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文章編號：1005－6629(2008)10－0043－02中圖分類號：O623.411文獻標識碼：E
生物質包括各種速生的能源植物、農業廢棄物、林業廢棄物、水生植物以及各種有機垃圾等[1]。生物質能源的開發利用不受地理條件限制，利用形態和傳統能源的利用形態相似，將現有機器設備稍加改造即可使用，推廣價值巨大。各國對發展生物質能源有不同的考慮，但能源替代和環境保護兩個主要的原因相同。中國發展生物質能源相對滯后，但在國家政策的扶持下，大力發展燃料乙醇及生物柴油等生物質能源作為實施替代能源[2]。特別是2008年奧運會在北京召開，其倡導的“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的理念將促進中國生物質能源的全面發展。
1 生物質燃料乙醇的應用和效益
生物質燃料乙醇是目前世界上生產規模最大的生物質能源，聯合國工業發展組織曾在維也納乙醇專題討論會上提出：“乙醇應該被當作燃料和化工原料永久的和可供選擇的來源”[3]。據清潔發展機制（CDM）項目咨詢機構測算，每噸生物燃料乙醇能夠產生2噸的二氧化碳減排量。因此，許多國家將發展生物燃料乙醇列為實現溫室氣體減排的重要途徑。我國已成為僅次于巴西、美國的第三大燃料乙醇生產和使用國。燃料乙醇是通過對乙醇進一步脫水，再加上適量變性劑制成。目前，中國試點推廣的E10乙醇汽油是在汽油中摻入10％純度達99.9％以上的乙醇制成[4]。乙醇燃燒值僅為汽油的三分之二，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代傳統MTBE為汽油抗爆、增氧添加劑，避免了其毒害性(致癌，地下水污染)，具有優良能源、環保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5％時，對機動車行駛性能無明顯影響而尾氣中溫室氣體的含量可降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，還可清潔機動車引擎，減少機油替換并使其動力性能增加[3]。
與其他可再生能源和石油替代能源相比，燃料乙醇在中國發展最早，并經過系統有序的試點，市場規模較大，在政策法規、組織管理、生產供應、市場銷售以及技術服務等方面都取得了寶貴的經驗，而且在能源替代、環境保護和振興農業三方面都具有突出作用。 既有現實基礎，又具有綜合發展價值，燃料乙醇得到了國務院能源領導小組的高度認可，并最終確定為中國中長期新能源戰略中的重點發展方向[5]。根據我國《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發展專項規劃》，“十一五”期間，我國將生產600萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇500萬噸，生物柴油100萬噸；到2020年，生產2000萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇1500萬噸。
2 生物質燃料乙醇的代價和制約
原料保證是生物質燃料乙醇的關鍵限制，它影響成本和規模生產的可行性。生產1噸燃料乙醇，耗水30m3左右，耗電200kwh左右，約耗標準煤0.6噸左右。大約需要3.3噸玉米或7噸木薯、10噸紅薯、15-16噸甜高粱[6]。
中國人均耕地面積已降至1.39畝，不足世界平均水平的40%。糧食安全至關重要。發展生物質燃料乙醇一定要在確保國家糧食安全基礎上穩步推進。生物質能源的發展不能依靠對糧食的占有和生產面積的擠壓來實現， 也不能以破壞自然生態環境為代價[7]。2007年6月，國家發改委全面叫停糧食乙醇的開發，要求今后生物燃料的發展必須滿足不占用耕地、不消耗糧食和不破壞生態環境為前提。中國生物質能源的發展結束了以玉米等糧食為原料的時代，開創了以木薯等非糧生物質能源產業的新時代，非糧生物質能源產業的優勢日益凸顯。
3 木薯酒精的優勢
實踐證明我國過去以糧食為原料生產燃料乙醇，不符合國情，利用木薯作為燃料乙醇生產原料，符合國家“非糧替代”的要求。木薯屬非糧食農產品，是中國主要的熱帶作物之一，它對土質的要求低，耐旱、耐瘠薄，符合“不爭糧，不爭（食）油，不爭糖，充分利用邊際性土地（指基本不適合種植糧、棉、油等作物的土地）”的國家糧食發展戰略，同時發展燃料乙醇也很符合當前國家生物質能源發展戰略，有利于保障國家糧食安全和能源安全。種植木薯還有利于拉動農業，改善農村貧困人口的生產生活狀況，可形成農業產業化和生態經濟、循環經濟的模式，促進區域經濟的發展。
根據全國土地資源調查辦公室統計，我國有荒草地7.39億畝、鹽堿地1.53億畝，總量占耕地面積的一半。利用這些土地種植耐干旱、耐貧瘠的薯類、高粱、秸稈作物等，對發展非糧燃料的乙醇生產，潛力巨大。木薯是可再生資源，通過推廣良種，木薯產量已由過去的畝產1.3噸提高到現在的畝產2～3噸，最高還可以達到5～7噸。
4 木薯酒精的生產及前景
到“十一五”末期，乙醇汽油將占我國汽油消費量的一半以上，形成以“非糧”原料為主、以技術進步為動力、經濟效益為中心、緩解能源供應緊張壓力和保護環境為目的的生物液體燃料產業鏈。 作為我國第一個非糧燃料乙醇試點項目，廣西中糧生物質能源有限公司年產20萬噸木薯燃料乙醇。主要采取生物法：纖維素、半纖維素，酸解或酶解或發酵單糖(五碳、六碳糖)， 化學、 酶催化及微生物發酵乙醇。生物法具有選擇性高、活性好、反應條件溫和等優點，但原料利用率低、反應時間長、產物濃度低及酶、微生物活性易受影響且纖維素降解和單糖轉化所需酶、微生物適于不同反應條件，不能很好耦合。其制約因素是成本和尋找高效、廉價的催化劑、酶和合適微生物的開發等關鍵技術。
隨著大力發展生物質能源，木薯作為燃料乙醇的最佳原料，需求量將會不斷擴大。木薯酒精生產面臨著原料市場不穩定的困難，還存在著木薯種植缺乏組織性，種植粗放，且品種單一、單產低等困難。木薯生產企業的核心競爭力和發展動力在于搞好木薯產業資源的循環利用，充分利用厭氧發酵技術，實現資源的循環利用，走循環經濟發展之路。用鮮木薯生產1噸酒精約生成11m3的酒糟醪液，約含660的COD；經厭氧發酵處理可生成約350m3沼氣；350m3沼氣約等于0.54噸煤。經厭氧后的酒糟廢水其COD指標可以達標用于直接農灌，廢渣可作有機肥料還田或作食用菌的培養基生產食用菌。合浦當地的農民用木薯渣與雞糞混合再發酵后作蛋白合成飼料喂豬，已取得良好的經濟效益。
5結語
燃料乙醇直接打通了第一產業和第二產業。農民成了“新能源”提供者，這為幾千年來以農為本的中國提供了一個新能源由夢想成為現實的可能。以木薯為原料生產燃料乙醇是一條資源消耗低、綜合利用率高、環境污染少、經濟效益好的可持續健康發展道路，在促進農業和農村發展，提高農民收入方面具有顯著的社會效益。
參考文獻：
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關鍵詞 生物質固體燃料；煙葉；烘烤；現狀；前景；云南景谷
中圖分類號 S572；S216 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0243-02
Abstract The biomass solid fuel is a new high efficience and clean fuel.Its utilization status in tobacco flue-curing of Jinggu County was introduced.The application prospect of biomass solid fuel was analyzed，and in view of the existing problems，countermeasures were proposed for further development.
Key words biomass solid fuel；tobacco leaf；curing；status；prospect；Jinggu Yunnan
生物質固化燃料是將作物秸稈、稻殼、木屑等農林廢棄物粉碎后送入成型器械中，在外力作用下壓縮成需要的形狀，然后作為燃料直接燃燒，也可進一步加工形成生物炭[1]。生物質固體燃料的主要形狀有塊狀、棒狀或者顆粒狀等[2]。生物質固體燃料具有體積小、容重大、貯運方便，易于實現產業化生產和大規模使用；熱效率高；使用方便，對現有燃燒設備包括鍋爐、爐灶等經簡單改造即可使用；容易點火；燃燒時無有害氣體，不污染環境；工藝和設備簡單，易于加工和銷售；屬可再生能源，原料取之不盡，用之不竭等特點[1，3]。
1 景谷縣煙葉烘烤燃料使用情況
景谷縣位于云南省普洱市中部偏西，地處東經100°02′～101°07′、北緯22°49′～23°52′，總面積7 550 km2，人均占有土地2.67 hm2，人口密度38人/km2。有熱區面積48.8萬hm2，占總面積的64.6%，北回歸線從縣城附近通過，總地勢由北向南傾斜，最高海拔2 920 m，最低海拔600 m，典型的南亞熱帶地區。由于生態環境良好、土地資源豐富、光熱水氣條件優越，適合烤煙種植，煙葉清香型風格特征較明顯，具有香氣綿長、透發、明快，留香時間較長，飽滿豐富感較好，煙氣較為柔和等特點，具有較高的使用價值，深受省內外卷煙工業企業的喜愛。目前，烤煙已成為景谷縣重要的農業經濟作物之一，成為財政收入的重要來源和煙農脫貧致富的重要途徑。2016年景谷縣煙葉種植面積4 546.67 hm2，收購煙葉1.075萬t，全縣煙葉烘烤燃料以煤炭為主，按照1 kg干煙葉耗煤量1.5～2.0 kg[4]計算，景谷縣2016年的煙葉烘烤用煤達到16 125～21 500 t，在煙葉烘烤中大量使用燃燒煤炭釋放出的煙塵、SO2、NOX、Hg、F等對大氣環境造成污染[5]。
2 生物質固體燃料應用現狀
2.1 生物質固化成型設備研發現狀
生物質固化成型技術根據不同加工工藝可以分為熱成型工藝、常溫成型工藝、碳化成型工藝等幾種類型；根據成型壓縮機工作原理不同，可將固化成型技術分為螺旋擠壓成型、活塞沖壓成型和環模滾壓技術[6]。我國在生物質固化成型設備上也進行了較多的研究，王青宇等[7]O計了斜盤柱塞式生物質燃料成型機，可以完成連續出料，為生物質顆粒成型提供了一種新思路。張喜瑞等[8]設計了星輪式內外錐輥固體燃料平模成型機，整機工作過程中噪音低，經濟效益與生態效益明顯，為熱帶地區固體燃料成型機的發展與推廣提供了參考。目前，我國生物質固體成型設備的生產和應用已實現商業化，可以滿足生物質燃料固化成型加工需求。
2.2 生物質固體燃料在煙葉烘烤中的應用現狀
20世紀90年代，葉經緯等[9]在煙葉烘烤上研制了生物質氣化燃燒爐，使用這種生物質氣化燃燒爐能源利用率提高了50%以上，同時優質煙葉的比例也有所提高。張聰輝等[10]研究表明，使用煙桿壓塊的生物質燃料部分代替煤炭，可以滿足煙葉烘烤的需求，并且烘烤成本比使用煤炭更低。徐成龍等[11]通過對比不同能源類型密集烤房在烘烤成本、經濟效益及烤房溫度控制方面的烘烤效果，認為使用生物質燃料的燃燒機烤房改造方便、空氣污染小、節能環保，是最具推廣價值的烤房。
3 應用前景分析
