生物燃料的应用十篇

生物燃料的应用篇1

【关键词】 生物质燃料 估算低位热值 收购燃料 合理定价 燃料有效利用

随着世界能源结构多元化、高效化、清洁化的开发和利用，生物质以其低碳、可再生的特点受到人们的重视，以生物质能源为燃料的锅炉也应运而生。

燃料的发热量是燃料的一个很重要的特性，它是单位质量的燃料完全燃烧时所能释放出的最大发热量，发热量的高低取决于其化学组成以及可燃成分的多少，并与燃烧条件有关，发热量是衡定燃料质量的重要指标。

生物质是由纤维素、粗纤维素、木质素的碳水化合物、粗蛋白、蛋白酶、以及与微量元素等共同组成多种复杂 高分子有机化合物的复合体。自然环境下生物质燃料都含有一定量的水分，因种类的不同而变化。生物质中的水分以不同的形态存在， 即化合结晶水、内在水分和外在水分。化合结晶水用于生物质的合成。内在水分以物理化学结合力被吸附在 生物质内部的毛细管中，其含量比较稳定，一般5%左右；由于内在水分所处的位置结构其水分的蒸汽压力小于同温度下纯水的蒸汽压力，所以在常温下很难除去，必须在105℃至110℃下用加热干燥设备才能除去，是一个较为恒定值。生物质的外在水分以机械吸附携带方式存在于生物质的表面、结构间隙以及较大毛细孔中，与其运输和储存紧密相关。外在水分可用自然干燥法除去，在自然环境条件下，生物质燃料的外在水分不断蒸发，直到外在水分的蒸汽压力与空气的水蒸汽压力相同时，达到气液两相平衡，此时失去的水分是外在 水分，但失去水分的多少决定于相伴空气的 温度和空气的相对湿度，随自然环境的变化是一个相对的变量，所以外在水分是一个相对值而不是一个绝对值。一般来讲，水分是生物质燃料中的杂质，它即增加了运输和设备运行与检修中的费用、又降低生物质燃料的热值等。

燃料热值的高低取决于燃料中含有可燃成分的多少，但是，燃料的发热量（热值）并不等于可燃组成的C、H、S发热量的代数和。因为它们是在生长过程中通过光合作用等有机合成的产物，并于生物质的种属，植物的部位、生长地域、环境条件等有关。对于生物质燃料高位热值的测定通过常用的元素分析法不仅十分繁琐而且设备复杂，必须有专业的化学实验室来完成。在实际操作中，对于工厂技术人员，用门捷列夫经验公式估算和氧弹量热器来测定燃料热值并不实用，又没有较为成熟的经验公式。

燃料的热值分为高位热值HHVdaf由专业化实验室测得和低位热值（净热值）LHV。HHVdaf是燃料实际最大可能发热量，它是挥发份和固定碳的燃烧反应热之和。燃料燃烧后烟气中的水蒸汽包含了燃料中元素H在燃烧时与氧气反应生成的水蒸汽、燃烧过程中燃料的内在水分和外在水分形成气相的水蒸汽、冷空气中的过热水蒸汽。实际应用中燃料在燃烧设备燃烧后产生的高温烟气，通过尾部换热面时的温度仍相当高，一般都在100℃以上，，而且水蒸汽在烟气中的分压力又比大气压力低，所以此时燃烧反应产物中的水和燃料中携带的全水份仍然都是气相的饱和蒸汽或过热蒸汽，不能凝结成液相的水。为了有效地防止低温腐蚀，这部分汽化潜热就无法利用，而被排入大气，燃料的实际可利用热值就减小，所以从燃料高位热值HHVdaf中扣除掉这部分水蒸汽的汽化潜热，再减去灰渣热焓（无冷渣系统）后，就得到所能利用的净热值LHV。

由于生物质各种属燃料的有机物物质成分变化范围较小，工业分析中只要查出专业实验室对各种生物质燃料的高位热值HHVdaf（见表）的测定值，再测定出生物质燃料的全水分、全灰分、知道灰分的比热容，就可较准确地估算出单位质量的生物质燃料可利用的低位热值LHV，生物质的低位热值可以用以下公式进行估算：

LHV=HHVdaf（100%-Mar-Aar）-25M`ar-Am×C×Δt

式中：HHVdaf―生物质燃料的高位热值 kJ/kg

Mar―水分收到基质量分数%、

Aar―灰分收到基质量分数%

Am―每公斤生物质燃料含灰分质量 Kg

C ―灰分的比热容 kJ/kg℃

Δt―灰渣温度与环境温度的温差 ℃

M`ar―水分收到基百分数 %

25M'ar-1大气压下水分收到基转化蒸汽热焓KJ/Kg燃料

几种主要生物质燃料的高位热值 单位KJ/Kg（如表1）

灰分的比热容 C

干泥土 0.879 kJ/kg℃ 砂石0.921kJ/kg℃

影响生物质的燃烧特性因素.有挥发份V固定碳C水分M

灰分A等；燃料的（燃烧热）热值来源于挥发份、固定碳的燃烧反应热；其燃烧机理基本与煤相同，不同之处生物质固定碳燃烧多为剥落性燃烧。灰分视为生物质中不能燃烧的矿物杂质，它可分为两种即生物质自身结构的矿物质和在采取、运输、储存过程中的生物质所携带的外部杂质。灰渣是在生物质燃烧或在空气中经过一系列的分解，化合等复杂反应后所剩余的残渣。在生物质的燃烧过程中，少量的飞灰对燃烧有催化作用（石英砂除外），有助于加强有焰燃烧与相间的能量传输；但随着灰分含量的增大，使单位质量的可燃物质的含量相对减少很多，相应燃料的热值减少就越多，并降低燃烧温度，阻碍燃烧过程中的辐射传热，降低燃烧速度，包裹焦炭颗粒，阻碍氧气向焦炭内部扩散，增大机械不完全燃烧热损失；并在燃烧过程中的热泳、惯性碰撞、以及烟道、尾部换热面的凝结，化学反应过程中，增加受热面与换热面的积灰、磨损和腐蚀，使排烟飞灰热焓增大等。所以一般视灰分为生物质燃料中的渣质，增加运行费用。

在生物质燃烧的热解过程中分为水分析出阶段、分子断链热分解阶段和缩聚阶段（焦炭降解阶段）三个阶段。由于高分子有机化合物的失水，化学键断裂，自由基的形成以及重组反应，形成挥发分而完成相变过程，后期缩聚阶段形成残碳。在整个燃烧过程中伴随着同相燃烧和异相燃烧，在挥发分开始燃烧时，按照链式反应的机理，H和水蒸气对CO的燃烧反应具有触媒作用，少量2%（空气干燥后的燃料中所含内在水分的质量百分数远远超过此临界值）的水蒸气可以减小生物质燃烧的活化能、降低可燃质燃烧着火点、便于低温燃烧，改善生物质燃烧后期焦碳燃烧的温度场，加快燃烧速度，并影响烟气中NOx的排放量。但随着内外在水分的增加，在层燃锅炉中，质地较软的生物质燃料会在加热过程中出现软化黏结以及布风不均现象，这种现象产生了一定的后果，例如：造成燃料的料层与通风间隙不均和单位质量可燃质的燃烧面积缩减，降低炉膛内燃料反应温度与化学反应速度，延长固态可燃质在推动或转动机械式燃烧设备上的停留时间，增加物理不完全燃烧热损失，削弱炉膛火焰充满度，减少炉膛的容积热强度、壁面热强度、截面热强度，加大烟气过剩空气系数，降低锅炉出力。在燃料燃烧的过程中因水分蒸发汽化以及过热要消耗大量的热量，（无论是层燃或流化燃烧，水蒸气导致可燃物质与氧气的浓度场减弱、炉膛燃烧温度场的温度降低，影响化学反应速度），烟气体积增大，随之烟气带走的热量损失增多，伴随引风机电耗加大，厂用电率增高等，经济效率下降。化学燃烧反应虽然是放热反应，然而水分子蒸发与过热却要吸收热量，因此大多数生物质燃烧自维持燃烧时，要求其水分不大于65%，超过此数值则需加入辅助燃料来助燃。

为了确保证生物质燃料的经济价值、发挥其潜力，在生物质的采获、晾晒、运输、储存的过程中应避免外在水分和机械携带水分的混入。根据盖斯定律可知，防止微生物发酵、腐烂是保证生物质燃烧热值不致降低的有效措施。因此对生物质燃料的低位热值进行估算，控制水分、灰分，为收购燃料、合理定价以及生物质燃料的有效利用，使之发挥较好的经济效益而提供参考。

参考文献：

[1]杨勇平，董长青，张俊娇 编著.《生物质发电技术》.

[2]西北农学院编.《饲料与营养》教材.

[3]张全国，张百良，黄德仁 编.《燃烧学》河南农业大学工程系.

[4]范从振，编著.《锅炉原理》东南大学.

[5]沈维道，郑佩芝，蒋淡安，编.《工程热力学》（第二版）.

Reference data：

[1]The biomass power generation technology "YangYongPing DongChangQing handsome， charming.

[2]The feed and nutrition of northwest agricultural college textbooks compiled.

[3]"combustion" henan agricultural university department of electrical engineering ZhangQuanGuo ZhangBaiLiang HuangDeRen knitting.

