生物質(zhì)能的主要利用形式包括什么?

生物質(zhì)能的主要利用形式包括直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。

1、直接燃燒

當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達(dá)20%-30%的節(jié)柴灶這種技術(shù)簡(jiǎn)單、易于推廣、效益明顯的節(jié)能措施，被國(guó)家列為農(nóng)村新能源建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。生物質(zhì)的直接燃燒和固化成型技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)主要著重于專用燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和生物質(zhì)成型物的應(yīng)用。

現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)的成型技術(shù)按成型物形狀主要分為大三類：以日本為代表開(kāi)發(fā)的螺旋擠壓生產(chǎn)棒狀成型物技術(shù)，歐洲各國(guó)開(kāi)發(fā)的活塞式擠壓制的圓柱塊狀成型技術(shù)，以及美國(guó)開(kāi)發(fā)研究的內(nèi)壓滾筒顆粒狀成型技術(shù)和設(shè)備。

2、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換

是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)氣化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。

①生物質(zhì)氣化：生物質(zhì)氣化技術(shù)是將固體生物質(zhì)置于氣化爐內(nèi)加熱，同時(shí)通入空氣、氧氣或水蒸氣，來(lái)產(chǎn)生品位較高的可燃?xì)怏w。它的特點(diǎn)是氣化率可達(dá)70%以上，熱效率也可達(dá)85%。生物質(zhì)氣化生成的可燃?xì)饨?jīng)過(guò)處理可用于合成、取暖、發(fā)電等不同用途，這對(duì)于生物質(zhì)原料豐富的偏遠(yuǎn)山區(qū)意義十分重大，不僅能改變他們的生活質(zhì)量，而且也能夠提高用能效率，節(jié)約能源。

②生物質(zhì)碳化

生物質(zhì)顆粒碳化燃料是各種生物質(zhì)經(jīng)過(guò)干燥、轉(zhuǎn)性、混料、成型、碳化等復(fù)雜過(guò)程連續(xù)生產(chǎn)出來(lái)的一種新型燃料，其與煤性質(zhì)相同，是可供各種燃燒機(jī)、生物質(zhì)鍋爐、熔解爐、生物質(zhì)發(fā)電等的高效、可再生、環(huán)保生物質(zhì)燃料，此種燃料在國(guó)際認(rèn)證為零污染燃料。

③生物質(zhì)熱解

通常是指在無(wú)氧或低氧環(huán)境下，生物質(zhì)被加熱升溫引起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過(guò)程，是生物質(zhì)能的一種重要利用形式。

3、生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)換

通過(guò)生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料，包括有機(jī)物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣。乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。生物制氫，生物質(zhì)通過(guò)氣化和微生物催化脫氫方法制氫。

生物質(zhì)能源有哪些種類？

依據(jù)來(lái)源的不同，可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。

1、林業(yè)資源

林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹(shù)枝、樹(shù)葉和木屑等；木材采運(yùn)和加工過(guò)程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。

2、農(nóng)業(yè)資源

農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源作物)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時(shí)殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中剩余的稻殼等。

能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏葞最悺?/p>

3、污水廢水

生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機(jī)廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水等，其中都富含有機(jī)物。

4、固體廢物

城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜，受當(dāng)?shù)鼐用竦钠骄钏健⒛茉聪M(fèi)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習(xí)慣以及季節(jié)變化等因素影響。

5、畜禽糞便

畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。

6、沼氣

沼氣是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的一種可燃?xì)怏w。沼氣是一種混合物，主要成分是甲烷（CH4）。沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種混合氣體。由于這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱為沼氣。

人畜糞便、秸稈、污水等各種有機(jī)物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧（沒(méi)有氧氣）條件下發(fā)酵，類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。通?？梢怨┺r(nóng)家用來(lái)燒飯、照明。

生物質(zhì)能源特點(diǎn)：

1、可再生性

生物質(zhì)能屬可再生資源,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SOX、NOX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、總量十分豐富

生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。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)于世界總能耗的10倍。我國(guó)可開(kāi)發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸。

隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來(lái)越多。

5、廣泛應(yīng)用性

生物質(zhì)能源可以以沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃?xì)?、氣化發(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等形式存在，應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

