導(dǎo)語：如何才能寫好一篇生物質(zhì)燃料特性，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：生物質(zhì)燃料；特性；爐具設(shè)計(jì)

中圖分類號：TK6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

隨著化石能源的不斷開采，化石能源已經(jīng)接近枯竭的狀態(tài)，另外，化石能源的價(jià)格高并且對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，因此，可再生能源的開發(fā)與利用就顯得非常迫切，生物質(zhì)能源作為可再生能源的重要組成部分，受到了各界人士的關(guān)注[1]。我們所說的生物質(zhì)燃料主要是指農(nóng)作物秸稈，它通過直燃式生物質(zhì)爐具進(jìn)行采暖。這種新興的采暖方式極大地提高了人們的生活質(zhì)量，推動了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國的生物質(zhì)能源非常豐富，對我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了保障.下面具體的介紹一下生物質(zhì)燃料特性與爐具設(shè)計(jì)。

1生物質(zhì)燃料

生物質(zhì)爐在設(shè)計(jì)的過程中受到了燃料燃燒特性的極大影響。

生物質(zhì)燃料燃燒的過程是一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，除了要具備燃料這一要素之外，還需要有充足的熱量傳遞以及相應(yīng)的空氣，通過燃料和空氣之間的熱量、質(zhì)的傳送，達(dá)到燃燒的目的。在燃料燃燒的過程中會使周圍的溫度升高，加快傳質(zhì)，進(jìn)而加速了熱量的產(chǎn)生。

生物質(zhì)燃料的燃燒過程有預(yù)熱、干燥、揮發(fā)、分解析和焦炭的燃燒幾個(gè)階段。生物質(zhì)燃料被引燃后，其表面溫度會隨著燃燒慢慢升高，燃料中的水分也慢慢的蒸發(fā)掉，進(jìn)而使燃料變得更加干燥，變干燥的燃料再繼續(xù)的進(jìn)行吸熱、溫度持續(xù)升高，達(dá)到一定程度，燃料會發(fā)生分解的現(xiàn)象，析出的揮發(fā)物氣體在空氣混合后形成新的混合物，這一種混合物含有一定的氧氣和揮發(fā)物的成份，在一定的溫度和濃度的條件下，揮發(fā)物著火燃燒，進(jìn)而為之后的焦炭燃燒提前做好準(zhǔn)備[2]。燃料表面燃燒釋放熱量，不斷積聚升溫，并通過傳導(dǎo)和輻射的方式，熱量擴(kuò)散至燃料的內(nèi)層，內(nèi)層揮發(fā)物由此析出，并與氧混合燃燒，進(jìn)而放出了充足的熱量。這個(gè)時(shí)候，揮發(fā)物會將燃料中的焦炭包圍起來，由于爐膛中的氧很難與焦炭進(jìn)行接觸，所以，焦炭在這個(gè)時(shí)候不易燃燒，只有等到揮發(fā)物的成份慢慢減少，氧氣可以和焦炭接觸時(shí)，焦炭才可以燃燒。在焦炭慢慢燃燒的過程中，燃燒產(chǎn)生的灰分會再次包裹燃燒剩余的焦炭，進(jìn)而影響著焦炭的燃燒，這時(shí)需要對其進(jìn)行攪動或者對生物質(zhì)爐進(jìn)行通風(fēng)，以使剩余的焦炭更好的燃燒，灰渣中會產(chǎn)生余碳。

2對直燃式生物質(zhì)炊事采暖爐的設(shè)計(jì)

民用的生物質(zhì)采暖炊事爐由料倉、煙囪、擋火板、水套、煙道、二次進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)門、出灰口以及爐膛燃料組成。

2.1 二次進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)

生物質(zhì)燃料中含有的氫和揮發(fā)份的含量都比煤炭中的含量要多，其中的碳和氫相結(jié)合，形成碳?xì)浠衔?，這種碳?xì)浠衔锏姆肿颖容^低，在溫度達(dá)到250度時(shí)就可以進(jìn)行熱分解，在325度時(shí)熱分解就相當(dāng)?shù)幕钴S，達(dá)到350度時(shí)，揮發(fā)份就能析出將近80%，揮發(fā)份的析出燃燒時(shí)間不長，只占了總?cè)紵龝r(shí)間的10%[3]。所以，如果對其的空氣供應(yīng)不足就會使揮發(fā)物無法燃燒殆盡，通常出現(xiàn)的黑色或者是農(nóng)黃色的煙就是這樣形成的，因此，在對生物質(zhì)爐進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮對揮發(fā)份空氣的供給，在爐膛口的周圍以及爐口壁的部分設(shè)計(jì)二次進(jìn)風(fēng)口，確?？諝獾某渥悖瑤椭鷵]發(fā)份的燃燒。

2.2 延長煙道燃燒回程的辦法

對生物質(zhì)爐的煙道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量延長煙道的燃燒回程，這主要是因?yàn)閾]發(fā)份析出量過大但是燃燒時(shí)間卻很短的緣故，將煙道的燃燒回程延長，能夠最大限度的給揮發(fā)份的燃燒提供更多的時(shí)間和空間，進(jìn)而使生物質(zhì)燃料得到充分的利用。目前運(yùn)用的最多的延長煙道燃燒回程的辦法是對燃料進(jìn)行反燒。

