生物燃料的前景十篇

生物燃料的前景篇1

关键词:环保;生物燃料电池;污水同步处理发电

收稿日期:2010-07-28

作者简介:陈丁丁(1982―),男,江西武宁人,助理工程师,主要从事环境工程方面研究。

中图分类号:Tk01

文献标识码:C

文章编号:1674-9944(2010)08-0207-03

1 引言

环保生物燃料电池并非刚刚出现的一项技术。1910年英国植物学家马克•比特首次发现了细菌的培养液能够产生电流,于是他用铂作电极放进大肠杆菌和普通酵母菌培养液里,成功制造出了世界第一个微生物燃料电池。1984年美国制造了一种能在外太空使用的微生物燃料电池,使用的燃料为宇航员的尿液和活细菌,不过放电率极低。传统的燃料电池是利用氢气发电,但从来没有尝试使用富含有机物的污水来发电。环保生物燃料电池是一种特殊的燃料电池,以自然界的微生物或酶为催化剂,直接将燃料中的化学能转化为电能。

2 环保生物燃料电池的工作原理

环保生物燃料电池(Microbial Fuel Cell MFC)是以微生物作为催化剂将碳水化合物中的化学能转化为电能的装置,由阳极区和阴极区组成,中间用质子交换膜(Proton Exchange Membrane,PEM)分开,如图1所示。环保生物燃料电池的工作过程分为几个步骤:在阳极区,微生物利用电极材料作为电子受体将有机底物氧化,这个过程要伴随电子和质子(NADH)的释放;释放的电子在微生物作用下通过电子传递介质转移到电极上;电子通过导线转移到阴极区,同时,由NADH释放出来的质子透过质子交换膜也到达阴极区;在阴极区,电子、质子和氧气反应生成水,随着阳极有机物的不断氧化和阴极反应的持续进行,在外电路获得持续的电流[1],其反应式如下:

阳极反应:

C.6H.12O.6 + 6H.2O 6CO.2 + 24H++24e-,

E.0=0.1014V

阴极反应:

6O.2+24H++24e-12H.2O,

E.0=1.123V

图1 生物燃料电池结构示意图

3 环保生物燃料电池的利用领域

3.1 废水同步的处理与发电

3.1.1 单一槽设计

电池装置和氢燃料电池有点相似,是一个圆柱形的树脂玻璃密闭槽。微生物燃料电池是单一反应槽,里面装有8条阳极石墨棒,围绕着一个阴极棒,密闭槽中间以质子交换膜间隔。密闭槽外部以铜线组成的闭合电路,用作电子流通的路径。当污水被注入反应槽后,细菌酶将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子和质子。其中电子流向阳极,而质子则通过槽内的质子交换膜流向阴极,并在那里与空气中的氧以及电子结合生成干净的水。从而完成对污水的处理。与此同时,反应槽内正负极之间的电子交换产生了电压,使该设备能够给外部电路供电。单一反应槽是微生物燃料电池设计的创新。大部分燃料电池的设计以两反应槽为主,分别为阳极槽和阴极槽,在阳极槽中以厌氧方式维持微生物生长;阴极槽中则需维持在有氧环境下,使电子与氧结合并且与质子形成水分子。而单一反应槽以质子交换膜连接两槽,其功能不仅可分开两槽水溶液,还可以避免氧气扩散至另一槽内。两槽式的电解槽,需以外力方式提供溶氧至阴极,而单一槽微生物燃料电池可以以连续注水方式将空气带入阴极,从而减少通氧设备的花费。在发电量方面,在实验室里,该设备能产生72W的电流,可以驱动一个小风扇。虽然目前产生的电流不多,但该设备改进的空间很大。从提交发明报告到现在,已经把该燃料电池的发电能力提高到了350W,这一数值最终能达到500~1000W。技术成熟后,可以批量生产的微生物燃料电池的发电能力将获得很大提高,可以产生500kw的稳定电流,大约是300户家庭的用电量。

3.1.2 不间断上流微生物燃料电池

华盛顿大学的研究人员日前称,他们把利用废水发电的微生物燃料电池技术又向前推进了一步。去年他们已研究出了这一利用废水发电的新技术,现在,他们又把新技术的发电量比去年提高了10倍。如果利用这一技术能使发电量再提高10倍的话,食品和农业加工厂就有望能安装这种设备用于发电,并能为附近居民提供清洁和可再生电能[2]。华盛顿大学环境工程学项目成员、化学工程助教拉思安晋南特博士在“环境科学技术”网站上介绍了这种不间断上流微生物燃料电池(UMFC)的设计以及工作原理。同过去那些让微生物在含有营养液的封闭系统中工作的实验不同的是,安晋南特为微生物提供的是源源不断的废水。由于食品和农业加工中会不停排放废水。因此,安晋南特的技术更容易在这些工厂得到应用。利用废水发电的微生物燃料电池技术,是在阳极室内安装价格低廉的U型质子交换膜,将阳极和阴极分开。废水中含有的有机物,可为细菌群提供丰富食物,使其得以生存和繁衍。这些细菌在电池阳极电极上形成生物膜,同时在食用废水中有机物时向阳极释放电子,电子通过与阳极和阴极相连的铜导线移动到阴极,废水中的质子则穿过质子交换膜回到阴极,同电子和氧原子结合生成水。而电子在导线中的运动过程就形成了人们所需要的电流。继2005年首次完成了废水发电的微生物燃料电池设计后,安晋南特新推出的U型设计增加了质子交换膜的面积、缩短了两极距离,因此降低了因阻力引起的能耗,使电池发电能力提高了10倍,每立方米溶液的发电量从3W/m3增加到了29W/m3。如果微生物燃料电池系统能够维持20W/m3的电力输出,就可以点亮小功率的灯泡。

3.1.3 利用太阳能和光和细菌的环保生物燃料电池

Noguera与土木与环境工程教授Marc Anderson、助理教授Trina McMahon,细菌学教授Timothy Donohue,研究员Isabel Tejedor Anderson,以及研究生Yun Kyung Cho和Rodolfo Perez合作发展出一种能在污水处理厂应用的大规模微生物燃料电池系统。目前,研究人员们把微生物封装在密闭的无氧测试管中,测试管的形状被做成类似电路的回路。当处理废物时,先把有机废水通入管中,作为副产品电子向阳极移动,然后通过回路流到阴极。另外一种副产品质子通过一块离子交换膜流到阴极。在阴极中,电子和质子与氧气发生反应形成水。一块微生物燃料电池理论上最大可以产生1.2V电压。但是可以像电池一样把足够多的燃料电池并联和串联起来产生足够高的电压来作为一种有实际应用的电源。目前该研究小组正在利用他们在材料科学、细菌学和环境工程方面的优势来最优化微生物燃料电池的结构。

3.2 新型的环保燃料电池

英国牛津大学科研人员研制出一种新的环保生物电池,这种环保生物电池装有一种生化酶,可以吸收空气中的氢和氧来发电。这种生化酶是从一种需要氢气来维持新陈代谢的细菌中分离出来的。这种酶的独特之处在于可以与那些如一氧化碳和硫化氢等常规的电池催化剂并存。这种酶是“生长型”的,因此能够以价格低廉、可再生等特点取代传统价格昂贵的铂基催化剂。这种电池消耗的是大气中的氧气和氢气。所使用的酶是从自然界中利用氢气进行新陈代谢的细菌中分离出来的。这种酶的特性是具有高选择性,能够忍受对传统的燃料电池催化剂具有毒害作用的气体,例如一氧化碳和硫化氢。研究人员表示,由于这种酶能够生长,所以对比于其他的氢燃料电池所使用昂贵的铂催化剂而言,这是一种廉价的、可更新的环保燃料电池。

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

3.3 生物医学的应用

环保生物燃料电池还可以造出另一种重要产品,根据电信号立即测出病人血糖水平的仪器。对于向包括起博器和胰岛素生成器等在内的可植入电控医学设备供电来说,环保生物燃料电池非常有用。这些设备需要无限的电源,这是因为更换这些设备的电池可能需要外科手术。BFC从活的生物体内提取燃料(例如从血流中提取葡萄糖)来产生电流。只要生物个体是活的,这种燃料电池就可以持续起作用[5]。

2010年8月 绿 色 科 技

第8期

4 结语

尽管环保生物燃料电池经数十年研究仍距实用遥远,燃料电池研究从20世纪90年代初开始又成为热门领域,现在仍在升温阶段。几种燃料电池已经处在商业化的前夜。另外,近20年来生物技术的巨大发展,为环保生物燃料电池研究提供了巨大的物质、知识和技术储备。所以,环保生物燃料电池有望在不远的将来取得重要进展。随着生物和化学学科交叉研究的深入,特别是依托生物传感器和生物电化学的研究进展,以及对修饰电极、纳米科学等研究的层层深入,环保生物燃料电池研究必然会得到更快的发展。环保生物燃料电池作为一种绿色环保的新能源,在生物医学等各个领域的应用的理想必然会实现。

参考文献:

[1] 韩保祥,毕可万.采用葡萄糖氧化酶的生物燃料电池的研究[J].生物工程学报,1992,8(2):203~206.