以上內(nèi)容參考：百度百科-生物質(zhì)能

生物質(zhì)的應(yīng)用是什么？

生物質(zhì)的應(yīng)用包括大量至關(guān)重要的而且常?？梢苑从痴叩膬?nèi)容，包括能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、全球貿(mào)易、交通運(yùn)輸和土地使用規(guī)劃等，這些內(nèi)容極為復(fù)雜。生物質(zhì)是極為豐富且有多種用途的可再生資源，目前占全球初級(jí)能源供應(yīng)12%的份額，也占到了歐洲共同體初級(jí)能源供應(yīng)的4%。各種假設(shè)與預(yù)測(cè)表明，2030—2050年，生物質(zhì)在全球能源需求中將會(huì)達(dá)到15%～35%的比重。到2030年，歐洲共同體的初級(jí)生物能源潛力總量將達(dá)2.5億～2.9億噸石油當(dāng)量，而在2003年，僅為0.69億噸石油當(dāng)量。

生物質(zhì)燃料生產(chǎn)可能的途徑

然而，如果沒(méi)有任何補(bǔ)貼，生物質(zhì)往往會(huì)無(wú)法與今天廣泛使用的用于發(fā)電或汽車燃料的化石燃料競(jìng)爭(zhēng)。但是，這種缺憾可能會(huì)變得并不重要，在能源供給中，生物質(zhì)將會(huì)具有更大的潛能。

用生物質(zhì)作為一種能量資源是自然碳循環(huán)的一部分，因?yàn)槿紵龝r(shí)釋放到大氣層中的二氧化碳量基本上等于在光合作用光合作用是指在生物體內(nèi)從光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一系列酶—催化劑過(guò)程。它的初始物質(zhì)是二氧化碳和水，能量來(lái)源是光（電磁、輻射）；而終端產(chǎn)物是氧（含有能量的）和碳水化合物，如蔗糖、葡萄糖、淀粉。這一過(guò)程是可以論證的最重要的生物化學(xué)途徑，因?yàn)榈厍蛏纤械纳锒贾苯踊蜷g接地依靠這種作用。這是一種發(fā)生在較高等植物、藻類以及細(xì)菌（如藍(lán)藻）體內(nèi)的一種復(fù)雜的過(guò)程。中被生物質(zhì)所吸收的量。培育和轉(zhuǎn)化生物質(zhì)給料（指供送入機(jī)器或加工廠的原料）的非能源密集型加工技術(shù)具有一種二氧化碳平衡功能。生物質(zhì)可以提供的能源形式包括熱量、電力、氣體的，液體的或固體的加熱燃料和汽車燃料。三種主要的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化加工技術(shù)為：（1）熱化學(xué)技術(shù)，如燃燒、熱解和汽化；（2）生物技術(shù)，如發(fā)酵和酶的水解；（3）油脂化學(xué)技術(shù)，如植物油和動(dòng)物脂肪的煉制。

從廣義上講，生物燃料（可以培育或栽培的稱為“農(nóng)業(yè)燃料”）定義為由源自死亡不久的生物體（絕大部分為植物）構(gòu)成的固體、液體或氣體燃料。據(jù)此，可以與化石燃料區(qū)別開(kāi)來(lái)，后者源自死亡已久的生物質(zhì)。從理論上講，生物燃料可以產(chǎn)自任何（生物學(xué)的）碳源。最常見(jiàn)的植物都是具有能夠俘獲太陽(yáng)能的光合作用的植物。許多不同的植物和源自植物的物質(zhì)都可被用于生物燃料的制造。生物燃料的應(yīng)用已經(jīng)遍布全球，在歐洲、亞洲和美洲的生物燃料工業(yè)正在蓬勃發(fā)展，最常見(jiàn)的用途是車用液體燃料。所以，可再生的生物燃料的使用可以減少人們對(duì)石油的依賴性并提高能源的安全性。生物燃料的生產(chǎn)與使用的各種當(dāng)代的要素有緩解石油價(jià)格的壓力、食品與燃料之爭(zhēng)、碳排放的水平、可持續(xù)性生物燃料生產(chǎn)、森林的濫伐與土壤流失的影響、人權(quán)方面的內(nèi)容、減少貧困的潛力、生物燃料價(jià)格、能源的平衡與效率以及集中于分散生產(chǎn)的模式等。

最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，就是研發(fā)一些用特殊手段將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為可供車用的液態(tài)燃料的方式。為達(dá)此目的，有兩種最常用的戰(zhàn)略：（1）增加糖類作物（甘蔗、甜菜、甜高粱等）或淀粉（玉米、谷物等）的產(chǎn)量，然后將其做發(fā)酵處理，生成乙醇（酒精）；（2）增加那些能夠（自然地）生產(chǎn)油脂的植物，如油棕櫚樹(shù)、大豆或藻類的產(chǎn)量。當(dāng)這些油料被加熱時(shí)，它們的黏度就會(huì)下降，這樣就可以在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行直接燃燒，也可以將這些油經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后產(chǎn)生燃料（如生物柴油）；木材和木材的副產(chǎn)品可以被轉(zhuǎn)化為生物燃料，如木（煤）氣、甲醇或乙醇燃料。

