生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)與應(yīng)用(Ⅰ)

蔣劍春 (中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210042) 　　摘要:生物質(zhì)能源是唯一可再生、可替代化石能源轉(zhuǎn)化成液態(tài)和氣態(tài)燃料以及其它化工原料或者產(chǎn)品的碳資源。隨著化石能源的枯竭和人類對(duì)全球性環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，生物質(zhì)能替代化石能源利用的研究和開(kāi)發(fā)，已成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。本文綜述了我國(guó)年可獲得生物質(zhì)資源量達(dá)到3.14億噸煤當(dāng)量，其中秸稈和薪材分別占54%和36%；現(xiàn)有180多億噸林木生物質(zhì)資源量、8～10億噸可獲得量和3億噸可作為能源的利用量。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用的主要途徑是:熱化學(xué)高效轉(zhuǎn)化利用的熱解氣化發(fā)電(供熱、供氣)、快速熱解制備液體燃料和生物質(zhì)氣化合成液體燃料，以及生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)等。同時(shí)，論述了目前已經(jīng)進(jìn)行的生物質(zhì)研究開(kāi)發(fā)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化利用進(jìn)展。 　　石油、煤炭和天然氣等化石能源的不可再生性，以及使用過(guò)程所帶來(lái)的環(huán)境惡化效應(yīng)，迫使人們不得不重新審視和調(diào)整長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)行的化石能源發(fā)展戰(zhàn)略?？稍偕纳镔|(zhì)能源成為人類社會(huì)21世紀(jì)能源研究發(fā)展的熱點(diǎn)。我國(guó)中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃已把生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。2006年1月1日開(kāi)始正式實(shí)施的我國(guó)第一部《可再生能源促進(jìn)法》，大大地推動(dòng)包括生物質(zhì)能源在內(nèi)的可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。本文綜述林業(yè)生物質(zhì)能資源和利用技術(shù)現(xiàn)狀。 　　1生物質(zhì)能源的地位 　　生物質(zhì)是直接或間接地來(lái)源于植物光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，包括動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而蘊(yùn)藏在生物質(zhì)內(nèi)部的一種能量形式，是一種以生物質(zhì)為載體的能量，是可再生的綠色能源。在各種可再生能源中，生物質(zhì)能源是唯一可再生、可替代化石能源轉(zhuǎn)化成液態(tài)和氣態(tài)燃料以及其它化工原料或者產(chǎn)品的碳資源。生物質(zhì)能源通常是指:各種速生的能源林、薪炭林、經(jīng)濟(jì)林、用材林、灌木林，木材及森林工業(yè)廢棄物；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和加工剩余物；水生植物；油料植物；城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物；動(dòng)物糞便等。生物質(zhì)能源的應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)幾經(jīng)波折，在第二次世界大戰(zhàn)前后，歐洲的木質(zhì)能源應(yīng)用研究達(dá)到高峰，然后隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，生物質(zhì)能源的應(yīng)用逐漸趨于低谷。到20世紀(jì)70年代由于中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)的全球性能源危機(jī)以來(lái)，可再生能源———包括木質(zhì)能源在內(nèi)的開(kāi)發(fā)利用研究，重新引起了人們的重視。 　　1.1具有豐富的可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)能資源 　　我國(guó)具有豐富的生物質(zhì)能資源，主要來(lái)自于農(nóng)林資源。理論生物質(zhì)能資源約有50億噸煤當(dāng)量(tce)，是我國(guó)目前總能耗的4倍左右。根據(jù)資料介紹，目前我國(guó)年可獲得生物質(zhì)資源量達(dá)到3.14億tce，其中秸稈和薪材分別占54%和36%，見(jiàn)表1。