2.3 一次進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)

生物質(zhì)燃料相較于煤炭來說，更容易被引燃，因此在生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)可以適當(dāng)?shù)臏p少空氣量的供給[4]。另一方面，當(dāng)揮發(fā)份被慢慢的析出并且燃燒殆盡后，會產(chǎn)生焦炭，這種焦炭是一種較為疏松的狀態(tài)存在的，經(jīng)由氣流運(yùn)動部分的炭粒被送入到煙道中，并在煙道中蓄積成黑絮，這個(gè)時(shí)候如果通風(fēng)太過會妨礙燃料的燃燒，所以，在對生物質(zhì)爐具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要將一次進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)小點(diǎn)。

2.4 水套的設(shè)計(jì)

在對煙道的水套進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)大面積的水套，這是因?yàn)閾]發(fā)份在燃燒時(shí)會造成煙道內(nèi)部的溫度升高，因此，大面積的水套會使生物質(zhì)爐的取暖效果更好。

2.5 生物質(zhì)成型燃料的使用

由于生物質(zhì)中的碳含量較低，密度不高以及質(zhì)地松軟的特性，所以生物質(zhì)很容易燃燒，在燃燒的過程中要定時(shí)的向爐內(nèi)填料，而致密成型設(shè)備在燃燒過程的應(yīng)用，會把結(jié)構(gòu)松散的生物質(zhì)進(jìn)行壓縮，不僅可以解決生物質(zhì)燃燒過程中需要不斷填料的問題，還使燃料的存儲和運(yùn)輸更加的便利。

2.6 防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)的辦法

生物質(zhì)燃料中含有較多的鉀元素，在生物質(zhì)燃料燃燒的過程中，達(dá)到一定的溫度條件，氧化鉀會以熔融狀態(tài)存在，并且與硅、鈣等混合，這種混合物在溫度較低的情況下結(jié)成焦塊，這些結(jié)焦塊會阻礙爐灰的順利排放和空氣的供給。如果將爐膛內(nèi)側(cè)的水套設(shè)計(jì)成大面積，可以適量降低燃燒過程中產(chǎn)生的溫度，進(jìn)而起到防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平也在這一過程中不斷地得到了提高，因而人們對生活的質(zhì)量，也提出了新的要求，人們希望生活的環(huán)境更加環(huán)保、更加經(jīng)濟(jì)、更加健康，因而追求一種更為環(huán)保的爐具設(shè)計(jì)，以此來減輕傳統(tǒng)煤炭燃料帶來的環(huán)境污染問題。生物質(zhì)燃料相較于傳統(tǒng)的煤炭燃料來說，具有環(huán)保經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)。通過對生物質(zhì)燃料特性的介紹以及對設(shè)計(jì)生物質(zhì)爐的具體方法作簡要的分析，為我國生物質(zhì)爐在生活當(dāng)中普及提供一定的依據(jù)，進(jìn)而推動我國經(jīng)濟(jì)的迅速健康的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電；生物質(zhì)燃料；燃料輸送系統(tǒng)；適應(yīng)性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.160

1 概述

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是上世紀(jì)七十年代以來，為了應(yīng)對國際石油危機(jī)逐步發(fā)展起來的，能夠?qū)⒋笞匀粡V泛存在的可再生生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為電能的一種新型技術(shù)，主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料。到了21世紀(jì)，隨著化石燃料的進(jìn)一步緊張，生物質(zhì)能源利用也越發(fā)的重要起來，利用生物質(zhì)能源能夠有效地節(jié)約煤、石油、天然氣等一次不可再生能源，是目前國際國內(nèi)研究的前沿課題。

目前，世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以達(dá)到保護(hù)礦產(chǎn)資源、保障國家能源安全、實(shí)現(xiàn)CO2減排、保持國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。但是由于國內(nèi)生物質(zhì)直燃發(fā)電起步晚，沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備制造水平低，而且我國的農(nóng)作物品種繁多，種植方式多樣，導(dǎo)致電廠燃料組成復(fù)雜，項(xiàng)目當(dāng)?shù)丶扔杏衩住⑿←溄斩挼榷逊e比重較低的燃料，又有樹皮枝椏、木材下腳料、棉花秸稈等堆積比重較高的燃料，不同的燃料熱值、規(guī)格不一致，這就導(dǎo)致常規(guī)的燃料輸送系統(tǒng)難以適應(yīng)國內(nèi)多種類生物質(zhì)燃料的輸送要求，為了將不同種類的燃料安全可靠的輸運(yùn)至爐前料倉，迫切需要開發(fā)適合于中國國情的燃料輸送系統(tǒng)。