[2] 贾鸿飞,谢 阳,王宇新.生物燃料电池[J].电池,2000,30(2):86~89.

[3] 连 静,祝学远.直接微生物燃料电池的研究现状及应用前景[J].科学技术与工程,2005(22):162~163.

[4] 尤世界,赵庆良.废水同步生物处理与生物燃料电池发电研究[J].环境科学,2006,9(9):17~18.

[5] 宝 ,吴霞琴.生物燃料电池的研究进展[J].电化学,2004,2(1):1~8.

The Research and Foreground of Biofuel Cell

Chen Dingding

(Wuning Environmental Protection Bareau, Wuning JiangXi 332300,China)

Abstract:Biofuel cell is a device converting chemical energy into electrical energy directly with the biocatalysts, which has the advantages of abundant fuel resource, mild reaction condition and goodbiology consistence. And, Biofuel cell are capable of converting chemical energy presented in organic wastewater into electricity energy with accomplishments of wastewater treatments simultaneously , which possibly captures considerable benefits in terms of environments and economics.

生物燃料的前景篇2

燃料电池家族谁最强

燃料电池家族主要有五大成员，即碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融磷酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和聚合物电解质燃料电池等。

五类燃料电池当中，前四类工作温度都相对较高，因而应用受到较多限制。而聚合物电解质燃料电池则可在低温下启动，并且具有系统规模灵活、能量效率和能量密度高、安全可靠、不使用腐蚀性电解液或高温融盐、开发投入小的特点，所以其应用可以非常广泛，前景非常看好一一特别是在数码产业中。

聚合物电解质燃料电池通常是以甲醇为燃料的，故也称之为直接甲醇燃料电池(以下简称甲醇燃料电池)。下面将重点介绍下这种电池。

探究甲醇燃料电池的原理与特性

甲醇燃料电池含有阴阳两个电极，两个电极间则由具有渗透性的薄膜所构成，其电解质为质子交换膜，薄膜的表面则涂有可以加速反应的触媒。电池工作时甲醇溶液MeOH(即CH3OH)透过阳极进入燃料电池，氧气(O2)则由阴极进入燃料电池，经由触媒的作用使得甲醇所含的氢原子裂解成质子与电子(同时在阳极产生二氧化碳CO2)，其中质子被氧吸引到薄膜的另一边，与氧结合成水(H2O)，电子则经由外电路形成电流到达阴极，与此同时便可以产生电能来带动负载进行工作了(如图2)。

从甲醇燃料电池的工作原理可以看出，实质上它也是一种通过电化学反应将燃料的化学能转化为电能的装置。其能量转化效率通常可高达400到60％，而且反应后生成的是无毒的二氧化碳(CO2)和水(H2O)，几乎不会产生氮、硫的氧化物(NOx和SOx)来污染大气，可见甲醇燃料电池是非常高效和环保的。

甲醇燃料电池与二次电池的PK

甲醇燃料电池高达4780Whr／L的理论能量密度，较之于二次电池一一例如镍氢电池和锂离子电池(理论能量密度分别为的200Whr／L和310Whr／L)绝对算得上出类拔萃，具有很大的能量密度的优势。举个具体的例子，在燃料电池中或许仅用10～20mL的甲醇就可以让一般的手机具有24小时的通话时间或者一个月的待机时间。

有别于二次电池蓄电再放电的机制，燃料电池可以说是能源转换器，只要将燃料持续供应即可源源不绝的持续产生电力，不会有电力中断的担忧或更换电池的繁琐操作。

另外燃料电池反应的最终产物仅仅是水和二氧化碳，不像二次电池那样含有腐蚀性和污染性很强的电解液和汞、镉等重金属元素，对环境几乎不会造成污染，算得上是名符其实的绿色能源。

生物燃料的前景篇3

一次能源与二次能源

煤炭、石油、天然气以及核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等，这类能源直接取自自然界，没有经过加工转换，所以被称为一次能源。由一次能源加工转换以后得到的能源产品称为二次能源，如电力、蒸汽、汽油、柴油、乙醇、氢气等。二次能源又可分为“过程性能源。和“含能体能源。两大类。当今应用最广泛的过程性能源是电能；应用最广泛的含能体能源是汽油和柴油。由于电能尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的耗能动力设备就无法直接使用，只能采用汽油、柴油这一类含能体能源。然而，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的新的含能体能源。

氢能是被人们谈论最多的二次能源，同时也是零排放的清洁能源。然而，由于一系列技术难题，最主要的是氢气的贮存和运输问题，其能源前景在近20～30年内仅是可望而不可及的。在中国最重要的近30年时间里，迫切需要的是一种技术成熟，经济性好，既可大规模运用，排污又较小，环境可以承受的燃料。二甲醚(简称DME)正好符合这一要求。

脱颖而出的二甲醴

二甲醚是一种无色、无毒，常温常压下为气态的化合物，到目前为止它的生产量不大，主要是用于气雾剂。二甲醚作为环境友好的燃料只是近几年才提出的，但却立即得到全世界能源界的广泛关注。二甲醚物理性能和液化石油气相似，常温时在较低压力(5个大气压)下呈液态，易于贮存与运输。现有的液化石油气的基础设施完全可以用于二甲醚，用油槽、油罐车及低压管道作长途运输也非常方便。

二甲醚燃料的制取可以煤、天然气、煤层气，生物质等为原料产生合成气一氧化碳和氢气，然后常规通过二步法先制得甲醇，进一步脱水制成二甲醚。新工艺是由合成气一步法高效制备二甲醚，可显著降低二甲醚的生产成本。

我国能源的特征是“富煤、少油、有气”。可以设想，将我国丰富的煤炭资源，特别是高硫煤，转化为清洁的二甲醚燃料，或是作为民用燃料，或是替代柴油、汽油作为汽车燃料，或是用于发电。到那时，城市马路上跑的几乎是对环境没有污染的公共汽车、轿车和卡车，居民家中的灶具、热水器用的是罐装或管道运输来的二甲醚，供暖锅炉和建筑中央空调使用的也是清洁燃料二甲醚，那该是多么诱人的前景啊!大规模生产和高效利用二甲醚，将形成一个新的二甲醚能源经济。二甲醚作为一种新型二次能源具有巨大的发展潜力，将成为我国能源经济的主要支柱之一。

清洁汽车的未来食谱

作为汽车燃料替代柴油，是目前二甲醚工业应用的主要领域。柴油机循环(压燃式)比汽油机循环(火花点燃式)的热效率要高7～9个百分点。但是，随着近年来环保标准的不断提高，柴油机因污染大而逐渐被淘汰。由于二甲醚有较高的十六烷值，具有优良的压缩性，非常适合于压燃式发动机，因此是柴油的理想替代品。使用二甲醚作为汽车燃料，发动机的功率可提高10％～15％，热效率可提高2％～3％，噪音可降低10％～15％，而且氮氧化物、一氧化碳等污染物的排放量也很低。汽车尾气无需催化、转化处理，即可达到高标准的欧洲Ⅲ排放标准。

生物燃料的前景篇4

关键词 水果烘干；生物质能源；热风炉；新疆

中图分类号 TS255.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0233-02

Abstract Fruit drying is the work with high energy consumption and high pollution coefficient.Biomass energy is a kind of renewable energy with low carbon and environmental protection，it has great application potential in Xinjiang fruit drying.This paper calculated energy contents of main crops straw of Xinjiang in 2014，analyzed the prospect of energy saving and emission reduction in fruit drying，pointed out that should make full use of biomass fuels with low cost，low pollution characteristics，develop biomass hot blast stove.At the same time，promoted to develop fruit drying room which taking methane，rice husk gas as source，in order to promote the application of biomass energy in fruit drying.