從2006年的石油價(jià)格來(lái)看，一些生物燃料已經(jīng)具備了競(jìng)爭(zhēng)力（參見(jiàn)下表），如果石油價(jià)格長(zhǎng)期保持高位的話，研究與開(kāi)發(fā)工作將會(huì)使更多的生物燃料投入使用。隨著人們對(duì)農(nóng)作物關(guān)注的增加，有三種植物都可供利用：草、樹(shù)木和藻類。草和樹(shù)生長(zhǎng)在干燥的土地上，但加工處理工藝比較復(fù)雜。目前的觀點(diǎn)是將樹(shù)的所有生物質(zhì)（特別是由樹(shù)的細(xì)胞壁構(gòu)成的纖維素）轉(zhuǎn)化為燃料。

與油類和油類產(chǎn)品價(jià)格相比的生物燃料價(jià)格

發(fā)展中國(guó)家的生物燃料

許多發(fā)展中國(guó)家都在建立自己的生物燃料工業(yè)。這些國(guó)家擁有極為豐富的生物質(zhì)資源，而隨著人們對(duì)生物質(zhì)和生物燃料需求量的增加，生物質(zhì)正在變得更有價(jià)值。世界各地的生物燃料開(kāi)發(fā)的進(jìn)度不盡相同，印度和中國(guó)等國(guó)正在大力發(fā)展生物乙醇和生物柴油技術(shù)。印度正在擴(kuò)大麻風(fēng)樹(shù)屬的種植，這是一種可用于生產(chǎn)生物柴油的產(chǎn)油作物。印度的糖酒精研究的目標(biāo)是在車用燃料中達(dá)到5%的份額。中國(guó)是一個(gè)重要的生物乙醇生產(chǎn)國(guó)。開(kāi)發(fā)生物燃料的成本也是非常高昂的。在發(fā)展中國(guó)家，生物質(zhì)能可以為生活在農(nóng)村的人們提供加熱和做飯的燃料。牲畜的糞便和農(nóng)作物的殘余物常常被用作燃料。國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)表明，在發(fā)展中國(guó)家初始能源中約30%是由生物質(zhì)提供的。全球20多億人用生物燃料作為他們的初始能源來(lái)源，用于戶內(nèi)做飯的生物燃料的使用往往會(huì)產(chǎn)生健康問(wèn)題和污染。據(jù)國(guó)際能源署2006年的《世界能源展望》，生物質(zhì)燃料使用時(shí)不通風(fēng)現(xiàn)象已經(jīng)造成了全球130萬(wàn)人的死亡。解決這一問(wèn)題的方法是改進(jìn)爐灶和使用替代燃料。然而，燃料具有對(duì)生物（尤其是人）的傷害性，而可替代燃料則又過(guò)于昂貴。從1980年或更早以來(lái)，人們就開(kāi)始設(shè)計(jì)生產(chǎn)出極低成本、較高燃燒效率且低污染的生物質(zhì)能灶具。

“生物燃料的生產(chǎn)一直頗受質(zhì)疑，因?yàn)樯锶剂系纳a(chǎn)肯定會(huì)提高農(nóng)作物的價(jià)格，進(jìn)而從整體上影響食品安全！”

問(wèn)題在于教育與分配的缺乏、腐敗橫生以及外國(guó)的投資過(guò)少等。在沒(méi)有幫助或資助（如小額信貸）的情況下，發(fā)展中國(guó)家的人們往往不能解決這些問(wèn)題。一些組織，如中間技術(shù)開(kāi)發(fā)集團(tuán)（Intermediate Technology Development Group）的工作就是為那些無(wú)法得到生物燃料的人們建立使用這種燃料和替代燃料的設(shè)施。