2 輸送方式簡介

生物質(zhì)燃料的物理特性與煤炭不同，因此燃料的輸送方案也有很大區(qū)別。通常情況下，從生物質(zhì)燃料性質(zhì)上來劃分有“黃色燃料”和“灰色燃料”兩種?！包S色燃料”主要是指玉米、小麥、水稻等輕質(zhì)秸稈燃料；“灰色燃料”又稱硬質(zhì)燃料，主要是指棉花秸稈、樹皮枝椏、荊條等木質(zhì)燃料。由于“黃色秸稈”與“灰色秸稈”的物理特性、燃燒特性不同，因此兩種燃料的輸送系統(tǒng)也有非常大的區(qū)別。

2.1 黃色燃料輸送系統(tǒng)

黃色燃料普遍密度較小，為了使收集和運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理，所以在收集輸送中一般采用打包壓縮增加單位體積重量的方式，以減少運(yùn)輸成本。所以在國內(nèi)黃色燃料輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮燃料采用打包形式進(jìn)行輸送。近年來黃色燃料輸送系統(tǒng)主要采用了秸稈捆抓斗起重機(jī)加鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和解包機(jī)上料的方案，但是在什么地方進(jìn)行解包，現(xiàn)在常用的有兩種方案，一是將大包在上料系統(tǒng)中解包然后以散狀物料型式輸送至爐前，二是以包料型式輸送至爐前，在爐前解包方案。方案一的核心技術(shù)是大包在上料系統(tǒng)中解包，即設(shè)置新型大包解包機(jī)。方案二在爐前解包，需要在鍋爐爐前配有立式螺旋解包機(jī)，依靠不等徑螺旋葉片旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對料包的破碎。

經(jīng)過對運(yùn)行的電廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)存在一些問題：首先，由于解包機(jī)對料包加工尺寸及工藝要求都比較嚴(yán)格，但是在技術(shù)、成本等因素影響下，國內(nèi)燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以經(jīng)常造成秸稈燃料在輸送中頻繁堵料或者掉包，導(dǎo)致電廠不得不在廠內(nèi)再利用打包機(jī)進(jìn)行二次打包，提高了電廠的運(yùn)行成本。其次大包上料系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會發(fā)生秸稈捆抓斗起重機(jī)抓取包料時(shí)，會發(fā)生掉包現(xiàn)象，了解后發(fā)現(xiàn)可能是因?yàn)榇虬灰?guī)格或者司機(jī)操作不熟練所致，在輸送大包時(shí)，鏈條輸送機(jī)上會發(fā)生卡包的現(xiàn)象，需要運(yùn)行人員進(jìn)行人工調(diào)整。

綜上所述，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)不僅存在以上難以解決的問題，而且由于這種輸送系統(tǒng)只能夠輸送大包黃色秸稈燃料，一旦黃色燃料收購出現(xiàn)困難，難以利用其它燃料進(jìn)行代替，適應(yīng)性較差。

2.2 灰色燃料輸送系統(tǒng)

由于灰色燃料粉碎后其物理特性與煤炭有些類似，可以部分參考燃煤電廠的輸送方案，但是又有所區(qū)別，生物質(zhì)電廠灰色燃料由于種類比較復(fù)雜，既有堆積比重較輕的樹皮等纖維燃料，也有板材下腳料、樹根等堆積比重較大的木質(zhì)燃料，既有有木片、樹皮及枝丫柴以切碎后的成品燃料進(jìn)廠，也有樹根、板材下腳料等大塊的燃料進(jìn)廠?；疑剂系妮斔统２捎脙煞N布置方案：裝載機(jī)或者其他上料設(shè)備和地下料斗配合上料方案，橋式抓斗起重機(jī)和地下料斗上料方案。

經(jīng)過對電廠的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單一的灰色燃料輸送系統(tǒng)同樣會存在一些問題：在輸送燃料的過程中容易出現(xiàn)篷料、灑料問題，而且由于輸送系統(tǒng)只能輸送散狀物料，如果在灰色燃料短缺時(shí)候使用黃色燃料，就需要對黃色大包秸稈燃料進(jìn)行人工或者利用其它設(shè)備解包，造成了運(yùn)行的不方便，對各種燃料的輸送適應(yīng)性一般。

2.3 黃色和灰色燃料輸送系統(tǒng)

我國國土面積遼闊，生物質(zhì)資源種類繁多，當(dāng)一個(gè)地區(qū)同時(shí)有黃色燃料和灰色燃料時(shí)，考慮到單一的一套黃色或者灰色燃料輸送系統(tǒng)無法滿足電廠燃料的輸送要求，這就極大的制約了電廠的燃料收購，造成了電廠只能收購有限的幾種燃料，提高了發(fā)電成本，也是對其它生物質(zhì)資源的一種浪費(fèi)。為了解決上料線功能單一的問題和適應(yīng)多樣的生物質(zhì)來源，需要將黃色包狀燃料輸送和灰色散狀燃料輸送結(jié)合起來，不能簡單設(shè)為兩套系統(tǒng)的疊加。根據(jù)現(xiàn)有電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和兩種燃料的混合地點(diǎn)來看，現(xiàn)在大致有兩種布置方案：系統(tǒng)在爐前料倉處進(jìn)行混合，也可以在系統(tǒng)中部進(jìn)行混合。