景谷縣為云南省第二大林業縣，全縣林地總面積為595 862.4 hm2，活立木蓄積48 324 350.0 m3，每年森林采伐量約1 537 300.0 m3；全縣農作物平均種植面積40 385.9 hm2，糧食平均產量為467 425.2 t，具備開發生物質燃料的潛力。路 飛等[12]研究表明，景谷縣生物質理論資源量高達1 355 647.3 t，資源優勢較為明顯，可以加工成生物質固體燃料，滿足全縣煙葉烘烤需要。2014年，普洱市申報的國家綠色經濟實驗示范區獲得國家發改委批復，為普洱市的發展提供了巨大的機遇，目前全市已開展多個生物質能源項目[13]。景谷縣在煙葉烘烤中，創新煙葉烘烤模式，推廣使用生物質固體燃料，降低煙葉烘烤能耗，減少主要污染物的排放，改善環境質量，符合普洱“生態立市，綠色發展”的發展需求。
4 存在的問題
4.1 認識不到位
目前，煙葉烘烤主要以燃煤作為原料，烘烤設備較為成熟且烘烤工藝較為完善；使用生物質固體燃料，可降低煙葉烘烤污染、維護農村生態環境、促進煙葉烘烤可持續發展等優勢，但尚未引起廣泛關注。
4.2 配套不完善，投入成本高
開發生物質固體燃料前期投入高，不確定因素較多，風險較大，收益難以控制。目前，景谷縣尚無生物質固體燃料加工企業，生物質固體燃料產業配套不完善，燃料使用成本高。將傳統烤房改造成生物質燃料烤房需對原有設備進行改造更換，短期內難以大量推廣。
4.3 缺乏政策支持
生物質固體燃料在煙葉烘烤中具有良好的社會效益，但政府、煙草行業對生物質固體燃料的生產、傳統烤房的改造等未制定明確的扶持措施和獎勵辦法，沒有形成加工使用生物質固體燃料的長效機制。
5 對策
5.1 加強宣傳力度，樹立可持續發展理念
大力宣傳使用生物質固體燃料在節能減排、農林廢棄物循環利用、減工降本、提質增效方面的積極作用，讓全社會都充分認識到使用生物質固體燃料所具有的良好的經濟效益、社會效益和生態效益，為全面推進使用生物質固體燃料營造良好的輿論氛圍。
5.2 開發利用生物質固體燃料，提高綠色生態烘烤能力
景谷縣林產工業較為發達，農林廢棄物資源豐富，目前國內生物質固體成型燃料技術和設備已較為成熟，可就地規劃建設生物質固體燃料生產基地，就地消化農林廢棄物，保護環境衛生，實現綠色烘烤。
5.3 加大政策和Y金扶持，調動參與積極性
在生物質固體燃料生產、廢棄物回收、烤房設備改造利用等方面出臺相應的扶持和補貼政策，提高社會和煙農參與使用生物質固體燃料的積極性和主動性。
6 參考文獻
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關鍵詞：生物質成型燃料 鍋爐設計 雙層爐排 動態評價 技術經濟
中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-01
1 雙層爐排的設計依據
我國在生物質成型燃料燃燒上進行的理論與應用研究較少，然而它的確是能有效解決生物質高效、潔凈化利用的一個有效途徑。目前來說，沒有弄清楚生物質成型燃料理論，需要將原有燃煤鍋爐進行一定程度的改造升級，但是爐膛的容積、形狀、過剩空氣系數等和生物質成型燃燒是不匹配的，也因此導致了鍋爐燃燒效率和熱效率很低，污染物排放超標。所以，根據生物質成型燃料理論科學來進行設計研究專用的鍋爐是目前急需解決的重要問題。
1.1 燃燒特性
以稻草，玉米稈，高粱稈，木屑為例子，對比它們的工業分析、元素分析、以及發熱量的數值，我們可以得出結論：生物質成型燃料的揮發分遠遠高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，熱值比煤要小。（1）原生物質燃燒特性，原生物質尤其是秸稈類的生物質密度較小，體積大，揮發分在60%～70%之間，易燃。熱分解時的溫度低，一般來說，350C就能釋放80%的揮發分，燃燒速度很快。需氧量也遠大于外界擴散所提供的氧量，導致供養不足，從而形成CO等的有害物質。（2）生物質成型燃料特性，生物質成型燃料密度遠大于原生物質，因為其經過高壓才能形成，為塊狀物，結構和組織的特征使得其揮發分逸出速度和傳熱速度大幅度降低，而其點火溫度升高，性能差，但比煤的性能要強。燃燒開始的時候揮發分是慢速分解的，在動力區燃燒，速度也中等，逐漸過度到擴散區和過渡區，讓揮發分所發出熱量能及時到達受熱面，因而降低了排煙的熱損失。在其揮發分燃燒后，焦炭骨架結構變得緊密，運動氣流無法讓其解體懸浮，因而骨架炭能夠保持住它的層狀燃燒，形成燃燒核心。它需要的氧氣和靜態滲透擴散的一樣，燃燒時候很穩定并且溫度很高，也因而降低排煙的熱損失。
所以說，生物質成型燃燒相比之下優點更明顯，燃燒速度均勻適中，需氧量和擴散的氧量能很好匹配，燃燒的波浪比較小，更穩定。
1.2 設計生物質成型燃料鍋爐的主要要求
（1）結構布置，采用了雙層爐排的設計結構，也就是手燒爐排，并且在一定高度加上一道水冷卻的鋼管式爐排。其組成包括了：上爐門、中爐門、下爐門、上爐排、下爐排、輻射受熱面、風室、燃燼室、爐膛、爐墻、對流受熱面、排氣管、煙道和煙囪等。上爐門是常開設計的，用作投燃料和供給空氣。中爐門則可以調整下爐排上燃料的燃燒，并可以清理殘渣，只打開于點火和清理的時候。下爐門用來排灰，提供少量空氣，在運行時微微打開，看下爐排上的燃燒情況再決定是否開度。上爐排以上的地方是風室，上下爐排間是爐膛，墻上則設計有排煙口，不能過高，不然煙氣會短路。但過低也不行，否則下爐排的灰渣厚度達不到。設計的工作原理，讓一定的粒徑生物質成型燃料通過上爐門燃燒，上爐排產生的生物質屑和灰渣可以在下爐排繼續燃燒。經過上爐排的燃燒，生成的煙氣與部分可燃氣體通過燃料層然后是灰渣層而進到爐膛內，繼續燃燒，并且和下爐排上燃料所生成的煙氣混合，然后通過出煙口通向燃燼室，再到后面的對流受熱面。下爐排可以采取低、中、高這樣三個活動爐排，因為燃料粒徑和熱負荷的大小不同。這樣就達到了讓生物質成型燃料分布燃燒的目的，能夠緩解其燃燒的速度，還能匹配需氧量。完全燃燒率得到提升，消除煙塵也更有效化了。鍋爐受熱面設計，換熱面以輻射換熱為主的形式叫作輻射換熱面，又稱作水冷壁。由計算得出其受熱面的大小，為保持鍋爐內的爐溫和生物質燃料的燃燒，要把上爐排布置成輻射的受熱面。而形式是對流的換熱面則是對流受熱面，也叫作對流管束，其大小能由公式計算得到。引風機選型，引風機是用來克服風道阻力以及煙道的。選擇風機的時候必須考慮其儲備問題，否則會造成計算帶來的誤差。風量和風壓能由計算來確定，選擇型號要依據制造廠的產品目錄。
2 對雙層爐排生物質成型燃料鍋爐的前景分析
生產與利用實際上就是一個把生產目的、手段還有投入人力物力財力之間進行合適的結合的過程。這不是簡單的經濟過程，是技術與經濟相互結合的過程。技術因素和經濟因素要協調，才能使這項技術得到更好的推廣和發展。
2.1 技術分析
雙層爐排生物質成型燃料鍋爐設計的熱負荷是87千瓦，熱水溫度95攝氏度，進水的溫度是20攝氏度，熱效率也能高達70%，其排煙溫度200攝氏度。它在技術的性能上十分占優勢，有很高的熱效率和燃燒效率，也減少了有害氣體和煙塵的排放量，符合我國的標準，對環境帶來的損害小，所以可以考慮廣泛應用于各種活動生產中來。
2.2 經濟分析
在經濟效益方面，因為該鍋爐的燃燒效率較高，所以能很大程度燃燒燃料，因此制造的熱能量等損失小，節省了不少燃料費用。對比燃煤鍋爐，更為經濟適用。另外，成本費里包括了固定資產的投入與運行費用。而固定資產投入費包含了設備與建設費，該鍋爐的成本為一萬元，安裝和土建費則是五千元，運行費也含有電費、原料費、人工費以及設備維修費。而優點是簡單的設備能節省人工費。如果對成型技術還有設備做進一步的研究，可以在原有成本上再降低，因此也是可取的，適合經濟發展的。
3 結語
（1）在技術上，雙層爐排是一個很大的進步，能很好的提高效率，而且控制了污染物的排放量，也達到了工質參數的設計要求，隨著燃料能源的價格上漲，還有科研人員加強對生物質成型技術的深入研究，這種鍋爐一定能占有不錯的市場。（2）用技術經濟學來分析鍋爐，能得出一個大致結果就是，該鍋爐投資較大，但是長期看來，是經濟可行的，其效益也是符合投資要求的。只是和燃煤鍋爐比較起來，燃煤的價格占有優勢，但如果化石能源的價格上漲，并且環保力度加大，雙層爐排生物質成型燃料鍋爐會越來越占據優勢的一面。
參考文獻
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河南省建設生物質能化產業的重要性和緊迫性
全球每年生物質的總量大約在1.7×1011 噸，估計現在只有6.0×109 噸生物質（約占總量的3.5%）被人類利用。按照能源當量計算，生物質能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，占世界一次能源消耗的14%，是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式，是最具發展潛力的可再生能源。目前，生物質能化利用的主要方向包括：生物液體燃料、生物燃氣、生物質成型燃料、生物質發電、生物質化工等方向。生物質能產品既有熱與電，又有固、液、氣三態的多種能源產品，以及生物化工原料等眾多的生物基產品，這些特質與功能是其他所有物理態清潔能源所不具備的。
據國際能源署統計，在所有可再生能源中，生物質能源的比例已經占到了77%，其中生物質發電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質能源利用總量35%、31%和31%。
很多國家成立專門的生物質能管理機構，主要負責相關政策的制定以及部門的協調事宜，如巴西“生物質能委員會”，印度“國家生物燃料發展委員會”，美國“生物質能管理辦公室”等。
很多國家都制定了關于生物質能發展的長期規劃，確定了具體的發展目標，如美國“能源農場計劃”，巴西燃料乙醇和生物柴油計劃，法國生物質發展計劃，日本“新陽光計劃”，印度“綠色能源”工程等。各國都采取了積極務實的生物質能源發展政策與措施，如歐盟主要采取了高價收購、投資補貼、減免稅費以及配額制度等。美國主要采取了擔保貸款、補助資金和減免稅費等。
2011年，最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產量達到了7 000萬噸，美國燃料乙醇產量達到4 170萬噸。近期美國已把生物質能的重點轉向第二代先進生物燃料，《能源獨立與安全法》（EISA）強制要求2022年生物燃料用量達到1.1億噸，其中先進生物燃料為6 358.8萬噸。第二代生物燃料指“壽命周期內溫室氣體排放比參考基準減少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”，主要包括纖維乙醇、沼氣、微藻生物柴油等。為實現此目標，美國政府采用了投資補助和運行補貼（每加侖1.01美元，約合2 123元/噸，按匯率6.3計算）等方式大力鼓勵先進生物燃料相關的研發、中試、示范和商業化項目建設，已建試驗、示范裝置45套，預計2～3年內可以實現商業化規模生產。
生物質成型燃料方面，歐美的發展最為發達，其主要以木質生物質為原料生產顆粒燃料，其成型燃料技術及設備的研發已經基本成熟，相關標準體系也比較完善，形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈。截至2010年，德國、瑞典、加拿大、美國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國家的生物質成型燃料生產量達到了1 000萬噸以上。
美國POET公司、美國杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運行5萬噸以上規模的纖維乙醇廠。
