發(fā)展的熱點(diǎn)研究之一。纖維素生物質(zhì)主要包括農(nóng)業(yè)殘?jiān)?水稻、玉米等秸稈)、森林殘?jiān)?樹(shù)枝、鋸末)、廢棄物(廢紙)、草本植物(蘆竹)和木質(zhì)植物(麻瘋樹(shù)、楊樹(shù))，資源非常豐富，中國(guó)僅秸稈一年約有8.4億噸，林木廢棄物約2億噸；到2030年，每年農(nóng)作物殘?jiān)窟_(dá)5.53EJ；森林殘?jiān)_(dá)0.9EJ(3／4來(lái)自木材加工，1／4來(lái)自森林殘枝殘葉)；加上生物質(zhì)能源種植(每公頃平均產(chǎn)量15噸干，10％的土地可以作為種植面積)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算，每年可以提供約23EJ的能源，相當(dāng)于6000億升的石油。而根據(jù)IEA的預(yù)測(cè)，2030年中國(guó)需要12.4EJ的交通運(yùn)輸液體能源。如果能夠充分利用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，提高轉(zhuǎn)化技術(shù)，生成酒精，中國(guó)可以足夠滿足運(yùn)輸能源的需求。通過(guò)轉(zhuǎn)化生成生物酒精使用是中性碳排放過(guò)程，減少溫室氣體排放，有利于環(huán)境和資源的平衡利用。

世界上纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物酒精的技術(shù)基本上處于研究階段。我國(guó)在纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物酒精的技術(shù)方面起步較晚，還是處于初步研究階段。本文主要對(duì)纖維素生物質(zhì)生物酒精生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，指出存在的難點(diǎn)和可能性的解決方法以便進(jìn)一步深入研究。

1　纖維素生物酒精生產(chǎn)

1.1　纖維素生物質(zhì)作為生物酒精原料的特征

糖類(lèi)和淀粉轉(zhuǎn)化酒精的工程通過(guò)發(fā)酵，在世界上已經(jīng)實(shí)用化；草本纖維素和木材纖維素轉(zhuǎn)化酒精正處于實(shí)用化過(guò)程研究階段。從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物酒精的容易程度來(lái)比較可以得出：糖類(lèi)>淀粉>草本纖維素>木材纖維素。

淀粉和纖維素都是由葡萄糖組成的多分子高聚體。但是淀粉和纖維素的葡萄糖分子的結(jié)構(gòu)不相同，如圖1所示。淀粉容易生物化學(xué)分解，但是纖維素大分子是由葡萄糖脫水，通過(guò)B－1，4葡萄糖苷鍵連接而成的直鏈結(jié)晶性聚合體。在常溫下不發(fā)生水解，高溫下水解也很緩慢。另外，纖維素生物質(zhì)中半纖維素由不同類(lèi)型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纖維素木聚糖在木質(zhì)組織中約占總量的20％～40％，它結(jié)合在纖維素微纖維的表面，并且相互連接(如圖2)。其三，草本和木質(zhì)纖維素表面因?yàn)榉宇?lèi)聚合物木質(zhì)素的存在，更加難以分解。因此從纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酒精，由于半纖維素和木質(zhì)素的存在，普通的發(fā)酵法不能夠順利完成生物酒精的生成。

1.2　纖維素生物酒精生產(chǎn)過(guò)程及有待解決的問(wèn)題

從纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物酒精的整個(gè)加工過(guò)程，如圖3所示，大致可以分為六個(gè)過(guò)程。

首先是生物質(zhì)的收集、水分調(diào)節(jié)和粉碎；然后是生物酒精生成過(guò)程，包括前處理、糖化、發(fā)酵和脫水；比如采用進(jìn)行水熱處理、堿化或微生物處理等的前處理措施來(lái)使纖維素易于糖化分解；其次，纖維素和半纖維素的糖化處理；接著采用酵母等微生物作用，產(chǎn)生酒精的過(guò)程，即發(fā)酵過(guò)程；然后，進(jìn)行酒精和水分離，蒸餾脫水過(guò)程，完成生物酒精的生成；最后，廢水和廢棄物處理。

12.1　生物質(zhì)利用

世界上對(duì)生物質(zhì)的種類(lèi)開(kāi)發(fā)和數(shù)量估算等研究比較多，但關(guān)于生物質(zhì)利用收集運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)研究不是太多。很多研究者提出了生物質(zhì)收集的問(wèn)題，但沒(méi)有進(jìn)行較深入的研究。主要存在以下問(wèn)題：1)季節(jié)性和地域性強(qiáng)；2)能量密度低；3)輸送成本高。

1.2.2　前處理、糖化技術(shù)開(kāi)發(fā)

現(xiàn)在研究集中在生物酒精的轉(zhuǎn)化過(guò)程中前處理分離木質(zhì)素、纖維素糖化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和提高發(fā)酵效率。按前處理技術(shù)分類(lèi)，可以分為：1)物理方法(粉碎、爆碎和水熱處理等)；2)化學(xué)方法(酸處理、堿化處理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌類(lèi)利用)。同樣按糖化技術(shù)可以分為三類(lèi)：1)物理方法(水熱處理等)；2)化學(xué)方法(酸處理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌類(lèi)利用)。

按照前處理和糖化綜合技術(shù)可分成6大類(lèi)，對(duì)比結(jié)果如表1。其中前5種方法，基本完成實(shí)驗(yàn)研究，處于應(yīng)用初試階段，但可以看出各種方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在現(xiàn)有的工藝條件下，還沒(méi)有最佳的生產(chǎn)工藝；微生物菌處理+微粉碎+酵素法是雖然處理速度慢，但能量效益和轉(zhuǎn)化效果有望比較理想，環(huán)境負(fù)荷特低，所以前景最好，但各階段都處于開(kāi)發(fā)中。總體上，尚未有最佳的纖維素生物酒精的加工工藝。