目前生物燃料生產(chǎn)與使用的問(wèn)題。人們認(rèn)為生物燃料的優(yōu)點(diǎn)在于：減少溫室氣體的排放，減少化石燃料的使用，增加國(guó)家能源的安全性，加快了農(nóng)村的發(fā)展并為未來(lái)提供可持續(xù)性能源。生物燃料的局限性在于：生物燃料生產(chǎn)的原材料必須迅速得到補(bǔ)充，而且必須對(duì)生物燃料的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)和不斷補(bǔ)充，這樣方能以最低的價(jià)格獲得最多的燃料，而且能夠獲得最大的環(huán)境效益。廣義而言，第一代生物燃料的生產(chǎn)加工僅能為我們提供極少的份額，造成這種現(xiàn)象的原因如下所述。第二代加工技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁└嗟纳锶剂虾透玫沫h(huán)境效益，但其加工技術(shù)的主要障礙是投資成本：預(yù)計(jì)建立第二代生物燃料生產(chǎn)加工的成本高達(dá)5億歐元。目前，關(guān)于生物燃料的有利與不利之間的爭(zhēng)議時(shí)常出現(xiàn)。政治學(xué)家和大型企業(yè)正在推動(dòng)以農(nóng)作物為原料的乙醇生物燃料的進(jìn)程，并以此為石油的替代品。實(shí)際上，這一措施正在加速全球糧食價(jià)格的飛速上漲，使得亞馬孫河流域的叢林被毀滅，并使全球變暖加劇。

石油價(jià)格的調(diào)節(jié)

生物燃料使用的全球安全意義。如果石油需求量的增加未被抑制，則會(huì)使石油消費(fèi)國(guó)更易受到傷害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使石油供給中斷并會(huì)導(dǎo)致油價(jià)劇烈波動(dòng)。有報(bào)道表明，生物燃料可能終有一天會(huì)成為一種可替代能源，但是，生物燃料的使用對(duì)全球能源安全的意義，經(jīng)濟(jì)的、環(huán)境的和公共健康的意義還有待于進(jìn)一步評(píng)估。經(jīng)濟(jì)學(xué)家不同意生物燃料生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大會(huì)影響石油價(jià)格的說(shuō)法。在交易市場(chǎng)上，如果不使用生物燃料的話，石油價(jià)格將會(huì)比目前的還要高15%，汽油價(jià)格也會(huì)高出25%。可替代能源的有序供給將有助于平抑汽油價(jià)格。生物燃料的使用規(guī)模受到了極大的限制，而且成本昂貴，這使得它的價(jià)格與石油價(jià)格之間存在著極大的差異，由于這種能源成本的基本要素之一就是食品的價(jià)格，所以生物燃料的生產(chǎn)也代表著對(duì)食品價(jià)格的調(diào)節(jié)作用。

“來(lái)源于植物的生物燃料轉(zhuǎn)化為能量，從本質(zhì)上講是植物通過(guò)光合作用獲得的太陽(yáng)能的再利用。太陽(yáng)與可用能（與總量的換算）轉(zhuǎn)化效率比較表明，太陽(yáng)能發(fā)電板的能量效率是谷物乙醇的100倍，是最好的生物燃料的10倍之多。”

上漲的食品價(jià)格——“食品與燃料”之爭(zhēng)。這是一個(gè)引起全球爭(zhēng)論的話題。對(duì)此，美國(guó)國(guó)家谷物生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)（National Corn Growers Association）就認(rèn)為生物燃料并不是主要原因。一些人認(rèn)為，問(wèn)題在于政府對(duì)生物燃料支持的結(jié)果。另一些人則認(rèn)為，原因在于石油價(jià)格的上漲。食品價(jià)格上漲的影響對(duì)于較貧窮的國(guó)家尤甚。在一些國(guó)家中，凍結(jié)生物燃料生產(chǎn)的呼聲高漲，那里的人們認(rèn)為生物燃料不應(yīng)與食品生產(chǎn)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，更不能“人口奪食”！生物燃料生產(chǎn)所追求的目的應(yīng)該在于不會(huì)影響到1億多目前因食品價(jià)格上漲而處于危險(xiǎn)邊緣的人們的生活。

能源效率在物理學(xué)與工程學(xué)，包括機(jī)械與電子工程學(xué)中，能量效率是一個(gè)量綱一級(jí)量，其值介于0到1之間，當(dāng)用100相乘時(shí)，以百分比表示。在一個(gè)處理過(guò)程中的能量效率以eta表示，其定義為：效率η=輸出／輸入，式中輸出為機(jī)械工作的量（以瓦計(jì)），或是處理工程中釋放出來(lái)的能量（以焦耳計(jì)），而輸入則指輸入供加工處理所使用的能量或工作量。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，在一個(gè)密閉體系內(nèi)的能量效率永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)100%。與生物燃料的能源平衡。用原材料進(jìn)行生物燃料的生產(chǎn)需要能量（如農(nóng)作物的種植、最終產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化與運(yùn)輸以及化肥、滅草劑和殺真菌劑的生產(chǎn)與使用），而且也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。生物燃料的能量平衡是由燃料生產(chǎn)過(guò)程中所輸入的能量與它在汽車發(fā)電機(jī)內(nèi)燃燒時(shí)所釋放出能量的比較，這會(huì)因輔料和預(yù)計(jì)的使用方式而變化。從向日葵籽生產(chǎn)出來(lái)的生物柴油可以產(chǎn)生0.46倍于化石燃料的輸出效率；從大豆產(chǎn)生的生物柴油所產(chǎn)生的輸出效率則可達(dá)化石燃料的3.2倍。與從石油煉制的汽油和柴油的輸出效率相比，生物柴油分別是前者的0.805倍，后者的0.84倍。