生物質精細化工產品目前已達1 100多種，如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2，3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、檸檬酸、山梨醇等。據分析，從生物質制取的化學品現已占化學品總銷售額10%以上，并以每年7%～8%的速率增長。美國國家研究委員會預測，到2020年，將有50%的有機化學品和材料產自生物質原料。殼牌公司認為，世界植物生物質的應用規模在2060年將超過石油。
隨著技術的進步，未來生物質能化開發利用將向原料多元化、產品多樣化、利用高值化、生產清潔化方向轉變，纖維乙醇生產成本進一步下降，與糧食乙醇相比將具競爭優勢，成為液體生物燃料的主流產品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺的生物化工產業的興起，將減少對化石資源的依賴，促進綠色發展。遠期生物質快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發展空間。
總體上看，我國以燃料乙醇為代表的生物質能化產業發展基本達到世界先進水平，推廣使用技術成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規劃、試點等方面開展了創造性的工作，為今后的工作打下了基礎。
河南生物質能化產業發展基礎
作為農業大省，河南生物質資源非常豐富。僅農業剩余物的干重量每年為7 000萬噸，占全國1/10。林業剩余物資源量每年為2 000多萬噸，其中生態能源林近期規劃500多萬畝，遠景規劃1 200萬畝。
河南省生物質能化開發利用起步較早，2004年即在全國率先實現了乙醇汽油全覆蓋，成功創造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前，河南省生物質能化利用主要涵蓋了生物質成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發電等方向，涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質發電、乙二醇、乳酸等產品，2010年生物質能利用折標煤420萬噸。
液體生物燃料產品產量超過70萬噸居全國第一，其中燃料乙醇產量超過60萬噸，約占全國的30%，燃料乙醇消費量超過30萬噸。2009年底，河南天冠建成投產了全球第一條萬噸級秸稈纖維乙醇生產裝置，實現連續規模化生產，建立了完整的工藝路線，掌握了多項具有自主知識產權的關鍵技術，部分指標接近或超過國外先進水平，已經通過了國家驗收，具備了進一步產業化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過300萬畝，開展了生物柴油的實驗生產，具備了規模化生產的技術能力。
建成了國內最早的工業化沼氣項目并獲得了廣泛推廣和應用，擁有全球最大的1.5億立方米/年工業化沼氣裝置，配套3.6萬千瓦沼氣發電項目已經并網發電，同時供40萬戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農村戶用沼氣達到361萬戶，普及率18%，大中型沼氣達到2 360處。
生物質發電總裝機45萬千瓦居全國前列，年發電量約10.6億千瓦時。
目前，河南省生物質成型燃料產品產能已超過30萬，年產量20多萬噸，居華中地區首位，其中建立位于河南省汝州市的生物質壓塊燃料生產工程，目前年產生物質成型燃料3萬噸，正在形成年產10萬噸的生產基地，通過示范建設，建立了壓塊成型燃料生產廠原料最佳收集模式、清潔生產模式、成型燃料產業發展模式，生產電耗為40kW?h/t～50kW?h/t，實現了壓塊成型燃料的產業化生產。建立在洛陽偃師市和河南汝州市的成型燃料設備生產基地，目前正在形成年產300臺套的生產能力。
生物制氫方面國內還沒有產業化，近幾年，國內少數學者主要圍繞提高光合細菌的光轉化效率等方面，著手對光合細菌制氫進行了實驗研究，并取得了一些重要進展。河南農業大學在國家自然科學基金、863計劃等項目支持下，正在按照生產性工藝條件進行太陽能光合生物制氫技術及相關機理的研究，并且已經取得了一定的突破，成為河南省重要的制氫技術儲備。
生物質化工產品總產量超過10萬噸。河南財鑫集團2010年建成纖維乙二醇中試裝置，形成了整套工藝技術，達到國內先進水平，正在進行萬噸級產業化示范;河南宏業生化2011年建成全球首套生物質清潔生產2萬噸/年糠醛聯產乙酸裝置，已實現連續規模化生產，達到國際先進水平。
河南農業大學、鄭州大學、河南能源研究所等一批科研機構有較強的生物質能源研發實力。
河南省從事生物質能研發和產業推廣的單位上百家。
2013年，生物質能化產品總產值超過100億元。
總體來說，河南省生物質能開發利用起步較早，達到國內先進水平，其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術和裝備居國內領先地位。
河南省發展生物質能化產業的總體要求
堅持資源開發與生態保護相結合，以不犧牲農業和糧食、生態和環境為出發點，科學開發鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地，規模化種植新型非糧能源作物與生態能源林，加強農林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業有機廢水、廢渣管理，堅持梯級利用、吃干榨凈，建立標準化生物質能化原料收儲運供應體系，推動生物質能化產業綠色低碳循環發展。
堅持頂層設計與先行先試相結合，把握世界生物質能化產業發展方向，統籌謀劃國家生物質能化發展的新模式、新途徑，破解關鍵制約瓶頸和體制機制障礙，以資源、技術、市場發展現狀為前提，在河南先行先試，以點帶面，積極推進，努力探索具有示范帶動意義的生物質能化全產業鏈發展模式。
堅持自主創新與開放合作相結合，立足現有產業基礎，整合聚集國內研發力量和專有技術，強力推進生物質能化核心技術開發，加快關鍵裝備集成，占領世界生物質能化產業發展新高地。開展國際交流與合作，合理引進國際先進技術、裝備與人才，帶動生物質能化產業全面發展。
堅持重點突破與整體推進相結合，以纖維乙醇產業化為突破重點，推進沼氣高值化利用、生物化工和生物質能化裝備規模化生產，加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質快速熱解制生物燃料等先進產品與工藝研發步伐，整體推進生物質能化高起點產業化開發利用，培育規模大水平高的戰略性新興產業。
堅持政府推動與市場運作相結合，發揮政府主導作用，制定積極的產業政策，引導多種經濟主體投入，扶持生物質能化企業規模化發展。建立有效的市場激勵機制，營造良好發展環境，發揮市場配置基礎作用，以市場開拓帶動生物質能化產業持續健康發展。
在發展目標上，充分發揮河南生物質能化開發利用的資源、技術和實踐優勢，集聚優勢企業和科研機構，吸引國內外生物質能化領域領軍人才，開展生物質能化資源梯級循環利用，做大做強生物能源裝備制造業，在全國率先建成規模最大、實力最強、技術最先進的生物質能化示范區，全面發揮示范區的示范、輻射和帶動作用，打造全國的生物質能化源科研、裝備制造和推廣應用基地，占領世界可再生能源領域新高地。
近期目標（2014-2015年）：規劃投資200億元以上，新增工業產值188億元以上。重點推進纖維乙醇產業化，穩定糧食乙醇產量，纖維乙醇生產能力達到50萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到10萬噸/年，聯產糠醛達到5萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力16.5億立方米。生物柴油總生產能力達到50萬噸/年，其中高品質航空燃油占10%以上。新增年產5～10萬噸的成型燃料生產基地2個，生物質成型燃料生產能力達100萬噸;初步奠定生物質能化示范省產業基礎，確立生物質能化發展基本模式。
中期目標（2016-2020年）：規劃投資1 000億元以上，新增工業產值1 600億元以上，其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產能力達到300萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到50萬噸/年，聯產糠醛達到50萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力62億立方米。生物柴油總生產能力達到400萬噸/年，其中高品質航空燃油占30%以上。建成500個左右的生物質成型燃料加工點，形成約250萬噸的生產能力。帶動生物質能化技術升級，基本建成國家生物質能化示范省。
河南省生物質能化產業創新的重點任務
重點發展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣，實施醇電、醇氣、醇肥、醇化多形式聯產，著力提升農林剩余物的資源化利用水平;積極建設工業、畜牧業、農村大中型沼氣工程，提高城鄉有機垃圾資源化利用水平，加快構建新型農村社區配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質化工，初步形成規模化的生物化工產業鏈;完善生物質成型燃料體系的原料收集、儲存、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈，積極推進生物質成型燃料的產業化、規模化生產及應用模式，開拓生物質成型燃料應用新途徑，大規模進行燃油、燃氣替代應用，與煤炭形成相當競爭力;大力推進生物質能化裝備產業;積極探索開展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速熱解制生物燃料等先進生物燃料技術示范。
（一）纖維乙醇產業化
在纖維乙醇產業化方面，圍繞纖維乙醇生產，著力提升纖維乙醇生產和綜合利用技術水平、裝備和自動化水平，能源利用轉化效率和經濟性指標達到國際領先水平。形成包括科技研發、裝備制造、工程設計建設、生產運營、人才培養和隊伍建設在內的完整產業體系;形成秸桿采集、儲存、調運、纖維素酶生產和配送、纖維乙醇生產與集中脫水加工等較為完備的生產經營管理模式，實現纖維乙醇產業化重大突破。
1.纖維乙醇產業化步驟
發揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業人才、技術、資金、管理和市場優勢，不斷提高生物質資源能源化轉化效率，實現不同原料、不同規模、不同產品梯級開發產業化發展。因地制宜，結合城鎮化和新農村建設，以產業集聚區為依托，采取不同產品結構模式，設計建設3～10萬噸不同規模纖維乙醇廠。實施沼渣和爐灰還田，保持土地資源和糧食生產可持續發展。
――采取“醇―氣”模式建設纖維乙醇工廠，實現木質纖維素分類利用，纖維素生產乙醇，半纖維素生產沼氣聯產，木質素殘渣發電供熱。
――結合現有秸稈電廠，采取“醇―電”聯產模式，首先利用秸稈中的纖維素生產乙醇，剩余木質素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產生的沼氣聯產發電，重點解決醇、氣、電一體化技術和裝備系統集成。
――在糠醛和木糖（醇）生產集中地區，整合糠醛、木糖（醇）生產規模，以玉米芯為原料，首先用半纖維素生產糠醛或木糖（醇），剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產乙醇，剩余木質素作為燃料發電，實現纖維乙醇、糠醛（木糖）和發電聯產，提升原料資源利用效率，解決生產環節污染問題，實現“醇―化―電”一體化發展新模式。