生物燃料的应用篇2

生物燃料主要是指以生物质为原料制取的燃料乙醇和生物柴油。生物燃料的发展动因，一是源于国家石油安全的需求，即作为汽油和柴油的替代能源，以达到缓解石油过度依赖进口的危机；二是源于国家环境保护的需要，利用生物燃料的清洁性降低机动车污染物排放。燃料乙醇是指用玉米、木薯、甘蔗、甜高梁以及农作物秸秆等生物纤维制取的液体燃料；生物柴油是指用废食用油、油料植物(麻疯树、黄连木等)和油料水生植物(藻类)等为原料制取的液体燃料。生物燃料可直接与汽油或柴油按一定比例混合后作为汽车动力燃油使用，起到替代汽油和柴油的作用。而汽车用汽油和柴油在我国交通部门油品消费中占很大比例，因此，生物燃料替代潜力的分析和研究将主要围绕汽车用油展开。

燃料乙醇(俗称酒精)，以玉米等农作物或秸秆为原料，经发酵、蒸馏而制成，生产工艺技术成熟。燃料乙醇以10％比例与汽油搀和作为汽车动力燃料(E10)，在减少汽油消耗的同时，还能有效改善油品的使用性能和降低汽车尾气污染。国家汽车研究中心的实验结果表明，汽车使用燃料乙醇汽油，其动力性能基本不变。从机理上讲，汽油加入10％燃料乙醇后热值降低3％，但含氧量增加3.5％，可将原汽油不能完全燃烧的部分充分燃烧，从而保证其动力性能，使总体油耗持平。美国的研究结果表明，E85高比例燃料乙醇汽油与传统汽油相比，前者辛烷含量低28％，但能源利用率高于后者；前者每公里耗油量是后者的85％，温室效应排放量只是后者的75％，每升造价也低于后者近0.80美元。

生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种。我国生产普遍采用化学法，即利用酯交换反应，通过去掉植物或动物脂肪中的甘油分子制取生物柴油。一旦甘油分子从植物油或动物脂肪中除去后，生物柴油的分子成分与石油柴油相似，可以直接用于任何柴油发动机，而不需要对发动机作任何更改。江苏工业学院精细化工重点实验室研究了生物柴油与O#柴油的调和油性质，结果表明，生物柴油与我国僻柴油的主要性能指标相接近(除闪点外)。美国科学家的大量试验结果显示：生物柴油作为车用替代燃料，其排放指标可满足欧洲Ⅱ和Ⅲ排放标准。英国能源技术支持单位(ETSU)还对生物柴油与柴油进行全生命周期的C02排放研究，结果表明，生物柴油的全生命周期CO2排放仅仅为柴油的1/5左右。燃料乙醇汽油与纯汽油的全生命周期排放比较结果是：燃料乙醇在CO、CO2的排放方面低于汽油，而Nox、CH4排放相当于或略高于汽油。由此可看出生物燃料的清洁性。

二、国内外生物燃料开发利用的现状

生物燃料生产和应用在国际上已呈高速发展趋势，发展燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾、解决石油资源短缺以及保护城市大气环境质量的重要措施。巴西始终处于燃料乙醇发展的领先地位。目前巴西国内有400万辆汽车使用纯燃料乙醇，其他车辆使用25％的乙醇汽油。美国1/3汽油中掺100k的燃料乙醇，美国总统布什希望到2025年用燃料乙醇取代3/4的进口石油，2030年燃料乙醇将占美国运输燃油消费总量的20％。法国自2006年秋季开始使用B30乙醇汽油车辆，2007年E85高级乙醇汽油正式面市，目前生物燃料占所有燃料的比重只有1.25％。法国政府的目标是，2008年使生物燃料比重提高到5.75％，2010年达到7％，2015年达到10％。印度政府规划，2011－2012年间，实现生物柴油替代20％的石油柴油。美国每年销售20亿加仑的生物柴油，占普通柴油消耗量的8％。由于生物柴油更容易与柴油混合，因此随着柴油车的发展，生物柴油将有更大的应用规模。目前德国1/3的新增汽车为柴油车，几乎所有的出租车都是柴油车。奥地利则接近50％。欧洲每两部新增车辆中有一辆柴油车。目前德国大众和奔驰汽车等多家公司，已经在巴西和美国等国家推出多种利用生物燃料的车型，以迎合市场的需求。

我国目前已成为全球第三大燃料乙醇生产国，排名第一和第二的分别是巴西和美国。我国政府批准建设的四家以消化玉米陈化粮为主的燃料乙醇生产企业，2006年生产能力达163万吨。车用燃料乙醇汽油扩大试点工作在9个省的27个地市开展，车用燃料乙醇汽油销量达到1000万吨左右，占全国汽油消费量的20％左右。广东首条以木薯作原料的燃料乙醇生产线也在清远落户，而盛产糖蜜和木薯的广西也正计划在南宁和贵港兴建两个乙醇燃料生产基地。此外河南天冠集团年产3000吨的生物质纤维乙醇生产项目已在镇平县奠基，这是国内首条千吨级利用生物质纤维生产燃料乙醇的产业化试验生产线。但是要实现大规模的工业化生产，还有很长一段路要走。

此外，我国生物柴油也开始进入了准备推广阶段。海南正和公司在河北已开发了11万亩黄连木种植基地，每年可产果实2－3万吨，可获得生物柴油原料8000－12000吨。该公司计划在此基础上建立年产生物柴油5－20万吨的炼油化工厂。海南正和公司在河北邯郸建成年产l万吨的生物柴油工厂。四川古杉集团建成年产3万吨生物柴油工厂。福建源华公司建成年产3万吨的生物柴油工厂。北京等省市也已经建成一定规模的生产线。上述这些生产线目前均是利用垃圾油或植物油脚、餐饮废油等为原料生产生物柴油。2005年我国的生物柴油生产关键技术研究取得重大进展，产品各项指标达到美国ASTM6751标准，使用性能良好，完全能够作为柴油内燃机燃料。在今后5年内，我国将建成年产2－5万吨规模的生物柴油产业化示范工程。

我国政府非常重视替代能源问题，《可再生能源法》中明确指出国家鼓励生产和利用生物质液体燃料。国家发展改革委、财政部关于加强生物燃料的通知中强调：发展生物燃料涉及原料供应、生产、混配、储运、销售以及相关配套政策、标准、法规的制定等各个方面，业务跨多个部门，是一项复杂的系统工程。因此，应按照系统工程的要求统筹规划。根据国情，政府要求积极稳妥地推进生物燃料产业的发展，走“非粮”路线，不与农业争地。生物燃料发展在我国不仅具有石油替代作用，而且对解决粮食深加工转化、稳定粮价和提高农民收入以及减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面都具有十分重要的意义，还能创造许多新的就业机会。因此，推广使用生物燃料必将成为中国可持续发展的一项长期战略。

生物燃料作为替代燃油具有节能、环保的优势，但是要积极稳妥地发展生物燃料，许多问题仍值得深入研究和探讨。需要关注最多的问题是：未来我国生物燃料究竟有多大发展潜力，发展生物燃料的资源保障性如何，生产的技术经济性如何，以及汽车利用这种替代燃油的技术适应性和社会需求性如何。针对这些重要问题，本研究利用中国能源环境综合政策评价模型的

技术模型(IPAC－AIM)，从我国社会发展、能源需求以及环境制约条件下对生物燃料的需求端，以及从生物燃料生产的资源开发和制取技术的生产供应端，全面分析生物燃料作为车用替代燃油的发展潜力问题。

三、对生物燃料开发利用的评价

1、生物燃料开发的资源保障性评价

我国生物质资源非常丰富，可供生物燃料制取的资源种类将随着今后不同的生产阶段而改变。目前，我国燃料乙醇处于小规模生产阶段，主要利用玉米陈化粮为原料。若按10％乙醇汽油计，我国年燃料乙醇需求量在480万吨左右，根据1吨酒精消耗3.2吨玉米量估算，需用玉米量约1536万吨，可是我国每年大约只有400－600万吨玉米陈粮。由此看来，玉米燃料乙醇的发展因受玉米陈化粮资源的限制而不能持续。当陈化粮用完后，燃料乙醇生产将逐步转向利用其他经济作物，如甜高梁、木薯等作原料，并且作为调节粮食市场供求的一种手段，将燃料乙醇生产纳入到饲料生产中。因为燃料乙醇在生产过程中只消耗粮食中的淀粉，同时对蛋白质等其它营养物质是一个浓缩过程，也就是说，是优质高蛋白饲料(DDGS)的生产过程。国家可以通过宏观调控和市场机制，将部分饲料粮先生产燃料乙醇，然后将其副产品(优质高蛋白饲料)放回饲料市场。

粗略估算，我国每年饲料用玉米大约有8000－10000万吨，其中加工成现代混合饲料的玉米用量占50％(周立三，2000)。如有计划地从饲料粮中拿出15％，先生产500万吨燃料乙醇，同时联产500万吨DDGS饲料投放饲料市场，它的饲养价值(优质蛋白质总量)与1500万吨粮食相比，不但不会减少，反而得以增加。这种将燃料乙醇生产与饲料生产综合利用的协调发展形式，扩大了燃料乙醇的资源潜力。另外，积极种植不与口粮争地、争水的高产、耐旱、耐盐碱的经济作物，如甜高粱、木薯、甘蔗等，也可为生产燃料乙醇开发更多的原料资源。有专家估计，利用易改造的盐碱地种植甜高梁，可以提供年产4000万吨燃料乙醇的原料。在不远的将来，通过生物质纤维(秸秆和薪柴等)生产燃料乙醇技术，可以为大规模燃料乙醇生产提供取之不尽的生物质资源。根据粗略估算，我国每年来自农业废弃物的秸秆可利用量约6亿吨，如果利用其中的50％制取燃料乙醇，按照7－8吨秸秆生产1吨燃料乙醇计，可以提供年产3700万吨燃料乙醇的原料。

从我国生产生物柴油的资源情况看，由于受原材料价格的影响，现阶段较适合作为制取生物柴油的原料主要有酸化油、地沟油和泔水油。有关资料显示，我国每年消耗植物油1200万吨，直接产生油脚酸化油250万吨，大中城市餐饮业产生地沟油200多万吨，这些油品的价格基本在2000－3000元/吨左右，是目前我国生物柴油生产的主要原料。价格高于4500元/吨的原料油如菜籽油、棉籽油、大豆油基本不在现阶段考虑之内。木本油脂植物如麻疯树、黄连木、文冠果等，尚处于试点培育阶段，只能作为未来几年后的生物柴油原料。粗略估计，如果利用非农业和林业规划用地的无林地和退耕还林地(约6700万公顷)种植油脂植物，按种植黄连木或麻疯树计算，以每公顷油料林出油1-5吨计，则可生产生物柴油近亿吨。此外，我国约有5000万亩可开垦的海岸滩涂和大量的内陆水域可以发展工程藻类资源。按照美国可再生能源实验室运用基因工程等现代生物技术开发出含油量超过60％的工程藻类，若按每亩生产2吨以上生物柴油计算，我国未来的工程藻类也可提供制取数千万吨的生物柴油原料。