以國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)所作的糧食生產(chǎn)預(yù)測(cè)、我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃和林業(yè)發(fā)展規(guī)劃、我國(guó)主要能源作物畝產(chǎn)水平和我國(guó)土地資源面積等為參照進(jìn)行預(yù)測(cè)，到2050年，年可獲得的生物質(zhì)能資源潛力有9.04億tce，比2003年的3.14億tce增加了2倍。我國(guó)有5700萬(wàn)hm2宜林地和荒沙荒地，還有1億hm2不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)的邊際土地資源，充分開(kāi)發(fā)利用我國(guó)的土地資源，在不與農(nóng)林作物(糧油棉)等爭(zhēng)土地的條件下，發(fā)展林木生物質(zhì)能源潛力巨大。 　　現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能種類分布見(jiàn)圖1。林業(yè)生物質(zhì)能的種類和可獲得資源量，根據(jù)調(diào)查和分析測(cè)算見(jiàn)表2。其中林業(yè)生物質(zhì)不僅僅品質(zhì)高于農(nóng)業(yè)生物質(zhì)，而且具有巨大的發(fā)展空間。 　　1.2生物質(zhì)能源利用與環(huán)境友好 　　能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。作為能源支柱的化石能源已對(duì)人類的生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，石油、煤、天然氣等化石能源是不可再生的，資源是有限的，正面臨著逐漸枯竭的危險(xiǎn)。20世紀(jì)80年代后期，由于燃燒產(chǎn)生大量的SO2、CO2等氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。大氣中90%以上的污染物NOX和SOX以及90%以上的酸雨都來(lái)自于煤和石油的使用，溫室效應(yīng)氣體CO2的排放已造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的威脅。如果不采取有效措施控制二氧化碳的排放，全球持續(xù)變暖將會(huì)給人類賴依生存的地球帶來(lái)災(zāi)難性的后果。使用生物質(zhì)能，幾乎不產(chǎn)生污染，使用過(guò)程中幾乎沒(méi)有SO2產(chǎn)生，產(chǎn)生的CO2氣體又為生物質(zhì)的生長(zhǎng)所吸收，形成所謂的二氧化碳平衡循環(huán)。 　　我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，化石能源逐漸減少，對(duì)包括生物質(zhì)能源在內(nèi)的可再生資源的合理、高效地開(kāi)發(fā)利用，必然愈來(lái)愈受到人們的重視。有關(guān)專家估計(jì)，生物質(zhì)能源極有可能成為未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到21世紀(jì)中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40%以上。生物質(zhì)能源利用技術(shù)和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性，以生物質(zhì)作為原料經(jīng)過(guò)能量轉(zhuǎn)換制造高品位的氣體燃料和液體燃料，不但可以彌補(bǔ)化石燃料的不足，緩解過(guò)分依賴大量進(jìn)口石油的被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源安全戰(zhàn)略，而且達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。因此改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)等可再生的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。 　　2生物質(zhì)能源主要轉(zhuǎn)化技術(shù) 　　各種生物質(zhì)能源在利用時(shí)均需轉(zhuǎn)化，由于不同生物質(zhì)資源在物理化學(xué)方面的差異，轉(zhuǎn)化途徑各不相同，除人畜糞便的厭氧處理以及油料與含糖作物的直接提取外，多數(shù)生物質(zhì)能要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化過(guò)程。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作主要包括物理、化學(xué)和生物等三大類轉(zhuǎn)換技術(shù)，將可再生的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為潔凈的高品位氣體或者液體燃料，作為化石燃料的替代能源用于電力、交通運(yùn)輸、城市煤氣等方面。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換的方式，涉及到固化、直接燃燒、氣化、液化和熱解等技術(shù)。