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摘要：在保证能源安全、保护生态环境、以及促进农村发展等方面，生物质能源工程技术在其中发挥着重要作用，本文主要研究国内外生物质能源工程技术的意义和现状，希望能够为开发生物质能源提供帮助和参考。
关键词：环境保护；生物质能源；工程技术
能源问题是影响国家经济社会可持续发展和国家长治久安的重大问题，随着化石能源日益枯竭以及对环境和气候的严重影响，各国普遍认识到必须提高能源生产和利用效率，缩小化石能源所占比例、扩大可再生能源比例，逐步建立起能源可持续发展体系。
一、生物质能源概述
生物质是通过光合作用产生的各种有机体，包括所有植物、动物、微生物以及其生产的废弃物，典型的生物质包括农业、林业及其废弃物。
生物质能(biomass energy )，指的是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，是太阳能的一种表现形式。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态及气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
二、发展生物质能源工程技术的重要性
（一）缓解能源矛盾，保证能源安全
现阶段全球的85%左右的能源来自于化石燃料的燃烧，随着经济的快速发展，人们对能源的需求量日益增加。以目前消费量为基础进行计算[1]，在未来的50-80a之间，世界的石油资源可能将会被全部消耗，需要人民不断发掘新能源，降低化石能源利用比例，我国计划到2020年非化石能源在一次能源中的比重达到15%。生物质能源作为一种非化石能源，具可再生、低污染、分布广泛的特点，地球每年光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。大力发展生物质能源工程技术对缓解能源供需矛盾、调整能源结构、保证能源安全，具有重大意义。
（二）减少温室气体排放，保护生态环境
我国是煤炭生产和消费第一大国，煤炭在一次能源消耗总量中，占据了70%左右。煤炭的大量使用为环境带来的严重问题，据有关资料显示，全国大约有90%的CO2?排放量源于煤炭燃烧。在APEC会议期间，习近平总书记承诺到2030年温室气体的排放要达到峰值，这是我国第一次对国际社会做出时间性的承诺。生物质能属于清洁能源，生物质中有害物质硫和灰分等的含量仅为煤炭的1/10 左右。同时生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放。生物质能源的开发与利用对于保护环境、降低污染物的排放量，具有巨大作用。
（三）促进农村经济发展，提高农民收入
我国是人口大国，而农村人口占全国人口的80%。农村具有丰富的生物质资源，由于各种原因没有得到充分开发利用，大部分农民将秸秆等生物质作为主要薪材直接燃烧利用，这种方式取得的热效率低，产生的烟雾直接排放到空气中，影响人们身体健康；对于经济发展水平相对较高的农村地区，人们增加了对煤炭等能源的使用，降低了秸秆等生物质的利用率，将其直接在田间焚烧，产生大量的烟尘，严重污染了环境。[2]我国在开发生物质能源的会议上提出到2020年将开发出1.1亿吨标准煤的目标，如果这一目标实现，将会获得2000多亿元的生产值，并且能够促进相关企业的快速发展，使得就业机会增加50-100万个。因此发展生物质能源工程技术对于促进农村经济发展，改善农村生产生活环境，提高农民收入意义重大。
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三、生物质能源利用现状
（一）国内生物质能源利用现状
1、生物质气化技术
我国发展沼气技术较早，具备了相对完善的生物质气化技术，同世界各国相比具有一定优势。沼气是利用秸秆、落叶、人畜粪便等有机物质在厌氧环境中，经微生物发酵作用生成的一种可燃气体，它主要成分是甲烷，无色无味，是一种理想的燃料，每立方米沼气完全燃烧后产生的热量相当于3．3千克原煤，是一种清洁、高效的可再生能源。
