生物质能利用技术及设备研究

abonidaeya

【摘 要】本文分析了生物质能应用存在的问题以及目前生物质能及时发展未来的方向。从长远生物质能发展來分析，我国需要注重对生物质能转化市场以及发展生物质能专用设备进行培育，除此之外，还需要对二氧化碳固存及时方面进行深入的研究。因此，本文分析了生物质能利用技术存在的一些问题，并且对生物质能利用发展方向进行了分析。
【关键词】生物质能；利用；发展方向
生物质能是通过植物的光合作用将太阳能转变成化学能来保存到生物体当中的能量。它是一类能够通过人类自身能力来生产的一类能源。随着化石能源越来越少，我们需要对可再生能源的发展和利用进行格外注重，生物质能源的开发和利用不断受到更多国家进行重点进行发展和规划[1]。
生物质的种类比较多，从能源发展战略方面出发，主要是通过有机废弃物以及能源作物方面的利用。有效的利用生物质能可以实现利用燃烧等化学的作用，进而让这些能力更好的释放，并且进行充分利用。生物质能利用技术发展越来越快，其更好的充分和科学的对生物质能进行利用[2]。根据相关数据显示：到二十一世纪中期，利用新技术生产得到了各类生物质将替代全球总能耗的一般以上的燃料。当前，生物质能利用技术得到了广泛的应用，然而，还不像化石能源利用技术那样更加完善，特别体现在了使用生物质能源设备以及主要沿用了传统直接燃烧设备，或者利用生物质转变进而适应化石能源利用设备。
一、生物质能利用过程和技术
生物质能利用技术主要包括生物质能转化技术和生物质能使用技术2个方面。生物质能转化技术，大体上包括两类：第一，为适应化石能源使用设备而进行的生物质气化、液化、固化和植物油脂转化技术，如，生物质制H2，C2H5OH，CH3OH，生物柴油等，主要采用化学或生化技术进行转化。第二，基于传统直接燃烧技术改进而发展起来的适应新型炉灶的气化、生物转换技术，如，沼气、生物质气化炉等[3]。
目前，生物质能使用技术研究的重点主要是生物质转化产生的气态和液态能源在一定程度上替代化石能源，如，生物柴油，C2H5OH，CH4等用于内燃机、燃气轮机。直接燃烧技术的改进集中在对燃烧过程的控制和燃烧产物的处理。
无论是生物质能转化技术还是使用技术，生物质原料的生产、取得和处理都是研究的重点之一。为了能使生物质能在真正意义上大规模替代化石能源，生物质能转化、生产和使用技术还在不断发展和完善，尤其是在成本、原料综合利用以及使用效率的提高和使用设备的改进方面。
二、生物质能利用技术产生的问题分析
通常认为生物质能源的利用只是把吸收于大气的温室气体重新排放到大气中，整个循环过程未对环境造成影响。事实上，现在应对温室气体效应主要依赖的就是生物质能够更多地固存CO2。为了发展，人类必须消耗能源，生物质能作为化石能源的理想替代能源，必将会大规模应用。人类将同时满足更大规模的生物质能原料需求和更大规模的CO2固存。这个矛盾随着生物质能使用规模的不断扩大将日益突出，成为各国政府必须认真应对的重要问题。目前，生物质能转化原料主要取自粮农作物，粮食和能源是发展必须同时解决的问题，生物质能取代化石能源所需要的原料规模不会低于目前化石能源的需求规模。人类必须能够大规模使用更广泛的生物质品中可作为能源的原料，不仅是提倡油类作物、糖类作物等能源植物，而是更多的各种类别的生物资源。
因此我们可以看出，目前的转化技术必须不断发展，以适应更广泛的容易取得的生物质品种。近年来，中国的生物质能源转化利用技术取得了很大进展。但是，由于原料生产与取得、转化过程复杂等问题，成本高于化石能源，规模化生产受到市场限制，产业未能真正形成，这个矛盾使技术研究局限在较小的范围内，长此以往，将越来越落后于欧美。