综上所述，我国未来的资源潜力可提供5000－8000万吨左右的燃料乙醇。燃料乙醇原料的利用路线为：近期利用玉米陈化粮，之后开发经济作物，中远期则利用农林生物质资源。生物柴油原料的利用路线为：近期利用废油，中期开发油料植物，远期则发展工程藻类。总体看，我国生物燃料资源可以满足未来大规模开发利用生物燃料的需求。

2、生物燃料生产的技术经济性评价

从以玉米为原料制取燃料乙醇的技术经济性看，由于玉米原料价格偏高，生产1吨燃料乙醇需3.3吨玉米，仅原料成本就达4620元(1吨玉米价格1400元左右)，企业在国家每吨补贴1600元基础上可保本获微利。需要提及的是，国家对燃料乙醇的补贴是一种多赢之举。因为，加入WYO后，我国政府将粮食出口补贴改为对粮食加工生产企业的补贴，因此，对燃料乙醇的补贴不但是国家对燃料乙醇产业的支持，也是国家带动粮食生产和农民增收，同时创造大量就业机会的措施。有专家估算，按我国每年生产400万吨燃料乙醇推算，可拉动160亿元以上的直接消费，创造约50万个就业岗位，在生产、流通、就业等相关环节都可以给国家创造收入。以木薯等代粮作物为原料制取燃料乙醇技术正在研发阶段，其经济性好于玉米燃料乙醇，直接成本可控制在2500元/吨范围内。从长远看，燃料乙醇生产应以农林废弃物纤维质为原料。从上海奉贤2005年的“纤维素废弃物制取燃料乙醇技术”项目看，已完成的年产600吨乙醇中试示范生产线，按每7－8吨秸秆生产1吨燃料乙醇计，每吨燃料乙醇的生产成本在4300－5500元左右。从安徽丰原已经运行的秸秆燃料乙醇项目看，生产规模为5万吨/年，秸秆原料成本2100元/吨(约6吨玉米秸秆生产1吨乙醇，秸秆按350元/吨计)；其他成本3800元/吨(包括酶制剂、耗水电和蒸汽及其他加工费等)，总生产成本约5900元/吨。虽然目前利用秸秆纤维素制取燃料乙醇的成本高于玉米燃料乙醇，但随着技术的逐步成熟，其生产成本将会降低。另外，由于燃料乙醇具有与MTBE汽油添加剂同样的作用，所以，如果考虑到燃料乙醇的这一作用，对燃料乙醇的定位和定价来说都还有较大空间。

生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种，化学法是我国目前的常用方法。据不完全统计，我国万吨以下生物柴油产业化制备技术大部分采用酸碱催化间歇式化学法。由于投资少、上马快，投资回收期短，普遍为我国中小企业所接受。化学法生产中使用碱性催化剂，要求原料必须是毛油，比如未经提炼的菜籽油和豆油，原料成本将占总成本的75％。因此，采用廉价原料降低成本是生物柴油能否市场化的关键。正和公司以食用油废渣为原料制取生物柴油的经济性表明，每1.2吨食用油废渣生产1吨生物柴油，同时获得甘油50－80公斤，按当时的生物柴油售价为2300－2500元/吨估算，每生产1吨生物柴油获利为300－500元，现在，柴油价格涨到4900元/吨，更显现出生物柴油的市场竞争力。贵州省利用麻疯树果实生产的生物柴油，通过自有核心技术建设的首条年产300吨麻疯树生物柴油中试生产线，通过国家质检部门和国外大型汽车公司的指标检测，其关键指标均优于国内零号柴油，达到欧Ⅱ排放标准。

但是，上述的这些利用化学法合成生物柴油技术

还存在能耗高、生产过程产生大量废水和废碱(酸)等污染问题。为解决上述问题，人们开始研究用生物酶合成法制取生物柴油。2005年清华大学用生物酶法制取生物柴油中试成功，生物柴油产率达90％以上。生物酶法的无污染排放优点已日益受到重视，但是如何降低反应成分对酶的毒性是亟待解决的问题。工程微藻法是以富油的工程藻类为原料的生产方法。藻类的高脂肪含量可降低生物柴油的生产成本，生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境。专家评价，利用工程微藻生产生物柴油是未来发展技术的一大趋势。

由此可见，在一些具有经济性的生物燃料制取技术得到广泛应用的同时，更多的正在孕育发展的高新技术层出不穷，这种发展势头预示着我国生物燃料生产技术和产业将迎来更好的发展前景。

3、现代汽车技术利用生物燃料的可能性评价

目前，我国汽车利用燃料乙醇多采用混合燃料方式，即在不改动汽车发动机情况下以小比例与汽油混合，如燃料乙醇汽油E10(90％汽油，10％燃料乙醇)。其他利用方式有在线混合方式和双燃料方式，在线混合方式可以根据汽车发动机的工况调节燃料乙醇的比例，但需要改造汽车发动机；双燃料方式具有突出的高替代率、高热效率和高净化碳烟效果，但目前尚有问题需要解决。生物柴油与燃料乙醇一起混入车用柴油的方法，可以形成更理想的高比例含氧燃料，大幅度降低汽车的碳烟和微粒排放。由此可知，生物燃料作为替代燃料应用于汽车的关键问题，还在于混合动力汽车技术和先进柴油汽车技术的发展。

目前，采用生物混合燃料技术、具备较高燃油经济性以及低排放特性的混合动力新车型有若干多种，目前全球使用生物燃料的主要车型有：Ford FocusBioflex型；Ford Focus C-Max Bioflex型；Saab 9/5berline 2.0t Bio-Power型；Saab 9/5 break 2.0t Bio-Power型；Volvo C30 Flexifuel型；Volvo S40 Flexifuel型；Volvo S50 Flexifuel型。主要包括E85燃油混合动力车、燃料乙醇与电力混合动力车、纯燃料乙醇E100的运动概念车、满足欧4排放标准的现代柴油车技术以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均质压燃混合动力车发动机技术，等等。虽然这些汽车技术目前在我国以及外国仍处于研发和示范阶段，但在不久的将来都将成为交通行业高效、经济、有益环保、面向未来的新型汽车技术。混合动力汽车和先进柴油车技术与生物燃料结合，是我国未来公路交通满足节能、环保需求的最佳技术选择。

四、生物燃料作为替代燃料的发展情景

1、社会经济发展对生物替代燃料的需求

伴随着国民经济的持续快速发展和居民收入水平的稳步提高，我国已进入汽车大众消费的成长期。在未来较长的成长期阶段，汽车保有量的持续快速增长，使车用燃油消耗成为我国石油消费中增长最快的部分。相比石油消费的快速增长趋势，我国的石油供应，在探明储量没有重大突破的情况下，仅能保持低速增长，无法满足国内需求的状态已成定局，并且依赖国际石油供应的比例将逐步加大，对我国石油供应和石油安全造成极大的挑战。解决这一严峻问题的战略措施是加强节能和发展替代能源，在众多车用替代能源中，生物燃料以其清洁、可再生以及低污染的优势具有很好的发展前景。

影响我国未来公路交通油品需求的主要因素包括人口发展趋势、经济发展趋势、汽车车辆和周转量增长趋势、公路交通的发展模式等等，这些因素之间的相互关系在模型中被一一构建，主要参数的设置简单叙述如下。

GDP和人口是交通运输需求的主要驱动因素。按照目前我国经济发展势头估计，将2010－2020年GDP的增长速度设置为8％。人口数2010年为13.93亿人，2020年为14.72亿人(社科院人口所)。

车辆周转量是反映公路交通需求的重要基础参数。伴随着我国经济的持续快速发展、人均收入水平的提高以及城市化的快速推进，预计在2010－2020年间，我国汽车保有量将以12％－15％的增长速度转向10％的增长速度发展，汽车保有量将比现在增长4倍。其中轿车的发展速度将高于汽车平均发展速度，估计2020年，我国人均轿车保有量约每千人75辆(接近目前世界人均水平)。依据国家交通发展规划和经济建设对公路交通服务量的需求，对公路交通周转量的预测主要考虑了车辆拥有量、车辆负荷率以及每年的运行距离等因素。预计2010年、2020年和2030年的公路交通周转量分别比2005年增长3倍、6倍和9倍。如此大的周转量增长，将导致巨大的交通油品需求量。

未来公路交通发展模式是预测未来交通油品需求量的重要参数。关于未来交通模式的设置，本研究选择了25种汽车技术，除一些正在应用的普通汽柴油客货车外，充分考虑了新型汽车技术如混合动力车、清洁燃料车、先进柴油车、电动车和地铁等技术的广泛推广应用。通过在不同情景中，对未来各种类型车辆在公路交通中所占份额以及这些车辆所消耗油品比例等重要参数的设置，作为预测未来公路交通油品需求量的重要参数。由于篇幅所限，25种公路汽车技术的市场份额设置就不一一列出。其结果是，在常规燃油发展情景中，先进的汽油车，特别是先进柴油车得到大力发展，其保有量比例将由目前的4％提高到17％；在生物燃料替代情景中，除先进的汽油车和柴油车得到大力发展外(保有量比例提高到27％)，混合动力车也得到快速发展，在我国汽车保有量比例将由目前的7％增加到52％，其中，生物燃料的混合动力车将占很大比例。

2、展望生物燃料未来的发展情景

为分析我国未来社会发展中汽车对油品的需求，研究中设定了两个发展情景，即常规燃油发展情景和生物燃料替代情景，通过比较两个情景中油品的消费状况，展望未来生物燃料的发展情景。两种发展情景的定义如下。