据有关部门不完全统计，[3]到2010年底我国已建成大中小型沼气工程7.3032万处，包括大型沼气工程4963处、中型沼气工程22795处、小型沼气工程45259处；己建成生活污水处理沼气工程19.16万处、农村户用沼气池3850万户，年产沼气总量142.6亿立方米，折合标准煤2500万吨，降低二氧化碳排放5000多万吨。从事沼气相关产业的企业近5000家，增加就业人员近2万人。
2. 生物质液化技术
生物质通过液化技术生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油。我国主要以甘蔗、玉米、小麦等粮食作物作为乙醇的生产原料，主要集于粮食主产地吉林、河南、黑龙江等地；生物柴油主要以菜籽油、大豆油、米糠等为生产原料，国内的一些企业的技术工艺具有自主知识产权，主要指标已达到美国生物柴油指标。受粮食产量和生产成本制约，我国不再扩大以粮食为原料的乙醇生产，转为开发以木薯、木质纤维素等为原料进行生物质燃料生产，即减轻了对粮油产品的冲击，又能降低乙醇成本。
3.生物质固体成型技术
生物质固体成型技术是采用木屑、秸秆等作为原料，经过粉碎、烘干、混合、挤压等工艺，制成颗粒状的可直接燃烧的新型清洁燃料。由于生物质资源丰富，固体成型技术相对简单，适用于大面积推广。因其具有可再生、易燃烧、清洁环保等特点，可以部分替代煤、天然气、石油等化石能源，缓解我国能源紧张的压力，调整能源结构，减轻大气污染。我国生物质固体成型技术已趋向成熟并部分实现商业化，国内的一些企业在固体成型设备设计某些方面已达到国际水准，但在规模化、系列化方面与国际先进水平还有很大差距。
（二）国外生物质能源利用现状
美国从二十世纪七十年代便开始将城市木材、生活废物以及秸秆等生物质能源作为原料，研究热解回收能量技术[5]。热解气化之后所产生的燃气能够能够直接用于生活中，如做饭、烧水、城市燃气和煤气以及供暖等。在生物质气化发电技术方面，欧美国家处于领先地位。美国的总机容量和单机容量已经达到9×103MW和10-25MW，预计到2020年，其总装机容量达到3×105MW；丹麦建立了许多小型的气化炉，将秸秆和木材放入其中，实现冬季供暖。在生物质液化技术方面，美国首先把其把碳酸钠作为催化剂，并将木屑放在高压以及35℃下的环境中转化成为重油。近些年来，许多欧洲等国家开始加大对生物质液化技术研究的重视程度。其中，德国在生物质液化技术方面的研究水平相对较高，建立了生物质液化示范工厂，目前该工厂的所研究出的生物燃料具有较高品质，已经符合车用燃油的标准，其生产成本和化石燃料成本基本一致。在生物质制乙醇技术方面，国外的生产经验是用淀粉、纤维素、糖等生物质发酵，对于从秸秆等生物质中直接提取乙醇，难度较大，目前研究方向主要是将基因工程技术应用到新菌种的培养以便处理秸秆，从而提升高效纤维水解酶的效率。
结束语：
目前，我国主要从保护环境方面研究生物质能应用技术，从长期发展的角度来讲，新的生物质能能够有效改善资源受到限制的现象。而研究新的生物质能源所获取的社会效益要比经济效益高出许多，所以需要相关政府加大对其重视程度，提升政策支持和财力支持，并通过鼓励方式，支持企业开展能源开发项目，不断引入先进技术，推动我国生物质技术的发展。
参考文献：
[1] 唐亮. 生物质能源工程技术研究进展[J]. 农业科技与装备, 2016(1):67-68.
[2] 法明, 裴贝贝. 我国生物质能源工程技术研究进展[J]. 科研, 2017(3):00027-00027.
[3] 屠云章，吴兆流 2011年大中型沼气产业发展报告[J].产业论坛.
[4] 朱冬梅, 张红兵. 生物质能源的利用及研究进展[J]. 产业与科技论坛, 2017, 16(10):130-131.
[5] 孙宇, 王禹, 武凯. 生物质致密成型技术研究进展[J]. 机械设计与制造工程, 2016, 45(7):11-16.
论文作者:李凤燕
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/17
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