2.實施關鍵技術創新工程
――開展纖維素酶生產技術提升研究，不斷提高菌種產酶效率，提升自控水平，進一步降低纖維素酶生產和使用成本，建設配套生產和供應基地。
實施關鍵技術創新工程，重點開展纖維素酶生產、原料預處理、酶解發酵三大關鍵步驟技術攻關，進一步提高纖維乙醇的技術經濟性。
――加大能源植物優選培育和能源作物基地建設力度，利用河南省未開發荒地，種植能源作物，提高原料畝產和纖維素含量，開展規模化能源作物種植。
――依托車用生物燃料技術國家重點實驗室，整合高校基礎研究資源，重點解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產菌種構建，篩選優化高效、耐逆菌株，提高纖維素酶生產效率和發酵酶活，提高多酶系酶解效率，實現纖維素酶生產和使用成本大幅降低。
――構建高效、長壽命、高耐受性代謝工程菌株，選育馴化適合工業化生產的混合糖發酵菌株，實現纖維素、半纖維素共同發酵生產乙醇，提高原料轉化乙醇效率，建設萬噸級技術示范工程。
――開發連續高效低能耗預處理技術和設備、提升同步糖化發酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術水平，形成3～10萬噸工藝技術包。
（二）沼氣利用與農村新能源體系建設
1.工業大中型沼氣與高值化利用
實施纖維乙醇-沼氣聯產，提升食品、輕工、化工、生物醫藥等行業的廢渣、廢液聯產沼氣水平，重點建設日產5萬m3、10萬m3以上的大規模工業化沼氣工程，通過高溫全混厭氧發酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結合的工藝提高厭氧發酵COD去除率、擴大沼氣消化液資源化利用規模，降低有機廢水好氧處理的負荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業泛能網示范，提高能源利用效率，減少污染物排放。鼓勵沼氣規模化生產生物天然氣入站入網，壓縮生物天然氣（CBNG）用作車用燃氣、居民用氣及發電。
工業大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機廢水、廢渣排放企業，按照集中就近原則，合理布局，優先配套建設分布式能源供應系統。
2.農村大中型沼氣和農村新能源體系建設
按照堅持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮化道路的要求，將生態文明理念和原則全面融入新型農村社區，構建農村新能源體系。以大中型沼氣建設為核心，加快農村能源消費升級，為新農村建設提供高品位的清潔能源，提高農村居民生活質量，改善居住環境，推進生物能源鎮（社區）示范，推動綠色、健康、生態文明的新型農村社區建設。依托大型養殖企業或利用秸稈建設大型沼氣集中供氣工程，并在條件具備的社區試點沼氣分布式能源，實現氣、電、熱聯供。開展農村微電網示范，探索可持續的運營模式。開展太陽能熱水系統和地熱能采暖并提供生活熱水示范項目建設。根據各地資源條件，開展沼氣、小水電、太陽能、地熱能、風能等多種能源組合的用能方式示范，探索適宜中部地區的農村能源發展模式，推動農村新能源體系建設。
3.城市生活垃圾沼氣
在省轄市或地區性中心城市，結合城市污水和有機垃圾收集，建設大型或超大型工業沼氣工程。對生活垃圾進行二次集中分類處理，構建“有機廢棄物―厭氧發酵―沼氣發電―沼液沼渣制肥”等循環經濟鏈條。在建或新建垃圾填埋場配套建設填埋氣回收裝置生產沼氣，鼓勵大中型垃圾填埋場建設沼氣發電機組。
4.生物質熱解氣化
以城市廢棄物和農村生物質廢棄物為對象，結合工業園區的能源需求，建立熱電氣聯供的生物質燃氣輸配系統示范工程。大力推行區域集中處理模式和循環經濟園、工業園等園區模式，選取已經啟動基礎設施建設程序的項目作為示范工程，真正做到科技與需求相結合、技術與產業相結合。提高生物質氣化技術水平，限制生物質氣化產業發展的一個主要原因是技術仍處于較低水平，未來的發展首先要解決技術問題，包括加強生物質氣化基礎理論研究，提高氣化爐工作效率、燃氣凈化效率，提高裝備系統穩定性，增強系統自動化程度，完善產業鏈各項關鍵技術，打造生物質氣化技術流水線生產。擴展氣化技術應用領域，不但要將生物質氣化技術應用于木質生物質原料，還需根據生物質原料來源及單位用途，發展適于工業生物質、農業生物質、城市生活垃圾等多元生物質氣化技術，并根據用途發展高品質燃氣技術、氣化供熱、發電、制冷等多聯產技術。實現生物質氣化技術產業裝備生產的規模化，提高裝備的設計水平，擴大裝備的生產規模，實現設備的系列化、標準化、大型化，并完善上下游相關企業單位，實現裝備技術的自主化設計制造，取得自主知識產權，構建完整的生物質氣化技術裝備設計與制造產業鏈。
5.生物質制氫
河南省乃至我國的生物制氫技術尚未完全成熟，在大規模應用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多，如高效產氫菌種的篩選，產氫酶活性的提高，產氫反應器的優化設計，最佳反應條件的選擇等。生物制氫技術利用可再生資源，特別是利用有機廢水廢物為原料來生產氫氣，既保護了環境，又生產了清潔能源，隨著新技術的不斷開發，生物制氫技術將逐步中試和投產，成為解決能源和環境問題的關鍵技術產業之一。
（三）成型燃料產業化
在成型燃料產業化方面，發揮河南省科學院能源研究所有限公司、農業部可再生能源重點開放實驗室、河南省生物質能源重點實驗室、河南省秸稈能源化利用工程技術研究中心等科研院所的人才和技術優勢，依托河南省秋實新能源有限公司、河南奧科新能源發展有限公司、河南偃師新峰機械有限公司等企業，加大生物質成型燃料的關鍵技術突破和產業化推廣。完善生物質成型燃料原料、工藝、產品、應用等環節，建設原料收儲運模式，優化組合工藝生產線、降低能耗、提高自動化控制程度，加大推廣力度和規模。
1.成型燃料產業化步驟
――根據河南省不同地域的生物質原料分布產出規律，結合生物質成型燃料生產模式及生產企業生產實際情況，開展收儲運的理論研究和試驗示范，建立生物質原料的收儲運模式，解決農林生物質原料收儲運成本費用問題。建立健全農林生物質原料收儲運服務體系，建立適宜不同區域、不同規模、不同生產方式的農林生物質原料收儲運體系。在河南省有代表性的區域，建成規模不小于5萬噸/年的成型燃料收儲運生產示范體系。
――研究生物質物料特性參數、生物質成型過程特性參數以及成型產品特性參數在線式數據采集與控制系統，保證生物質成型燃料全生產系統的智能化控制，保證成型系統穩定持續運行。將生產系統穩定生產時間提高到5 000小時/年，實現工業化連續生產。
――根據河南省不同地域原料特性，開發出以木本原料為主的高產能、低能耗的顆粒燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/小時，成型燃料生產電耗達到60kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到1萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產2萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。
――根據河南省不同地域原料特性，開發出以草本原料為主的高產能、低能耗的塊狀成型燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/h，成型燃料生產電耗達到40kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到3萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產5萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。
2.成型燃料規模化替代化石能源關鍵技術與工程示范
針對目前生物質成型燃料在燃料利用環節存在能源轉化效率不高、應用規模小，高效綜合利用及清潔燃燒技術水平不高等問題，開展成型燃料氣化清潔燃燒關鍵技術設備研發和推廣，從而實現生物質成型燃料的高效清潔燃燒利用，規模化替代燃油、燃氣等清潔燃料。
――研發成型燃料高效氣化及清潔燃燒關鍵技術，開發生物質成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐，研制低熱值燃氣高效燃燒及污染控制技術，取得生物質氣化系統與工業窯爐耦合調控技術。燃燒設備規模達到MW級，能源轉換效率達到75%，各項環保指標達到燃油或燃氣爐窯排放指標。建設年消耗千噸的生物質成型燃料的氣化燃燒替代工業窯爐燃料的示范工程，實現生物質能源在工業窯爐上應用的突破。
（四）開發相關生物化工及綜合利用產品
積極推進生物化工產品技術研究和產業化示范，實現對石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產物如二氧化碳、木質素等開展綜合利用，提高產品的附加值;開展纖維質原料制取乙二醇項目產業化示范;拓展生物乙烯及下游產品產業鏈，開拓乙醇深加工新產業鏈;開發生物丁醇和生物柴油相關生物化工品。
1.二氧化碳基生物降解材料和化學品
加強高活性、安全、低成本催化體系研究，突破反應條件溫和、環境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術，開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產業化示范。積極研發二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關鍵技術，重點發展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發泡材料和阻隔材料等深加工產品。
2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產品產業化
依托天冠、財鑫等在生物化工技術研發方面具有優勢的大型企業集團，開展纖維質糖平臺為基礎的生物化工醇技術攻關和產業化示范，重點發展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產品產業化示范。依托宏業生化發展糠醛下游深加工產業鏈包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等。
開展纖維乙二醇等多元醇生產技術優化改進和產業化示范，提高生產效率和產品收率、質量，正在建設萬噸級產業化示范裝置，到2015年完成10萬噸級乙二醇、丙二醇生產裝置，到2020年形成50萬噸生產能力。
開展纖維素水解物生產丁醇菌種的選育（葡萄糖木糖共利用），推進細胞表面固定化技術及其反應器的開發，采用反應-吸附耦合的過程集成研究，縮短發酵周期，提高產物濃度和分離效率，2015年完成2萬噸級纖維丁醇示范，2020年形成10萬噸/年纖維丁醇生產能力。
開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產品的深度開發，2015年建成連續化和規模化生產基地，2020年形成年加工50萬噸糠醛生產規模。
3.生物乙烯及下游產品