Key words fruit drying；biomass energy；hot blast stove；Xinjiang

新疆维吾尔自治区是我国最大的水果和干果生产区域，2014年新疆水果种植面积达到9.51万hm2，水果总产量已超过858.61万t，其中葡萄产量231.61万t，红枣产量257.46万t、杏产量128.16万t，@些水果通过热风干燥设备制成干果，大大提高了当地果农的收入[1]。随着国家购机补贴政策的实施和补贴力度的增加，目前新疆各地区（特别是南疆地区）水果烘干从人工晾晒为主逐渐转为热风烘干房烘干为主。水果烘干是林果业生产中的高耗能作业，近几年热风烘干房烘干方式达到了一定的规模，而烘干房热风烘干主要热源是煤，热效率低，能源消耗大。水果加工率按30%计算[1]，每年机械化干燥的水果约有257.83万t。研究资料表明，每干燥1 t农副产品需耗标准煤0.08 t[2]，

仅水果烘干一项就需耗用标准煤20.63万t左右，且随着水果机械化干燥需求的进一步增大，耗煤量还会不断增加。同时，水果烘干也是高污染作业，按照目前我国化石能源的污染物排放系数[3]，消耗20.63 万t标准煤会排放CO2约55万t、SO2 0.20万t、NOX 0.25万t和烟尘0.05万t，这些污染物一般直接排入大气，对环境造成严重污染[4]。

当前，我国正面临能源紧缺与环境污染的双重压力，在此背景下，如何实现节能环保的水果烘干已成为我国农业生产的重要议题。因此，选择与研发新型高效清洁的水果烘干能源燃料已迫在眉睫。

1 生物质能源简述

生物质包括木材及森林工业废物、农业废物、城市及工业有机废物、水生植物、畜禽废物及能源作物等多种形式的有机物质。生物质能源则指利用上述生物质作为原料生产出的各种形式的能源，其来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固、液、气态燃料。利用生物质能可以减少人类对大气的污染，减少碳排放，使废物再次循环利用。新疆维吾尔自治区生物质能源资源丰富，发展前景广阔，在国家补贴政策的扶持下，生物质能源用在水果烘干中具有深远意义。

生物质能作为煤炭和石油的替代能源，具有以下几个方面的典型特征：一是可再生性。生物质能由于通过植物的光合作用，不仅资源丰富，而且可以循环利用。二是低污染性。生物质能CO2净排放量近似为0，可有效减轻温室效应。三是广泛分布性。生物质能分布空间巨大，可代替传统能源使用。四是可存储性与替代性。生物质能是有机资源，可以对于资源本身或其液体或气体燃料产品进行存储。基于上述特点，生物质能今后发展空间巨大，在生态环境保护方面其比煤炭等化石燃料具有更大的优越性，可为缓解地球环境压力做出突出贡献。

2 新疆水果烘干燃料使用现状

新疆水果的干制最初主要以自然晾晒为主，其受天气因素的影响较大，如果遭遇阴雨连绵天气，则会有大量烂果、霉变等情况发生，且在晾晒过程中容易受到沙尘或微生物污染，在一定程度上存在食品安全隐患。为了加快水果的制干速度，提高干果质量，减少污染，新疆各水果主要产区纷纷建起了以煤为燃料的热风烘干房。虽然热风烘干房形式多种多样，但烘干原理基本相同。目前，在新疆水果热风烘干房广泛使用燃煤热风炉。从表1可看出，燃煤热风炉存在热效率不高、设备投资大、使用寿命短、污染程度大等缺点。针对燃煤价格的不断高涨以及国家对生态环境问题特别重视，在这种情况下，改造水果热风烘干房原有的燃煤热风炉为成本低、环保且无污染和在新疆燃料来源广的生物质热风炉，真正能做到节能、环保、高效益和安全。在节能减排及经济性上，生物质热风炉比燃煤、燃油热风炉更具优势。

3 新疆生物质能源资源

生物质能源的资源来源非常广泛，主要包括农业生物质资源、林业生物质资源、 城市有机垃圾资源等。新疆是一个农业大区，有丰富的农业生物质资源。根据《新疆统计年鉴2015》的作物产量，本文对新疆维吾尔自治区2014年农业生物质资源（即农作物秸秆资源）进行计算，计算得出了新疆维吾尔自治区2014年秸秆所能提供的能量为1 691 290.84万t标准煤（表2）。

4 前景与展望

随着新疆水果种植面积的不断增加，水果加工需求量的增大，以煤为主要能源的水果烘房数量越来越多，所面临的节能减排压力更加迫切。新疆生物质能源相当丰富，用生物质燃料为水果烘干提供热源有广阔的应用前景，同时也是一条可持续发展之路。虽然很多果农和政府部门意识到生物质能源在水果烘干上运 用的重要性，但现有技术落后，科研创新不够，同时缺乏相关的政策、法规做政策指导，新疆生物质能源烘干水果还有很长的路要走。要充分发挥生物质燃料低成本、低污染的特点，加强燃农作物秸秆热风炉的研究，换用更加高效的换热器，在减排的同时提高热效率。加强以沼气、稻壳煤气等丰富生物质燃气作为气源，研发各种规格的生物质燃气水果烘干房，促进农村生态环境的发展[6]。

5 参考文献

[1] 刘小龙，史建新，沈卫强，等.利用太阳能集热器-热泵组合干燥设备进行杏干燥[J].新疆农机化，2015（1）：11-13.

[2] 李立敦，黄建明.太阳能干燥在工农业生产中应用的可行性及应用实例[J].能源工程，2008（1）：36-39.

[3] 国网能源研究院.2012中国节能节电分析报告[M].北京：中国电力出版社，2012.

[4] 邸坤，李杰.中国粮食干燥节能减排新技术与新设备[J].粮食与饲料工业，2011（12）：16-21.

生物燃料的前景篇5

公司在公告中称，以煤焦油为原料采用加氢工艺制取清洁燃料油，是国家重点科技基金扶持项目，符合国家开拓新能源，保护环境等政策的要求。同时，此次定增有望改变公司股权结构分散的局面，利于公司长期发展。

可是，记者深入调查后发现，公司此次定增拟投资的项目早在两年前就已经开始实施，但是一拖再拖，俨然一个烂尾工程。公司拟采用的“煤焦油加氢制备清洁燃料油技术”尚未经过大规模量产的验证，在项目可行性分析报告中也没有给出盈利预测。事实上，自从广州盛景投资有限公司（以下简“盛景投资”）成为四环生物的第一大股东后，公司的业绩就一直不稳定。盛景投资跨界而来，尔后又匆忙介入新能源领域，两年未果后，强行推进，资本运作的意图十分明显。

项目存诸多不确定性

12月12日晚间，四环生物定增预案，公司拟以3.03元/股的价格，向大股东盛景投资非公开发行1.32亿股，募集资金4亿元，募集资金将主要对控股子公司新疆爱迪单方面增资并投向20万吨/年煤焦油制备清洁燃料油项目和补充流动资金。

公司在公告中称，目前国内大多数焦化企业的做法是直接将煤焦油出售，但这类方法不仅附加值低，而且给环境造成了很大的污染。而以煤焦油为原料采用加氢工艺制取清洁燃料油，是国家重点科技基金扶持项目，符合国家开拓新能源，保护环境等政策的要求。

公司还表示，项目投入营运后，能够进一步提升公司竞争能力，巩固并提高公司在行业内的地位，提高盈利水平。但是，记者发现，公司又称本次定增不会改变公司的主营业务。既然如此，又谈何公司在行业内的地位？

以煤焦油为原料采用加氢工艺制取清洁燃料油需要较高的技术水平。根据预案，公司此次定增募投项目采用的是中国科学院山西煤炭化学研究所的研究成果。但据记者了解，2011年，中科院山西煤炭化学研究所608组开发的“煤焦油加氢制备清洁燃料油技术”取得突破性进展，但只有小试和中试实验，实际大规模量产的产品质量，以及成本尚未可知。值得注意的是，公司在项目可行性分析报告中也没有给出项目的盈利预测。

公司以往投资的项目，预期收益与实际收益存在巨大的距离（见表二），让人不免怀疑：20万吨/年煤焦油制备清洁燃料油项目会是下一个吗？

同时，由于煤焦油加氢项目受到政策支持，近几年受到了广泛关注。陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司50万吨/年中温煤焦油加氢项目投产后，正吸引越来越多的企业投资建设同类装置。随着同类煤焦油制油项目的投资建设，产能不断放大，市场竞争风险加剧。公司在该项目上磨磨蹭蹭，推迟了两年尚处建设阶段，效率实在让人难以恭维，即便日后投产，其效益也值得怀疑。

另据记者了解，煤焦油制油最大的不确定性来自原油价格的波动，只有当原油价格维持在一定的水平，煤焦油深加工的优势才能体现出来。

资本运作意图明显

对公司的最大担忧还是来自于大股东很可能只是借定增投资项目实施资本运作。

查阅四环生物往年的公告可知，20万吨/年煤焦油制备清洁燃料油项目早在2011年6月，四环生物的对外投资公告中就被提及，且公司当时预计2011年底完成主体建设，并于2012年6月左右正式投产。然而由于项目资金紧缺，项目进展被一拖再拖。2012年9月23日，四环生物曾过与上述预案发行对象相同，投向一致，拟募集资金总额相同，仅增发价格不同的定向增发预案，但此定增预案到期后被撤回。如果此项目真如公司在公告中所称的具有良好市场前景，能够提高公司的盈利能力，那为何却让定增预案流产呢？

