如何利用生物工程开发生物质能

序

前言

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 中国生物质能资源状况

1.3 中国生物质能发电技术的发展状况

1.4 国外生物质能发电技术现状

1.5 中国生物质能发电存在的问题及原因分析

1.6 中国生物质能发电产业的发展

第2章 生物质能概述

2.1 生物质能基本概念

2.2 生物质资源

2.3 中国生物质资源的情况及特点

第3章 生物质能源利用

3.1 生物质直接燃烧

3.2 生物质气化技术

3.3 生物质液化技术

3.4 生物质沼气技术

3.5 生物质固化技术

3.6 世界生物质能源的开发利用

第4章 生物质发电技术

4.1 生物质直接燃烧发电技术

4.2 生物质气化发电技术

4.3 沼气发电

4.4 生活垃圾焚烧发电

4.5 生物质混合燃烧发电技术

4.6 各种生物质发电技术的综合比较

4.7 中国的生物质发电

4.8 生物质发电展望

第5章 农林生物质直燃发电技术与产业

5.1 生物质工业分析

5.2 生物质物理性质

5.3 生物质化学性质

5.4 农林生物质直燃发电原理及系统构成

5.5 农林生物质直燃发电关键设备与关键技术

5.6 农林生物质直燃发电厂综合自动化系统

5.7 农林生物质直燃发电燃料供应系统

5.8 农林生物质直燃发电产业发展

第6章 生物质发电工程

6.1 生物质大型直燃发电工程

6.2 生物质气化发电工程

6.3 生物质气化联合循环发电工程

6.4 生物质小型直燃发电工程

6.5 生物质与煤混合燃烧发电工程

第7章 生物质电厂接入系统并网技术研究

7.1 生物质大型直燃发电厂接入高压输电系统

7.2 生物质中小型发电厂接入配电系统方式探讨

第8章 生物质能发电产业的相关政策

8.1 世界各国生物质能发电产业的扶持政策

8.2 我国生物质能发电产业的优惠政策

8.3 其他激励政策

附录A 中华人民共和国可再生能源法

附录B 可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法

附录C 可再生能源发电有关管理规定

附录D 国家计委、科技部关于进一步支持可再生能源发展有关问题的通知

附录E 新能源和可再生能源产业发展“十五”规划

附录F 电网企业全额收购可再生能源电量监管办法

附录G 能源发展“十一五”规划

附录H 可再生能源中长期发展规划

资源环境科学专业主要学：《农业生态学》、《环境毒理学》、《环境监测与环境影响评价》、《环境资源遥感与环境信息学》、《环境土壤学》、《机械创新设计》、《生物制剂的研究与开发》、《生物质能工程》、《现代环境分析技术》、《植物保护学》。

资源环境科学专业前景如何

其实学环境的挺不好找工作的，如果能考上公务员那是最后，去环境的设计院也很不错，再有就是去污水处理厂，去环保公司。有的工厂也有环保要求得也需要学环境的，如化工厂，制药公司等。

其实第一份工作干什么并不重要关键是积累经验。要当一个体面的白领那当然是去设计院了，最好是大点的，不要去那些小公司拿人当驴用。如果实在没有办法也要屈就一下，毕竟做设计要的是经验。然后就可以考环境类的工程师，有了这个本本，混几年能拿到年薪十万左右，但是目前环境的就业情况正在好转中.. 行业也在发展中，一时可能不会待遇那么好。