其中，直接燃燒是生物質(zhì)能源最早獲得應(yīng)用的方式。生物質(zhì)的熱解氣化是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中最主要的一種方式。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和產(chǎn)品如圖2所示。 　　2.1物理轉(zhuǎn)換技術(shù)(壓縮成型技術(shù)) 　　壓縮成型就是將松散的生物質(zhì)原料，經(jīng)過(guò)高壓/高溫壓縮成一定形狀且密度大的成型物，以實(shí)現(xiàn)減少運(yùn)輸費(fèi)用、提高使用設(shè)備的有效容積燃燒強(qiáng)度、提高轉(zhuǎn)換利用的熱效率。日本1948年申報(bào)了利用木屑為原料生產(chǎn)棒狀成型燃料的第一個(gè)專利，并且實(shí)現(xiàn)了棒狀成型機(jī)的商品化；20世紀(jì)70年代初，美國(guó)研究開(kāi)發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機(jī)，并在國(guó)內(nèi)形成大量生產(chǎn)，年生產(chǎn)顆粒成型燃料達(dá)80萬(wàn)噸以上。日本、瑞士、瑞典等發(fā)達(dá)國(guó)家也先后研究開(kāi)發(fā)了顆粒壓縮成型燃料技術(shù)，主要作為家用燃料和工業(yè)發(fā)電的原料。中國(guó)的成型燃料生產(chǎn)始于20世紀(jì)80年代，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)主要是棒狀和顆粒狀成型燃料，比較成熟的技術(shù)是棒狀及其炭化成型炭，產(chǎn)品出口到日本、韓國(guó)等地。顆粒成型燃料技術(shù)和設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)也已經(jīng)引起了人們的重視，但是技術(shù)還需要進(jìn)一步成熟。 　　2.2化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù) 　　生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)換可分為傳統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)換和熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，可獲得木炭、焦油和可燃?xì)怏w等品位高的能源產(chǎn)品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、高壓液化、快速熱解、高溫氣化等方法。在熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方面，大體上可分為下述幾方面:一是直接燃燒，二是氣化提供燃料氣或用于發(fā)電，三是液化制取液體產(chǎn)品，這種產(chǎn)品便于儲(chǔ)存和輸送，可部分替代燃料油，還可進(jìn)一步生產(chǎn)其它化學(xué)品。 　　2.2.1氣化 生物質(zhì)氣化是指固體物質(zhì)在高溫條件下，與氣化劑反應(yīng)得到小分子可燃?xì)怏w的過(guò)程，氣化主要反應(yīng)是生物質(zhì)碳與氣體之間的非均相反應(yīng)和氣體之間的均相反應(yīng)。通常所說(shuō)的氣化，還包括生物質(zhì)的熱解過(guò)程。熱解氣化原理見(jiàn)圖3所示。所用氣化劑不同(如空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣以及蒸汽———氧氣煤氣等)，得到的氣體燃料組分也不同，產(chǎn)出的氣體主要有CO、H2、CO2、CH4、N2以及CnHm等烷烴類碳?xì)浠衔铩Ｉ镔|(zhì)的氣化利用又可分為氣化供氣/供熱/發(fā)電、制氫和間接合成，生物質(zhì)轉(zhuǎn)換得到的合成氣(CO+H2)，經(jīng)催化轉(zhuǎn)化制造潔凈燃料汽油和柴油以及含氧有機(jī)物如甲醇和二甲醚等。生物質(zhì)的氣化制氫是指把氣化產(chǎn)品中的氫氣分離并提純，所得產(chǎn)品可作燃料電池用氫。 　　生物質(zhì)氣化技術(shù)已有100多年的歷史。最初的氣化反應(yīng)器產(chǎn)生于1883年，它以木炭為原料，氣化后的燃?xì)怛?qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，推動(dòng)早期的汽車或農(nóng)業(yè)排灌機(jī)械。第二次世界大戰(zhàn)期間，是生物質(zhì)氣化技術(shù)的鼎盛時(shí)期。 　　2.2.2液化 液化是指通過(guò)化學(xué)方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成液體產(chǎn)品的過(guò)程。液化技術(shù)主要有直接液化和間接液化兩類。直接液化是把生物質(zhì)放在高壓設(shè)備中，添加適宜的催化劑，在一定的工藝條件下反應(yīng)，制成液化油，作為汽車用燃料或進(jìn)一步分離加工成化工產(chǎn)品。