我国生物质能的应用形式及发展前景

生物质热裂解（又称热解或裂解），通常是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。

生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为21世纪的绿色燃料。

原理

根据反应温度和加热速度的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速或闪速集中。慢速裂解工艺具有几千年的历史，是一种以以生成木炭为目的的炭化过程，低温和长期的慢速裂解可以得到30%的焦炭产量；低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）的常规热裂解可制成相同比例的气体、掩体和固体产品；快速热裂解大致在10～200℃/s的升温速率，小于5s的气体停留时间；闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气体停留时间通常小于1s，升温速率要求大于103℃/s，并以102～103℃/s的冷却速率对产物进行快速冷却。

生物质快速热解过程中，生物质原料在缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，从而引发了大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称之为生物油或焦油。生物油为深棕色或深黑色，并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共同的物理特征：高密度（约1200Kg/m^3）；酸性（pH值为2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及较低的发热量（14～18.5MJ/Kg）。

应用

生物质热裂解技术是世界上生物质能研究的前沿技术之一。该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能量密度高

且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为21世纪的绿色燃料。

生物质燃烧机的燃烧过程通常可以分为三个阶段，即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。生物质在振动炉排上的燃烧过程分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，根据各区的燃烧特点，各区需要的风量有差别，预热干燥区和燃尽区的风量少一些，燃烧区的风量要大一些。炉内良好燃烧的标志就是在炉内不结渣的前提下，尽可能接近完全燃烧，同时保证较快的燃烧速度，得到最高的燃烧效率。在各种可再生能源中，由于核能、大型水电具有潜在的生态环境风险，风能和地热等区域性资源制约，大力发展遭到限制和质疑，而生物质能却以遍在性、丰富性、可再生性等特点得到人们认可。生物质的独特性，不仅在于能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，煤、石油、天然气等能源实质上也是由生物质能转变而来的。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。

生物质燃烧机完全燃烧的条件：

（1）供应充足而有合适的空气量  如果过量空气系数过小，即空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧热损失q4和可燃气体不完全燃烧热损失q3，使燃烧效率降低；如果过量空气系数过大，则会降低炉膛温度，增加不完全燃烧热损失。最佳的过量空气系数使q2+q3+q4之和为最小值。

（2）适当提高炉温根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。在保证炉膛不结渣的前提下，尽量提高炉膛温度。

（3）炉膛内良好的扰动和混合在着火和燃烧阶段，要保证空气和燃料的充分混合，在燃尽阶段，要加强扰动混合。

（4）燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间

（5）保持合理的火焰前沿位置。火焰前沿应该位于高端炉排与中部炉排的之间区域，火焰在炉排上的充满度好。

生物质能概况

生物质指所有来自植物、动物和人类的有机物质，例如木材、玉米和油菜籽等农业和林业产品。这些可再生的原材料可以用于制造建筑材料、生物塑料等。与太阳能、风能一样，生物质能也属于可再生能源，它可以转化为电力与热能，并将在未来的能源供应中发挥巨大作用。与风能和太阳能不同的是，生物质能极易储存，人们可以存储诸如稻草、木材或液态肥料之类的原材料，并在必要时再将其转化为其他能源。

生物质能本质上是被存储的太阳能，植物通过光合作用将二氧化碳和水合成为能量丰富的碳水化合物（糖类）。燃烧植物时这些能量会被释放。

从古代人类使用木材生火烹饪，到如今人们使用现代技术利用木材、玉米、油菜籽、稻草甚至肥料发电和生产燃料，人类利用生物质能的历史已有数千年之久。

现代生物质能最简单和广泛的应用仍是燃烧木材取暖。同时，在沼气厂中发酵肥料、玉米和稻草产生沼气的应用也已普及。这些沼气可以在热电联产厂中发电产热，也可以在公共燃气网络中储存，并运输到其他地方使用。

另外，生物质还可用作汽车发动机的燃料。