開展乙醇高效催化制乙烯產業化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關鍵技術，提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率，實現生物乙醇生產乙烯工藝的長周期、低成本、穩定運行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環氧丙烷-乙二醇-聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）兩條產業鏈，大力發展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。
4.木質素高值化開發利用產品
提高木質素綜合利用水平，重點開發膠粘劑、有機緩釋肥料、木質素復合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產品，拓展其在化工、農林、建筑等領域的應用范圍。
（五）微生物柴油產業化
根據國內外現有研究成果，結合綠色化和生物精煉概念的理念，實現微生物柴油的產業化。微藻等微生物養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。集合微藻等微生物優良品種選育、高效轉化、規模化養殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現微生物柴油和副產品的多聯產。
1.木質纖維素生物質的綜合處理技術
木質纖維素生物質主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，經過一定的物理/化學處理，木質纖維素糖化，用于微生物的培養。副產物中的糠醛等物質會影響微生物的生長和代謝，綜合的處理技術目標是將這些副產物控制在最低的水平，同時達到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學處理要配合溫度、壓力，適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術，從而達到能量消耗最小，水解產物變性最少的效果。這些處理技術綜合起來需要針對不同物料有序實施。
2.產油微生物脂類代謝的遺傳調控
對于產油微生物油脂過量積累的機制當前還停留在生化水平上。利用基因組學、蛋白組學和轉錄組學技術，研究產油微生物脂肪代謝的基因調控機制，通過對某些關鍵基因實施遺傳修飾，使其朝著人為設定的代謝流方向發展，最大限度的發揮轉化作用。理解脂肪代謝的基因調控原理還有利于通過不同發酵模式調控油脂積累，有利于更好的利用工業廢棄物生產油脂，有利于通過培養基營養限制調控脂肪的積累，有利于利用小分子誘導物調控細胞的繁殖和脂肪積累。
3.微生物柴油原位轉酯技術
傳統的微生物柴油生產周期長、成本高，而且打破微生物堅實細胞壁的操作很難實施。基于微藻等微生物生物柴油生產的周期分析顯示，90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上，表明油的提取工藝的進步將大大影響生產成本，決定著生物柴油加工產業的經濟效益。近期“原位”轉酯方法用于藻類生物產油生產受到密切關注，這種在細胞內酯類與醇類接觸直接發生轉酯反應，而不需要將脂類提取出來再與其發生反應。這種直接轉酯技術，不僅能夠用于微生物的純培養物，同時有效適用混合培養產物的生物柴油生產。研究顯示，原位轉酯技術能夠降低樣品中的磷脂的量，甚至達到不能檢出的水平。生物質的含水量會極大的影響油脂的提取率，而小球藻原位轉酯研究發現，適當增加轉酯反應底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質中獲得較高產率的生物柴油，將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設備投入，明顯降低生產成本。
4.生物精煉概念下的微生物柴油生產技術體系
木質纖維素物質來源廣泛，如果在處理過程中將某些附加值較高的化學提取出來將會大大提高收益。同時，將微生物菌體所含的營養物質充分利用也會大大節省原料成本，例如將酵母菌提油后的殘渣經過加工脫除抗營養因子后再用到微生物培養基的配制，可以節省大量含氮營養添加物。轉酯反應的副產物甘油可以提純后加工成丙二醇，后者是一種附加值更高的化學原料，甚至粗甘油用于培養基添加會提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發酵生產甲烷或氫氣，也可以通過微藻培養回用有機營養物。
5.生物柴油相關生物化工品
積極利用生物柴油副產品甘油，采用高活性、高選擇性的催化劑，突破反應熱移除、微生物法二羥基丙酮等關鍵技術，重點開發環氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮（DHA）等高附加值精細化工產品，拓展其在醫藥、化工、食品等領域應用范圍，實現資源高效綜合利用。
6.生物質乙酰丙酸平臺化合物
完成以玉米秸稈為原料水解生產乙酰丙酸工藝的優化設計與中試，解決生產過程設備腐蝕問題，完成乙酰丙酸的分離純化工藝，完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生產工藝設計，將生物質高效轉變為乙酰丙酸等平臺化合物。完成千噸級的生物質水解生產乙酰丙酸聯產糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設及運，完成放大級的生物質水解的生產乙酰丙酸工藝包的開發設計。
7.生物質間接液體燃料
開展生物質間接液化技術及產品開發，利用生物質先氣化成合成氣（由CO和H2組成的混合氣體）、然后再將合成氣液化得到的產品，如甲醇、二甲醚、費托汽柴油等，逐步建立中試及示范工程。
8.生物質納米材料
以生物質作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復合材料，所制備的納米材料具有優異的固碳效率、催化性質和電化學性質，使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領域潛在重要應用，使其成為合成技術研究的熱點。
（六）強化生物質能化裝備產業化與基地建設
圍繞生物質能化產品規模化開發利用，依托特色產業集聚區，發揮骨干裝備制造企業的產業基礎和技術優勢，加強與國內外優勢生物質能化裝備企業和專業科研院所合作，整合上下游企業，完善特色生物質能化裝備產業鏈。突出集成設計、智能控制、綠色制造和關鍵總成技術突破，培育一批具有系統成套、工程承包、維修改造、備件供應、設備租賃、再制造等總承包能力的生物質能化裝備大型企業集團，建設一批特色鮮明、技術先進、在全國有重要影響的生物質能化裝備基地。
1.農林原料收儲運裝備
以洛陽、許昌等農機產業集聚區為重點，集合國內先進農林機械制造企業，引進國外先進制造技術，骨干企業，重點突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎共性技術，大力發展稻麥撿拾大中型打捆機、玉米秸稈收割調質鋪條機、棉稈聯合收割機、能源林木收獲機械、高效粉碎機械與成型機等重大整機產品，帶動相關零部件產業配套發展，切實提高生物質收集、裝載、運輸、儲藏的高效性和通用性。
2.纖維乙醇成套裝備
以南陽新能源產業集聚區為重點，依托天冠集團現有纖維乙醇成套裝備，集成國內外先進技術，加大設計研發力度，加快推進具有自主知識產權的纖維乙醇成套裝備技術提升，打造世界領先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點開發原料預處理低溫低壓、大型連續汽爆技術和裝備，纖維素酶大型、高效生產技術和裝備，大型高效連續酶解發酵技術和裝備，高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備，木質素燃燒高效能量轉化裝備。2015年前形成年總裝10套3～10萬噸級纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬噸纖維乙醇成套裝備能力。
3.沼氣生產及沼氣發電成套裝備
以南陽新能源、鄭州經濟技術、安陽高新技術和長葛市等產業集聚區為重點，依托天冠集團、森源集團等骨干企業，加快發展有機廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產、沼氣制取生物天然氣、民用沼氣加壓輸送、撬裝式CNG加氣站以及生物天然氣分布式能源集成等成套裝備。加強與美國通用、德國西門子和日本三菱等國外優勢企業合資合作，大力發展2 000千瓦以上大型沼氣發電技術和裝備。在南陽形成大型工業沼氣成套裝備基地，在許昌和周口形成農村大中型沼氣成套裝備基地，在鄭州形成生物天然氣分布式能源與CNG加氣成套裝備基地，在安陽形成城市有機垃圾沼氣成套裝備基地。
4.生物質成型燃料及其高效利用成套裝備
依托河南省科學院能源研究所有限公司、河南秋實新能源有限公司等，建成成型燃料成套生產設備和生物質熱解氣化、高效燃燒及生物質成型燃料氣炭油聯產設備加工生產基地。
5.生物柴油和生物熱解技術裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽、商丘裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。
6.生物化工產品關鍵裝備
依托河南財鑫集團、華東理工大學、天津大學，設計研發優化改進秸稈制乙二醇等多元醇高效預處理、糖化、連續氫化裂解反應器和節能精餾分離等關鍵設備。
依托河南天冠集團、鄭州大學、清華大學、浙江大學、中山大學、中科院上海生命科學研究院等，設計研發優化二氧化碳降解塑料反應釜、脫揮擠出造粒、產品改性等關鍵設備，生物柴油副產物甘油制1，3-丙二醇反應自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關鍵設備，纖維丁醇發酵分離耦合反應器、離交樹脂產物分離等關鍵設備。
依托宏業生化、河南省科學院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學院，設計低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應器、高效多級蒸發等關鍵設備;改進廢液無公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關鍵裝備。
7.生物柴油和生物熱解技術裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。
8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車
與國內外知名汽車發動機制造企業合作，依托鄭州日產、海馬和宇通開發乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發專用發動機、燃料供給及控制系統、氧傳感器等，2015年后形成批量生產能力，配套建設相應的燃料（E85、車用生物天然氣）輸、供、儲設施。2020年靈活燃料汽車產能達到20萬輛以上，雙燃料汽車產能達到10萬輛以上。
（七）其它先進生物燃料技術創新和示范
加大科技研發投入和攻關力度，加快推進生物柴油、航空生物燃料、生物質快速熱解制生物燃料等其他先進生物燃料技術取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產生物柴油和萬噸級纖維丁醇等示范工程建設，2020年前推動含油林果生產航空生物燃料和高級油產業化發展，微藻養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。