間接液化就是把生物質(zhì)氣化成氣體后，再進(jìn)一步進(jìn)行催化合成反應(yīng)制成液體產(chǎn)品。這類技術(shù)是生物質(zhì)的研究熱點(diǎn)之一。生物質(zhì)中的氧含量高，有利于合成氣(CO+H2)的生成，其中的N、S含量和等離子體氣化氣體中幾乎無(wú)CO2、CH4等雜質(zhì)存在，極大地降低了氣體精制費(fèi)用，為制取合成氣提供了有利條件。我國(guó)雖然對(duì)費(fèi)托合成進(jìn)行了多年研究，但至今未工業(yè)化。催化劑的開(kāi)發(fā)及反應(yīng)器系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)是進(jìn)一步放大的關(guān)鍵，特別是針對(duì)生物質(zhì)合成氣的特點(diǎn)(如氣體組成，焦油等)，必須研究反應(yīng)機(jī)理，對(duì)已有的技術(shù)及催化劑進(jìn)行改造，提高產(chǎn)品品質(zhì)及過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，才有望使之工業(yè)化。 　　2.2.3熱解 生物質(zhì)在隔絕或少量供給氧氣的條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中碳?xì)浠衔锏幕瘜W(xué)鍵，使之轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)的加熱分解過(guò)程通常稱之為熱解，這種熱解過(guò)程所得產(chǎn)品主要有氣體、液體、固體三類(產(chǎn)品產(chǎn)品比例根據(jù)不同的工藝條件而發(fā)生變化)，如圖4所示。 　　按照升溫速率又分為低溫慢速熱解和快速熱解。一般在400℃以下，主要得到焦炭(30%)；國(guó)外研究開(kāi)發(fā)了快速熱解技術(shù)，即在500℃，高加熱速率(1000℃/s)，短停留時(shí)間的瞬時(shí)裂解，制取液體燃料油。液化油得率以干物質(zhì)計(jì)，可高達(dá)70%以上，液化油的熱值為1.7×104kJ/kg，是一種很有開(kāi)發(fā)前景的生物質(zhì)應(yīng)用技術(shù)。快速裂解條件比較難控制，條件控制不好對(duì)產(chǎn)率影響較大。生物油是一種液體產(chǎn)品，有高的氧含量及低的氫碳比，由于生物油的獨(dú)特性質(zhì)，導(dǎo)致其不穩(wěn)定，尤其是它的熱不穩(wěn)定性。需要經(jīng)催化加氫、催化裂解等處理才能用作燃料?？焖倭呀饧夹g(shù)自20世紀(jì)80年代提出以來(lái)得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)已發(fā)展了多種工藝，加拿大Watedoo大學(xué)流化床反應(yīng)器、荷蘭Twente大學(xué)旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器、瑞士自由降落反應(yīng)器等均達(dá)到最大限度地增加液體產(chǎn)品收率的目的。我國(guó)從“十?五計(jì)劃”開(kāi)始快速熱解的相關(guān)研究工作，目前仍然處于實(shí)驗(yàn)室和中間實(shí)驗(yàn)研究階段。 　　2.3生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù) 　　2.3.1生物質(zhì)水解技術(shù) 生物質(zhì)制取乙醇最主要的原料是:糖液、淀粉和木質(zhì)纖維素等。生物技術(shù)制備乙醇的生產(chǎn)過(guò)程為先將生物質(zhì)碾碎，通過(guò)化學(xué)水解(一般為硫酸)或者催化酶作用將淀粉或者纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為多糖，再用發(fā)酵劑將糖轉(zhuǎn)化為乙醇，得到的乙醇體積分?jǐn)?shù)較低(5%～15%)的產(chǎn)品，蒸餾除去水分和其他一些雜質(zhì)，最后濃縮的乙醇(一步蒸餾過(guò)程可得到體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇)冷凝得到液體。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(木材和草)的轉(zhuǎn)化較為復(fù)雜，其預(yù)處理費(fèi)用昂貴，需將纖維素經(jīng)過(guò)幾種酸的水解才能轉(zhuǎn)化為糖，然后再經(jīng)過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。這種化學(xué)水解轉(zhuǎn)化技術(shù)能耗高，生產(chǎn)過(guò)程污染嚴(yán)重、成本高，缺乏經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。目前正開(kāi)發(fā)用催化酶法水解，但是因?yàn)槊傅某杀靖?，尚處于研究階段。 　　2.3.2厭氧發(fā)酵技術(shù) 厭氧發(fā)酵是指在隔絕氧氣的情況下，通過(guò)細(xì)菌作用進(jìn)行生物質(zhì)的分解。