(1)常规燃油发展情景。在此发展情景中主要考虑目前国家已有的交通节能和环境政策，如发展清洁车辆，施行欧洲汽车排放标准；发展公共交通，2020年公共交通将占公路机动车客运周转量的40％；促进柴油车发展，满足未来交通运输中客运和货运大容量的需求等；执行国家现有的生物液体燃料鼓励政策，参照车用燃料乙醇E10在我国的推广历程以及生物燃油制取技术的常规发展速度，估计生物燃料开发应用的发展趋势。即2010年燃料乙醇汽车仍处于区域化推广应用阶段，从目前的9个省市推广应用到15个省市，即全国有50％的车辆使用E10燃料；生物柴油处于技术准备阶段。2020年，继续推广E10车用燃料，车辆使用E10燃料的比例达到80％。生物柴油进入小规模应用阶段。

(2)生物燃料替代情景。此情景是在常规燃油发展

情景基础上，为满足我国能源供应安全需求、环保和气候变化需求以及可持续社会经济发展需求，在国家采取节能降耗和发展替代燃料的战略举措指导下，达到降低汽车油品需求量的目的。一方面，在发展汽车工业的同时，要降低能耗和保护环境，尽快引进新一代先进汽车；加速推广低能耗汽油汽车、低能耗柴油小汽车、混合动力汽车、清洁燃料汽车；扩大公共交通的承载比例，在轨道交通和公共交通体系完善的情况下，提高车辆运行效率，减少交通需求。另一方面，要强化推行车用生物燃料替代的扶持政策，考虑了国家可再生能源发展规划以及相关政策对车用替代燃料所产生的影响，加大投资力度，大幅度提高生物燃料的开发利用进程。对于燃料乙醇，2010年E10车用燃料在全国范围推广使用，即全国有90％－100％的车辆使用E10燃料。2020年，在使用E10燃料比例达100％基础上，进一步在使用E10燃料条件较好的省市推广使用E25车用燃料，使E25燃料车占汽油车的比例达到30％，在东北三省以及北京、天津、河北、河南、山东、江苏等连接而成的大区域内推广使用。对于生物柴油，2010年按照国家鼓励发展节能型轿车和柴油车的政策，在上海等省市示范推广使用柴油出租车和公共汽车，并要求新增的车辆也使用现代柴油车；2020年在上海、北京、广州等大城市推广使用柴油出租车、公共汽车和小轿车，并且这些车的车用燃料均使用搀和10％－20％的生物柴油的混合燃料。基于我国社会发展预测，特别是公路交通发展预测基础之上，根据对上述情景量化为模型参数的设置，应用IPAC模型对汽车油品需求量得到以下预测结果(见下表)。

在常规燃料发展情景中，未来20年，我国汽车的油品需求总量分别是2010年1.2亿吨，2020年2.2亿吨和2030年2.9亿吨。汽车以汽油和柴油为主要燃料将一直持续下去，到2030年，汽车消耗的汽、柴油占交通油品需求总量的比例仍在95％以上。因此，提高传统汽油和柴油车辆的效率和环保性能，以及提高油品质量是公路交通能源问题的重点。在2010－2020年期间，先进柴油车从早期发展阶段到推广示范阶段，柴油车辆将不断增加，柴油需求量快速增长，柴油占公路交通油品消费的比例将从45％提高到59％，需求量将达到1.7亿吨。另一方面，在国家对生物燃料的鼓励政策支持下，生物燃料在资源丰富地区得到示范和推广应用。从生物燃料总体的替代能力看，2010年至2030年在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料的替代能力将从3％提高到5％，替代作用不十分明显。

在生物燃料替代情景中，未来20年，我国汽车的燃油需求总量分别是2010年1.1亿吨，2020年2.1亿吨，2030年2.7亿吨。在国家鼓励发展节能型轿车和柴油车政策支持下，燃油经济性高的先进汽车技术被广泛推广使用，预计2010－2020年的汽车平均百公里油耗将比2000年降低20％－40％，2010年我国乘用车的油耗量将比目前水平降低15％左右，从而使汽车油品需求总量减少。虽然汽车仍以汽油和柴油为主要燃料；但是，汽柴油的比例在逐步减小，由2010年的93％降低到2020年的89％和2030年的85％。特别是低能耗的混合动力车(包括生物燃料)的广泛推广和使用，其车辆的市场份额从2005年的7％提高到2020年的30％和2030年的52％，使石油油品消耗量逐步降低，而生物燃料比重逐步增加。由于国家鼓励开发利用可再生能源液体燃料的政策得以充分实施，2010年在全国范围内100％推广使用E10车用燃料，燃料乙醇的需求量达到670万吨；2020年，使用E25燃料车比例占汽油车的30％，燃料乙醇的需求量达到1670万吨。随着先进柴油车和柴油小轿车的推广使用，这些柴油车的车用燃料均使用搀和10％－20％的生物柴油，届时生物柴油在公路交通中替代柴油的比例将从2010年的2％增加到2020年的6％和2030年的11％。从生物燃料总体的替代能力看，2010年至2030年，在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料所占份额将从7％提高到17％，具有相当明显的替代作用。

3、生物燃料具有相当明显的车用燃料替代潜力

综上所述，本研究利用能源研究所构建的中国能源环境综合政策评价模型中的技术模型，重点对我国未来公路交通行业的生物燃料替代问题进行了分析。在今后的10－20年中，我国快速的经济建设，对公路交通汽车拥有量以及客货运周转量有巨大的需求，从而导致成倍增长的汽车油品消耗量，对我国本已薄弱的石油供应问题造成更严重的威胁。因此，节能降耗和发展替代燃料是降低我国公路交通油品消耗量的重要战略选择。生物燃料替代情景的研究结果表明，生物燃料在我国未来公路交通中将逐步展现出很强的燃料替代能力。这种替代能力，一方面来自于完全满足大规模生物燃料生产的资源潜力，以及层出不穷的生物燃料制取的高新技术潜力；另一方面来自于先进的混合动力汽车技术，特别是生物燃料混合动力技术在我国的推广应用前景。除此之外，更重要的是，这种替代能力源于国家能源战略和可持续发展的需要。展望未来，国家鼓励开发和利用生物液体燃料的政策得以充分实施，新型生物燃料混合动力技术逐步成熟，成为高效、经济、有益环保的普遍应用汽车技术。届时，在我国公路交通中，生物燃料将发挥非常显著的燃料替代作用。本研究表明，从生物燃料总体的替代能力看，2010－2030年，在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料所占份额将从7％提高到17％，替代车用油品的数量为700万吨(2010年)、2300万吨(2020年)和4000万吨(2030年)，具有相当明显的替代能力。

五、我国生物燃料未来发展有明确的政策支持

我国政府十分重视生物替代燃料的发展，针对我国生物燃料初期发展所面临的问题，国家发改委组织相关部门研究和制定专项发展规划和一系列指导性政策，如《生物燃料乙醇产业发展政策》和《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，财政部也在制定生物燃料的财税扶持政策。这些政策对我国生物燃料未来的发展将产生有力的支持。

生物燃料的应用篇3

一、生物质颗粒燃料来源、加工工艺流程和特点

物质燃料锅炉是采用高密度的压缩成型生物质作为锅炉的燃料，由于燃料的压缩密实，限制了挥发分溢出速度，所以生物质燃料燃烧主要由下面几个条件控制：一定的温度；一定的空气（氧气）；燃料与空气（氧气）的混合程度；燃料中的可燃物与空气中的氧气进行剧烈的化学反应时间。由于生物质燃料的燃点为250℃，其温度的提高由点火热供给。生物质燃料的燃烧过程是燃料中的可燃成分与空气中的氧剧烈化合并放出热量的过程。因而，氧气的供给量决定燃烧反应的过程，通过对供氧量的控制，可以很好地控制燃烧反应。另外，生物质燃料很有一定的水分，并且生物质燃料是经过压缩成型的，它的压缩密实，限制了挥发分溢出速度，不易着火燃烧的形成黄色明亮的火焰，容易冒黑烟。所以现运行的生活及工业锅炉的结构不适合直接使用生物质颗粒燃料，若不加改造直接使用生物质颗粒燃料，锅炉将出现冒黑烟、效率低、有粉尘污染等现象。因此，燃用生物质颗粒燃料锅炉需要加装专门的送风设施，在充分保证燃烧生物质“颗粒”供氧量的要求下，锅炉进风量可以进行调整。生物质颗粒锅炉的技术关键是：高密度生物质“颗粒”压缩成型加工设备与连续性生产的自动生产线、锅炉结构、燃烧方式、换热方式、送风方式突破传统模式。

二、物质燃料锅炉的运行

生物质燃料锅炉的运行与燃煤锅炉的运行一样，根据不同的锅炉规格型号设置不同的燃烧设备。但由于生物质颗粒燃料是经过压缩成型的，水分大、密度高、挥发分溢出速度慢，不易着火燃烧，容易冒黑烟。所以要保证生物质燃料燃烧完全，即：要使燃烧设备与所用燃料相适应；要从提高炉膛温度、改善燃烧来减少不完全损失；要从燃料空气比例，煤层厚度，炉排速度，炉膛负压和过量空气系数等来进行调节和控制；在运行中要加强检查、维护和保养。

生物质直燃发电技术也常规火力发电技术的区别主要有两点，同时也是两大技术难点，一时燃烧设备，二是上料系统。生物质的燃烧设备主要有：堆装燃烧、炉排式燃烧锅炉、悬浮锅炉、和流化床燃烧锅炉。目前，炉排式燃烧锅炉该技术在国外被广泛应用，有成功的运行经验。在国内已经建成和投运了25太机组，目前运行良好。振动炉排锅炉为自然循环、单汽包、但炉膛、平衡通风、室内布置、全钢架结构、底部支撑结构型锅炉。锅炉汽水系统采用自然循环，炉膛外集中下降管结构。该锅炉采用“M”型布置，炉膛和过热器通道采用全封闭的模式结构，很好地保证了锅炉的密封性能。过热蒸汽采用四级加热，三级喷水减温方式，使过热器温度有很大的调解裕度，以保证锅炉蒸汽参数。尾部竖井内布置有两级省煤器、一级高压烟气冷却器和两级低压烟气冷却器。空气预热器布置在烟道以外，采用水冷加热的方式，有效地避免了尾部烟道的低温腐蚀。

