1．前言
能源和环境问题是目前全球关注的焦点。随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发可再生能源已成为了当前的紧迫任务，富通新能源生产销售的
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秸秆颗�；�、
木屑颗粒机、
秸秆压块机专业压制生物质成型颗粒燃料。
生物质能作为唯一可转化为液体燃料的可再生能源，其高效转换和洁净利用近年来受到了全世界的重视。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量，具有以下特点：①是一种可再生的绿色能源；②可消除产生温室效应。由于生物质生长过程中光合作用吸收的C02与其燃烧中排放的C02相等，在利用上实现了C02总量的零排放；③与煤相比，生物质含灰分通常较少，而且几乎不含硫，燃烧产生的废弃物和污染物较少；④生物质燃烧具有能量密度低、灰熔点低和易结渣等特点。
生物质资源形式繁多，数量庞大，广义上包括有木材及林产加工业废弃物、农业废弃物、禽畜粪便、工业有机废水及生活污水，城镇固体有机垃圾及能源植物等。福建省地处亚热带，森林覆盖率达62.9%，而且，随着我省城市化进程的加快，城市生活垃圾的产量逐年增加，生物质资源更加丰富。研究生物质能源化转化的有关技术，促进生物质能高效开发利用，不仅能够弥补我省常规能源的不足，而且有利于减少环境污染，对于推动我省循环经济建设，具有重要的意义。
2．生物质能转化利用的若干技术分析
根据所提供的最终能源产品形态，生物质能转化利用技术可分为燃烧技术、热化学转化和生化转化技术等三类。其中，与热能利用相关的主要有燃烧技术、气化技术和液化技术等。
2.1成型颗粒燃料技术
生物质经干燥和适当的粉碎后，通过喷雾或加水调湿，在模具中经一定压力和温度作用成型，冷却后就制成为生物质成型燃料。根据生产工艺不同，目前的生物质成型燃料技术可分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。
相对于一般的生物质燃料如农作物秸秆，生物质压缩成型燃料具有以下优点：
①燃烧效率较高。一般农作物秸秆中的挥发分在200℃左右时就开始析出，此时如果来不及提供足够的燃烧空气，则未能燃尽的挥发分将以黑烟的形式被气流带出，使得燃烧效率较低，同时又造成环境污染；而压缩成型的秸秆燃料由于结构致密，能够有效限制其挥发分析出速度，因此可以缓解一般生物质燃烧早期出现的空气一燃料供给的矛盾，有利于提高燃烧效率。
②有利于实现清洁燃烧。一般生物质燃料结构松散，在析出挥发份后，极易在气流的运动作用下解体，形成黑飞絮，被气流带出燃烧室后易于在尾部烟道积垢或排入大气中污染环境。而生物质压缩成型后，由于燃料中碳密度增加，结构致密，在析出挥发分后一般以蓝色火眼包裹焦碳的形式燃烧，便于实现清洁燃烧。
通过与原煤掺混成型，还可以由生物质加工生产生物质型煤。生物质型煤具有易着火、燃烧快、不冒烟、可固硫、灰渣含碳量低且不结渣等优点；一般生物质型煤的生产工艺流程见图1所示。
2.2锅炉燃烧技术
由于生物质的含硫量比煤低，而煤的热值又远远大于一般生物质，煤与生物质混烧可以利用这两种燃料的优势，既有利于生物质能的利用，减少煤耗量，又有利于减少燃烧有害物质如NOx和S02等的排放，是一种值得推广的可再生能源利用方案。
目前，生物质与煤混烧工艺大多数采用了（循环）流化床锅炉设备，存在的主要问题是，一般生物质中含有较多的碱金属元素，燃烧时与煤中的灰互相作用，容易发生结渣，影响锅炉运行的安全性，这一点对于在与福建无烟煤这种灰熔点较低的无烟煤混烧时表现得更为突出；另外，由于碱金属的挥发分较低，随烟气排出炉膛时，容易与飞灰一起附着在尾部受热面的金属管壁上，产生低温腐蚀；还有，由于生物质和煤的密度不同，在流化床燃烧中经常发生分层现象，特别是与福建无烟煤这种高密度煤混烧，分层现象更为明显，从而也影响了锅炉的优化运行。
由于多数生物质的热值较低，在目前煤与生物质的混合燃烧工艺中，为了取得较好的燃烧效果，入炉燃料中煤的比例一般占50%以上，即主要燃料是煤，生物质仅为辅助燃料，混烧的本质仍是“煤掺烧生物质”；如何提高生物质与煤混烧中生物质的份额，是该技术今后发展需要解决的一个问题。
2.3.气化技术
热解和气化是生物质制气的两种主要方式。热解主要用于制备生物油，但当增加物料停留时间、提高反应温度后，热解后气体的成份可发生相当变化：气化则可以获得有较高H/C比的多元气体，且气体组分比较稳定，是目前生物质制气的主要方法。