將有機(jī)廢水(如制藥廠廢水、人畜糞便等)置于厭氧發(fā)酵罐(反應(yīng)器、沼氣池)內(nèi)，先由厭氧發(fā)酵細(xì)菌將復(fù)雜的有機(jī)物水解并發(fā)酵為有機(jī)酸、醇、H2和CO2等產(chǎn)物，然后由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將有機(jī)酸和醇類代謝為乙酸和氫，最后由產(chǎn)CH4菌利用已產(chǎn)生的乙酸和H2、CO2等形成CH4，可產(chǎn)生CH4(體積分?jǐn)?shù)為55%～65%)和CO2(體積分?jǐn)?shù)為30%～40%)氣體混合物。許多專性厭氧和兼性厭氧微生物，如丁酸梭狀芽孢桿菌、大腸埃希式桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌、褐球固氮菌等，能利用多種底物在氮化酶或氫化酶的作用下將底物分解制取氫氣。厭氧發(fā)酵制氫的過(guò)程是在厭氧條件下進(jìn)行的，氧氣的存在會(huì)抑制產(chǎn)氫微生物催化劑的合成與活性。由于轉(zhuǎn)化細(xì)菌的高度專一性，不同菌種所能分解的底物也有所不同。因此，要實(shí)現(xiàn)底物的徹底分解并制取大量的氫氣，應(yīng)考慮不同菌種的共同培養(yǎng)。厭氧發(fā)酵細(xì)菌生物制氫的產(chǎn)率較低，能量的轉(zhuǎn)化率一般只有33%左右。為提高氫氣的產(chǎn)率，除選育優(yōu)良的耐氧菌種外，還必須開(kāi)發(fā)先進(jìn)的培養(yǎng)技術(shù)才能夠使厭氧發(fā)酵有機(jī)物制氫實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。 　　2.3.3生物質(zhì)生物制氫技術(shù) 光合微生物制氫主要集中于光合細(xì)菌和藻類，它們通過(guò)光合作用將底物分解產(chǎn)生氫氣。1949年，GEST等首次報(bào)道了光合細(xì)菌深紅紅螺菌(Rhodospirillumrubrum)在厭氧光照下能利用有機(jī)質(zhì)作為供氫體產(chǎn)生分子態(tài)的氫。此后人們進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究。目前的研究表明，有關(guān)光合細(xì)菌產(chǎn)氫的微生物主要集中于紅假單胞菌屬、紅螺菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、紅硫細(xì)菌屬、外硫紅螺菌屬、丁酸芽孢桿菌屬、紅微菌屬等7個(gè)屬的20余個(gè)菌株。光合細(xì)菌產(chǎn)氫機(jī)制，一般認(rèn)為是光子被捕獲得光合作用單元，其能量被送到光合反應(yīng)中心，進(jìn)行電荷分離，產(chǎn)生高能電子并造成質(zhì)子梯度，從而形成腺苷三磷酸(ATP)。另外，經(jīng)電荷分離后的高能電子產(chǎn)生還原型鐵氧還原蛋白(Fdred)，固氮酶利用ATP和Fdred進(jìn)行氫離子還原生成氫氣。 　　3主要應(yīng)用產(chǎn)品 　　3.1固體產(chǎn)品 　　成型物的形式主要有棒狀、顆粒兩大類。生物質(zhì)的固體產(chǎn)品主要是通過(guò)壓縮成型后，成型產(chǎn)物作為工業(yè)鍋爐、民用爐灶和工廠、家庭取暖爐以及農(nóng)業(yè)暖房的燃料，也可進(jìn)一步加工成木炭。 　　3.2液體燃料油 　　3.2.1生物油 生物油主要是指通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成液體產(chǎn)品，如可替代化石燃料的汽油、煤油和柴油及含氧燃料添加物甲醇和二甲醚等液體產(chǎn)品。 　　3.2.2燃料乙醇 利用玉米等糧食發(fā)酵生產(chǎn)酒精，是釀酒工業(yè)的基礎(chǔ)，我國(guó)已有數(shù)千年的歷史。我國(guó)目前生產(chǎn)燃料乙醇的原料，主要是玉米、木薯和糖(如甘蔗和甜高粱汁)。“十?五”期間經(jīng)過(guò)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，已經(jīng)完成建設(shè)10萬(wàn)t的4個(gè)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè):吉林燃料乙醇公司、河南天寇企業(yè)集團(tuán)、安徽豐原生化有限公司和黑龍江華潤(rùn)金玉酒精公司。這些企業(yè)2006年已經(jīng)生產(chǎn)了100萬(wàn)t燃料乙醇和900萬(wàn)t普通汽油摻兌后成為1000萬(wàn)t生物汽油，占全國(guó)消費(fèi)量的1/5以上。 　　3.2.3生物柴油 傳統(tǒng)概念的狹義的生物柴油根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD6751定義為:由植物油脂或者動(dòng)物油脂制備的含有長(zhǎng)鏈脂肪酸單烷基酯燃料。脂肪鏈長(zhǎng)在8～22的各種動(dòng)植物油脂均可用于制備生物柴油。世界上首套生物柴油工業(yè)生產(chǎn)裝置(產(chǎn)能1萬(wàn)t/a，菜籽油作為原料)是于1990年在奧地利建成投產(chǎn)的。2005年，全球生物柴油產(chǎn)量已達(dá)240萬(wàn)t。而且，正進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，預(yù)期2010年產(chǎn)能將達(dá)到1350萬(wàn)t。