由于生物质燃料是经过高压低温压缩加工成型的颗粒状燃料，水分大，体积大，燃料之间相互碰撞阻力大，所以在安装螺旋式上料机时要注意以下几个方面：螺旋式上料机安装时，输料管与地面下储料斗连接时要有一定的倾斜角度。但为了节约锅炉房占地面积，同时又符合锅炉房设计规范的工艺布置要求，所以输料管的倾斜角≤60°为宜。在燃料经过螺旋式上料机的螺旋轴转动下通过输料管进入到密闭式料斗时，由于燃料层厚度受煤闸门的限制。因此，为了避免燃料进入的太多，造成燃料在密闭式燃料斗和输料管内积压，并影响燃料通过煤闸门。可以在螺旋式上料机最上端与密闭料斗连接的输料管最上端位置开一个检查孔，并安装一个行程开关对螺旋式上料机电动机的启动、停止进行自动控制。当密闭式料斗和输料管内的燃料积压时，可以自动切断螺旋式上料机电动机电源，而使螺旋式上料机停止工作；当密闭式燃料斗和输料管内的燃料缺少时，自动连接螺旋上料机电源，使螺旋上料机开始工作，往输料管密闭式料斗内输送燃料。由于生物质燃料是高挥发分燃料，燃料的燃烧速度比煤快，并且燃烧所含的灰分比煤低，燃料的燃尽率比煤高。生物质燃料的燃尽率可达到96%，而煤的燃尽率在85—94%之间。所以生物质燃料在燃炉中的燃烧温度能达到1060℃以上。因此根据锅炉负荷情况，正确调整生物质燃料层的高度及炉排转，是为了最大的提高锅炉热效率的一项措施。一般燃煤锅炉的煤层厚度控制在100—140毫米之间，负荷高时加高煤层厚度，负荷低时减低煤层高度。炉排机转速一般情况下可控制在250—400转/分钟，最高不超过450转/分钟，以维持煤燃料的足够燃烬时间。而生物质燃料的燃点低、挥发分高、燃烧速度快、燃烬率高、燃烧温度高。所以根据生物质锅炉经过一个采暖期运看，我们认为生物质燃料锅炉的煤层厚度一般控制在130—150毫米之间，负荷高时可加高燃料层厚度，负荷低时减低燃料层厚度。炉排机转速一般情况下可控制在300—500转/分钟，最高不超过550转/分钟。以便维持生物质燃料足够的燃烬时间。如果炉排机转速过慢，容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料着火。所以在锅炉运行要随时观察炉排上燃料燃烧的情况，如燃料斗里的燃料有着火现象，应及时加大炉排机转速，以消除燃料斗里的燃料着火情况。

生物燃料的应用篇4

生物燃料可否应用于航空?

10月28日，中国国航、中国石油、中国航油及美国波音、霍尼韦尔UOP、普惠公司等多家中美多家企业巨头在北京首都机场举办航空生物燃料试飞计划，给出了明确的答案：YES！喝惯了石油的飞机，要由荤转素，换个口味了。

试飞中，中国国航使用一架现役波音747―400型客机加载生物燃料与传统航空煤油混合的燃料（混合比例为1：1）执行飞行。生物燃料由中国石油和美国霍尼韦尔UOP公司合作生产，波音公司和普惠公司为此次试飞提供飞机及发动机技术支持，中国航油为航空生物燃油的混合与加注提供了服务。

生物燃料时代

国际航空运输协会秘书长兼首席执行官汤彦麟日前出席航空业公开活动时说，“我着实惊讶于生物燃料的迅速发展。”就在几年前，他还认为航空生物燃料只是一种未来主义且非常抽象的东西，然而现在生物燃料已经不再停留在理论上，而是真实地存在着。在目前波音的试飞中，生物燃料与传统燃料的比例为1：1，未来可提升到9：1，甚至是100%采用生物燃料。

航空业对替代能源的渴求，从来没有像现在这样强烈过――CEO们每晚被油价意外上升的噩梦惊醒，醒来后又发现自己的飞机已经被纳入全球减少温室气体排放体系中……虽然大多数人不愿承认，但事情往往是这样的：只有被逼上绝路时，变革才可能发生――德国汉莎航空公司宣布，汉莎航空从2011年4月开始，在一条国内常规航线进行生物混合燃料飞行试验，它将是全球首条使用生物燃料的民用航线。

2010年1月，卡塔尔航空公司宣布，他们将同空客以及其他一些卡塔尔公司合作进行一个“经济可行且具可持续性”的生物燃料生产项目。卡塔尔航空公司用实际行动向世界展示了他们在实践替代燃料用于航空这一目标上的主动性和创新精神。

今年3月，空客公司也宣布将联合罗马尼亚国家航空公司等数家公司进行一个生物燃料项目，将在罗马尼亚建造一个航空生物燃料生产基地。

6月8日，由空中客车主导制造的世界首架纯生物燃料驱动飞机亮相柏林国际航空航天展览会并完成首飞，这也是全球第一次采用100%生物燃料而进行的试飞。

7月21日，墨西哥低成本航空公司Interjet的一架空客首次使用航空生物燃料在墨西哥完成商业飞行，成为美洲大陆第一架正式商业利用生物燃料作为替代性航空燃料的飞机。

业内人士认为，未来10年生物燃料飞机的数量将突破性增长，生物燃料的使用将有助于航空业实现2020年“碳中和”的目标以及2050年碳排放减半的规划。2014年，我国有望实现航空生物燃料的商业化供应。

截至目前，全球已有荷兰航空等6家航空公司开始使用航空生物燃料。霍尼韦尔公司副总裁沈达理介绍，航空生物燃料最大的优势在于其环保性，从生物原料的种植到生物燃油的使用，整个生命周期内将减少60%至80%的二氧化碳排放，以降低温室效应。由于目前尚没有实现商品化生产，因此航空生物燃料的价格比普通航油价格高1.5倍左右。

减碳“自救”

随着燃油成本在航空公司运营成本中所占比例不断扩大，航空公司碳减排压力也不断增加，各航空公司都开始加速寻找可替代性的航空燃料。越来越多种类的生物开始被提炼转化为燃料，其中出现频率最高的是麻风树、亚麻荠以及海藻等第二、第三代生物燃料。

Interjet航空公司试飞使用的是麻风树油提炼而成的生物燃料，该公司承认，在当前初始阶段，生物燃料的制造成本仍然高出传统航空燃油数倍，但从长远看，化石燃料的价格将不可避免地不断上扬，全球替代燃料产业扩张是必然趋势。根据国际航空运输协会的报告，为加快摆脱对石油的依赖，第二代生物燃料将在2012年开始正式商用，在2040年其比例有望占到总燃料的50%。

飞机动力系统制造商霍尼韦尔也在今年的北京航展上主打“生物燃料牌”。据悉，其研发的航空生物燃料已于近期试飞成功。相比使用化石燃料，使用霍尼韦尔的绿色航空燃料可减少大约5.5吨的二氧化碳净排放量。此前，霍尼韦尔已使用荠蓝、麻风树和海藻等非食用性可再生原料生产出了超过70万加仑的绿色航空燃料应用行试验。

对气候变化问题的担忧会让更多人重视航空生物燃料，因为其在减排方面的贡献是如此突出。使用生物燃料所产生的碳排放量比传统航空燃料要少80%。虽然生物燃料技术的发展算不上突飞猛进，但也是一步一个脚印在前进。当部分人谈及生物燃料，仍猛烈抨击其带来的粮食短缺以及对环境冲击等老生常谈的问题时，想想墨西哥湾的漏油事故，或者日本福岛核电站泄漏事故吧，生物燃料与之相比温和多了，可能产生的危害也小多了，不是么？

对于中国这个世界最大发展中国家而言，航空生物燃料的开发也是其实现节能减排、发展低碳经济、促进产业转型的重要举措。据波音中国公司透露，波音在去年已与中国合作伙伴在北京、上海和青岛建立了三个联合实验室，主要的研究方向正是生物燃料。此次参加试飞的国航波音747飞机所采用的生物燃料是从中国种植的植物中提炼的，此举增加了中国跻身生物燃料原产国的机会。

今年9月份，中国国际航空股份有限公司正式宣布，已成功加入可持续航空生物燃油用户组，从而成为中国首个加入该组织的航空公司。

裹足前行

不过，和其他新型生物燃料一样，航空生物燃料的开发也面临着许多的问题。

比如：如何能够使生物燃料获得有竞争力的市场价格？再比如：世界在生物燃料开发的初始阶段曾因大量使用粮食作物作为原料导致食品价格居高不下而引发争议。即便目前，航空生物燃料的开发者将更多目光投向了新原料的使用上，但如何能够保证生物燃料与土地、水及其他一些生物资源的协调发展仍是一个有争议的课题。

生物燃料的应用篇5

[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.