记者就此致电公司，但截至截稿为止，尚未收到公司的任何回复。

生物燃料的前景篇6

火灾场景是一类特定的火灾,其主要反映在两个方面:一是对于一个具体建筑物需要考虑的火灾场景数量不能是无穷多个,即不可能把所有的场景穷举出来,它应是一个有限的集合,一般是把可能最不利,危害后果最大的典型情况作为火灾场景的集合;二是火灾场景不是真实火灾,它是在对大量的,已发生的火灾数据的统计基础上,集成抽象出来具有典型特征的特定火灾,因而其具有一系列严格、规整的火灾发生、发展的演进条件[3]。

典型火灾场景就是在具体建筑中针对几个危险性较大的功能单元,根据火灾的双重性特点,考虑在该位置发生局部火灾后的火灾发展特性。评价火灾发展特性的重要参数是火灾过程的热释放速率变化。在性能化防火设计中,常采用t2模型来描述火灾过程的热释放速率随时间的变化。

Q=αt2(1)

式中:Q———火源热释放速率,kW;

α———火灾发展速率,kW/s2;

t———火灾发展时间,s。

火灾发展速率的计算一般需要综合考虑可燃物、墙及吊顶材料的作用来完成。在NFPA的分类中,将火灾的发展分为极快、快速、中速和缓慢4种类型。表1给出了不同火灾发展级别的火灾发展速率,以及与典型可燃材料的对应关系。

2地铁火灾场景设计的原则

火灾场景的选取通常采用最不利的原则,即根据火灾危害较大与火灾最可能发生的情况来选取火灾场景,但在实际操作过程上,设计者往往不能事先完全判断出哪一个火灾场景危害较大或最可能发生的情况来选取火灾场景[3,4]。但在实际操作过程上,设计者往往不可能完全判断出哪一个火灾场景危害较大或最可能发生,所以在确定火灾场景时应全面科学合理的筛选,以避免由于设计者本人对火灾规律认识的局限性,导致选取的片面性。一般设计的原则包括以下3个方面:

(1)客观反映真实火灾。火灾场景的设计虽然不能完全重复真实火灾场景,但必须能够对真实地铁火灾的主要特点作出描述,不能用某种统一的模式来反映所有真实火灾。

(2)突出火源特性,具有代表性。根据地铁火灾的实际状况,确定其火源形式,进而通过对火源的全尺寸实验或者建立数学模型来研究,找出地铁火灾的火源特性,并且这种火源特性能够代表最一般的火灾特性,以适应地铁火灾研究。

(3)充分考虑地铁的建筑结构,使用功能以及环境等因素的影响,将这些不同的影响因素作为火灾模型的边界条件结合到火源特性的研究中去,以体现地铁火灾发展和蔓延的特点。

3地铁火灾场景的确定

在地铁火灾场景进行确定过程中,要以火源特性为基础,结合建筑结构、使用功能、环境因素等边界条件,确定地铁火灾场景中的可燃材料物性、火灾荷载、起火点位置等。

3.1地铁火灾荷载的确定

火灾荷载是指涉火空间内所有可燃物燃烧所产生的总热量值。火灾荷载越大,发生火灾的危险性越大,需要防火的措施越多[2]。一般情况下,用热释放速率随时间变化的曲线来表示。

地铁火灾荷载的确定需要考虑两个方面:一是固定荷载,考虑地铁车厢本身的可燃物,主要包括列车车体的地板、窗体、墙壁及天花板材料,座椅及装饰材料;二是移动荷载,考虑旅客携带的行李物品。地铁内的人员流动非常大,难以统计所有可燃物的荷载分布,世界各国对于地铁火灾荷载的确定没有明确表述,以美国NFPA130而言,并无可供参考的数值。

3.1.1固定荷载

有关地铁列车火灾的热释放速率仅有很少的公开数据,主要原因是开展列车火灾的全尺寸实验非常困难。国外发达国家对于此问题的研究大都采用5～50MW,且重点研究10MW情况的火灾实验。如美国的Miclea和Mckinney,英国的Rhodes,加拿大的Slusarczyk,Sinclair和Bliemel等学者均对一系列不同结构的地铁系统在10MW下的火灾工况进行了相应的研究[4]。香港周允基教授在常用交通工具火灾中给出地铁火灾的热释放速率峰值约为35MW,地铁车辆火灾后25min时相应的热释放速率变化范围在8～13MW[5]。

中国矿业大学程远平教授给出了实验测得列车车厢火灾的热释放速率[6-8]。由地铁车厢实验测定参数,运用氧消耗原理计算得到的地铁车厢火灾热释放速率的计算结果如图1所示。从图1中可以看出一节车厢火灾的最大热释放速率为23.8MW,3节车厢火灾的最大热释放速率为50.9MW。为了比较地铁列车火灾发展的快慢,图1中还给出了火灾模型中快速和超快速火灾发展的热释放速率曲线,从该图可以看出地铁列车火灾的发展速度接近火灾模型中的超快速火灾。

冯炼在模拟计算中采用的列车火灾热释放速率峰值为13.6MW[9]。根据我国相关的轨道交通工程安全预评价报告,地铁列车车厢发生火灾后的热释放速率峰值一般可取为6.8MW,并设为快速增长t2,则火灾将在380s时达到峰值,清华大学陈涛等研究人员按照最不利原则,取该场景下的火灾热释放速率为标准场景的1.5倍,并设定火灾为超快速增长火,则对应的热释放速率峰值为10.2MW,火灾达到峰值的时间为233s,如表2所示[10]。

广州市地下铁道设计研究院的王迪军认为,对于旧式车厢,由于其内部结构和座椅是用可燃材料做成的,其最大热释放速率可达15MW,甚至更大。同时随着地铁列车制造工艺不断提高,可燃材料的使用已大幅降低,其一辆车火灾燃烧发热量也在不断下降,香港新机场线的列车已降低至5MW。对于国内新投入运行的地铁车辆,由于其结构都是不燃或阻燃材料组成,车辆着火时热释放速率取7.5MW[11]。

随着近年来发生的若干起地铁火灾事故造成的重大人员伤亡和财产损失,新型的地铁机车普遍采用不燃难燃物质为材料,大大降低了列车车厢发生火灾后的热释放速率,相对提高了疏散的安全性。因此,本文建议选取10MW作为一节车厢火灾的最大热释放速率是合适的,并设为超快速增长火,如图2所示。

3.1.2移动荷载

英国BuildingResearchEstablish出版报告:DesignPrinciplesforSmokeVentilationinEnclosedShoppingCenter中,其统计在人员聚集公共场所火灾规模为2.0～2.5MW。台湾学者杨冠雄在考察台湾地铁车站火灾发生后车站内部设备及实际进出站人员携带行李等可燃物,并参考英国BuildingResearchEstablish出版报告与美国NIST实际测量售货亭燃烧结果,选取火灾规模为2.0MW[4]。

香港的地铁工程技术人员选用的保守火灾规模为2MW,其主要根据是以下两点:(1)行李着火是其主要原因,由旅客带往列车内的手提箱引起的或在地铁车站的车厢下着火;(2)由2MW的火发展到轰燃阶段的概率非常低。因为火源的燃料是有限的(手提箱材料),因此在绝大多数情况下,火可能会在10～20min后熄灭;与此同时,在列车滞留隧道后2.5min,紧急风机将被开启[12]。国内部分研究人员也认为列车旅客的行李着火时最大热释放速率不超过2MW[7,8,10]。

通过对北京、上海、广州、深圳等地铁的实地调研,考虑存在乘坐地铁赶往机场、火车站、换乘站等场所,乘客携带的行李较多,行李中可能包括较易燃烧的纤维织物、纸张、食品等,同时考虑到人为纵火及其他爆炸物等,作者建议选取5MW作为移动荷载,并设为超快速增长火,热释放速率曲线在图2中给出。

3.2地铁起火点位置的确定

实际火源可能位于地铁内的不同位置。在地铁火灾研究或消防设计中,需考虑对烟气流动和人身安全具有重要影响的某些场景。需要强调的是,对烟气流动和人身安全具有重要影响的某些场景的选择,不是从个人主观判断或经验出发进行选择,而是在全面考虑各种可能的火灾场景情况下从中进行筛选,并尽可能的排除因个人主观判断或经验不同所带来的随意性以及可能造成的错误分析[13]。

地铁起火点位置的确定从以下两个方面考虑:(1)在列车车厢发生火灾,此时列车停泊在地铁站台;(2)地铁站台上的移动可燃物点燃。通过对国内多个城市的地铁调研发现,地铁站台主要分为岛式、侧式和混和式3种情况,本文将以侧式站台为例进行说明。

列车车厢火灾根据位置不同分为两种情况:(1)列车车厢中部发生火灾,图3(a)给出了示意图;(2)列车车厢尾部发生火灾,如图3(b)所示。

站台上移动可燃物火灾建议考虑两种情况:(1)在站台的中部,如图4(a)所示,此时发生火灾会卷吸大量空气,产生非常大的烟气;(2)靠近疏散出口位置,考虑发生火灾时该出口被封堵的场景,如图4(b)所示。

4结语

火灾场景设计是开展地铁火灾研究的基础环节,它对地铁内的烟气运动,人员疏散和建筑财产保护有重要的影响。本文在前人研究的基础上,对地铁火灾场景中需要确定的火灾荷载和起火点位置进行了探讨,初步给出了如下建议:

(1)建议列车车厢火灾荷载选取10MW,移动可燃物荷载选取5MW;

(2)列车车厢火灾的火源位置设有两个,一个设置在中间部位,另一个设置在尾部;

(3)站台移动可燃物的火源位置设有两个,一个设置在站台的中间位置,另一个设置在靠近楼梯口的位置。

参考文献:

[1]汪箭,吴振坤,肖学锋,等.建筑防火性能化设计中火灾场景的设定[J].消防科学与技术,2005,24(1):38-43.