兩種方案均能實(shí)現(xiàn)散狀灰色燃料和包狀黃色燃料的輸送，其中方案一為單獨(dú)設(shè)置的兩套輸送系統(tǒng)，由于爐前料倉位置較高，受皮帶機(jī)傾角的限制，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機(jī)的長度較長，初始投資較高。方案二散料輸送系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)運(yùn)站與包狀燃料輸送系統(tǒng)融合，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機(jī)長度短，初始投資相對較省。

方案二燃料輸送系統(tǒng)由大包線、散料線組成，大包線、散料線任意一條單獨(dú)運(yùn)行時(shí)均能能夠滿足機(jī)組滿負(fù)荷的需要。散料線皮帶輸送機(jī)尾部設(shè)置有一臺雙螺旋給料機(jī)（小解包機(jī)）和輔料螺旋料斗，與大包系統(tǒng)配合，使整套上料系統(tǒng)既能滿足上大包的需要，而且能夠上小包和散狀燃料，對燃料供應(yīng)形式的適應(yīng)性強(qiáng)。

3 總結(jié)

生物質(zhì)發(fā)電工程與燃煤、油、氣發(fā)電工程從原理上講所使用的技術(shù)是基本相同的，最大的不同點(diǎn)是燃料不一樣，生物質(zhì)發(fā)電工程的燃料是生物質(zhì)，其燃料流動性差、比重輕、體積大、顆粒不規(guī)則、熱值低、熱值波動大、化學(xué)成分變化大、自熱霉變快，降解快、易燃，在生物質(zhì)電廠中，從而導(dǎo)致燃料輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，然而燃料輸送系統(tǒng)在生物質(zhì)電廠中又是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，針對各種

燃料的輸送適應(yīng)性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型均沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，黃色、灰色兩種燃料共同輸送成功突破了國內(nèi)單一物料輸送的局限性，無論大小包、整散料、灰色還是黃色燃料，都能實(shí)現(xiàn)順利輸送，為生物質(zhì)電廠不受農(nóng)作物種類、大小等因素的限制，在全國大范圍的推廣奠定了基礎(chǔ)，解決了黃色包狀燃料和灰色散狀燃料的混和輸送問題，增加了可供鍋爐燃燒的燃料種類，確保了電廠燃料來源的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract: Based on the theory of industrial ecology and recycling economics, this paper described the structure of the bio-energy industrial chain of HB Corporation in Mongolia, which has the three characteristics of the ecological, recycling economics and network chain. On this basis, from the perspective of the longitudinal extension and circumferential process, this paper further put forward several suggestions on perfecting the network of the bio-energy industrial chain.

關(guān)鍵詞： 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)；生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)；循環(huán)經(jīng)濟(jì)；生態(tài)工業(yè)

Key words: bio-energy industry chain；ecological industry chain network；recycling economy；ecological industry

中圖分類號：F273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）01-0109-03

0引言

生物質(zhì)能作為一種化學(xué)態(tài)能，不僅能夠發(fā)電、供熱，而且還能轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料和生物基產(chǎn)品，是唯一可大規(guī)模替代化石燃料的能源，主要發(fā)達(dá)國家的技術(shù)專家和決策者都非常重視生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的開發(fā)[1]。近年來，伴隨著針對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新而發(fā)生的“車人爭糧”、“人道危機(jī)”、“環(huán)境問題”等激烈論爭，在此背景下，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論、工業(yè)生態(tài)理論所建立的生物質(zhì)能生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，已成為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新的趨勢和特點(diǎn)。

1HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)解析

HB集團(tuán)發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，主要是利用各種植物秸稈、林作物以及不能作為食用油的油作物等。HB集團(tuán)所在城市耕地面積中有可耕地1100萬畝，灌溉面積900萬畝，有待開發(fā)面積760萬畝。其主要糧食作物包括小麥、玉米，種植面積各為190.8萬畝、208萬畝，另外還有油葵、食葵等經(jīng)濟(jì)油料作物，這為HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了足夠的纖維類原料；巴彥淖爾市邊際性及周邊的土地多為沙荒地、鹽堿地、荒坡地，共有2000萬畝，其可作為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的林木種植基地，種植面積可達(dá)300萬畝以上。HB集團(tuán)現(xiàn)已在該市邊際性土地上建立石油植物園，重點(diǎn)培育油料作物文冠果，該植物為落葉灌木或小喬木，生長周期為2年，主要產(chǎn)于內(nèi)蒙古地區(qū)，適應(yīng)性強(qiáng)，喜生于沙質(zhì)肥沃土壤，根系深，有抗干旱的優(yōu)良特性，一般在干旱沙荒地帶生長良好。

目前集團(tuán)開發(fā)的生物質(zhì)能三大產(chǎn)品包括生物甲醇、生物柴油和燃料乙醇。該集團(tuán)以石油植物園、甲醇基燃料系統(tǒng)、生物柴油――生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、纖維制乙醇系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為框架，各系統(tǒng)之間通過中間產(chǎn)品和廢棄物的相互交換而互相銜接，從而形成了一個(gè)比較完整的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)（圖1）。本文將從企業(yè)鏈、產(chǎn)品鏈、生產(chǎn)鏈、技術(shù)鏈四個(gè)方面對HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行闡釋。