1.生物柴油
在鄭州、洛陽、開封、商丘、安陽、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業廢棄油脂富集的地區，加快建立工業廢棄動植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系，以餐廚垃圾油脂和工業廢棄動植物油脂為主生產車用生物柴油。到2015年形成20萬噸/年產能，2020年前在全省推廣，形成30萬噸規模。
集合微藻優良藻種選育、高效轉化、規模化養殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現生物柴油和副產品的多聯產。
2.航空生物燃料
在南陽、洛陽、三門峽、安陽等山地丘陵區推進規模化的含油林果原料基地建設和采集體系建立，到2020年實現以含油林果為主要原料生產航空渦輪生物燃料和高級油，規模達到25萬噸/年。
3.生物質快速熱解生產車用生物燃料
圍繞生物質快速熱解生產生物油、生物油催化加氫生產車用生物燃料，開展關鍵技術與工程示范研究。2015年完成千噸級中試。2020年建成5萬噸級的生物油催化加氫生產車用燃料示范工程。
關鍵詞:生物質能源;產業現狀;存在問題;對策措施;貴州
中圖分類號:F127文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)28-0128-03
生物質能是植物通過光合作用將太陽能轉換為化學能而固定下來并儲存于生物質中的能量。主要包括植物、農林廢棄物、有機廢水和畜禽糞便等 [1]。現代生物質能源的研究與利用主要指借助熱化學、生物化學等手段通過先進的轉換技術,生產出不同需求的固體、液體、氣體等高品位的新能源來替代日期枯竭的化石能源。生物質能源目前已占世界能源消費的14%左右,排在化石能源煤、油、氣之后而位居第四[1～2]。 貴州是一個富煤缺油缺氣的山區省份,長期欠開發、欠發達,充分利用優越的自然氣候資源、豐富的生物資源,積極開發利用生物質能源,緩解能源短缺壓力,是事關國家能源安全、生態安全,確保國民經濟可持續發展和社會進步的重大研究課題,是國家能源發展戰略的必然選擇。發展生物質能源有利于探索能源替代新途徑,緩解能源壓力;有利于貴州喀斯特山區的石漠化治理,改善生態環境;有利于拓展農業生產功能,增加農民經濟收入。有鑒于此,擬通過對貴州主要自然氣候資源、能源植物資源及產業技術現狀、存在問題和發展對策進行分析探討,以期促進貴州生物質能源產業持續穩步發展。
一、貴州發展生物質能源的優勢及條件
“十五”計劃以來,隨著中國《可再生能源法》的正式實施,生物質能源發展日益受到各級政府和全社會的密切關注。國家先后頒布了《中華人民共和國可再生能源法》,制定了《可再生能源中長期發展規劃》、《可再生能源“十一五”規劃》及《生物燃料和生物化工原料基地補貼辦法》、《生物能源及生物化工非糧引導獎勵資金管理暫行辦法“財建[2007]282號” 》、《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法“財建[2008]735號” 》等相關政策及資金補助措施。根據中國經濟社會發展需要和生物質能源利用技術狀況,明確提出到2010年,增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬t,生物柴油年利用量達到20萬t;到2020年,生物燃料乙醇年利用量達到1 000萬t,生物柴油年利用量達到200萬t,總體實現年替代約1 000萬t成品油的目標。農村沼氣、燃料乙醇、生物柴油、致密成型固體燃料等廣泛應用于生物質發電、汽車燃料、民用生活領域,能源植物篩選、高效節能技術一直被視為生物質能源研發的重點。貴州位于中國西南地區的東部,地處云貴高原向廣西丘陵過度的斜坡地帶,介于東經103°36′～109°35′、北緯24°37′～29°13′之間,平均海拔1 100m左右,屬亞熱帶季風濕潤氣候區,大部分地區年平均氣溫在15℃左右,日照時數在1 200h～1 400h之間,年均降水量在1 100mm～1 300mm之間,年相對濕度高達82%,立體氣候明顯、溫暖濕潤,生物資源種類繁多、富有特色,是全國重要的動植物種源地之一。
根據貴州省(2006―2050)喀斯特石漠化和小流域綜合防治規劃,貴州省現有200萬hm2宜林荒山荒地,在喀斯特地貌的山區種植小油桐、黃連木、光皮樹、烏桕、續隨子、油桐、蓖麻、甘蔗、木薯、甘薯、芭蕉芋等能源植物資源,對推動山區農村產業結構調整,實現能源農業、能源林業產業化,生物質能源及其他農業廢棄物十分豐富,開發應用基礎好。按照國家發展生物質能源應堅持不與人爭糧、不與糧爭地、不破壞生態環境的“三不”原則,貴州發展生物質能源的自然基礎條件較其他平原地區優越。
貴州自21世紀開始,已經啟動從優勢能源植物篩選、利用評價、良種培育、基地建設到加工生產技術工藝等系列基礎試驗示范工作,基本建立了以小油桐、烏桕、光皮樹、芭蕉芋為主的優質高產栽培和良種繁育技術體系,掌握了高轉化率的加工工藝和技術,為生物質能源產業進一步發展奠定了一定的基礎。
二、貴州生物質能源發展現狀及存在問題
1.產業研究發現狀
貴州省自2000年以來就開始關注并積極推動農村沼氣、燃料乙醇、生物柴油等資源發掘及技術研發工作。在省委、省政府的重視支持下,相關部門先后從農村廢棄物生產沼氣,從芭蕉芋、馬鈴薯、甘薯、甘蔗、木薯制備燃料乙醇,從小油桐、光皮樹、續隨子、蓖麻、烏桕制備生物柴油等方面對貴州生物質能源產業發展進行了摸底調查和相關研究。已從資源評價、良種培育、配套栽培、加工工藝、綜合利用及產業化技術等方面展開試驗示范研究。2008年全省沼氣用戶超過149.6萬戶,實際利用141.5萬戶,年產氣76 682.6m3,秸稈生物氣化產氣集中供氣點達二十余處 [1～5]。在能源資源的調查及篩選評價中,已基本查清全省主要生物質能源植物資源種類、數量、分布區域及主要優勢資源,完成30種貴州木本能源植物的種質資源遷地保育,繁育基地及5～10種主要造林樹種輕基質容器育苗技術,特別在小油桐、芭蕉芋等的能源植物資源收集、新材料創制和良種繁育方面取得一定進展,已選育出并通過省級審定芭蕉芋品種兩個。一是良種繁育技術體系基本建立。二是原料基地建設進展順利。三是生產加工工藝比較成熟。特別是生物柴油化學生產技術已經形成比較完備的生產加工技術體系和方法,固體催化劑轉化率達到99%,甲酯回收率大于95%,并獲多項國家發明技術專利。
目前已建有小油桐產業示范基地1.6萬hm2,芭蕉芋產業示范基地近1.5萬hm2,甘薯產業示范基地近20萬hm2,馬鈴薯產業示范基地50萬hm2,甘蔗產業示范基地近2萬hm2。油桐產業示范基地30萬hm2,黃連木、光皮樹、烏桕、蓖麻等還在研究積累初期 [4～6]。已有貴州中水能源股份有限公司、貴州江南航天生物能源科技有限公司、貴州金桐福生物柴油產業有限公司、黔西南康達生物能源科技有限公司均建成了年產1萬～3萬t的生物柴油加工示范生產線,并將生物柴油作為新產業,逐步建設年產10萬t以上的生產能力。按畝產300kg原料計算,目前能源油料種植面積要在2.5萬hm2以上。乙醇生產方面:糖廠有現成的乙醇加工設備和技術,年需求原料甘蔗面積也在1.5萬hm2左右 [2～4]。貴州大學、貴州醇酒廠的淀粉干片發酵技術還在進一步研究中,不久也會有相應規模的生產線建成投產,加上其他產業的原料競爭,原料不足已導致企業3/4產能閑置,僅靠地溝油、泔水油生產生物柴油很難形成產業化。
雖然生物能源開發利用前景廣闊,但生物質能源研發利用技術目前還沒有實現關鍵性突破,在發展過程中還面臨優勢植物資源缺乏、生產成本高、原料供應不足、市場風險大、綜合利用率低、產品標準不一、市場銷售不暢等諸多問題。
2.存在問題
(1)對發展生物質能源產業的認識不足。從一個新興產業的角度和自身發展規律來看,生物質能源產業仍然存在基礎積累、市場發育、支撐體系、技術攻關等許多關鍵環節問題。許多企業或經營者首先想到的是抓基地、建廠房,爭取國家的政策性補助。而在產業鏈的基礎環節、市場培育和技術保障方面還存在一定的盲目性,產業體系未建立,導致許多基地經營水平低、示范效果差、農戶持觀望態度,對發展原料生產沒有信心,原料供應嚴重不足。
(2)研究基礎薄弱,原料成本較高。生物質能源產業是一項多學科聯合的現代綜合性產業,產業鏈較長,涉及多項技術工程,生物質液體燃料近期主要是生物柴油和燃料乙醇,未來主要技術是木質素和纖維素生產液體燃料。目前主要依賴于油料植物的產量和含油量,許多木本油料植物都呈野生或半野生狀態,缺乏強有力的科技支撐是生物能源產業長期做不大的原因之一,產出率不高主要還是資源和技術的雙重制約。由于研究時間短,技術基礎薄弱,特別是專用原料植物的良種選育及配套生產技術還未真正破題,原料生產成本較高,據測算,13t甘蔗可生產1噸乙醇,需土地1 400m2左右,按蔗價280元/t計算,原料成本價為3 640元,7t木薯生產1噸乙醇,木薯原料成本價4 000元左右,加工成本需500元～800元;按2噸植物油生產1t生物柴油計算,僅原料成本也在4 000元～5 000元之間。目前燃料乙醇銷售價為5 000元～6 000元/t,生物柴油銷售價為6 000元～7 000元/t,企業利潤空間不大,農戶種植收入較低。就拿炙手可熱的小油桐來說,經歷了近五年的研究,雖有規模化種植面積1.6萬hm2,但大面積產量低而不穩,平均累計產量不足100kg/667 m2 [2～6]。所以,目前主要都采用地溝油、泔水油生產生物柴油,原料供應嚴重不足。
(3)主攻方向不明確,優勢植物突破性小。通過前期研究,在優勢物種選擇、良種選育方面盡管取得一些成果,但研究領域狹窄,技術積累不夠,在解決品種抗逆性、高產優質和規模化經營方面突破性不大,產量低,成本高。目前大多數能源植物的研究尚處于收集、引種、篩選、評價及試種栽培的探索階段,原料結構單一、應用范圍小,規模化和產業化程度還比較低。糖料作物、淀粉作物產量高,但轉化利用成本較高,油脂植物轉化利用成本低,但種植產量較低,農戶種植積極性不高。不管是糖料能源、油料能源、淀粉能源還是其他,究竟發展能源酒精好還是發展生物柴油好目前也還沒有準確定論,基地建設、產品加工、市場銷售脫節,直接造成生產成本和管理成本過高,企業出現嚴重虧損,有礙于經濟效益目標的實現,極大地限制了貴州生物能源產業的持續穩定發展。
三、貴州生物質發展建議
1.科學制定發展規劃
生物質能源研發的范圍十分廣泛,從用途上來說,有生物質直接燃燒或混合燃燒發電,生產沼氣或制成致密型燃料作民用燃料,生產燃料乙醇、生產生物柴油作機械動力燃料,還能作生物制氫等。根據用途的不同,其技術工藝和所需原料差別也很大。我們要根據市場和貴州經濟社會發展的實際需求,結合能源結構特點確定一定時期內的生物質能源產業在經濟結構中的地位、發展方向和任務目標,要根據生物質能源產業發展的學科取向、價值取向對相關產業進行系統科學的評估和論證,特別要在開發中的工礦區、非糧產區選擇重點領域和重點植物進行研發。
根據貴州山區的能源植物分布比較零星分散、收集運輸困難等特點,結合加工工藝比較成熟的實際,能夠容易形成產業優勢的就是車用燃料乙醇和生物柴油。目前應以車用液體燃料為重點,穩定小油桐、甘蔗、芭蕉芋、紅薯、馬鈴薯生產,探索光皮樹、黃連木、烏桕、續隨子、木薯、蓖麻及其他纖維植物在喀斯特山區的適應性及發展潛力。貴州省糧食自給雖基本平衡,但隨著糧食加工轉化利用量的逐年增加,糧食供需缺口將繼續存在,推行燃料乙醇必須慎重。結合喀斯特石漠化治理和“兩江”流域區的生態屏障建設,重點應選擇適應性好、抗逆性強的多年生木本能源植物進行研發。