[2]朱伟,侯建德,廖光煊.论性能化防火分析中的典型火灾场景方法[J].火灾科学,2004,13(4):251-255.

[3]廖曙江,罗其才.火灾场景的确定原则和方法[J].消防科学与技术,2004,23(3):249-251.

[4]柯建明.大型車站建築之火災煙控系統設計與電腦模分析[D].台湾:中山大学,2003.

[5]ChowWK.Simulationoftunnelfiresusingzonemodel[J].TunnelingandUndergroundSpaceTechnology,1996,11(2):221-236.

[6]程远平,陈亮,张孟君.火灾过程中火源热释放速率模型及其实验测试方法[J].火灾科学,2002,11(2):70-74.

[7]顾正洪,程远平,倪照鹏.地铁车站火灾时事故通风量的研究[J].消防科学与技术,2005,24(3):298-300.

[8]顾正洪,程远平,周世宁.地铁排烟风亭与出入口合理的相对位置[J].西南交通大学学报,2005,40(5):591-594.

[9]冯炼.地铁火灾烟气控制的数值模拟[J].地下空间,2002,22(1):61-64.

[10]陈涛,杨锐,孙占辉,等.地铁车站安全疏散模拟计算与性能化分析[A].火灾科学与消防工程论文集[C].香港:香港城市大学出版社,2005:82-88.

[11]王迪军,罗燕萍,李梅玲.地铁隧道火灾疏散与烟气控制[J].消防科学与技术,2004,23(4):345-347.

[12]李启荣,黎少其.地铁火灾系统保障研究[J].城市轨道交通研究,2001,3:34-37.

[13]徐亮,张和平,杨昀,等.性能化防火设计中火灾场景设置的讨论[J].消防科学与技术,2004,23(2):129-132.

生物燃料的前景篇7

[关键词] 生物质 颗粒燃料 清洁燃烧

正文

1、概述

生物质颗粒燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、 块状或颗粒状等成型燃料。中质烟煤相当；基本实现 CO2零排放，NOx和 SO2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低；燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。 因此，生物质固体成型燃料技术是实现生物质高效、 清洁利用的有效途径之一。 生物质固体成型燃料主要分为颗粒、块状和棒状 3 种形式，其中颗粒燃料具有流动性强、燃烧效率高等优点，因此得到人们的广泛关注。

随着我国的再生能源快速发展，生物质成型燃料技术及其清洁燃烧设备的研究开发提高了秸秆运输和贮存能力，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民提供炊事、取暖用能，具有原料来源广泛、价格低、操作简单等特点，是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。

自2006年1月1日我国颁布实施了再生能源法。使我国生物质能源发展走上了快速规范化的道路。生物质能在我国主要是以农作物秸秆为主体的资源。秸秆长期被作为农村传统的用能，随着我国农村经济的发展，农民，特别是新一代的农民难以接受传统的、直烧秸秆生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先进廉价的使用。也只能花高价用液化气、电、型煤等现代能源。由于现代能源的紧张和价格的日趋上涨，长期花高价用现代能源，农民又难以承受。特别是城镇及城市接壤区域居民采暖，800-900元每吨的煤，一个冬天要用上1-2吨满足采暖需要，农民甘愿受冻也不愿花如此大的费用，而城镇及城市接壤区域居民采暖受到环境要求的严格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越来越少。从这一点看，在现代社会有相当多的农民没有得到，也很难得到良好的能源服务，他们的现代生活水平还较低。国家早就重视如此重要的民生问题，从20世纪90年代初中国农业部和科技部就开始投资进行农作物秸秆资源化利用的研究、开发、试点示范和技术推广工作。近几年，中国农作物秸秆的清洁、方便能源利用的技术研究和开发工作已取得了一些成果，有些技术已趋于成熟，并得到一定程度的推广。现在，中国主要的农作物秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术、利用秸秆制取沼气技术和秸秆直接燃烧技术。由于中国农村经济的发展，农民及城镇居民生活水平的提高，居民对清洁能源的需求，加上这些秸秆能源利用技术的不断发展和逐步完善，秸秆能源利用将逐渐由传统的、低效不卫生的直接燃烧方式向优质化和高效化方向发展。

国外关于生物质成型燃料与燃烧技术设备的应用以趋于成熟化和普遍化，我国生物质成型燃料的发展还刚开始，与之相适应的燃烧技术设备处于一种滞后状态。目前一些成型燃料的应用，主要是在现有燃烧设备的基础上，直接应用或改造应用，既使河南省科学院研制具有较高水平的家用颗粒燃料炉灶，也存在着技术不到位的情况，难以产业化发展，没有做到商品化应用。

有些单位在取得了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的基础上，立足于建立一个秸秆成型颗粒燃料与高效清洁燃烧设备系统技术产品的有机统一，协调发展的机制。在进行“生物质冷成型燃料加工设备系统”和生物质颗粒燃料炊暖炉灶的研制过程中，重点解决了目前百姓采暖困难问题，创造了“生物质颗粒燃料供热锅炉”的成果。采用了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的核心技术，实现了生物质高效、清洁燃烧、节能排放的目标。应用广泛，可满足城镇及城市接壤区域居民采暖需求。

2、物质颗粒燃料成型和清洁燃烧技术及设备

2.1传统成型方法。

它与现有的饲料制粒方式相同，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状。

包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量，首先在颗粒压制成型过程中，压强达到50～100MPa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100℃～120℃，电动机的驱动需要消耗大量的电能；其次，原料的湿度要求在12%左右，湿度太高和太低都不能很好成粒，为了达到这个湿度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，压制出来的热颗粒（颗粒温度可达95℃～110℃）要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%～35%，加之成型过程中对机器的磨损比较大，所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。

2.2冷成型技术。

新型冷成型技术通过颗粒成型机直接压制，把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒，其燃烧效率超过80%以上（超过普通煤燃烧约60%的效率）；燃烧效率高，产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少等优点。

2.3清洁燃烧设备

目前燃烧设备的理论研究和应用研究还较少，国内也引进一些以生物质颗粒为燃料的燃烧器， 但这些燃烧器的燃料适应范围很窄，只适用于木质颗粒，改燃秸秆类颗粒时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题，而且这些燃烧器结构复杂、能耗高、价格昂贵，不适合我国国情，因此没有得到大面积推广。

哈尔滨工业大学较早地进行了生物质燃料的流化床燃烧技术研究，并先后与无锡锅

炉厂、杭州锅炉厂合作开发了不同规模、不同炉型的生物质燃烧锅炉。 此外，河南农业大学研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，浙江大学研制出燃用生物质秸秆颗粒燃料的双胆反烧锅炉等。

3、发展前景分析

我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿吨，其中6.04亿吨可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆综合利用技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸秆综合利用不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。从秸秆资源总量看，广大农村、乡镇的各种秸秆产量大、范围广。生物质固体燃料是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源，是可取代矿产能源的可再生资源，是未来一个重点发展方向。

参考文献

[1]刘延春，张英楠，刘明，等.生物质固化成型技术研究进展[J].世界林业研究，2008，21（4）：41-47.

[2]赵迎芳，梁晓辉，徐桂转，等.生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究[J].河南农业大学学报，2008，42（1）：108-111.