生物燃料的应用篇6

1.生物燃料的概念

生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，用于替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。中国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产，已初具规模。

2.生物燃料的发展现状

尽管如此，我国的生物燃料产业仍处于初级发展阶段，还有很长的路要走。而美国、巴西等国的生物燃料产业发展已经相对成熟，在美国，用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油已成为较普遍的现象。美国提出的目标是到2025年通过大量使用生物燃料，替代从中东进口石油的75%以上。

巴西是世界领先的生物燃料生产国，其50%的甘蔗作物用于生产该国非柴油运输燃料的40%以上。在美国，谷类作物的15%用于生产非柴油运输燃料的约2%，乙醇生产以更快的速度在增长。据估算，巴西和美国生产的乙醇成本低于汽油。2007~2011年间巴西石油公司在可再生燃料方面投资将超过3亿美元。

生物燃料是清洁能源，发展生物燃料对促进经济可持续发展、推进能源替代、控制城市大气污染具有重要的战略意义。对许多石油公司而言，墨西哥湾漏油事故对环境造成的负面影响进一步促使他们将目光投向生物燃料。

可以看出，世界各国对于生物燃料的重视程度越来越高。但由于世界粮食危机日益严重，因此，生物燃料长期的发展潜力在于使用非食用原料，包括农业、城市和林业废弃物以及高速增长的富含纤维素的能源作物，如换季的牧草等，以此缓解生物燃料与粮食的竞争。

3.生物燃料的发展前景

进入21世纪后，随着全球环境问题的日益突出和石油价格的持续上涨以及其他一些因素的影响，生物燃料得到了进一步的重视，成为了可再生能源开发利用的重要方向。它不是一个新鲜事物，早在上世纪70年代，一些国家就已经开始尝试利用生物燃料，以减少对石油的依赖。国外在生物燃料的开发和应用上起步较早，目前已实现规模化生产和应用。

我国从上世纪末开始发展自己的生物燃料技术，主要是利用相对过剩的粮食，开发应用生物燃料乙醇。经过5年的试点和推广使用，我国生物乙醇汽油在生产、混配、储运及销售等方面已拥有较成熟的技术。我国生物燃料发展潜力巨大，前景广阔。尽管如此，由于我国生物燃料仍处于起步阶段，未来发展受到众多因素的制约。首先是原料的问题。我国以陈化粮为原料开展生物乙醇汽油的试点，然而我国陈化粮数量有限，不具备再扩大规模生产的条件，而利用新粮则成本过高。燃料乙醇的新原料包括甜高粱、木薯、甘蔗及生产生物柴油的原料如麻风树、黄连木等油料植物，这些原料能否落实成为制约生物燃料规模化发展的重要因素；其次是技术问题。据发改委的报告称，有些技术虽较为成熟，但发展潜力有限。而另一些技术尚处于技术试验或研究阶段，距离工业化生产还有较大差距。因此，生物燃料技术产业化基础薄弱也制约着生物燃料规模化发展；此外，产品价格和国家政策等问题也是影响发展的重要因素。总的来说，我国生物燃料的发展虽然受到一些因素的制约，但未来前景广阔，我国生物燃料技术将会得到较快发展。

生物燃料的应用篇7

关键词： 燃料乙醇 新能源 经济效益

目前，全球气候逐渐变暖，煤、石油、天然气等化石能源日渐消耗，从而引发了世界对可再生并对环境污染少的新型能源的深刻思考。诸如中国、巴西、美国、加拿大等国正在积极开发和利用生物质燃料乙醇。但如果一直采用大量粮食生产燃料乙醇，必然会造成人类缺粮、缺地等生活隐患，所以走“非粮”路线必然是正确道路。再者地球纤维素的贮量丰富，其能量来自太阳，取之不尽，用之不竭。

一、国内外燃料乙醇的发展现状

目前，随着石油价格的飞涨，环境污染与能源短缺问题日渐突出，化石能源日益枯竭，燃料乙醇便应运而生，并逐渐形成了一个产业，一些农产品丰富的国家正大力发展燃料乙醇的供应市场。巴西早在1981年就颁布法令规定全国销售的汽油必须添加燃料乙醇，成为世界上唯一不用纯汽油作为汽车燃料的国家。经过几十年的发展，巴西用占全国面积1.5%的国土面积，解决了全国超过一半的非柴油车用燃料的供应。美国自1992年起就开始推广燃料乙醇汽油，目前已经成为燃料乙醇年产量最大的国家，年产近4000万吨。加拿大从1981年起在汽油中添加乙醇，到2003年，加联邦政府宣布实施加拿大燃料乙醇的生产和利用，并拨巨款直接用于魁省等4个省的燃料乙醇商业化项目。欧盟每年约生产176万吨酒精。1997年只有5.6%用于燃料。1994年欧盟通过决议，给生物燃料生产工厂予以免税。并在2010年使燃料乙醇的比例达到12%。因此一些后续的国家如荷兰、瑞典和西班牙也出台了生物燃料计划。泰国是亚洲第一个由政府开展全国生物燃料项目的国家。在短短的几年时间内，泰国成功地开展了燃料乙醇项目。这些项目提供了利用过剩的食用农产品的途径，对提高泰国农村几百万农民的生活水平起到了积极作用。印度是仅次于中国的亚洲第二大乙醇生产国，设计的年生产能力约为200万吨，并准备效法巴西推出“乙醇汽油计划”。

我国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。受化石能源枯竭和环境保护双重压力的影响，中国生物质能源产业的发展再一次被提到战略性新兴产业的位置上来，尤其是在我国已经形成了初步规模的燃料乙醇产业，更是受到格外关注。我国燃料乙醇市场格局是2002年形成的，2006年以后的几年时间里，燃料乙醇已经在国内更多地区推广。到2010年底，燃料乙醇消费量占全国汽油消费量的比例，已经由过去不足20％上升到50％以上。同时我国也将采取各种措施来增加燃料乙醇的产量。可见，燃料乙醇行业发展前景光明，具有相当的投资潜力。

二、燃料乙醇的概述

1.燃料乙醇的含义

乙醇俗称酒精，它以玉米、小麦、薯类、甜高粱等为原料，经发酵、蒸馏而制成。将乙醇进一步脱水再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。燃料乙醇中的无水乙醇体积浓度一般都达到99.5%以上，它是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成。

燃料乙醇再添加变性后，与无铅汽油按一定比例混配成的乙醇汽油，是一种新型绿色环保型燃料。当乙醇混配比例在25%以内时，燃料可保持其原有动力性。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。它不影响汽车的行驶性能，还可以减少有害气体的排放量。更重要的是，乙醇是太阳能的一种表现形式，在整个自然界大系统中，乙醇的生产和消费过程可形成无污染的闭路循环。

2.燃料乙醇的使用方法

乙醇既是一种化工基本原料，又是一种新能源。尽管目前已经有着广泛的用途，但仍是传统观念的市场范围。其现在的使用方法主要有两种：一种以乙醇为汽油的“含氧添加剂”，这也是美国使用燃料乙醇的基本方法；二是用乙醇代替汽油，这是巴西较普遍采用的方法。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面：一是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场，也是近期的（10年内）容量相对于以后较小的市场（在我国约1000万吨/年）。二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑，以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是乙醇的中期市场（10―20年内）。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30―40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上（主要是纤维原料乙醇）；三是乙醇将成为支撑现在以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内，由于石油资源的日趋紧张，再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化，成本相对于石油原料已具可竞争性，乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域（如乙烯原料市场），很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话，二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。

3.燃料乙醇的特点

（1）可作为新的燃料替代品。

乙醇作为新的燃料替代品，可直接作为液体燃料，也可用于生产生物质燃料乙醇的主要原料来源或者同汽油混合使用，减少对不可再生能源――石油的依赖，保障国家能源的安全。

（2）辛烷值高，抗爆性能好。

作为汽油添加剂，可提高汽油的辛烷值。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90、93或97，乙醇的辛烷值可达到111，所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值，且乙醇对烷烃类汽油组分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组分（催化裂化汽油）和芳烃类汽油组分（催化重整汽油），添加乙醇还可以较为有效地提高汽油的抗爆性。

（3）减少矿物燃料的应用，以及对大气的污染。

乙醇的氧含量高达34.7%，乙醇可以按较甲基叔丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇，氧含量达到2.7%；如添加10%乙醇，氧含量可以达到3.5%。所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧，以减少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂，可消除空气中铅的污染；取代MTBE，可避免对地下水和空气的污染。另外，除了提高汽油的辛烷值和含氧量，使用乙醇汽油可以有效降低汽车尾气对环境的污染，降低碳氢化合物和氮的氧化物的排放量。

（4）可再生能源。

若采用雅津甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇，其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2，在数量上基本持平。这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。

三、燃料乙醇的生产工艺

目前，燃料乙醇的生产方法有合成法和生物法两种。由于近年来原油资源短缺及乙烯价格上升，所以合成法逐渐被生物法所取代。

生物法生产燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯类和植物秸秆等农产品或农林废弃物为原料经酶解糖化发酵制造的，其生产工艺有酶解法、酸水解法及一步酶法等。其生产工艺与食用乙醇的生产工艺基本相同，有所不同的是需要增加浓缩脱水后处理工艺，使乙醇的含量达到99.5%以上。脱水后制成的燃料乙醇再加入少量的变性剂就成为变性燃料乙醇，与汽油按一定比例调和就成为车用乙醇汽油。合成法是用纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物，经过热解合成气（H2，CO），化学或酶催化或微生物发酵而合成乙醇。

在某些方面，化学法好比西药，强烈、见效快，生物法好比中药，温和、见效慢。两种方法“各有千秋”，其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点，但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适用于不同反应条件，不能很好耦合。而化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点，但为高温、高压过程，对设备要求高。

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四、燃料乙醇的经济效益

生物质直接燃烧热效率很低，只有10％左右，而将它们转化成气体或液体燃料（甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等）热效率可达30％以上，缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题。其次，乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2―3倍，还能使汽车动力性能增加等。

据推算，平均每3.3吨玉米可生产1吨燃料乙醇，而且生产只是利用玉米种的淀粉，玉米种的其他部分仍可综合利用。如生产优质的药用添加剂、食品添加剂、专用饲料和农业复合肥等产品，由此可见燃料乙醇的生产成本比较低。巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇，成本价为每升0.2美元。美国以玉米为原料生产燃料乙醇，成本价为每升0.33美元。而且如谷物茎秆、稻草和木屑等废料也可用来生产燃料乙醇，这样就大大降低了燃料乙醇的生产成本。

除此之外，燃料乙醇还有一些明显的关联经济效应。一方面，燃料乙醇有巨大的环保效应，这可以大大降低城市处理空气污染的费用。另一方面，对于石化行业发展来说，燃料乙醇具有巨大的需求又是十分有利的。燃料乙醇的辛烷值是非常高的，可以提高油品质量和辛烷值。