對(duì)于生物燃料來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)每英熱單位的能量所需輸入的能量要大于化石燃料：石油可以用泵從地下抽到地面，而且其能量效率要高于生物燃料。然而，這并不是一個(gè)用石油取代生物燃料的必需條件，而使用生物燃料也并不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。人們已經(jīng)進(jìn)行了關(guān)于生物燃料生產(chǎn)能源平衡計(jì)算方面的研究，結(jié)果顯示，因所采用的生物質(zhì)和生產(chǎn)地點(diǎn)不同將會(huì)導(dǎo)致能源平衡的極大差異。生物燃料生產(chǎn)的生命周期評(píng)估表明，在某些條件下，生物燃料的生產(chǎn)僅僅限制了能量的儲(chǔ)存和溫室氣體的排放?；瘦斎牒瓦h(yuǎn)距離的生物質(zhì)運(yùn)輸能夠減少溫室效應(yīng)氣體（GHG）的儲(chǔ)存。

人們可以設(shè)計(jì)生物燃料生產(chǎn)工廠的位置，以便盡量減少所需運(yùn)輸?shù)木嚯x，建立農(nóng)業(yè)管理制度，以限制用于生物生產(chǎn)所使用的化肥量。一項(xiàng)關(guān)于歐洲溫室氣體排放的研究發(fā)現(xiàn)，用農(nóng)作物種子（如歐洲油菜籽）所制成的生物柴油的“油井—車輪”（WTW）CO2排放量可能幾乎與從化石燃料制取的柴油的CO2排放量相當(dāng)。這表明一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)果：產(chǎn)自淀粉類農(nóng)作物的生物乙醇所產(chǎn)生的CO2排放量幾乎與產(chǎn)自化石燃料的汽油的一樣多。這項(xiàng)研究表明，第二代生物燃料具有低CO2排放量的特點(diǎn)。其他獨(dú)立的LCA研究表明，同等當(dāng)量的生物燃料與化石燃料相比，前者的CO2排放量是后者的50%左右。如果使用了第二代生物燃料生產(chǎn)技術(shù)或者減少化肥的生產(chǎn)，則可以減少80%～90%的CO2排放量。通過(guò)使用副產(chǎn)品提供熱量（如用甘蔗渣生產(chǎn)乙醇），溫室效應(yīng)氣體的排放量還將下降。

具有相互依存作用的植物的搭配能夠提高效率。一個(gè)實(shí)例就是利用來(lái)自工業(yè)產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行乙醇的生產(chǎn)，然后進(jìn)行冷卻和循環(huán)，用于替代能夠使大氣升溫的水熱蒸發(fā)。

水力能由流動(dòng)的水體產(chǎn)生的能量。

水力能或水動(dòng)力能是活動(dòng)著的水產(chǎn)生的力或能量。它可以被聚集起來(lái)供人類使用。在進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)用電之前，水力能被用于灌溉和多種機(jī)械，如水磨坊、紡織機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)、鋸木廠等。在一個(gè)工廠（作坊）里，可以通過(guò)下落的水產(chǎn)生壓縮空氣，然后利用這種壓縮空氣去推動(dòng)遠(yuǎn)離水源的機(jī)械運(yùn)行。

水力能的利用已有數(shù)百年的歷史。在印度，建起了水輪機(jī)和水磨坊；在羅馬帝國(guó)，人們用水力機(jī)械磨面粉，還用于鋸開(kāi)木材和石料。從蓄水池內(nèi)釋放出的水波浪能被用于提取金屬礦——這就是所謂的“水清洗（礦石）法”。水清洗法在中世紀(jì)的英國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，后來(lái)的人們用此法萃取鉛和鋅。再后來(lái)，該法演化為水力選礦法，廣泛應(yīng)用于美國(guó)加利福尼亞州的黃金礦的淘選工藝中。在中國(guó)和其他遠(yuǎn)東地區(qū)，人們用水力作為“水輪機(jī)”，將水從地下抽到地表，引入灌溉的水渠中去。19世紀(jì)30年代是世界上運(yùn)河的修筑高峰期，人們利用一種傾斜面的鐵路借助水的能量在陡峭的上坡、下坡上拉動(dòng)河里的駁船行駛。直接的機(jī)械能傳遞需要利用當(dāng)?shù)氐钠俨?，?9世紀(jì)后半葉，在美國(guó)密西西比河的圣安東尼（Saint Anthony）瀑布，水的落差可達(dá)50英尺，人們?cè)谀抢锝ㄆ鹆嗽S多代客加工的磨坊，這些磨坊的建立促進(jìn)了明尼阿波利斯（美國(guó)明尼蘇達(dá)州東南部城市）的發(fā)展。水力能的利用也呈現(xiàn)網(wǎng)狀發(fā)展，利用多條管線從源頭將具有壓力的液體（如泵）輸往終端用戶，以供機(jī)械的運(yùn)行。如今，水力能的最大用途就是發(fā)電，它可以使人們用上來(lái)自水力的廉價(jià)能量。