生物燃料的前景篇8

[关键词]生物质资源；燃料乙醇产业；理性思考

[作者简介]宁世梅，博白县第三高级中学一级教师，广西博白537600；龙裕伟，广西社会科学院副研究员，广西南宁530022

[中图分类号]F40　[文献标识码]A　[文章编号]1672―2728(2007)04―0082―03

当前全球性能源危机凸显能源在人类可持续发展中的战略地位，燃料乙醇作为一种十分重要的可再生能源，备受全球关注。我国当前优先发展能源工业，大力发展可再生能源，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力，把推广使用车用乙醇汽油作为一项重要的能源战略。对于拥有燃料乙醇生物质资源优势，又有一定产业基础的广西来说，做大做强燃料乙醇产业，既面临重要发展机遇，同时也面对挑战。

一、广西燃料乙醇产业发展状况与规划

广西地处亚热带，生物质资源丰富，具有良好的发展生物乙醇、燃料乙醇的自然条件。目前广西利用木薯资源生产乙醇的企业有20多家，其中规模较大的年产木薯酒精10万吨的企业1家，年产木薯酒精8万吨的企业1家。广西还有一批以甘蔗为原料的制糖企业设有酒精车间。2005年，全区乙醇生产能力50万吨，产量30万吨。

在石油危机的冲击和影响下，广西十分重视生物质能的开发与利用，将发展燃料乙醇产业纳入广西“十一五”发展规划，还专门制定了广西生物产业发展“十一五”规划。将主要发展以木薯燃料乙醇、生物柴油、沼气、成型复合燃料等重点项目，力争在“十一五”期间把生物质产业建设为广西的支柱产业。目前，广西成立了自治区生物质产业工程领导小组，发展木薯制取燃料乙醇生产的方案已报国家发改委。

二、广西发展燃料乙醇产业的有利条件与不利因素

(一)有利条件

广西发展燃料乙醇产业的有利条件主要有三个方面：

1．广西是全国最主要的热带作物种植区，拥有我国最多的适宜种植木薯、甘蔗等生物质资源的土地资源。广西拥有适宜种植木薯、甘蔗等生物质资源的热带作物种植面积11.4万平方公里，占全国热作区总面积的38.5％，列全国第一位，比列第二位的云南省高出12.1个百分点(3.6万平方公里)。

2．广西种植木薯、甘蔗作物有着悠久的历史，是全国最主要的木薯产区和甘蔗产区，具有较好的产业基础。2005年，广西种植木薯404.25万亩，产量173.61万吨，均占全国总量的60％以上；广西甘蔗种植面积1121.4万亩，产量5154.69万吨，2005/2006年榨季全区产混和糖537.7万吨，产糖量占全国总产量的61％，广西糖业的龙头地位进一步得到巩固。

3．发展燃料乙醇产业面临重大发展机遇，市场前景广阔。燃料乙醇的生产发展及其推广使用，随着国际石油市场和价格的波动几经起伏。但近年受到世界石油资源紧缺、原油价格不断攀升、环境压力日益加重的影响，作为绿色可再生能源的燃料乙醇，再次受到世界各国的关注，并形成了新一轮的快速发展趋势。可以预见，随着燃料乙醇技术的日益成熟及其成本的降低、效益的提高，其在人类社会可持续发展中的地位和作用将会越来越重要，市场前景十分广阔。

(二)制约因素

在看到有利条件的同时，也要看到制约因素，以趋利避害。

1．技术因素。首先是木薯种植技术水平较低，高产优质木薯新品种覆盖率低，粗放栽培、粗放管理，木薯产量低。其次，木薯加工技术水平落后，木薯产业大中型企业仅1家，企业规模小，众多“散乱”的小淀粉厂、小酒精厂的技术装备普遍陈旧、过时、落后。最后，“三高一难”等技术难题。用木薯生产燃料乙醇，要克服酒精生产的“三高一难”――“粮耗高、能耗高、成本高、酒精糟液处理难”，实现节粮、节能、降低成本和清洁生产。深度开发木薯酒精糟液饲料资源；扩大二氧化碳、杂醇油、酣酯酒精等副产品的综合利用和增值途径；以综合利用效益冲减酒精的成本，以技术进步创效益与石油燃料竞争。

2．原材料因素。按照规划，“十一五”时期，广西燃料乙醇产业以木薯燃料乙醇生产为主。理论上，广西也可以以甘蔗为原料发展甘蔗燃料乙醇产业。无论是以木薯为原料，还是以甘蔗为原料，广西燃料乙醇产业在广西区内都会直面其他产业的挑战，主要是糖业、淀粉工业、蚕丝绸产业乃至烟业。关键环节在于这几类产业均依赖广西的土地资源，都在争土地。

(1)糖业是广西“十一五”时期重点发展的6大优势产业之一，是广西重要的利税“大户”，广西木薯淀粉产业乃至木薯乙醇产业在中近期仍将无法取代其地位。今后一个时期，糖业乃至甘蔗种植面积仍将是优先保障与发展的。

(2)广西木薯淀粉产业仍有较大的发展空间，关键因素在于国内淀粉市场需求量大、缺口大、利润可观，广西木薯原料短缺问题突出。近年，由于木薯原料不足，广西的淀粉厂最早在10月下旬开榨，最迟在次年的3月上旬停榨，中间除去春节等假日停榨的时间，工厂的加工期最多只有4个月左右。各淀粉厂、酒精厂为争抢原料，2005～2006年榨季鲜薯收购价格一度超过450元／吨，有的淀粉厂在榨季中期由于原料价格过高而停榨。目前广西仍有一批在建或拟建的木薯加工项目(包括淀粉厂和酒精厂)，建成投产后，木薯原料短缺的矛盾将更加突出。

(3)蚕丝绸产业和烟草产业也是广西大力发展的产业，尤其是蚕丝绸产业的市场发展势头迅猛，也将会与木薯乙醇产业争夺土地资源，从而使广西燃料乙醇产业发展面临更加突出的原料供应短缺问题。

广西燃料乙醇产业除了受到广西区内原材料供应所制约，还受到国内乃至国际市场原材料供应所制约。广西的木薯产量占到全国的60％～70％，此外木薯原料较多的是广东省和海南省，均为当地企业消耗，其余省份产量极少，因此从外省调入木薯原料是不可行的，只能从国外进口。但是根据FAO统计，世界木薯的年产量虽然已接近2亿吨，但大部分是供人类直接消费，真正进入国际贸易的只有600万吨左右的木薯制品(相当于1800万吨鲜薯)，绝大部分来自泰国和越南。我国从2001年起，每年均进口超过200万吨的木薯制品。由于这两个国家的木薯产业结构和广西是雷同的，从原料到产品都存在竞争，所以这个来源可能存在不稳定的因素。

3．市场因素。燃料乙醇是石油的替代产品，

燃料乙醇产业与石油产业之间存在高度竞争关系，直接受到石油景气水平的左右。如果国际市场上石油供过于求，或供求平衡，石油价格比较合理或偏低，那么，燃料乙醇产业就会在产业成本偏高、政府扶持力度不够的情况下，难以有大的发展。从当前国际石油价格行情来说，相当于每桶石油热值的燃料乙醇的成本应低于50美元才有盈利空间。由于直接受到国际石油市场行情的牵制，燃料乙醇的市场稳定性较差，市场风险较大。

另外，广西燃料乙醇产业还直面国内、国际同业市场的竞争与挑战。国内除了黑龙江、吉林、河南、安徽4个试点省，广东省正在上马国内首家以木薯和甘蔗为原料生产车用燃料乙醇的大型环保能源项目――广东燃料乙醇项目，首期投资6.86亿元，设计年产燃料乙醇50万吨。除此之外，目前国内酝酿建设燃料乙醇项目的省份还有四川、云南、山东、内蒙古、福建、辽宁、河北、新疆、陕西、宁夏和江苏等。可以预见，在未来几年，全国性的燃料乙醇“大战”一触即发，广西将会直面激烈的国内市场竞争。同时，国际上燃料乙醇产品及其原材料的市场供求状况也会对广西燃料乙醇产业发展产生影响作用。

4．盈利因素。燃料乙醇产品成本与汽油相比，其成本高，盈利性差。凡是生产生物燃料乙醇的国家，都对其实行政策扶持。按照国家计划，定点生产燃料乙醇的企业，财政补贴将逐年递减，直至2008年完全取消。为了保持盈利，在补贴取消之前，燃料乙醇生产企业的首要任务是降低生产成本。

三、做大做强广西燃料乙醇产业的对策建议

(一)调控燃料乙醇产业发展规模，不能盲目发展、快速扩张

主要理由和依据是：(1)燃料乙醇产业受木薯原料“瓶颈”制约。(2)国内燃料乙醇产业将面临比较激烈的市场竞争，市场风险大。(3)今后一个时期广西扩大木薯原料种植规模的空间有限，以甘蔗为燃料乙醇主要原料来源的可能性也不大。

针对上述问题，广西在发展燃料乙醇产业过程中，首先要考虑原材料供应问题，不能盲目扩大发展规模。根据广西燃料乙醇原料来源的现实性(包括区内来源、国内来源和国际市场供应)，“十一32"时期广西发展100万吨燃料乙醇的产能，其规模偏大，建议控制在50万～70万吨的幅度，待技术条件、市场条件等因素相对成熟后，再不断扩大燃料乙醇产业规模。

(二)上规模、高起点地发展燃料乙醇企业

在当前国际石油市场价格水平下，燃料乙醇产品成本高、市场价格高，与石油产品相比，缺乏市场竞争能力，必须十分重视新技术的开发和应用，以期不断降低生产成本，提高燃料乙醇的市场竞争力。发展燃料乙醇企业，应当坚持上规模、高起点、技术先进的原则。以期实现规模效益、降低能源消耗、提高原料利用水平，从而达到降低单位成本的目的。建议广西新建或改建燃料乙醇企业时，其产能规模应在10万吨以上。