五、燃料乙醇的发展前景和展望

燃料乙醇的生产正在由传统的粮食酿造向生物加工过渡，所以它的发展前景是十分广阔的。美国能源部资助用生物质废料生产燃料乙醇的技术开发，美国每年生产约2.8×108T的生物质废料。如谷物茎秆、稻草和木屑等，开发将生物质废料转化为乙醇是生物质制乙醇工业持续发展的关键，美国Novozymes公司和NREL合作研发了将生物质（如玉米秸秆）中的纤维素转化成葡萄糖，再发酵成燃料乙醇，这大大降低了燃料乙醇的生产成本。加拿大IOGEN公司与加拿大石油公司合作投产了世界上最大的，也是迄今唯一的用纤维素废料生产乙醇的装置，每年可将12000―15000T小麦等其他谷物茎秆转化为3×106―4×106T燃料乙醇。这也将燃料乙醇的生产成本价降到了1.1美元/加仑，预计未来可减少到90美分/加仑。

我国由天冠集团和山东大学联合攻关的纤维素酶科项目中试发酵试验表明，酶活力及生产成本达到国内领先水平。该项目利用酶解法生产纤维素乙醇，具有反应条件温和、环境污染小、装置简单等优点。采用当今流行的液体深层通风发酵培养，通过诱发育种和基因工程等方法，从提高酶活性降低生产成本着手，利用经济实用的秸秆类物质作原料，使酶的发酵水平显著提高，可望经过后续处理进行规模化生产。

燃料乙醇作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合中国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在中国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益，成为普通汽油与柴油的替代品。燃料乙醇作为推动农业产业化的战略产业，必须依靠科技进步。在吸收国外成果和经济的基础上，加强燃料乙醇生产新技术研究、开发和副产物深度加工研究工作。

近年来，石油等矿物质日渐枯竭，油价进一步上涨，使燃料乙醇发展更重要，而且使燃料乙醇的价格有一定的上升空间。随着石油等矿物质的枯竭与油价的大幅上升，以乙醇等能代替矿物质能源的新型能源供应多元化战略已成为国家能源政治的一个方向。

参考文献：

［1］刘全根.炼油设计.乙醇汽油的应用，2002.2.

［2］任波.乙醇汽油转折［J］.财经，2007，178：100-102.

［3］雷国光.用纤维质原料生产燃料乙醇是我国再生能源发展的方向［J］.四川食品与发酵，2007，43，（135）：39-42.

［4］路宽行.乙醇燃料：打开新能源之门？［J］.经济导报，2007，3013：30-31.

［5］贡长生，张龙.环境化学，2008，（1）：222-228.

［6］郎晓娟，郑风田，崔海兴.中国燃料乙醇政策演变，2009.3.

［7］李志军.中国生物工程杂志.生物燃料乙醇发展现状、问题与政策建议，2008.7.

［8］张智先.粮食论坛.国内燃料乙醇加工业现状及发展趋势，2010，（11）.

［9］秦凤华.燃料乙醇蒸蒸日上［J］.中国投资，2007：38-41.

生物燃料的应用篇8

【关键词】生物质电厂；输送系统；设备选型

前言

勉县凯迪生物质电厂1×30MW机组工程是利用当地林业废弃物、农作物秸秆和稻壳等燃料发电的项目，电厂性质为可再生能源项目。本工程一次建设1×30MW高温超高压供热机组。对于生物质电厂来说，其燃料系统的性能优劣直接影响到机组运行的安全和经济性，本文就其燃料输送系统的设计特点进行介绍和总结。

1 燃料设计资料

1.1 燃料分析资料

本项目燃料分析资料见下表：

检测项目 符号 单位 设计燃料 校核燃料

固定碳 Fcar % 11.2 11.2

收到基水分 Mar % 28.69 40.8

收到基灰分 Aar % 7.3 3.408

收到基挥发分 Var % 52.81 45

可燃硫 St，ar % 0.052 0.048

收到基低位发热量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55

1.2 燃料消耗量

燃料消耗量见下表：

燃料 小时耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）

设计燃料 30.228 665.016 24.18

校核燃料 33.945 746.79 27.156

注：日运行小时数按22小时计，年运行小时数按8000小时计。

2 燃料系统设计特点

本项目燃料系统设有四个干料棚，干料棚内的燃料通过组合式给料机或螺旋给料机送到皮带机上，然后通过皮带直接输送至锅炉。由于炉前料仓存在堵料、蓬料的风险，为了保证锅炉的运行稳定性，本项目采用的是物料通过皮带直接输送至锅炉的方案。

2.1 卸料系统

燃料全部通过汽车运输进厂，进厂燃料分为两大类，一类为整包料，主要是玉米、小麦秸秆等软质秸秆燃料；另一类燃料为成品料，主要是破碎好的林木废弃物等其它硬质秸秆。

对于软质秸秆，考虑采用整包进厂，大部分物料采用桥式抓斗起重机或移动卸料设备卸至破碎机料斗内经破碎直接输送至锅炉进行燃烧，这样可以减少倒运环节，降低运行成本，超过破碎机破碎能力部分整包料堆放在燃料棚内。

对于硬质秸秆，部分成品料直接由自卸汽车卸到干料棚内，通过给料机、带式输送机直接输送至锅炉进行燃烧。对于不是采用自卸汽车进厂的成品料，可以采用移动机械进行卸料，辅助以人工清扫车厢的残料的卸料方式。

2.2 给料设备

除锅炉燃烧外，生物质发电的另一个设计难点就是给料系统。由于生物质燃料供应的多样性，不同种类燃料的分份、比重、外形都有较大的不同：即使是同种燃料，其物理性质受外界的影响会很大；另外燃料供应的季节性也较强，不同时间段内可能将燃用不同的燃料。因此，给料系统在方案设计时要充分考虑以上因素的影响。

目前，用于生物质电厂给料设备主要包括以下几个方面：板式给料机，活底料仓给料机，无轴螺旋给料机，有轴螺旋给料机。

板式给料机，一般安装在汽车卸车沟中，为满足来料变化的要求，启动平稳，对破碎后的燃料给料能力强，缺点是造价偏高，带负荷启动能力差。

活底料仓给料机，适用于破碎后硬质燃料，对于粒度≤50mm的燃料输送效果较好，但是存在给料不均匀，出力不稳定的问题。

无轴螺旋给料机适用于缠绕性不强、物料粒度大的燃料，由于本项目设计燃料有小麦秸秆类软秸秆，同时螺旋体刚性不够，易断裂损坏。由于此类设备存在问题较多，目前在新建电厂中此类给料设备基本已经不再应用。

有轴螺旋给料机是目前使用最多最普遍的生物质燃料给料设备，应用非常广泛。针对本项目，由于主要燃料为包含树皮、林业丢弃物以及小麦玉米秸秆等，种类各异，软硬质秸秆均有，所以本工程破碎后的燃料采用有轴螺旋给料机。

2.3 破碎设备

目前在国内生物质发电项目中，不同规格不同出力的破碎机产品比较多，使用效果是各不一样，价格差别很大，主要是两类产品。

第一类，小出力的破碎机，这种设备以国产为主，设备性能较好，产品比较成熟，缺点是刀具易钝化，基本每天要求磨刀几次，不适宜长期稳定运行。

第二类，大出力的破碎设备，这类产品国内市场上厂家较少。

在进口破碎机产品上，在中国市场上在生物质发电领域有应用业绩目前有2家，一个是丹麦的M&J破碎机，一个是美国的威猛破碎机，此类产品的特点是价格昂贵，产品性能好，能够长期稳定运行。

针对该项目，根据选定的燃料技术方案，在本工程中，厂内破碎设备使用进口破碎机作主要破碎机型；厂外使用国产破碎机作为补充备用。这样能保证机组的稳定运行，又节约了工程投资。

2.4 输送设备

根据对国内大部分的生物质发电项目进行调研和收资，燃料输送系统一般都能满足使用要求，输送设备主要包括以下几种：普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机、管状带式输送机等。

目前国内采用普通带式输送机的生物质电厂用的较多；管带机在节约占地、密封输送等方面有一定的优势，但由于在给料段和卸料段需要一定的展开距离，本项目输送系统距离较短，管带机无优势；链式输送机只能整包上料，不应用于燃用多种燃料的电厂。大倾角带式输送机一般适用于场地受限的情况。针对本项目的具体特点，输送设备采用普通带式输送机，通过加大一级带宽和降低带速，来防止运行过程中撒料现象的发生。

2.5 其它辅助设备的选型

燃料系统其它辅助设备主要包括汽车衡、计量装置、喷雾抑尘设备、除铁器等，都是厂用设备，是比较成熟的产品。由于目前还没有适合生物质电厂的采样设备，目前投产的生物质电厂均采用人工采样，因此本项目也按人工采样考虑。

3 总结

生物质发电工程中燃料输送系统是一个极其重要的环节，由于煤与秸秆在物理特性方面有很大差异；每个生物质电厂受地域影响，导致燃料特性差异较大；受气候的影响，燃料的处理和储存工艺差异较大；受燃料收集影响，导致实际燃料和设计燃料的差异较大，多方面的原因导致燃料输送系统的设计方案多样化。本项目在设计时，考察和调研了国内众多的生物质电厂及燃料设备制造厂家，进行了多次技术交流。在以后进行生物质电厂设计时，根据项目的具体特点和燃料特性来选择合适的相关设备，从而保证燃料输送系统的设计是安全可靠性和经济性。

生物燃料的应用篇9

生物燃料泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料，可单独使用或与汽油或柴油混合使用。当前各国积极研究和投入的生物燃料主要指生物液体燃料，包括燃料乙醇、生物柴油等。

20世纪70年代的能源危机使得各国纷纷寻求各种手段，通过能源供给多样化，降低对化石燃料的依赖，增强自身能源安全。

进入21世纪以来，国际原油价格经历了一轮以需求拉动的上涨，年平均名义价格由2001年的24美元/桶上涨至2010年的79美元/桶，实际增长1.6倍。2008年7月创每桶148美元的历史高位，受国际金融危机冲击，半年内又暴跌至每桶35美元左右，波动幅度巨大，但油价整体上行趋势未变。