1.1 HB集團(tuán)企業(yè)鏈解析從圖1中可以看出，HB集團(tuán)主要由三條企業(yè)鏈組成，企業(yè)鏈①：石油植物園生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境處理系統(tǒng)，是以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為鏈中下游企業(yè)，該系統(tǒng)的物料投入主要是來自集團(tuán)內(nèi)生物質(zhì)能生產(chǎn)系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)過程中排出各種廢水、廢渣和廢氣等廢物；企業(yè)鏈②：生物甲醇系統(tǒng)生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)石油植物園，以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為鏈中上游企業(yè)，它表示廢水、廢渣和廢氣等經(jīng)該系統(tǒng)處理后，被集團(tuán)內(nèi)其他系統(tǒng)循環(huán)利用的過程。其中該系統(tǒng)主要利用回用水工程，將廢水經(jīng)過處理以后，達(dá)到了工業(yè)用水的要求，因此又重新被集團(tuán)中甲醇基燃料系統(tǒng)、燃料乙醇系統(tǒng)所利用；企業(yè)鏈③：石油植物園燃料乙醇系統(tǒng)環(huán)境綜合處理系統(tǒng)石油植物園，以熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為鏈中上游企業(yè)，它表示該系統(tǒng)以利用甲醇基燃料系統(tǒng)的余熱和其他投入為基礎(chǔ)，將產(chǎn)生的電、汽、熱全部應(yīng)用于集團(tuán)內(nèi)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)的生產(chǎn)過程。

另外，可以看出環(huán)境綜合處理系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與集團(tuán)內(nèi)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)的聯(lián)系緊密，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)的水循環(huán)、能量循環(huán)。

1.2 HB集團(tuán)產(chǎn)品鏈解析從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視角看，產(chǎn)品鏈?zhǔn)侵敢阅稠?xiàng)核心技術(shù)或工藝為基礎(chǔ)，以市場前景比較好的、科技含量比較高的、產(chǎn)品關(guān)聯(lián)度比較強(qiáng)的優(yōu)勢企業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)品為鏈核，以產(chǎn)品技術(shù)為聯(lián)系，投入產(chǎn)出為紐帶，上下連結(jié)、向下延伸、前后聯(lián)系形成的產(chǎn)品鏈。產(chǎn)業(yè)鏈中，上一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)出是下一個(gè)企業(yè)的投入――這是產(chǎn)業(yè)鏈的“基礎(chǔ)內(nèi)含鏈”[2]。

從企業(yè)鏈的角度來講，HB集團(tuán)僅有三個(gè)生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)，但從產(chǎn)品鏈的角度來講，HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)品共有五種：生物甲醇、生物柴油、生物油、燃料乙醇、碳酸二烷酯等。從生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程看出，油酸甘油酯通過酯交換、酯化，分別生成了生物柴油、生物油兩種生物質(zhì)能產(chǎn)品；甲醇基燃料系統(tǒng)最終生產(chǎn)出生物甲醇、碳酸二烷酯兩種生物質(zhì)能產(chǎn)品，碳酸二烷酯以生物甲醇為原料，由生物甲醇進(jìn)一步加工而生成。另外生物甲醇作為中間投入，用于生物柴油、生物油系統(tǒng)中，作為最終生物質(zhì)能產(chǎn)品生物柴油的中間投入，由此便形成了HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)品鏈。

1.3 HB集團(tuán)生產(chǎn)鏈解析生產(chǎn)鏈?zhǔn)桥c最終產(chǎn)品生產(chǎn)直接和間接相關(guān)的諸多企業(yè)及社會經(jīng)濟(jì)的若干部門之間的一種相互依存、相互制約的鏈狀經(jīng)濟(jì)技術(shù)關(guān)系。

生產(chǎn)鏈結(jié)構(gòu)及運(yùn)行有兩個(gè)突出特點(diǎn)[3]：一是各個(gè)環(huán)節(jié)在空間上的并存性和運(yùn)行時(shí)間上的繼起性。所謂空間并存性，是指鏈條的基本環(huán)節(jié)在空間上不能空缺，也就是在同一時(shí)點(diǎn)上各個(gè)環(huán)節(jié)都必須同時(shí)存在；所謂時(shí)間的繼起性，是指生產(chǎn)鏈的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)動不僅自身不能停止，而且必須一個(gè)繼一個(gè)地有序地跟著前進(jìn)；二是鏈狀結(jié)構(gòu)之間的比例性和運(yùn)動的平衡性。只有各環(huán)節(jié)在組織規(guī)模與作業(yè)數(shù)量保持一定的比例，才能保持各環(huán)節(jié)在運(yùn)動中的動態(tài)平衡，也只有保持鏈狀環(huán)節(jié)的動態(tài)平衡，才能保持整個(gè)生產(chǎn)鏈良性互動，并產(chǎn)生出整合的前推力量。