(三)鼓励发展混合原料型燃料乙醇企业

由于广西区内、国内乃至国际市场上木薯、甘蔗原料的紧缺，发展燃料乙醇产业必须从广西的实际出发、从市场供求状况出发，来考虑燃料乙醇产业的原料供给问题，优化燃料乙醇的原料配置。广西应当以木薯为主导，积极发展薯、蔗、稻、蜜以及玉米等原料混合的燃料乙醇企业。其主要优点有四：一是可以缓解木薯原料之不足；二是可以在糖业市场价格下跌情况下，将原定供应糖业的原料蔗用于燃料乙醇生产，保障甘蔗价格的相对稳定性以及蔗农的利益；三是可以增加糖业副产品糖蜜的附加值以及糖厂的收益；四是可以保障燃料乙醇原料来源的稳定性及其产业发展的可持续性，这在技术上也是可行的。

(四)“抓大放小”，关停、淘汰一批技术落后、污染大、能耗高的木薯淀粉企业和木薯酒精企业。优化木薯产业组织结构

目前广西共有木薯淀粉企业和木薯酒精企业200多家，绝大多数为小企业。这些小企业普遍存在技术落后、污染大、能耗高、效益低等问题，不能适应新型工业化发展以及经济社会可持续发展的要求。应当根据国家产业政策、环保政策以及其他政策的规定，对这些小企业进行全面清理整顿，凡是不符合政策要求，又无力进行技术改造的，均应予以关停、淘汰。这样，在一方面使当地生态环境得到改善的同时，还可以杜绝它们与技术水平较高、环保条件好的大中型燃料乙醇企业争原料的问题，从而有利于优化广西燃料乙醇产业发展的市场环境，促进燃料产业的健康发展。

(五)延长燃料乙醇产业链，培育发展燃料乙醇产业集群

发展燃料乙醇产业，涉及农业种植和养殖、乙醇及其副产品生产、石油调配、汽车制造、环保、商业销售乃至乙烯生产、现代石油化工和燃料乙醇副产CO2的资源利用等，可以形成一条很长的产业链。应当根据燃料乙醇的产业链特性，做好燃料乙醇产业集群的发展规划与培育工作，为做大做强燃料乙醇产业创造良好的产业生态环境。

生物燃料的前景篇9

[关 键 词] 燃气机　热电联供

一、背景

在我国，人们对能源的利用和发展与环保关系的认识是逐步深入的。我国长期以来实行以燃煤发电为主的能源政策，八十年代之前，极低的生产力水平使环保未得到重视。到八十年代末，经济的高速发展带来了日趋严重的大气污染，使人们不得不开始重视对环境污染的治理，其中一项举措就是发展热电联供，取消分散锅炉房，减少烟尘对大气的污染，热电厂在发电的同时向周围工厂和生活设施供热，环境污染状况有所改善。但由于以煤为燃料，锅炉烟气含有大量的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx），仍对大气造成污染，加上受蒸汽供热半径的限制，很多热电厂都位于城市或城郊，城市的空气状况会因此变差。特别是在我国北方城市，冬季浓雾弥漫，引起多种呼吸道疾病，对人民生活和身体健康产生严重危害。同时燃煤小热电还有高能耗的缺点，在九十年代后期，政府开始将目光投向天然气这种清洁能源。天然气的热值高，约为36000~40000 kJ/Nm3，且燃烧后对环境污染小，是所有燃料中单位热值CO2排放量最低的，且NOx的排放率也很低，可以满足一般电厂的废气排放标准，因而将成为继煤和石油后的主要能源。

目前国内燃煤热电厂集中供热与分散的锅炉房相比，具有节约能源、占地少、改善环境的优点，但也存在一些弊端，随着市场经济的发展，其弊端越来越明显。首先是投入大、费用高，城市热网的建设需要大量资金，要建设供热系统管路，因而供热成本很高。在计划经济体制下，建设运行费用由政府负担，其经济效益差的一面没有反映出来，而在如今的市场经济下，由于供热收费欠费引起的问题越来越多，国家也不堪重负。其次是由于计量不规范，热控水平不高，以至热网管理落后，供热各环节浪费太大，尤其是公共建筑在无人时也持续供热，节能变成了浪费。同时原有城市规划对热网考虑不够，使增建的热网管道影响城市美观，同时敷设时需要部分建筑物拆迁等。另外城市中的热电厂增加了市内污染物的排放，使局部环境恶化。因此有必要借鉴发达国家的经验，如一些国家采用分散供热的模式，工业企业自备热电站和分散的小型热电站相现结合的方式，分别满足工业和居民的热需求。在这种情况下，燃用天然气的燃气机成为人们选择的主要供热发电设备之一。

早在1894年已有了以天然气为燃料的发动机，经过不断发展和完善，形成了可燃用多种燃料（包括垃圾填埋场产生的填埋气）的燃气机和燃天然气－轻柴油的双燃料柴油机。为了更好地节约能源，还充分利用废热供热或再次发电，实行热电联供，大大增加了经济性。从效率上来说，单机输出功率50MW以下的热机以柴油机和燃气机为最高，发电效率可达40%以上，热电联供效率更高达80%；单机功率大于50MW时，燃气－蒸汽联合循环机组的效率较高。有鉴于此，目前国际上燃气机及双燃料柴油机应用很广。

二、燃气机机型介绍

目前世界上比较有代表性的燃气机制造企业有总部设在瑞士的WÄRTSILÄ NSD公司的燃气机，其功率范围在1000~5500kW、德国MAN B&W公司的双燃料柴油机，其功率范围在2400~16200kW，还有奥地利JENBACHER公司的70～2700kW燃气机。下面对这几种机组分别作一简单介绍。

1. WÄRTSILÄ NSD公司的燃气机

瓦锡兰恩斯迪集团公司是世界最大的中速柴油机及燃气机设备制造公司，该公司有燃天然气的燃气机（2100kW～5500kW），也有燃气－轻柴油双燃料机组（4300kW～15800kW）。这里主要介绍它的燃气机。

影响内燃机NOx生成的主要因素是温度和空气－燃料比，较低的温度和较高的空气－燃料比可降低NOx的排放。瓦锡兰的燃气机采用稀薄燃烧控制技术，较高的空气－燃料比使气缸中与燃料的混合的空气量多于燃烧所需要的量，并且混合均匀，这不仅大大降低NOx的排放，而且提高了机组的燃烧效率。稀薄的混合物点火和燃烧是通过预燃室实现的，预燃室内采用火花塞点火，为主燃烧室的燃烧提供了能量。

自动控制监测系统WECS8000为分布在整个发动机的微型信息处理器，并划分为不同功能，包括主控制块（MCU）、传感放大和分散控制块（SMU/DCU）、气缸控制块（CCU）、空气燃料控制系统。其中主控制块为系统的核心，负责速度、负荷的控制、吸气点火系统及机组起停和保安报警，调节空气－燃料比。

以34SG为例，其主要参数如下：

气缸数： 12，16，18

缸径： 340 mm

冲程： 350 mm

单缸功率： 293/305 kW

转速： 720/750 r/min

活塞平均速度： 8.4/8.75 m/s

平均有效压力： 14-16 bar

频率： 60/50 Hz

热耗率：

8790 kJ/kWh

2. 德国MAN B&W公司的双燃料柴油机

燃气－轻柴油双燃料系统是采用直接或间接喷射少量柴油燃料进入燃烧区，以相当高的点火能量引发天然气、空气混合物的燃烧。由天然气输送管网来的燃料气体通过独立的进气阀喷射进入各独立的气缸外侧空气中，天然气的喷射与进气阀的开度同步，天然气与空气混合物在气缸中被压缩，由于混合均匀，防止了局部燃烧高温，同时由于较大的过剩空气量，大大减少NOx的生成。

点火所需的能量来自于预燃室的点火喷嘴，引燃燃料通过小型喷射泵喷入预燃室，柴油在缺乏空气的初始条件下进行预混燃烧，然后进入主燃烧室，燃气、空气混合气稀薄燃烧，降低了燃烧循环的温度，避免产生氮氧化物。所需的引燃燃料量只占柴油机总燃料消耗量的1%。燃油喷射系统在运行中始终处于备用状态，一旦供气中断，机组可立即切换至燃轻柴油运行，保证机组连续安全运行。