2.加強科技攻關,突破核心技術
鑒于發展貴州生物質能源產業的關鍵在于保障原料供應、降低生產成本、保護生態環境和增加農戶收入,一是針對喀斯特山區的地理氣候環境,強化自主創新,重點利用先進育種手段和生物技術手段,選育速生豐產、抗旱耐瘠、抗病蟲害的專用能源植物品種。二是研究速生豐產栽培、病蟲害防治、矮化密植及配方施肥等適用技術和省力化技術。三是加快科技成果的引進和新技術研發集成、應用與推廣,加速科技成果轉化,大幅度提高其產量和品質。四是加強小油桐、黃連木、烏桕、續隨子、芭蕉芋、甘薯等副產品的綜合利用和技術研發,降低生物質能源生產的綜合成本,提高綜合效益。
3.探索發展模式
發展生物質能源產業是一項產業化程度較高的系統工程,涉及政府、加工企業、科研單位、農戶等諸多部門,目前沒有現成的模式可循。市場是拉動生物質能源產業發展的前提,科學技術是確保該產業持續穩定發展的關鍵。特別在發展初期,由于中國能源生產還存在一定的行業壟斷,沒有穩定的市場,政府要加強領導和監管,切實調動社會各方面發展生物質能源的積極性,盡快建立起一定規模生物能源基地,組織協調好各方面的利益分配關系。建議有關部門應從國家能源發展戰略和解決三農問題的高度出發,切實制定相應的扶持政策和措施,要將產品加工、原料種植、基地建設和退耕還林、生態工程、結構調整、石漠化治理、農民增收等結合起來,做好生物質能源作物種植規劃和基地建設,以保證原料供給及降低原料成本。推廣“公司+科研+基地+農戶”的經營模式,明確各方的責、權、利,建設一定規模的產業化示范基地,共同爭取國家的政策支持和資金補助,既滿足了企業的原料供應,又保證了農民的經濟收入,實現農戶和企業之間利益共贏,確保此項工作的順利開展。
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關鍵詞：生物質發電廠；燃料輸送；設備選型；發電項目；輸送機 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）32-0071-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.035
1 概述
如今，隨著各類可再生能源技術的更新，可再生能源市場占有比例得到不斷提高。可再生能源在減少資源消耗的同時，也降低了對環境的破壞。生物質能源為一種可再生能源，近年來得到廣泛應用，本文以生物質發電廠為例，對生物質電廠燃料輸送系統設備選型進行對比分析。當前較為常用的輸送機主要有五種，分別為普通帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、擋邊帶式輸送機、鏈式輸送機與管狀帶式輸送機。在電廠生產過程中，燃料輸送系統的安全穩定運行，對電力生產水平和效率有重要的影響，因此進行生物質發電廠設計時，必須重視輸送設備的選型工作，根據燃料特征、電廠設備出力要求等情況，選取出最為適宜的設備類型，對保障發電廠生產運行和提高經濟效益具有重要意義。
2 生物質燃料
生物質燃料為可再生資源，近年來受到國家的高度關注，相關部門出臺了很多法規與政策，鼓勵企業加大力度開發、運用這種資源。生物質發電技術就是充分利用生物質能源，將生物質能轉化成電能。生物質發電的主要燃料為農業生產過程中的廢料。我國生物質電廠常用的發電燃料主要有兩種，其一為黃色秸稈，如稻草、甘蔗葉、稻谷以及花生殼等；其二為灰色秸稈，如樹皮、林木肥料以及棉花稈等。由于生物質發電廠燃料，其具有松、雜和散等特征，所以需根據燃料的特征和輸送設備的性能進行設備選型，為保證電能生產質量，充分發揮燃料作用和價值，需切實做好燃料的輸送設備的選型工作。
3 生物質發電廠燃料輸送設備選型
3.1 普通帶式輸送機
普通輸送機是我國應用最為嫻熟的技術之一，在燃煤發電廠中極為常見，用途也十分廣泛。該輸送機的成型商品較為可靠，現階段已完全實現國產化，造價合理。輸送燃料時，燃料不易封閉，防塵效果相對較差；在布置輸送機的過程中，傾角不能太大，通常保持在16°以內，否則將造成打滑、脫落等現象。該輸送機主要輸送經過破碎處理以后的硬質秸稈，常見的有木片與棉花稈等。
目前，有許多生物質發電廠在普通輸送機上運用花紋帶。與常規輸送帶相比，花紋帶具有更高的摩阻力，可避免物料發生打滑等現象，有效提升了輸送能力，節省電廠土建投資，具有很高的經濟效益。花紋帶輸送機通常用在破碎處理后的燃料輸送環節中。
3.2 大傾角帶式輸送機
從結構上講，大傾角帶式輸送機和普通帶式輸送機并無太大差別，只是前者將波狀擋邊輸送帶和后者進行了有效的結合。其中，波狀擋邊大傾角帶式輸送機主要由三大部分構成，分別為基帶、擋邊與隔板。橫隔板為復合材質，具有較強的耐沖擊與抗變形能力；基帶兩邊是波狀擋板，擋板與隔板采取冷硫化的方式固定于基帶之上，而隔板和擋板之間互相拴結，可進行隨時更換。對于這種輸送帶而言，它對抗拉強度與耐磨性能有很高的要求，針對留有一定空邊的輸送帶，為滿足角度更改需求，膠帶必須具有良好的柔韌性與剛度。
通過對此類輸送機的合理應用，可大幅提升輸送角度，減少了不必要的轉運點和占地面積，而且對于燃料也具有很強的適用性，很好地處理了滑料等實際問題。然而，我國自主產品還是以小出力和低高度為主，對于大出力和大高度還需從國外進口，而且這種設備的回程帶還會產生較大的振動，容易產生粉塵，造成運行環境不佳。這種輸送機適合輸送具有較好流動性的燃料，常見的有稻谷、花生殼等，但要對輸送量進行控制，單次輸送量不宜過大。
3.3 擋邊帶式輸送機
該輸送機充分結合了特制擋邊與普通帶式輸送機，并在傳統平托輸送機上加設固定擋板。這種輸送機可有效提升輸送過程中的截面積，輸送效果良好，輸送能力相對較強。由于輸送機的擋邊完全固定，所以可實現密封，具有極強的防塵能力，有利于運行環境的改善和保護。該輸送機與普通帶式輸送機并無太大差別，使用范圍較廣，軟質燃料和硬質燃料都適用。通過對國內使用現狀的分析可知，對于這種輸送機的實際應用，大多運用敞開的布置形式，為保證運行效果，需要增設防溢裙板或者是防護罩，以進一步增強其密封性，從而對防塵能力進行有效的改善。
3.4 鏈式輸送機
鏈式輸送機是丹麥技術，在我國主要由龍基電力公司進行生產，用于整包物料的運輸，對于物料包尺寸、松緊程度有很高的要求，通過合理的設計與布置可很好地實現定量數量；在輸送過程中不會產生大量粉塵，設備的運行環境相對較好；工藝布置可選方式較多，如高架、地面和地坑等，具有極強的靈活性。然而該輸送機對物料包形式有極高的要求，只可以輸送整包物料，無論是哪一種散料都不可以進行輸送。除此之外，在輸送時還有可能出現散包等現象，且占用相對較大的空間。就目前而言，該輸送機已經在我國的鹿邑、遼源等地區中運用，技術應用水平正日益成熟。
3.5 管狀帶式輸送機
該輸送機是由呈六邊形布置的輥子將輸送帶裹成邊緣互相搭接的圓管狀來輸送物料的一種新型帶式輸送機，其結構如圖1所示。和普通的帶式輸送機相比，此類輸送機主要具備以下優勢特點：支持長距離物料輸送，可在復雜、多變的地形中使用；物料運輸全程實現封閉性，不會產生灰塵，避免了對周圍環境造成的污染和破壞；輸送機本體帶有走廊，可有效降低土建施工的工作量；支持大角度物料輸送。由于給料與卸料段之間存在一定距離，所以該輸送機不能在短距輸送中使用，且維護量相對較大。通過使用現狀分析得知，該輸送機常用于具有較強流動性物料的輸送，常見的有稻谷、花生殼等。
圖1 管狀帶式輸送機
除此之外，由于該輸送機能在相對復雜的地形中輸送多種散裝物料，所以其能在很多領域中應用，除了生物質發電廠，還有礦山、碼頭、港口以及煤炭等行業。然而，從生物質發電角度講，該輸送方式并未得到廣泛的普及，在技術方面還需進行更為深入的研究，以此推動此類輸送機的應用與發展。
4 結語
通過上述分析可以看出，不同輸送機各有所長，但從輸送效果角度講，花紋帶普通帶式傳輸機與擋邊帶式輸送機具有相對較高的經濟性與適用性；大傾角帶式輸送機雖然運行效率突出，但造價偏高、檢修維護量大，常用于受地形因素影響嚴重的情況；鏈式輸送機僅可以進行整包輸送，輸送形式單一；管狀帶式輸送機可大幅節省占地面積，在密封性、易維護性等方面有顯著的優勢，但只能用于長距離輸送中，所以目前管帶機在生物質發電領域中的應用受限，還需對其進行有效的改善。
上述五類輸送機，除了管狀帶式輸送機，其他所有輸送機都可以在生物質發電廠中有效應用。對于單一的燃料的類型，帶式輸送機可以很好地滿足需求。但從實際情況來看，由于生物質電廠燃料具有一定多樣性，所以電廠需要根據自身情況對輸送系統進行適當的改造與升級，在條件允許的情況下還要結合多種輸送機，實現聯合輸送，從而滿足多樣性的需求。
在實際的設備選型過程中，需根據具體發電項目具體狀況與要求，從性能可靠、經濟合理、便于維護等層面入手，整體分析不同輸送機的特征和優勢，進而選取出最為適宜的輸送設備，為發電廠穩定、高效生產奠定良好基礎。
參考文獻
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生物能源是什么
生物能源又稱綠色能源，可再生，原材料遍布各地，蘊藏量極大。生物能源離我們并不遙遠，它就在身邊。垃圾、秸稈、沼氣甚至包括 “地溝油”，這些看似無用的家伙經過加工處理都能變成可利用能源。通常包括：一是木材及森林工業廢棄物；二是農業廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業有機廢棄物；六是動物糞便。
生物能源主要有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。沼氣由微生物發酵秸稈、禽畜糞便等有機物產生，主要成分是甲烷；生物氫通過微生物發酵得到，由于燃燒生成水，是最潔凈的能源；生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解后得到的液體燃料，作為柴油替代品；燃料乙醇是植物發酵時產生的酒精，以一定比例摻入汽油,使排放的尾氣更清潔。
生物能源的現狀
新型原料培育、產品綜合利用、技術高效低成本轉化，是“十二五”生物能源技術三大趨勢。原料從以廢棄物為主向新型資源選育和規模化培育發展；高效、低成本轉化技術與生物燃料產品高值利用是技術發展核心；生物質全鏈條實現綠色、高效利用。
我國現有生物質資源相當于4.5億噸標準煤，利用技術被列為重點科技攻關項目，如戶用沼氣池、節柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質壓塊成型、氣化與氣化發電、生物質液體燃料等。
生物能源科技重點包括：微藻、油脂類、淀粉類、糖類、纖維類等能源植物的選育與種植，生物燃氣高值化制備及綜合利用，農業廢棄物制備車用生物燃氣示范，生物質液體燃料高效制備與生物煉制，規模化生物質熱轉化生產液體燃料及多聯產技術，纖維素基液體燃料高效制備，生物柴油產業化關鍵技術研究，萬噸級的成型燃料生產工藝及國產化裝備，生物基材料及化學品的制備煉制技術等。已經開發出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。
利用方式
1.氣體燃料。包括沼氣、生物質氣化制氣等。利用有機垃圾、生物質廢料、殘留物、廢棄物等進行發酵等工藝，生產出沼氣等可燃氣體。這種利用方式受原材料供應限制，大中型沼氣工程發展較慢。可燃氣通常用于家庭，以及專用燃氣交通工具，使用范圍較窄。可燃氣體發電同樣受到原料供應的限制。
2.液體生物質燃料。包括燃料乙醇和生物柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。
生物柴油的原料來源廣泛：回收動植物油；含油量高的植物，如麻風樹（學名小桐子）、黃連木、文冠果、續隨子等。構建大規模生物柴油能源林是解決原料供應的根本。