生物質(zhì)顆粒燃料用于什么單位

生物質(zhì)顆粒燃料屬于環(huán)保鍋爐燃料，主要用途也是燒鍋爐用的，這里的生物質(zhì)顆粒燃料主要是用在生物質(zhì)爐具上，比如生物質(zhì)蒸汽鍋爐，生物質(zhì)熱水鍋爐，生物質(zhì)燃燒機(jī)，生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器，生物質(zhì)電廠鍋爐，生物質(zhì)顆粒取暖爐，生物質(zhì)熱風(fēng)爐等適用這些鍋爐。

那么都有哪些單位會(huì)使用呢？

這個(gè)真是太多了，比如，化工行業(yè)的化工廠，食品行業(yè)的食品加工廠，造紙廠，藥廠，酒廠，橡膠廠，面粉廠，服裝廠，洗滌廠，建材廠，熱力公司，醫(yī)院小區(qū)供暖，學(xué)校供暖，等等，凡是需要熱源，動(dòng)力的單位基本都會(huì)用到。

我國(guó)生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用有哪些？

1．我國(guó)的生物質(zhì)能資源情況

我國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)能資源，據(jù)測(cè)算，我國(guó)理論生物質(zhì)能資源50×108t左右，是我國(guó)目前總能耗的4倍。生物質(zhì)能資源按原料的化學(xué)性質(zhì)分，主要為糖類、淀粉和木質(zhì)纖維素類。按原料來(lái)源分，則主要包括以下幾類：（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物，主要為作物秸稈。（2）薪柴、枝丫柴和柴草。（3）農(nóng)林加工廢棄物，木屑、谷殼和果殼。（4）人畜糞便和生活有機(jī)垃圾等。（5）工業(yè)有機(jī)廢棄物、有機(jī)廢水和廢渣等。（6）能源植物，包括所有可作為能源用途的農(nóng)作物、林木和水生植物資源等。其中來(lái)源最廣、儲(chǔ)量最大、利用前景最可觀的是農(nóng)業(yè)生物質(zhì)和林業(yè)生物質(zhì)這兩大類。

1）農(nóng)業(yè)生物質(zhì)

農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源包括農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物和農(nóng)作物秸稈，如圖7.13所示。農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物有花生殼、玉米芯、稻殼和甘蔗渣等；農(nóng)作物秸稈包括水稻秸稈、小麥秸稈和玉米秸稈等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各地區(qū)主要農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的可利用總量約為5.6×108t，排名前三的地區(qū)分別是山東、河南、河北，而秸稈類農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源利用的主要方向?yàn)?4%用于飼用，15%用于還田，2.3%用于工業(yè)，剩余的約60%用于露地燃燒或薪柴。因此，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源的應(yīng)用潛力非常大。

圖7.13　農(nóng)業(yè)生物質(zhì)

2）林業(yè)生物質(zhì)

我國(guó)現(xiàn)有森林面積約1.95×108hm2，林業(yè)生物質(zhì)總量超過(guò)180×108t，其中可利用的林業(yè)生物質(zhì)資源有以下三類：一類是木本淀粉類資源，如櫟類、果實(shí)、橡子等；二類是木本油料資源，如油桐、油茶、黃連木、文冠果、麻瘋樹(shù)等；三類是木質(zhì)燃料資源，如灌木林、薪炭林、林業(yè)“三剩物”等。而且，我國(guó)還有近4000×104hm2的宜林荒山、荒地可用于種植能源林，還有近600×104hm2疏林地和5000×104hm2郁閉度（指森林中喬木樹(shù)冠遮蔽地面的程度）低于0.4的低產(chǎn)林地可用于改造。