1.2.3　發(fā)酵過(guò)程

如圖4所示，三種轉(zhuǎn)化過(guò)程。

1)傳統(tǒng)方法：即纖維素酶法水解與乙醇發(fā)酵分步進(jìn)行，水解和發(fā)酵都在最合適的溫度下進(jìn)行，但在酶解過(guò)程中分解糖沒(méi)有利用反而反饋抑制酶的活性。

2)同時(shí)糖化和發(fā)酵：同時(shí)糖化和發(fā)酵即纖維素酶解與葡萄糖的乙醇發(fā)酵在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，酶解過(guò)程中產(chǎn)生的葡萄糖被微生物所迅速利用，解除了葡萄糖對(duì)纖維素酶的反饋抑制作用，提高了酶解效率。要求纖維素酶生產(chǎn)成本和周期的降低，能同時(shí)發(fā)酵五碳糖和六碳糖的轉(zhuǎn)基因酵母，優(yōu)化的預(yù)處理手段以及連續(xù)工藝的開(kāi)發(fā)和使用：但存在水解和發(fā)酵所需的最佳溫度不能匹配。

3)基因轉(zhuǎn)化微生物直接生成：通過(guò)某些微生物的直接發(fā)酵可以轉(zhuǎn)換為酒精。要求微生物既能產(chǎn)生纖維素酶系水解纖維素又能發(fā)酵糖產(chǎn)生乙醇。此方法不需添加 額外的酶，但后者需要酶基因的轉(zhuǎn)入，是一種有前景的方法。

1.2.4　蒸餾、脫水

在這個(gè)環(huán)節(jié)主要要提取高度酒精，去水化；在此過(guò)程中主要要注意減少能源消耗。

1.2.5　廢水、廢物處理

減少環(huán)境污染，提高廢棄物利用，開(kāi)發(fā)肥料、飼料和燃料利用，并力求低能源消耗和低成本。

2　關(guān)鍵技術(shù)討論

2.1　生物質(zhì)收集區(qū)域規(guī)劃和機(jī)械化開(kāi)發(fā)

要使生物酒精工業(yè)工廠化生產(chǎn)，首先保證充足的生物質(zhì)原料；將分散性、季節(jié)性和區(qū)域性強(qiáng)的生物質(zhì)進(jìn)行收集，各個(gè)地區(qū)的生物質(zhì)種類(lèi)及數(shù)量、質(zhì)量都是不相同的，因此進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃，來(lái)有效實(shí)現(xiàn)區(qū)域作業(yè)。如美國(guó)NREL研究得出50Km范圍內(nèi)所消耗的能量和成本是比較合適的。

其次是大力開(kāi)發(fā)生物質(zhì)收集機(jī)械自動(dòng)化，可以提高生產(chǎn)率，減少成本和解決季節(jié)性強(qiáng)等要求。如圖5，稻桿作業(yè)機(jī)械。

2.2　酒精轉(zhuǎn)化新研究技術(shù)分析

綜合前處理糖化和發(fā)酵三種轉(zhuǎn)化過(guò)程，酸化轉(zhuǎn)化過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但生成后的廢物、廢水處理造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)并不符合未來(lái)的發(fā)展方向；如圖6所示理想的纖維素生產(chǎn)生物酒精的過(guò)程。

在此過(guò)程中，主要是前處理加熱或酸化處理中，容易產(chǎn)生芳香族化合物等抑制物質(zhì)；纖維素酶的利用率低等主要問(wèn)題，主要解決辦法包括：

1)試圖從其他物種中尋找更符合工業(yè)應(yīng)用以及更具有應(yīng)用前景的纖維素酶，提高酶的適應(yīng)性，加快水解效率和增強(qiáng)耐熱性能。

2)應(yīng)用微生物酶工程技術(shù)，通過(guò)分子演化和設(shè)計(jì)來(lái)提高酶的功能性；通過(guò)強(qiáng)化的低成本發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)酶制劑；通過(guò)基因工程途徑構(gòu)建生產(chǎn)纖維素酶提高酶活性。主要包含三個(gè)研究方向：(a)根據(jù)對(duì)纖維素結(jié)構(gòu)和催化機(jī)理的研究，合理地設(shè)計(jì)每一種纖維素酶；(b)對(duì)纖維素酶的定向進(jìn)化，根據(jù)隨機(jī)突變或分子重組的方法篩選改造后的纖維素酶；(c)重組纖維素酶體系，提高纖維素對(duì)不溶性纖維素的水解速率或程度。

3)通過(guò)智能控制技術(shù)對(duì)酶解／發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行智能化在線監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)精確地優(yōu)化動(dòng)態(tài)反應(yīng)條件，提高酶解／發(fā)酵效率。

4)研究開(kāi)發(fā)適合該體系的高效生物反應(yīng)器和建立描述反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型對(duì)提高效率、掌握過(guò)程的機(jī)理及指導(dǎo)過(guò)程放大都將有重要的意義。

5)開(kāi)發(fā)節(jié)能濃縮、脫水裝置，開(kāi)發(fā)膜分離精餾技術(shù)。

2.3　廢水、廢物處理

完成酒精轉(zhuǎn)化后，廢水、廢物處理是容易忽視的研究?jī)?nèi)容；為了不增加二次環(huán)境污染，這個(gè)環(huán)節(jié)必須而且要對(duì)纖維素生物酒精的生命周期評(píng)價(jià)起較重要的作用，因此，必須考慮作為燃料能源利用，肥料開(kāi)發(fā)和排水處理。