机组控制系统包括了双燃料运行中所有控制、调节和监控，以及燃气控制和负荷控制。燃气控制包括机械式主节流阀、过滤器、双联燃气阀、冷凝液排放装置和气动燃气调压阀。

目前该公司推出的主导机型为32/40DG机，其功率范围为2400kW～7200kW，主要技术参数如下：

气缸数： 6，7，8，9，12，14，16，18

缸径： 320 mm

冲程： 400 mm

单缸功率（甲烷值80-100）： 385/400 kW

转速： 720/750 r/min 活塞平均速度： 9.6/10 m/s

平均有效压力： 19.9 bar

频率： 60/50 Hz

油耗率： 8460 kJ/kWh

这类双燃料机主要用于连续发电，运行方式以燃天然气为主，轻柴油作为备用燃料，大大提高了电厂运行的可靠性。

3. 奥地利JENBACHER公司的燃气机

JENBACHER公司是较早专门研制燃气机的公司，它的燃气机有六大系列十几种型号，缸数从6至20缸，缸径116至190mm，可燃用高热值的天然气，也可燃用低热值的污水、污泥沼气、垃圾填埋气，还有煤层气、化工厂及工业生产中的可燃气体等。燃气机为该公司的主导产品，广泛运用于世界各地。它的Lean NOx控制系统可稀释混合燃气，结合带保护的电火花点火系统，自动调节燃气机使之能高效燃烧所有燃气，达到低排放量，保证NOx排放低于500mg/Nm3，CO排放低于650mg/Nm3 。

以JMS616GS-N.L机型为例，其参数如下：

气缸数： 16

缸径： 190 mm

冲程： 220 mm

输出电功率： 1942 kW

转速： 1500 r/min

活塞平均速度： 11 m/s

热耗率：

8930 kJ/kWh

三、利用燃气机热电联供

燃气机的余热有三个来源，燃气机的高温烟气、高温缸体及增压空气冷却水和润滑油冷却水。其中最主要的是燃气机的排气，因其温度一般在400～500℃，含大量余热，通过在烟道上加装热交换器可将余热转换为蒸汽或热水。高温缸体及增压空气冷却水温度为90～95℃，润滑油冷却水温度为70℃左右，均可通过热交换器供热水。

燃气机的余热有多种用途，主要有三类：再发电、供热、制冷。而从具体形式来说，可以根据用户需要，形成多种组合。如余热锅炉产生的蒸汽可用来带动汽轮机发电，或直接供热用户，作为生产工艺过程中的干燥、燃烧空气干燥等，也可以通过吸收式冷却器制冷，供工厂或居民住宅；温度不同的高温缸体及增压空气冷却水和润滑油冷却水，通过热交换器串联后供用户热水，作为工艺用热、地区用热、也可在余热锅炉蒸汽发电时加热汽机凝结水。

燃天然气的燃气发电机组热和电的输出情况见下表（以瓦锡兰机组为例）：

机型电力输出

（MW）蒸汽流量

（t/h）蒸汽输出

（MW）热水流量

（t/h）热水输出

（MW）

12V25SG2.11.81.1161.1

16V25SG2.82.41.5211.5

16V28SG4.02.62.0201.4

18V28SG4.52.81.8221.5

16V34SG4.883.02.2271.9

18V34SG5.53.42.5312.1

注：供蒸汽参数为8 bar，170℃；供热水参数为：85℃；进水温度：25℃。

四、燃气机电站的特点

1. 效率高

燃气机机组效率在40%以上，如以合理的热电联供方式运行时，热效率可达80%以上，节能效果明显。

2. 污染小

污染物的排放大大低于燃煤及燃油电厂，无需高烟囱，可建于城市中心。同时采用隔音效果好的室内布置，无噪声污染。

3. 工业水量少

机组冷却水采用闭式循环，不需大量冷却水，对水源要求不高，有少量工业水即可。

4. 运行灵活，费用低

热电联供的燃气机电站可满足分散供热要求，不需铺设大量供热管网，节约了运行管理费用。电站一般布置两台以上机组，以适应不同热负荷及电负荷要求，运行更加灵活方便。

5. 安装简便，维修方便

由于燃气机非高速旋转机械，且采用了底板弹簧隔振装置，对设备基础要求较低，安装较为容易。维修工作可在现场完成。

6. 与燃气轮机相辅相成

燃气机的应用并不排斥燃气轮机，因其单机功率多在1～15MW，而燃气轮机的主导机型在20MW以上，并且趋势是发展大功率机组，二者并不冲突，各有市场，相辅相成。

五、前景

生物燃料的前景篇10

关键词： 环保型PCB 无卤素PCB 无铅表面处理

在大力提倡环保的时代，PCB材料及PCB表面处理是否符合环保要求，是电子制造产业重视的问题了。事实上PCB行业正在开发推广环保PCB材料的使用及PCB表面无铅处理工艺。下面我对环保PCB材料及PCB表面无铅处理谈谈看法。

一、环保型PCB材料

PCB行业应重视对环保材料的开发应用，对三废处理的控制，以及环保支撑的研究。目前的研究主要集中在以下三个方面：1.环保基材和半固化片面性的研究；2.环保化进程和表面处理的研究；3.针对无铅要求而进行耐高温材料和表面处理的研究。

出于安全的考虑，传统的PCB材料在制造时必须在环氧树脂中加入阻燃剂，加入的方式有掺合型与反应型两种。加入掺合型阻燃剂的材料虽然加工容易、成本较低，但因其主要由金属氧化物或氢氧化物等组成，其化合物具有低发烟及低毒性的特点。因此，掺合型的方式对材料本身性质的影响较大且会污染PCB的后制程。反应型的阻燃材料利用化学反应将阻燃剂与环氧树脂以化学键的方式组合起来，具有较持久的耐热和较佳的阻燃效果。一般采用卤素系阻燃剂，其具有较好的阻燃性能和较低的成本，以及较成熟制造工艺，但其在500―700度环境中焚烧时会产生对环境有害的物质，近来随着对环保的考虑，对PCB提出了无卤化要求。

目前，无卤素材料的开发仍属反应型阻燃材料，以磷系和氮系为主。氮磷系以聚磷酸脂胺为主，主要通过捕捉氢自由基和氢氧自由基，形成不燃性或安全性气体，从而延迟或阻止燃烧的进一步进行，达到阻燃的目的。

与常规材料相比，无卤素提高了PCB的热稳定性和可靠性，提高了介电常数，以及绝缘性能，同时也降低了材料的流动性和结合力，压合后刚性高、硬度大、脆性强，其特性更加适合环保要求、适合阻抗板的制作，但从加工性能上讲，由于其基板铜箔剥离强度低，易在蚀刻过程产生蚀刻不净的现象，需采取相关改善工艺应对。

无卤素PCB制作流程与常规PCB制作流程的主要差异有以下四个方面：1.图形转移中工作底片的调整；2.层压操作视窗的范围和控制方法；3.钻孔工艺参数的调整；4.阻焊制作中阻焊剂的调整与印制参数的调整。

无卤素材料将有助于减少有害物质对人类的危害，有利于环保和人们生命财产安全，对于其缺点可随着制造技术的日益完善和成熟在制造工艺上加以调整和革新，在环保时代，无卤材料将在电子制造业迅速得到推广应用。

二、PCB无铅表面处理

传统的表面处理HASL（热风整平即喷锡铅）已经逐步被无铅表面处理取代，以适应环保的要求。无铅表面处理主要有OSP、ENIG、化Ag、化Sn，等等。

OPS是Organic Solderability Preservativives的简称，为有机保焊膜，又称为护铜剂。它的原理是有机物与铜面形成一种有机鳌合物，从而防止焊接前铜面被氧化。这种方式由于存放时间短和难重工而少被推广应用。

ENIG就是化镍金，是通过置换反应在铜的表面置换成化学镍层后再在镍层表面置换一层薄金，从而防止镍层及铜层被氧化，并增加可焊性。此工艺已较成熟。其流程为：清洁微蚀酸洗酸浸活化化镍化金金回收后处理。其优点是存放时间长、可焊性高，缺点是成本较高。

化Ag也是通过在有机添加剂下的银铜置换反应形成保护膜的，由于沉镀层在空气中容易出现变黄、发黑氧化等变色问题制约了化银的利用。可在化银层增加一道抗氧化工序加以改善。虽然银也是贵重金属，但由于膜厚较低，成本相对也较低。

化Sn由于使用的高温槽液只能维持一周的使用时间，虽然加入硫脲可延长使用寿命，但硫脲是一种致癌物，所以此法不佳。

从成本考虑ENIG＞化Sn＞化Ag＞OPS。

从可焊性和存放时间考虑ENIG＞化Ag＞化Sn＞OPS。综合因素考虑以化Ag方案较好，化Ag大有前景。

展望PCB行业前景，只有符合环保要求的材料和制造工艺才有生存发展的空间。我们期待更多的既环保又先进的PCB材料和制作工艺的诞生，推动电子制造业的不断完善发展，使电子产品都打上环保的标志。

参考文献：

［1］何坚明.2006中国PCB产业新景象［J］.印制电路资讯，2006，（1）.

［2］杨宏强.常见PCB表面处理工艺的特点、用途和发展趋势［J］.印制电路资讯，2006，（6）.

［3］杨维生.06年印制电路板标准及质量保障技术［M］.深圳：国家电子学会生产技术出版，2006.3.