目前世界上已有20多個(gè)國(guó)家在種植“柴油樹(shù)”。我國(guó)河北省武安市馬家莊鄉(xiāng)連綿起伏的青山上，滿山遍野生長(zhǎng)著枝繁葉茂的黃連木樹(shù)，這種樹(shù)木的果實(shí)可以提煉柴油，當(dāng)?shù)厝罕妼⑺Q為“柴油樹(shù)”?，F(xiàn)在武安市共有這樣的“柴油樹(shù)”10萬(wàn)畝，年提煉柴油產(chǎn)量可達(dá)1000×104kg。據(jù)介紹，到2012年，武安市計(jì)劃將“柴油樹(shù)”發(fā)展到20萬(wàn)畝，年產(chǎn)柴油量達(dá)到2000×104kg。

2．生物質(zhì)能資源的利用

主要應(yīng)用在生物乙醇、生物柴油、生物質(zhì)固體成型燃料和生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)。

1）生物乙醇的應(yīng)用

生物乙醇是指通過(guò)微生物的發(fā)酵將各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料酒精。它可以單獨(dú)或與汽油混配制成乙醇汽油作為汽車燃料。我國(guó)生產(chǎn)生物乙醇的原料有甘蔗、甜高粱、木薯等高能品種，并建立了年產(chǎn)能力達(dá)5000t的甜高粱莖稈生產(chǎn)乙醇的工業(yè)示范裝置。因傳統(tǒng)糧食生產(chǎn)乙醇價(jià)格昂貴，為降低生產(chǎn)成本，我國(guó)已轉(zhuǎn)向?qū)ξ⑸锘旌习l(fā)酵法的研發(fā)。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)稱，到2020年，我國(guó)15%生物質(zhì)燃料將應(yīng)用在汽車、輪船等行業(yè)。

2）生物柴油的應(yīng)用

可從動(dòng)植物油，如大豆、油菜、動(dòng)物油脂以及餐飲垃圾中提煉生物柴油，因其環(huán)保性、潤(rùn)滑性、安全性能良好，可與石化柴油混合作為燃料。2005年6月，我國(guó)使用自主研發(fā)的生物酶法生產(chǎn)生物柴油，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到歐美生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著我國(guó)生物柴油研究取得了突破性進(jìn)展。2010年生物柴油產(chǎn)能達(dá)300×104t/年，主要用于交通運(yùn)輸行業(yè)。我國(guó)提出了在2020年，生物柴油產(chǎn)能達(dá)200×104t的目標(biāo)，已在海南建立了6×104t/年裝置，產(chǎn)量居我國(guó)首位。

3）生物質(zhì)固體成型燃料的應(yīng)用

生物質(zhì)固體成型燃料是將城市垃圾或農(nóng)林廢棄物，通過(guò)外力作用，壓縮成型來(lái)增加其密度的可燃物質(zhì)，具有高效、清潔、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。圖7.14為生物質(zhì)捆裝壓縮示意圖。我國(guó)的生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)設(shè)備有螺旋擠壓式、活塞沖壓式、模輥碾壓式，燃料形狀主要有塊狀、棒狀、顆粒狀三種。北京奧科瑞豐公司生物質(zhì)固體成型燃料年產(chǎn)量為60×104t，居全國(guó)首位，主要應(yīng)用在直接燃燒取暖與工業(yè)鍋爐等方面。

圖7.14　生物質(zhì)捆裝壓縮

4）生物質(zhì)能發(fā)電的應(yīng)用

生物質(zhì)能發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。為推動(dòng)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，2003年以來(lái)，國(guó)家先后核準(zhǔn)批復(fù)了河北晉州、山東單縣和江蘇如東三個(gè)秸稈發(fā)電示范項(xiàng)目，頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，并實(shí)施了生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)等有關(guān)配套政策，從而使生物質(zhì)能發(fā)電，特別是秸稈發(fā)電迅速發(fā)展。

2008年，蒙牛建成全球最大的生物質(zhì)能沼氣發(fā)電廠，得到聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署環(huán)?；鸬拇罅χС帧D7.15為蒙牛生物質(zhì)能沼氣發(fā)電廠。

圖7.15　蒙牛的全球最大生物質(zhì)能沼氣發(fā)電廠

3．生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用的主要技術(shù)

生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用在目前階段的主要技術(shù)有三大類：物理轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化。涉及壓縮成型、氣化、液化、熱解、發(fā)酵、水解等具體技術(shù)，具體情況如圖7.16所示。