對于HB集團(tuán)的五個(gè)系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)之間是相互聯(lián)系、相互作用的。其中任何一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)量和規(guī)模的變化都會給其他系統(tǒng)帶來影響。如：熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在的意義是保證集團(tuán)各系統(tǒng)的電、汽、熱及時(shí)、保質(zhì)保量供應(yīng)給其他的系統(tǒng)，這樣才能保證集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。但是如果三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)中任何一個(gè)企業(yè)想要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，那么該系統(tǒng)對電、汽、熱的需求便會增加，此時(shí)就應(yīng)該相應(yīng)的擴(kuò)大熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模。

1.4 集團(tuán)技術(shù)鏈解析產(chǎn)業(yè)鏈中每個(gè)企業(yè)為了保證產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，都有一系列的技術(shù)支撐，所有不同環(huán)節(jié)企業(yè)的技術(shù)之和便構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)鏈[4]。由于每個(gè)企業(yè)都有自己的核心競爭力，因此每個(gè)企業(yè)也都有獨(dú)特的技術(shù)，這些技術(shù)是企業(yè)的競爭優(yōu)勢所在。當(dāng)市場需求發(fā)生變化時(shí)，首先就要引起產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)鏈的變化，只有技術(shù)鏈能順利對接才能保證產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)上的對接，才能保證產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定運(yùn)行。HB集團(tuán)各系統(tǒng)之間存在著緊密的經(jīng)濟(jì)技術(shù)聯(lián)系，沒有了各種生物質(zhì)能技術(shù)的支撐，就不能形成生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈。

以纖維制乙醇為例，該工藝與發(fā)酵法纖維乙醇相比，成本相當(dāng)于其58%，投資低65%，生產(chǎn)規(guī)模是其2-3倍，與天然氣制醇類燃料相比，大大節(jié)省了溫室氣體CO2的排放（是其26%），該技術(shù)工藝是由HB集團(tuán)自己開發(fā)的。

HB集團(tuán)吸納國內(nèi)三所在生物質(zhì)煉制領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的重點(diǎn)大學(xué)作為股東，共同辦企業(yè)。由大學(xué)教授與企業(yè)科研人員共同組成課題組；用大學(xué)的基礎(chǔ)研究設(shè)施和企業(yè)的應(yīng)用研究、小試生產(chǎn)、中試生產(chǎn)設(shè)施共同完成科研開發(fā)；由大學(xué)的基礎(chǔ)理論研究與企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)研究結(jié)合。隊(duì)伍精干、具備一流的研發(fā)試驗(yàn)設(shè)施，形成靈活高效的運(yùn)作機(jī)制，顯著的自主創(chuàng)新優(yōu)勢和突出的技術(shù)特色，能夠持續(xù)不斷地為生物質(zhì)煉制產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步提供有力支撐。

2HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的特性分析

2.1 生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈特性生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈一般是指依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，以恢復(fù)和擴(kuò)大自然資源存量為宗旨，為提高資源基本生產(chǎn)率和根據(jù)社會需要為主體，對2種以上產(chǎn)業(yè)的鏈接所進(jìn)行的設(shè)計(jì)（或改造）并開創(chuàng)為一種新型的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)創(chuàng)新活動[5]。生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈本身是一種借助于高新科技將“生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)”與“自然生態(tài)系統(tǒng)”相耦合而形成的產(chǎn)業(yè)鏈，因此其必定具有一定的生態(tài)特性：

2.1.1 從集團(tuán)發(fā)展生物質(zhì)能的原料來看，甲醇基燃料系統(tǒng)、纖維制乙醇系統(tǒng)均以植物纖維、草這樣的農(nóng)林廢物為原料，這些纖維素類物質(zhì)是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源，對其的利用不但可恢復(fù)、擴(kuò)充自然資源增量，還會減少這些廢物對生物生存空間的侵占和一定的環(huán)境污染；另外該集團(tuán)利用巴彥淖爾市邊際性土地（沙荒地、鹽堿地、荒坡地）種植文冠果果樹等生物質(zhì)能林木，原料供應(yīng)不但做到了“不與人爭糧”，“不與糧爭地”，從而避免以往生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)引起的“車人爭糧”、“人道危機(jī)”、“環(huán)境問題”等激烈論爭，而且將能源林基地建設(shè)與防風(fēng)固沙、城市周邊綠化融為一體，更是很好的體現(xiàn)了該集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)特性。

2.1.2 從生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈的“生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)”角度來講，集團(tuán)研發(fā)部依據(jù)生物質(zhì)C、H、O循環(huán)機(jī)理、生物質(zhì)煉制與環(huán)境的協(xié)調(diào)性、生物質(zhì)產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等設(shè)計(jì)和改進(jìn)生物質(zhì)能生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過程中處處體現(xiàn)綠色、無毒和安全的特性。例如：在生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)整個(gè)工藝生產(chǎn)過程中，利用國際領(lǐng)先的工藝（生物柴油生產(chǎn)過程采用國際先進(jìn)的漢高法；生物油生產(chǎn)過程采用國際先進(jìn)的有利凱瑪法，這些方法為國際通稱的“綠色精細(xì)化工”行業(yè)），不添加任何對環(huán)境可能造成污染的添加劑，且工藝安全合理。另外，在生產(chǎn)過程中，涉及外運(yùn)的易燃易爆品為工業(yè)溶劑油和甲醇，將采用專用車、專用道、專用時(shí)間運(yùn)輸。