气化为部分燃烧或缺氧燃烧。生物质气化是以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气作为气化介质，在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃质转化为气体燃料的过程，是生物质在高温状态下发生的热裂解过程。生物质气化所产生气体的主要成份有CO、H2和CH4等。研究发现，不同生物质原料、不同催化剂、不同反应温度等对气化产物的成分（气体成分）有很大影响。生物质气化的主要装置有上吸式固定床气化炉、下吸式固定床气化炉和流化床气化炉。以上吸式气化炉为例，一般情况下，生物质从气化装置的顶部加入，空气从气化装置的底部加入，生物质依靠自身的重力逐渐下落到炉子底部，气化后形成的灰渣从底部清除，气化产生的可燃气从上部被吸出。依据生物质在气化器中发生的不同热化学反应，气化炉从上至下可依次分为干燥层、热解层、还原层和氧化层四个区域（实际操作过程中，上述四个区域相互渗透和交错，并没有明确的边界）。
生物质的气化反应主要发生在氧化层和还原层内。生物质中所含碳元素的燃烧为其气化过程提供了能量，气化过程中的其它反应的进行程度则取决于生物质中碳氧化阶段的放热情况。在生物质气化的诸多反应中，只有氧化反应是放热反应，释放出的热量为生物质干燥、热解和还原阶段提供热量。
3.4液化技术
将固体生物质转化为液体燃料，称为生物质液化。目前，生物质液化技术的研究主要集中在制取二甲醚和燃料乙醇等方面。
1)制取二甲醚
二甲醚(DME)是一种非腐蚀性有机物，可替代柴油作为汽车燃料或替代液化石油气作民用燃料。作为二甲醚的合成气来源有很多，与来自于煤气化产物的合成气相比，来自于生物质转化的合成气有它独到的优点：首先，生物质的结构以直链结构为主，不同于煤中的环状结构，有利于将其直链结构转化为小分子；其次，生物质中含有较大比例的O，作为高温热解原料易于形成CO，从而可提高合成气品质：再者，生物质中其他杂质少，比如木材中，S含量不超过0.06%，在合成气中含量稀少，便于简化后续的催化反应，减少净化设备，节约初投资。
利用生物质制取二甲醚的技术有一步法和二步法之分。二步法是先利用生物质转化合成气合成甲醇，再在固体催化剂（国内外大多采用Y -A1203/Si02制成的ZSM-5分子筛）作用下脱水制得二甲醚。二步法技术较成熟，制备的二甲醚纯度高，但生产工艺复杂，要经过甲醇合成、甲醇精馏和二甲醚精馏等过程，而且存在有设备腐蚀和环境污染等问题，目前正逐步被淘汰。一步法是将合成甲醇和甲醇脱水两个反应结合在一个反应器内完成，即由生物质气化（或热解）产生的合成气经催化作用（一般采用Cu-Zn-AI系催化剂）直接合成二甲醚。一步法具有投资省、生产工艺流程短、生产过程能耗低等优点，而且合成气转化率较高，有推广使用前景。
一般情况下，生物质高温热解气体中含有15%氢气，15 %CO，约30%C02和约15%的CH4，其中H2和CO的成分比例大约为1：1，适合于作为合成DME的原料气。由生物质热解气制取二甲醚的主要反应原理可描述如下：
由于浆态床反应器易于实现恒温操作，能有效缓解催化剂结炭现象，有利于保持催化剂的反应活性，而且还可使用贫氢合成气，目前，一步法制取二甲醚的技术研究大多是在浆态床反应釜中进行。
2)制取燃料乙醇
由生物质制取燃料乙醇的方法主要有两种：一种是通过酵母等微生物发酵糖原料（甘蔗、甜菜、甜高梁和各种水果）或淀粉原料（玉米、小麦、土豆、红薯、木薯等）制得酒精；另一种则是通过酸水解纤维素类原料得到可发酵糖，再由酵母来发酵可发酵糖制得酒精。
由于淀粉分子由长链葡萄糖分子组成，通过水解可以较容易地将淀粉分子转变成葡萄糖分子，然后发酵成乙醇。目前，绝大多数燃料乙醇是通过淀粉水解发酵制取的，其中约90%是以玉米为原料。图3描述了由玉米制取变性燃料乙醇的流程。
糖和淀粉属于食物，用来生产燃料乙醇存在有与人争粮的问题，而且该生产方法的原料成本过高，占生产成本的40%以上，从目前的生产情况看，厂家得靠政府补贴才能维持，其发展前景不佳。相反的，纤维素类生物质种类繁多，数量巨大，利用纤维素类生物质来生产燃料乙醇，不仅原料丰富（可以得之于速生林），而且还能够充分利用农林废弃物，有利于改善环境，因此技术前景广阔，意义重大。
以木质纤维素类生物质为原料制取燃料乙醇的技术关键在于生物质的水解。生物质水解是指木质纤维素类生物质在一定温度和催化剂的作用下，使其中的纤维素和半纤维素加水分解（糖化）成为单糖（己糖和戊糖）的过程。生物质水解的方法很多，其中二步法水解和渗滤床水解是两项最有可能商业化的方法。以木质纤维素类生物质为原料、通过酸水解生产燃料乙醇的主要过程原理可表述为
目前，国内水解纤维素类原料制取燃料乙醇的工作还处于实验室研究阶段。
3、结语
生物质能作为一种可再生能源，在未来能源的消费结构中必将占有重要的一席之地。我国的生物质资源丰富，但利用形式相对单一，主要有直接燃烧、发酵利用和成型燃料等三种方式，其中以燃烧为主，总体技术层次较低，利用效率不高，而且尚未形成规�；酆侠茫�
从根本上讲，生物质能资源的大规�？⒗糜欣涤谡叻龀趾湍茉纯萍嫉慕健Ｄ壳�，我国关于生物质能转化利用的技术不少尚处于实验室研究或半工业化中试、优化、改进阶段，与国外相比尚有不少差距。 开展生物质能转化和综合利用技术研究，加大研发投入，尽快拥有自主知识产权的核心技术，对于促进我省我国可再生能源的开发利用，改善能源结构，增加能源生产渠道，缓解能源供应紧张局面，实现社会经济可持续发展具有十分重要的意义。
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