三、生物质能利用发展方向的探讨
3.1必须首先解决环境问题
化石能源的继续使用将使温室气体问题越来越严重，减少排放量只能使影响放缓，最终还主要靠绿色植物吸收和各种固碳途径来解决。生物质能的利用应该伴随生物质固碳技术共同发展。这需要全社会加强沟通和合作才能有所成效。
解决大气污染一般有3个途径：第一，产生污染后再将其处理。第二，在加工和转换过程中控制有害气体产生。第三，采取先进的能量转换技术和节能。提高森林蓄积量是污染后处理的有效途径，未来的生物质能应用必须保证不会对蓄积林造成破坏。此外，是否可以模拟石油和煤炭的生成过程，对自然凋谢的枝叶进行封存，以减少大气中的C含量。总之，在生物质能源大规模运用前，必须做好相应的准备工作。
3.2鼓励生物质能转化技术的应用
虽然直接燃烧技术可以发展得更加完善和可靠，但作为替代能源，生物质转化利用将成为未来生物质能技术的核心。目前，中国的生物质转化能源利用远不及欧美、巴西等国，主要受到生物质能转化成本和适用性的制约。随着石油对外依存度的上升，从能源战略考虑，政府应出台更多的政策，培育和扶持生物质转化能源市场。技术只有在广泛应用过程中才能发现问题，从而得到完善和发展。
3.3发展生物质能专用设备
当前，由于化石能源应用设备体系比较成熟，生物质能专用设备的技术研究较多的是如何将生物质转化能源转换到可适用于化石能源应用设备的状态，或者对这些设备稍加改变和部分掺加到化石能源中使用。这种现状使生物质能源转化为了达到现有化石能源应用设备要求而变得复杂。完整的生物能源应用体系必须发展专用设备。考虑到生物质资源的多样性，生物质能专用设备应该适用于多种生物质转化能源的物化指标，使生物质转化能源能够得到更广泛的应用。
3.4农业生物质能的发展
我国农业生物质能产业的发展，要在保障国家粮食安全的前提下，以充分利用农业废弃物，大力加强沼气建设，积极推广秸秆气化和固化成型燃料为重点，适度发展能源作物，走中国特色的农业生物质能产业发展道路。现阶段，应结合我国分散的能源系统，在乡镇大力推广省柴灶和沼气系统，开发改造乡镇企业的燃煤设备为“煤+生物质能”设备，提高秸秆等生物质能的综合利用率；在城市，大力推广成型燃料及专用取暖炉，取代煤炉取暖的小型锅炉。将来，可根据集中居住人口的多少，建立能源工厂，把生物质能转换成化学能，把产生的气体进行收集净化后，输送到居民家中作为燃料。为此，需要建设大量的速生薪炭材基地，为工业化综合开发利用木质能源提供丰富的原料。
这种生物质能的集约化综合开发利用，既能提高生物质的热效率，减少对环境的污染，又可以解决居民用能问题，也为农村剩余劳动力提供就业机会，提高居民的生活水平。因此，从生态环境和能源利用角度出发，建立能源材基地，实施“林能”结合工程，是切实可行的发展方向。
四、结束语
生物质能源是未来最有希望广泛替代化石能源的能源，其各项相关技术的发展和完善是个漫长的过程。生物质能转化技术的发展和完善，不能仅靠实验室完成，必须为其提供广泛的市场；生物质能专用设备的研制和开发应该成为技术发展的重点之一。我们现在必须逐步认识生物质能源技术发展的重要性，为其发展方向作出规划，朝着生物质能源未来的广泛应用做好准备。
【参考文献】
[1]张旭亮，黄继昌.节能减排基础知识[M].北京：中国电力出版，2017.
[2]袁振宏，吴创之，马隆龙，等.生物质能利用原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2016.
[3]吴占松，马润田，赵满成，等.煤炭清洁有效利用技术[M].北京：化学工业出版社，2015.