2.1.3 從生物質(zhì)能產(chǎn)品利用的角度來講，生物質(zhì)能產(chǎn)品較石油能源產(chǎn)品來講，其本身具有很好的環(huán)境友好特性。生物柴油具有優(yōu)良的環(huán)保特性，主要表現(xiàn)在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可減少約30%（有催化劑時(shí)為70%）；生物柴油中不含對環(huán)境污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油。

一直以來，煤炭作為不可再生的化石能源，是我國主要依賴的能源，在一次能源消費(fèi)中其比例高達(dá)70%，然而煤炭的利用給我國帶來了巨大的環(huán)境問題，CO2、SO2等有害氣體的大量排放，造成環(huán)境污染的同時(shí)也制約著我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。生物質(zhì)能作為世界第四大能源，是唯一既可再生又可直接儲運(yùn)的能源，其開發(fā)利用可使人類擺脫對化石能源的依賴，對生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。

2.2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性循環(huán)經(jīng)濟(jì)是指為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)資源的永續(xù)利用及人類的可持續(xù)發(fā)展，按照生態(tài)循環(huán)體系的客觀要求，通過清潔生產(chǎn)、市場機(jī)制、社會調(diào)控等方式促進(jìn)物質(zhì)資源在生產(chǎn)中循環(huán)利用的一種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行形態(tài)。資源的循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)涵，“循環(huán)”則是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的中心含義?！把h(huán)”是指經(jīng)濟(jì)賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)――資源在國民經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)體系中各個(gè)環(huán)節(jié)的不斷循環(huán)利用[6]。

HB集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性主要表現(xiàn)在：

2.2.1 在生產(chǎn)加工過程中對能源原材料的果實(shí)、秸稈、葉子等全方位的利用。以石油植物園中生產(chǎn)的文冠果為例，文冠果是我國特有的優(yōu)良木本油料樹種，種子含油量為45%-50%，種仁含油量70%。從能源角度看，是一種理想的能源林植物。HB集團(tuán)將文冠果果實(shí)作為生物柴油、生物油投入的原料；其廢枝條用于燃料乙醇和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；文冠果葉被采摘直接銷售到市場，經(jīng)其他企業(yè)加工生產(chǎn)高級茶葉。

2.2.2 通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)盡量將生產(chǎn)的副產(chǎn)品進(jìn)行回收。HB集團(tuán)三大生物質(zhì)能產(chǎn)品系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中均有一定數(shù)量的副產(chǎn)品生成。如：甲醇基燃料系統(tǒng)副產(chǎn)品二氧化碳、堆肥；生物柴油、生物油聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)副產(chǎn)品甘油、粕；纖維制乙醇系統(tǒng)堆肥。其中，副產(chǎn)品堆肥作為有機(jī)復(fù)合肥用于石油植物園的中間投入進(jìn)行使用，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、減少集團(tuán)開支的作用。另外，副產(chǎn)品甘油、粕等直接流入市場，為集團(tuán)創(chuàng)造了額外的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.3 在各系統(tǒng)生產(chǎn)過程中，一個(gè)系統(tǒng)排出的“廢物”作為集團(tuán)內(nèi)其他系統(tǒng)的最初投入進(jìn)行生產(chǎn)。以甲醇基燃料系統(tǒng)為例，其在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“廢熱”就被熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所利用；集團(tuán)內(nèi)各系統(tǒng)生產(chǎn)過程中所排出的“廢渣”、“廢水”等廢物，均是環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的最初投入。在環(huán)境綜合處理系統(tǒng)中，通過回用水工程，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)的水循環(huán)。

2.3 產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性根據(jù)以上論述，HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈既具有生態(tài)性、又具有循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性。這就造成在集團(tuán)內(nèi)部，一條產(chǎn)業(yè)鏈的“下游企業(yè)”有可能另一條產(chǎn)業(yè)鏈的“上游企業(yè)”。產(chǎn)業(yè)鏈的這種特性，很好的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的物質(zhì)集成、能量集成，通過上下縱向延伸和橫向環(huán)向拓展，形成產(chǎn)業(yè)間的工業(yè)代謝和共生關(guān)系，構(gòu)建出生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中上下縱向延伸是對生物質(zhì)資源進(jìn)行深加工，環(huán)向拓展就是將上下延伸的產(chǎn)業(yè)鏈排放出來的副產(chǎn)品或廢棄物再深度加工。