1）物理轉(zhuǎn)化

生物質(zhì)的物理轉(zhuǎn)化是將農(nóng)林廢棄物，如秸稈、鋸屑、稻殼、蔗渣等，干燥后在一定壓力的作用下，壓制成棒狀、粒狀、塊狀的成型燃料或飼料。農(nóng)林廢棄物主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成，生物質(zhì)壓縮成型主要是靠木質(zhì)素的膠結(jié)作用。木質(zhì)素為光合作用形成的天然聚合體，具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，是高分子物質(zhì)，在植物中含量約為15%～30%。當(dāng)溫度達(dá)到70～100℃時(shí)，木質(zhì)素開(kāi)始軟化并具有一定的黏度，當(dāng)溫度達(dá)到200～300℃時(shí)，木質(zhì)素呈熔融狀態(tài)，黏度變高，此時(shí)施加一定壓力就能使木質(zhì)素與纖維素黏結(jié)，使植物體積大量減少，密度顯著增加，取消外力后，由于非彈性的纖維分子間的相互纏繞，其仍能保持給定形狀，冷卻后強(qiáng)度進(jìn)一步增加，大大降低農(nóng)林廢棄物的體積，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

圖7.16　生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用的主要技術(shù)

2）化學(xué)轉(zhuǎn)化

生物質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)化涉及氣化、液化和熱解等三個(gè)方面。

（1）氣化：

生物質(zhì)氣化是指在一定的溫度條件下，借助氧氣或水蒸氣的作用，使高聚合的生物質(zhì)發(fā)生熱解、氧化、還原等反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO，H2和低分子烴類等可燃?xì)怏w的過(guò)程。在我國(guó)，應(yīng)用生物質(zhì)氣化技術(shù)最廣的領(lǐng)域是生物質(zhì)氣化發(fā)電（BGPG）。生物質(zhì)氣化發(fā)電的成本約為0.2～0.3元/（kW·h），已經(jīng)接近或優(yōu)于常規(guī)發(fā)電，其單位投資約為3500～4000元/kW，僅為煤電的60%～70%，具備進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的條件，發(fā)展前景非常廣闊。

（2）液化：

生物質(zhì)液化技術(shù)是指在高溫高壓的條件下，進(jìn)行生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。通過(guò)液化，可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成高熱值的液體產(chǎn)物，即將固態(tài)的大分子有機(jī)聚合物轉(zhuǎn)化成液態(tài)的小分子有機(jī)物，生物柴油就是利用生物質(zhì)液化技術(shù)生產(chǎn)出的可再生燃料。油料作物如大豆、油菜、棕櫚等在酸性或堿性催化劑和高溫的作用下發(fā)生酯交換反應(yīng)，生產(chǎn)相應(yīng)脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)過(guò)洗滌干燥后得到生物柴油。與傳統(tǒng)的石化能源相比，其硫和芳烴含量低，十六烷值高，閃點(diǎn)高，具有良好的潤(rùn)滑性，可添加到化石柴油中。

（3）熱解：

生物質(zhì)熱解是指利用熱能將生物質(zhì)的大分子打斷，從而轉(zhuǎn)化為含碳原子數(shù)目較少的低分子化合物的過(guò)程，即生物質(zhì)在完全缺氧條件下，經(jīng)加熱或不完全燃燒后，最終轉(zhuǎn)化成高能量密度的氣體、液體和固體產(chǎn)物的過(guò)程，而木炭就是利用生物質(zhì)熱解技術(shù)生產(chǎn)出的重要產(chǎn)物。木炭產(chǎn)品包括白炭、黑炭、活性炭、機(jī)制炭四大類，其中應(yīng)用范圍最廣的是活性炭?；钚蕴渴蔷哂邪l(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、強(qiáng)吸附力、比表面積巨大等一系列優(yōu)點(diǎn)的木炭。在我國(guó)，活性炭廣泛應(yīng)用于葡萄糖、味精和醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)。

3）生物轉(zhuǎn)化

生物轉(zhuǎn)化技術(shù)是指依靠微生物發(fā)酵或者酶法水解作用，對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)出乙醇、氫、甲烷等液體或氣體燃料的技術(shù)。生物轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)原料包括淀粉和木質(zhì)纖維素兩大類。玉米、木薯、小麥等淀粉類糧食作物是生物轉(zhuǎn)化的主體，但是以農(nóng)作物為原料轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品成本較高，且易受土地和人口的因素限制，產(chǎn)量無(wú)法大幅度增加。因此以廉價(jià)的農(nóng)作物廢料等木質(zhì)纖維素為原料的生物轉(zhuǎn)化技術(shù)才是解決能源危機(jī)的有效途徑。然而，木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)和組分與淀粉類原料有很大的不同，解決高效、低成本降解木質(zhì)纖維素原料的問(wèn)題是木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物取代化石燃料的根本途徑。