资源环境科学专业就业方向

环境科学专业的就业方向主要是城建类企业： 城市景观规划、绿色建筑设计； 政府、事业类单位：环境保护、环境科学研究、环境监测、环境评价、环境规划、污染治理。

考研方向：

环境科学、环境工程、环境科学与工程、环境科学。

生物质是地球上最广泛存在的物质，也是迄今已知在宇宙行星表面生存的特有的一种生命现象，它包括所有的动物、植物和微生物，以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。随着科学技术的发展，人们已经知道，各种生物质都有一定的能量，所以由生物质产生的能量就叫生物质能。例如，人们肉眼看不到的微生物，其能量却很惊人，它能够引起有机质发酵，进而酿成酒，提炼出乙醇，成为可以燃烧的液体燃料，这比薪柴燃烧时发出的热能要大得多。因此，世界上究竟蕴藏着多少生物质能?恐怕谁也说不清楚。科学家们从研究中发现，尽管生物质千变万化，形态不一，然而其产生都离不开太阳的辐射能。这就找到了能源之本。据气象学家分析，进入大气层的太阳辐射能，起码有万分之二是被植物吸收进行了光合作用。这万分之几，其实折算起来就有400多亿千瓦的能量。据生物学家估算，现在地球上每年生长的植物总量约为1400亿～1800亿吨(干重)，把它换算成燃料，大约相当于目前世界总能耗的10倍。然而，人类自从发明火以来，至今仍在大量消耗薪柴等生物质，特别是发展中国家的农村，由于技术落后，生物质能的利用率极低，所以每年白白浪费了不知多少生物质，从目前世界总能耗的比重来看，生物质能按能量计算仅占15%左右。但是生物质资源巨大，技术潜力更大，这是生生不息的可再生能源，足够人类很好地开发利用。

现在已知世界上的生物多达25万多种，生物质能的种类也很繁多，目前人们可以利用的大致分为六大类：木质素，主要包括木块、木屑、树枝和根、叶等；农业废弃物，主要是秸秆、果核、玉米芯、蔗渣等；水生植物，如藻类、水葫芦等；油料作物，如棉籽、麻籽、乌桕、油桐等；加工废弃物，包括食品、屠宰、酒厂、纸厂的排泄物和垃圾等；粪便。这些东西看来都是很不起眼的，甚至是无用的废物，对环境也有污染，但从能源角度看，却能变废为宝。

生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由光合作用而产生的各种有机体。光合作用即利用空气中的二氧化碳和土壤中的水，将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气的过程，光合作用是生命活动中的关键过程，植物光合作用的简单过程如下： 植物 水 + 二氧化碳 ----->有机体 + 氧

太阳能

生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。

据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大，但地球上每个国家都有某种形式的生物质，生物质能是热能的来源，为人类提供了基本燃料。

生物能具备下列优点:

* 提供低硫燃料；

* 提供廉价能源(於某些条件下)；

* 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；

* 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。

至於其缺点有:

*小规模利用；

*植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；

*单位土地面的有机物能量偏低；

*缺乏适合栽种植物的土地；

*有机物的水分偏多(50%～95%)。

生物能大致可以分为两类——传统的和现代的。现代生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括：1、木质废弃物（工业性的）；2、甘蔗渣（工业性的）；2、城市废物；3、生物燃料（包括沼气和能源型作物）。传统生物能主要限于发展中国家、广义来说它包括所有小规模使用的生物能，但它们也并不总是置于市场之外。第三世界农村烧饭用的薪柴便是其中的典型例子。传统生物质包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻壳；3、其他的植物性废弃物；4、动物的粪便。 世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面），下面举一些例子说明：

薪柴:至今仍为许多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减，需适当规划与植林方可解决这一问题。

农作物残渣:农作物残渣遗留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能，因此，农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。

牲畜粪便:牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厌氧消化糟，仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。

制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言，如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潜力的生物能。制糖作物最大的优点，在於可直接发酵变成乙醇。

水生植物:如一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。

光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等等。 城市垃圾:将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体处理而制成燃料使用。

城市污水:一般城市污水约含有0.02～0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。

生物质不同的用途使生物质有不同的价值，因此如要统一确定生物质的经济性是十分困难，大规模商业化应用生物质会对其他市场，如食品市场和造纸市场产生重大影响。在评价生物质的经济性时，必须考虑生产生物质的成本和能源投资，所需的水和肥料以及开发利用生物质对土地利用和人口分布形式的总体影响等。生物质常常最适于分散应用，如在人口密度低的地区使用。典型的生物质能开发利用设备均比较小。生物质是到2020年唯一能极大地影响运输行业（不包括电车）燃料利用状况的可再生能源，然而，若大规模开发利用生物质资源，必须注意保护生物多样性，保护自然风景区和环境敏感区，同时还要注意控制废水和废气。