新概念的廣義的生物柴油的定義應(yīng)該為:以生物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物技術(shù)方法，制備成具有與化石柴油相似性質(zhì)，并且可以替代化石柴油應(yīng)用于交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的液體燃料油。如德國(guó)Choren是專門生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料的集團(tuán)公司，從1998年進(jìn)行新型生物質(zhì)氣化工藝試驗(yàn)，2002年開(kāi)展各種原料合成液體燃料的研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和試制，形成了較為成熟的技術(shù)、工藝和生產(chǎn)設(shè)備，并建成了示范工廠和小規(guī)模的生產(chǎn)車間，目前正與我國(guó)山東合作，計(jì)劃建造可以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料生產(chǎn)基地。 　　國(guó)內(nèi)有關(guān)生物柴油裝置投產(chǎn)的報(bào)道也屢見(jiàn)不鮮。根據(jù)報(bào)道統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在應(yīng)該具有100萬(wàn)t的生產(chǎn)能力的裝置，但是真正建設(shè)完成并且正常運(yùn)行的生產(chǎn)能力，2006年應(yīng)該在10萬(wàn)t左右。福建龍巖卓越新能源公司已有2萬(wàn)t/a生物柴油生產(chǎn)裝置，2006年達(dá)到基本滿負(fù)荷生產(chǎn)。我國(guó)目前生物柴油裝置基本上均以地溝油和油腳等作為原料，由于很多企業(yè)一哄而上，結(jié)果本來(lái)可以用來(lái)生產(chǎn)的原料就不多，導(dǎo)致地溝油價(jià)格已從2006年初的1800元/t上漲到年底的3000元/t左右。目前，全國(guó)廢棄油脂總量約在500萬(wàn)t/a左右，其中相當(dāng)比例要用于化工生產(chǎn)。因此，生物柴油的生產(chǎn)，除了還有許多技術(shù)問(wèn)題需要解決外，其原料的供應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急。林業(yè)具有潛在的豐富資源。如黃連木和麻瘋樹(shù)籽等林業(yè)生物質(zhì)的含油量高達(dá)50%。國(guó)家林業(yè)局計(jì)劃發(fā)展2億畝林地種植生物能源樹(shù)基地。預(yù)計(jì)到2015年，可以提供1000萬(wàn)噸生物柴油原料。 　　3.3氣體產(chǎn)品 　　生物質(zhì)氣化供氣，作為家庭生活的氣體燃料，已經(jīng)推廣應(yīng)用了400多套小型的氣化系統(tǒng)，主要應(yīng)用在農(nóng)村，規(guī)模一般在可供200～400戶家庭用氣，供氣戶數(shù)4萬(wàn)余戶。用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺(tái)。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)也得到了應(yīng)用，第一套應(yīng)用稻糠發(fā)電的小型氣化機(jī)組是在1981年，1MW級(jí)以上生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)已推廣應(yīng)用20多套。氣化得到的氣體熱值為4～10MJ/m3，氣化的熱效率一般為70%左右，發(fā)電的熱效率比較低，小型的氣化系統(tǒng)只有12%左右，MW級(jí)的發(fā)電效率也不到18%。研究開(kāi)發(fā)的氣化設(shè)備主要是下吸式固定床、上吸式固定床、流化床和循環(huán)流化床。 　　4結(jié)論 　　生物質(zhì)能源是唯一可再生、可替代化石能源轉(zhuǎn)化成液態(tài)和氣態(tài)燃料以及其它化工原料或者產(chǎn)品的碳資源。我國(guó)現(xiàn)有180多億噸林木生物質(zhì)資源量、8～10億噸可獲得量和3億噸可作為能源的利用量。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)主要是:壓縮成型、化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等高效轉(zhuǎn)化過(guò)程。目前生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用主要在氣化發(fā)電(供熱、供氣)；乙醇、生物柴油和成型燃料等方面；生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物質(zhì)快速熱解和合成液體燃料是未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向。生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)需要加強(qiáng)扶持，應(yīng)引起人們的高度重視。