燃料乙醇在經歷了以糧食為原料生產的初級階段后，逐漸向以木質纖維素等非糧食原料轉向。目前已有若干實驗試點企業運行投產。
3.固體生物質燃料。分為生物質直接燃燒、壓縮成型燃料、生物質與煤混合燃燒為原料的燃料。熱效率利用率較低，通過新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率，或者把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統設備燃用，但成型燃料的壓縮成本較高。此外，生物質燃料發電也成為當前生物質能開發利用的重要方向。
美國、英國、瑞典等國家均有生物質能源發電站建設投產，我國在這方面也具有了一定的規模，南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東和廣西兩省共有小型發電機組300余臺，云南也有一些甘蔗渣電廠。
在諸多的生物質利用技術中，生物質發電技術是最具發展潛力的利用技術之一。因為電的利用范圍較廣，而且可以充分利用現存電網。高效直燃發電是最簡便可行的高效利用生物質資源的方式之一。
發展生物能源的8大優勢
生物能源對環境污染小，屬于可再生能源，其普遍、易取，便于運輸，且具有以下優勢：
1.生物燃料是唯一能大規模替代石油燃料的能源產品，而水能、風能、太陽能、核能及其他新能源只適用于發電和供熱。
2.產品多樣。液態：生物乙醇和柴油；固態：原型和成型燃料；氣態：沼氣等。既可以替代石油、煤炭和天然氣，也可供熱和發電。
3.原料多樣。秸稈、林業加工剩余物、畜禽糞便、食品加工業的有機廢水廢渣、城市垃圾，還可利用低質土地種植各種能源植物。
4.生物燃料可以像石油和煤炭那樣生產塑料、纖維等產品，形成生產體系。其他可再生能源和新能源不可能做到。
5.可循環性和環保性。生物燃料是在農林和城鄉有機廢棄物的無害化和資源化過程中生產出來的產品；生物燃料的全部物質均能進入生物循環。物質上永續，資源上可循環。
6.生物燃料的“帶動性”。生物燃料可以拓展農業生產領域，帶動農村經濟發展，增加農民收入；還能促進制造業、建筑業、汽車業等行業發展。
7.生物燃料具有對原油價格的“抑制性”。生物燃料將使“原油”生產國從目前的20個增加到200個，通過自主生產燃料，抑制進口石油價格，并減少進口石油花費，使更多的資金能用于改善人民生活，從根本上解決糧食危機。
8.生物燃料可以創造就業機會和建立內需市場。聯合國環境計劃署的“綠色職業”報告中指出，“到2030年可再生能源產業將創造2040萬個就業機會，其中生物燃料1200萬個”。
相關政策
近幾年，中國生物能源產業發展迅速，產品產出持續擴張，國家產業政策鼓勵生物能源產業向高技術產品方向發展，中國企業新增生物能源投資項目逐漸增多。投資者對生物能源產業的關注越來越密切，生物能源已成“十二五”規劃扶持重點。《可再生能源中長期發展規劃》提出，未來15年內投資約1.5萬億用于發展可再生能源，到2020年發展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。2011年1月5日，總理主持召開國務院常務會議，決定實施新一輪農村電網改造升級工程。在“十二五”期間，使全國農村電網普遍得到改造，基本建成安全可靠、節能環保、技術先進、管理規范的新型農村電網。
存在問題
1.原料資源短缺。廣西木薯燃料乙醇項目，被利用為燃料乙醇原材料的木薯的前后價格差別很大，這對供應體系是個挑戰。考慮到與人畜食物相爭，很多國家都限制玉米乙醇生產，生物柴油原料不足。同樣的問題在生物質發電、成型燃料和生物柴油領域也普遍存在。制備生物柴油主要原材料――“地溝油”回收方面表現尤為突出。相比于“地溝油”制備食用油技術，生物柴油的成本高售價低，再加上相關部門監管力度不夠，造成“地溝油”回流餐桌現象普遍，也直接導致生物柴油原料供應不足。
2.技術基礎薄弱。以能源作物為原料生產燃料處于試驗階段，以廢棄動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的生產技術還處于研究階段，產業化程度低。
3.生物燃油產品市場競爭力弱。受原料來源、生產技術和產業組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產成本較高。目前，國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元，在目前的技術和市場條件下，擴大燃料乙醇生產需要大量的資金補貼。
4.銷售市場建設滯后，下游企業對接缺失。主要體現在生物液體燃料方面。以生物柴油為例，國內企業幾乎都沒有自己的加油站，很難進入中石油、中石化的成品油零售市場，銷售渠道更是匱乏單一。在生物柴油發展的黃金期，國內涉足企業數量一度達到了300多家，目前數量縮水三分之一。
中小投資者的機遇
原料加工：如綠野科技從菊芋塊莖中提取菊粉；甜高粱產量高，稈渣是造紙的好原料，作為大規模的能源作物具備有利的特性，很有前途。
油料作物種植：如北京草業與環境研究發展中心的柳枝稷、蘆竹和荻，已試種了3000畝；赤峰市翁牛特旗經濟林場，文冠果基地全國最大；湖南林業科學院能源植物與生物燃料油研究中心，選育出大果、矮化、高產、高含油的光皮樹無性系良種6個，營造光皮樹油料林30萬畝。
【關鍵詞】二次能源；生物質能；開發戰略
1 生物質能源的應用現狀
目前，國內外對生物質能發展主要集中在尋找生物質資源、研發生物質轉化技術、探討生物質能的生態環境效益3個方面，生物能技術主要應用于生物乙醇燃料、生物質氣體燃料、生物制氫、生物柴油四方面。
1.1 生物乙醇燃料
生物乙醇研究的重點主要集中于能源轉化效率和溫室氣體排放兩個方面。 以秸稈為原料生產燃料酒精的工藝中存在若干亟待解決的技術難題， 纖維素酶的生產是其中難點之一。目前提倡固體發醇， 但固體發酵不可能像液體發酵那樣隨著規模的擴大而大幅度下降成本。故從長遠發展角度來看， 應選用液體發酵技術[1]。
1.2 生物質氣體燃料
生物質氣化技術是一種熱化學處理技術，通過氣化爐將固態生物質轉換為使用方便而且清潔的可燃氣體，用作燃料或生產動力。
德國沼氣工程普遍采用產氣率高專用的青貯玉米作為主要發酵原料，產氣率是雞糞的2.5倍，豬糞的3.4倍，牛糞4.5倍。[2]
我國生物燃料可持續發展的外部機遇較好，內部因素中環保指標及可再生性優勢明顯，所以要依靠內部優勢抓住外部發展機遇在最優SWOT戰略組合選擇上，應側重SO戰略（ 即增長型戰略），同時兼顧ST戰略（ 即特色經營戰略），突出生物燃料的特色，努力打造我國生物燃料種植生產和銷售的產業集群。
1.3 生物制氫
生物制氫過程可以在常溫常壓下進行， 且不需要消耗很多能量。生物制氫過程不僅對環境友好， 而且開辟了一條利用可再生資源的新道路。此外， 生物制氫過程可以和廢物回收利用過程耦合。
生物制氫過程可以分為 5 類：
1）利用藻類或者青藍菌的生物光解水法；
2）有 機 化 合 物 的 光 合 細 菌 （ P SB ） 光 分解法；
3）有機化合物的發酵制氫；
4）光合細菌和發酵細菌的耦合法；
5）酶法制氫。[3]
1.4 生物柴油
所謂生物柴油，是指利用各類動植物油脂為原料，與甲醇或乙醇等醇類物質經過交脂化反應改性，使其最終變成可供內燃機使用的一種燃料。生物柴油來自于植物油 （ 玉米、棉籽、海甘藍、花生、油菜籽、大豆、向日葵） 或動物脂肪。
生物柴油的主要優點在于其環境友好性， 大氣污染小， 尤其是硫含量低， 是一種優良的清潔可再生燃料。
生物柴油的制造方法有以下 4 種：
（1）直接使用和混合；（2）微乳法；（3）熱解；（4）酯交換。[4]
生物柴油的生產在技術上已經基本成熟， 主要生產工藝分為化學法、生物酶法和超臨界法化。生物柴油生產的主要問題是成本高， 制備成本的 75 % 是原料成本。降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵， 目前仍處于試驗研究及小規模生產與應用階段。
1.5 其他典型技術的例子
奶牛-沼氣-牧草0循環型農業生產模式， 即： 奶牛場排出的糞水經沼氣池發酵， 產生的沼氣用于牧場鍋爐燃燒， 沼液、 沼渣用于澆灌狼尾草草地， 收獲的牧草為奶牛提供青飼料。以期通過該循環利用模式， 增強系統的自凈化能力， 實現資源的高效、 持續利用[5]。
DPSIR模型是由歐洲環境局（ EEA） 提出的，內容涵蓋資源 環境與經濟社會等多個領域，可以較為準確地描述系統的復雜性和相互之間的因果關系，廣泛用于資源可持續利用評價 城市化與資源環境相互關系分析水資源承載力評價等研究中，其科學性、應用性已得到學術界普遍認可[6]。
在能值理論的這一特點，Brown和Ulgiati 提出了能值可持續指標ESI，將其定義為系統能值產出率與環境負載率之比[7]。
生物質直燃發電作為 CDM 項目， 引入發達國家資金和關鍵技術，不僅可有效增大系統的能值產出率，降低環境負荷，使生物質直燃發電系統更具有競爭力，還能使系統能值可持續指標提高，使之富有活力和發展潛力，可維持較長時間內的可持續發展[8]。
2 面向未來的生物能源開發戰略
2.1 可持續發展
實行清潔生產， 實現綜合利用、循環利用、盡量減少排放和能耗； 將能源開發與廢物處理結合起來， 在整體、協調、再生、循環的前提下合理建設以生物能源為紐帶的生態產業園， 如沼氣工程。
2.2 因地制宜
開發生物能源一定要因地制宜， 不可盲目上馬。除了上述的 3 種有前景的生物能源產品， 沼氣、生物質氣化技 術等都值得好好推廣應用。
2.3 前瞻性
開發中國的生物能源需要做到以下的政策和軟件支持：（1）加大宣傳。有必要通過輿論宣傳加強人們對生物能源的認識。（2）加大政府投資和扶持。在新的生物能源初始商業化階段要進行減免稅等優惠政策。（3）借鑒國外經驗， 充分調動地方和工業界的積極性。（4）加強高校對于生物能源的教育及研究。[9]
2.4 以生物質能高效利用為核心構建農村循環經濟系統
（1）對農林生物質能開發利用應充分考慮資源的有限性和利用方式的平衡。
（2）堅持以沼氣為主以太陽能和風能等新能源綜合利用系統構建能滿足農村基本用能需求的供應體系。
（3）高度關注農村能源加大政策扶持力度。
（4）創新機制推動農村新能源市場發展。
（5）創建示范工程為生物質資源有效利用不斷探索新的途徑。[10]
3 結語
開發利用生物質能， 既是我國緩解能源供需矛盾的戰略措施， 保證社會經濟持續發展的重要任務。隨著國際原油價格的持續攀升和資源的日漸趨緊， 石油供給壓力增大， 生物能源產業、生物質材料產業的經濟性和環保意義日漸顯現， 生物質能源在不遠的將來一定會得到大力推廣。
【參考文獻】
[1]王建楠，胡志超，彭寶良，王海鷗，曹士峰.我國生物質氣化技術概況與發展[J].農機化研究，2010，1.
[2]劉瑾，鄔建國.生物燃料的發展現狀與前景[J].生態學報，2008，4，28（4）.
[3-4].王建楠，胡志超，彭寶良，王海鷗，曹士峰.我國生物質氣化技術概況與發展[J].農機化研究，2010，1（1）.
[5]奶牛-沼氣-牧草，循環型農業系統的能值分析[J].生態與農村環境學報，2 010，26（2）：120-125.
[6]孫劍萍，湯兆平.基于DPSIR模型的生物燃料-可持續發展量化評價研究：以江西省為例[J].科技管理研究，2013（4）.
[7]楊謹，陳彬，劉耕源.基于能值的沼氣農業生態系統-可持續發展水平綜合評價（以恭城縣為例）[J].生態學報，2012，7，32（13）.
[8]羅玉和，丁力行.生物質直燃發電 CDM 項目可持續性的能值評價[J].農業工程學報，2009，12.