生物能的开发和利用具有巨大的潜力。

下面的技术手段目前看来是最有前途：

*直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。

*利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。

*生产木炭和炭。

*生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联合发电装置。

*对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质，以免引起环境危害。

而根据生物质能的作用和我国的现状，目前重点发展的项目如下：

（1）近期优先发展项目

*生物质气化供气

*生物质气化发电

*大型沼气工程

*生物质直接燃烧供热

（2）中长期化发展项目

*生物质高度气化发电项目（BIG/CC）

*生物质制氢等优质燃气

*生物质热解液化制油

可能准的要到这个地址去买 2008-2010年中国生物质能利用产业分析及投资咨询报告

http://www.ocn.com.cn/reports/2006107shengwuzhineng.htm

地球上每年植物光合作用固定的碳达2×1011t，含能量达3×1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就相当于现阶段人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大，但地球上每个国家都有某种形式的生物质，生物质能是热能的来源，为人类提供了基本燃料。

中国拥有丰富的生物质能资源，中国理论生物质能资源50亿吨左右。现阶段可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。

近年来，中国在生物质能利用领域取得了重大进展。

2006年底全国生物质能发电累计装机容量220万kW，其中蔗渣热电联产170万kW；农林废弃物、农业沼气、垃圾直燃和填埋气发电50万kW。此外，2006年完成生物质气化及垃圾填埋气发电3万kW，在建的还有9万kW。

2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

中投顾问发布的《2008-2010年中国生物质能利用产业分析及投资咨询报告》共十章。首先介绍了生物质能的定义、种类、特性及开发范围等，接着分析了国际国内和中国农村生物质能的开发与利用情况，并对生物质能技术进行了细致分析，然后具体介绍了生物柴油、燃料乙醇和生物质能发电产业的发展。随后，报告对生物质能利用产业做了投资分析，最后分析了生物质能利用产业的未来发展前景。您若想对生物质能产业有个系统的了解或者想投资生物质能相关行业，本报告是您不可或缺的重要工具。

连锁宾馆热水工程解决方案

格林威尔生物质热水锅炉：

1、人均用水量大

  解决方案：标准间设计水量大概在150L左右。

  2、供水情况为全天候24小时

  解决方案：热水工程中使用专门定做的大容量保温水箱，将一天24小时内所需要使用的热水提供储存在水箱内，保温水箱的高质量保温措施能够保证24小时内整个水箱内的热水温降不超过5℃，这样就保证了一天24小时的稳定热水供应。

  3、要求供水质量高，尤其是冬季，不能出现热水停供的现象

  解决方案：安装回水系统来保证房客打开水龙头即可用上热水。当空气温度过低时，使用生物质热水锅炉，来确保整个热水工程在极端恶劣环境下的正常使用。

  4、用水人数波动较大，用水会有高峰期和低峰期

  解决方案：生物质热水锅炉，能够迅速制热，提供源源不断的热水。

  5、后续运行成本偏高

  解决方案：生物质能具有强大的技术整合能力，可实现空气源、太阳能、地源、电能等所有制热方式的改造供热设计。

  6、不能破坏原有建筑外观设计

  解决方案：格林威尔能源科技设计团队可以实现集中热水供应，将生物质热能设备统一安装客户指定安装的位置，然后通过建筑内的热水供应管网，将热水输送到每个用户端口，从而保证不会破坏现有建筑的外观形象。 

文献熟虑来自：南京格林威尔能源科技

生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场等，其中生物能源的开发利用占有相当大的份额。国外很多生物能源技术和装置已经达到商业化应用程度，同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用。使用生物能源颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美。以美国、瑞典和奥地利等国为例，生物能源的应用规模，分别占该国一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美国，生物能源发电的总装机容量已超过1MW，单机容量达10～25MW；在欧美，针对一般居民家用的生物质颗粒燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已非常普及。

中国也十分重视生物能源的开发和利用。20世纪80年代以来，中国政府一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提高。但中国生物质能的利用研究主要集中在大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目[1]，对于生物质能颗粒燃料产品的生产加工与直接燃烧利用的研究还刚刚起步。

国内部分高校和科研机构开展了生物质颗粒成型技术的研究，取得了一定成绩。但是，生物质能源颗粒产品在中国推广应用还很少，为了使中国生物质能源颗粒尽快产业化和商业化，我们对其推广应用中存在的问题进行了分析，并探讨了解决的对策与方法。