显然，由国际油价走势变动带来的航空煤油价格高企及波动加剧将给航空公司带来极大的运营风险。此外，为应对全球气候变化的挑战，各国在减少温室气体排放方面已达成基本共识，针对不同行业的减排目标和政策也相继出台。在国际油价高企和全球温室气体减排的背景下，生物燃料有望成为替代传统航空煤油的重要新能源。

生物燃料使命

生物燃料的发展大致经历了三个阶段：（1）第一代生物燃料，主要以粮食为原料，其发展日益受到限制；（2）第二代生物燃料，以非粮作物如乙醇、纤维素乙醇、生物柴油等为代表；（3）第三代生物燃料，以微藻等为原料，目前美国、以色列、德国、加拿大、阿根廷、澳大利亚、韩国等正在积极研究。

自2000年以来，全球生物燃料产量增长了近三倍。美国是最大的生物乙醇及生物柴油生产国。从中期来看，美国和巴西可能还将继续保持生物燃料主要生产国的地位。但长期而言，亚洲国家包括中国、印度、印度尼西亚及马来西亚可能将抢夺更多的市场份额。目前，很多国家已出台一系列支持生物燃料研发和产业化的政策，积极支持生物燃料的发展。

我国新能源政策的远期目标为：争取到2020年实现非化石能源占一次能源消费比重的15%左右，生物柴油年产量达到200万吨，燃料乙醇达到 1000万吨。我国发展生物燃料起步较晚，但发展十分迅速，目前已在河南、安徽、黑龙江、吉林、广西等地建立生物乙醇生产厂，并在全国部分城市进行混合10% 燃料乙醇的汽油供应试点，我国生物乙醇产量居世界第三位。

美国提出，到2020年生物燃料将占其能源总消费量的25%，2050年达到50%，2012年，美国约150万吨生物燃料投产，2013-2015年，还将投入650万吨产能。

欧盟提出2020年前可再生能源占能源消费总量的20%，生物燃料占运输燃料10%的目标。以德国为例，德国2007年颁布《生物燃料配额法令》，规定生物燃料在化石燃料中混掺的最小含量，其生物柴油消费量占欧洲生物柴油消费总量的45%，并且已建立1000多个生物柴油加油站。

巴西作为最早实施生物燃料产业化政策的国家之一，2006年已实现40%以上的汽油消费由乙醇汽油取代，成为唯一不供应纯汽油的国家。目前，巴西消耗的所有汽油均掺有20% 及以上的乙醇，同时还出口乙醇，产量居世界第二。巴西《生物柴油法》要求到2013年生物柴油与普通柴油混合比例达到5%。

生物航油实验

如前所述，由于石油资源紧张、油价波动、航空公司运营成本高企及碳排放标准的提高，越来越多的油料公司、航空公司及飞机设备制造商开始将目光投向生物燃料。2008-2012年，全球已有20多个以生物航油为燃料的试验飞行和商业航班，其中95%以上均未出现任何飞行异常或故障。试验表明，混合生物燃料的效率比传统燃料高1.1%，温室气体排放量比传统燃料低60%-80%。

据中国民航局预测，2020年全国航油消费量将超过4000万吨，其中生物航油可能占航油总量的30%，按每吨1万元计算，2020年我国生物航油市场规模将达1200亿元。

国际航空运输协会指出，到2020年全球航空燃料总需求的6%，即每年约800万吨应来自生物燃料，但要实现这一目标，一方面需对航空公司的燃料比例进行管制，另一方面要对生物燃料实施政策性补贴。

2011年10月，中石油、中航油与国航成功进行国内首次航空生物燃料的验证试飞。中石油已建120万亩小桐子种植基地，可提供的原料年产量达16-17万吨，目前其正与霍尼韦尔旗下UOP公司商谈在华合作建立首个年产6万吨的航空生物燃料炼厂，并有望2013-2014年投入商业运营。

2011年12月，中石化向民航局提交了生物航煤及其调和产品的适航审定申请，民航局已受理该申请，并计划今年11月前完成适航审定，年内进行商业飞行。2009年，中石化启动了生物航煤的研发。2011年，将其杭州石化炼厂装置改造成一套2万吨/年生物航煤装置，该装置从2011年年底开工以来已生产70吨生物航煤。中石化计划采用的原料主要为餐饮废弃油脂。

此外，中国商飞和波音公司开始合作研发生物航油，并在北京启动了“中国商飞-波音航空节能减排技术中心”，该中心首个研究项目是将废弃食用油提炼成生物航油。空客公司已与清华大学签署协议，双方将以地沟油等为原料合作研究生物航油，预计下半年公布首批研究结果。

未来挑战

在我国石油对外依存度日益上升、环保成本和压力日趋严峻的形势下，积极发展包括生物航油在内的生物燃料产业，是应对能源短缺和节能减排的重要手段。生物航油的发展存在很多机遇，但同时也面临几大挑战。

一是生物航油的成本。目前生物航油的成本是传统航油的2-3倍，要想大幅降低成本必须实现规模化生产，而我国尚未建立起成熟的生物航油研发、生产及供应体系。航油是航空公司最大的成本支出，以国内三大航空公司为例，航油成本占其运营成本均已超40%，因此高昂的价格将使生物航油的推广和应用受阻。

二是生物航油的生产技术。例如，通过纤维素生产乙醇及海藻提炼等技术尚不成熟，而地沟油混杂了动物油、植物油等成分，提炼技术难度大，尚不能实现大规模应用。

三是生物航油的原料供应。生物燃料的原料包括动植物油脂、废弃食用油和微生物油脂等，各种原料的产能和收率存在很大差异，如何保证可持续的原料供应仍是当前需关注和解决的问题。

生物燃料的应用篇10

航空燃油的价格也是航空公司难以承受的包袱。2008年,当石油价格飙升至140美元/桶时,航空公司耗费在燃油上的成本占所有运营成本的70%左右,导致很多中小型航空公司难以为继。今年,即便受到金融危机影响,石油价格大幅下挫,燃油成本仍占航空成本的30%～40%。

面对环境与成本的双重困局,航空公司如何突围?希望落在生物燃料上。

三次试飞

在大多数人眼里,生物燃料的好处非常明显:既环保,又可再生。2008年底到2009年初,三家航空公司在一个月内分别进行了三次生物燃料试飞试验,更是昭显了航空界进军生物燃料领域的决心。

2008年12月30日,新西兰航空公司试飞波音747-400飞机,为飞机提供动力的是麻枫树油及标准航空燃油各占50%的混合燃料。

2009年1月7日,美国大陆航空公司以海藻油与麻枫树油的混合物为燃料,成功试飞波音737-800飞机。这次试飞是海藻油在航空领域的首次应用。相对于麻枫树油,海藻油似乎是一种更为物美价廉的替代品。

1月30日,日本航空公司也展开试飞试验。他们的试飞机型是波音747-300飞机,生物燃料由3种植物油混合而成:亚麻荠油、麻枫树油和海藻油。其中亚麻荠油是主要成分,比例高达84%。

试飞试验的结果几乎让所有人都感到惊喜。美国大陆航空公司在自己的官网上宣布,试飞试验中,相对于标准航空燃油,生物燃料的能效提高了1.1%,而二氧化碳的减排量更是达到惊人的60%～80%。

与此同时,美国波音民用飞机集团也在全球寻找合作伙伴,积极开发并促进生物燃料的商业化生产,从而减少温室气体的排放,并降低民航业受油价波动的影响和对化石燃料的依赖。

看上去,生物燃料已然成为航空业的“救世主”。

碳排量争议

但航空公司公布的试飞结果引起了一些科学家的质疑。

美国斯坦福大学环境工程学教授马克・雅各布森(Mark Jacobson)认为,美国大陆航空公司公布的试验数据的可靠性值得怀疑。他怀疑航空公司试验数据可靠性的主要原因在于:航空公司在计算碳排放量时,“并未把生物燃料整个‘生命周期’的排放量都考虑进来,导致计算出的减排量偏高”。

不过,面对科学家的质疑,美国大陆航空公司却显得底气十足。该公司全球环境事务总监李・雷尼(Leah Raney)告诉记者:“在得出最终结果前,我们考虑了生物燃料在整个生命周期内产生的温室气体排放量,因此对于这个结果,我们感到非常满意,并希望这些燃料能在不久的将来投入商业生产。”

航空试验的结果也得到了中国科学家的支持。四川大学生命科学学院院长陈放教授近年来一直致力于生物质能源的研究,他向记者表示:“据我所知,麻枫树油等燃料的确能减少50%～60%的二氧化碳排放量。”而在石元春院士眼里,“生物燃料能否减少二氧化碳排放量的问题根本用不着讨论――答案是肯定的,这已经是一个定论”。

发展中的障碍

抛开碳排放问题不谈,航空生物燃料的发展也面临诸多障碍。

2007年,由于第一代生物燃料玉米乙醇“与人争粮”,生物燃料受到广泛质疑,因此在开发第二代生物燃料时,不管是科学家还是航空公司,都显得非常谨慎。

美国波音民用飞机集团总裁斯科特・卡森(Scott Carson)告诉记者,他们与合作单位开发生物燃料时,用于生产的植物来源必须满足五个条件:不得与粮食竞争;不应威胁饮用水的供应;与石油来源的航空燃料相比,在植物生长、收获、加工及最终使用的整个生命周期内,温室气体的排放量应明显降低;不得破坏种植地区的原生态系统;在发展中国家,开发项目的相关规定或成果应能提高当地农民的社会经济条件。

还有一些重要的限制性条件来自于技术层面。燃油必须在300℃以上、-60℃以下都能正常燃烧。另外,生物燃油还得具有“即用性”。

在如此多的限制条件下,可供选择的用于生产航空生物燃料的原料很有限。目前,生产航空生物燃料的主要原料是麻枫树、亚麻荠等,但由于不能与人争地、争水,人们只能把这些作物种植在无法播种粮食作物的贫瘠土地或荒地上。