產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建需要多種技術(shù)，除包括循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)中通常使用的替代技術(shù)、減量化技術(shù)、再利用技術(shù)、資源化技術(shù)以外，還包括系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)以及共生鏈接技術(shù)。系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)從系統(tǒng)工程的原理出發(fā)，通過資源、能源工業(yè)代謝分析，實(shí)現(xiàn)區(qū)域物質(zhì)流、能量流、信息流、價(jià)值流等優(yōu)化配置的軟科學(xué)技術(shù)，可用于指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建；共生連接技術(shù)是在構(gòu)建產(chǎn)品組合、產(chǎn)業(yè)組合、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈鏈接和產(chǎn)業(yè)共生時(shí)所需要開始的鏈接技術(shù)，這對于構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的成功起到關(guān)鍵作用。

根據(jù)前面對集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈的解析結(jié)果，該集團(tuán)目前存在的縱向主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈有以下幾種：文冠果果實(shí)――生物柴油――市場；文冠果果實(shí)――生物柴油――生物油――市場；文冠果纖維莖稈――燃料乙醇――市場；生物質(zhì)纖維――生物甲醇――市場；生物質(zhì)纖維――生物甲醇――生物柴油――市場；生物質(zhì)纖維――生物甲醇――碳酸二烷脂――市場。

而環(huán)向產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建主要是靠集團(tuán)內(nèi)兩大寄生型共生系統(tǒng)為媒介進(jìn)行搭建。環(huán)境綜合處理系統(tǒng)吸收并消化三大產(chǎn)品系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣，并實(shí)現(xiàn)了廢水回用于集團(tuán)各系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水系統(tǒng)集成；熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用石油植物園中植物纖維以及生物甲醇系統(tǒng)的余熱實(shí)現(xiàn)發(fā)電，并用于集團(tuán)各系統(tǒng)對于熱、電、汽的需求，但是從對該集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈耦合程度的考察結(jié)果來看，其在縱向延伸的深度和橫向延伸的廣度可進(jìn)一步加強(qiáng)，從而構(gòu)建出更加健全穩(wěn)定的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)改進(jìn)措施

HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)在其結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展過程中，會不斷加深各種鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)的縱向延伸和橫向聯(lián)系，從而又形成新內(nèi)容的鏈狀結(jié)構(gòu)，最終形成更復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)目前HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)的發(fā)展情況，提出了如下改進(jìn)措施：

3.1 燃料乙醇產(chǎn)業(yè)向上延伸與化石能源煤炭產(chǎn)業(yè)接軌，利用劣質(zhì)煤炭褐煤與植物纖維雙原料技術(shù)，生產(chǎn)乙醇基燃燃料。具有豐富的煤炭資源，在該地區(qū)煤炭資源開發(fā)與利用過程中，一部分劣質(zhì)煤市場競爭力較弱，價(jià)格低廉，在對其開采過程中往往造成很大的浪費(fèi)；另一方面，集團(tuán)現(xiàn)有的纖維制燃料乙醇?xì)饣夹g(shù)存在著能量利用率低、過程污染嚴(yán)重等問題，因此該技術(shù)亟待改善。本文建議結(jié)合當(dāng)?shù)孛禾抠Y源優(yōu)勢在纖維制乙醇系統(tǒng)中將褐煤這一劣質(zhì)煤作為原料與植物纖維混合制乙醇，在改進(jìn)技術(shù)工藝的基礎(chǔ)上，使生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)向上延伸與煤炭行業(yè)接軌。

3.2 延長生物甲醇產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)生物甲醇系統(tǒng)可進(jìn)一步利用甲醇催化脫水制備二甲醚、再度脫水制備汽油技術(shù)，生成最終產(chǎn)品生物汽油，延長其產(chǎn)業(yè)鏈長度，增加經(jīng)濟(jì)效益。生物質(zhì)能產(chǎn)品的主要風(fēng)險(xiǎn)來自市場的競爭，而產(chǎn)品的價(jià)格競爭又是市場發(fā)展的重要因素。該項(xiàng)目直接利用本集團(tuán)生產(chǎn)的生物甲醇來生產(chǎn)生物汽油，降低了原料成本，提高了生物汽油的市場競爭力，與原有生物甲醇產(chǎn)業(yè)鏈相比，其經(jīng)濟(jì)效益的提高非常明顯。

3.3 擴(kuò)大環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的規(guī)模改進(jìn)污水處理技術(shù)，并將處理后的水用于石油植物油的灌溉和生物柴油系統(tǒng)中，更好發(fā)揮集團(tuán)水集成系統(tǒng)功能。集團(tuán)環(huán)境綜合處理系統(tǒng)雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了水集成系統(tǒng)的功能，但是其集成程度并不完善，這直接造成以環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為主導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)鏈結(jié)構(gòu)不夠發(fā)達(dá)。另外，集團(tuán)中生物柴油系統(tǒng)也是一個(gè)用水量較多的系統(tǒng)，而目前其用水主要來源為新鮮水，因此為節(jié)約水資源，提高環(huán)境綜合處理系統(tǒng)的水處理能力勢在必行。

3.4 構(gòu)建CO2利用產(chǎn)業(yè)鏈縱觀本集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)，我們發(fā)現(xiàn)在其生產(chǎn)過程中，排放的主要廢棄物就是CO2，且以生物甲醇系統(tǒng)為最，每生產(chǎn)一噸生物甲醇就會產(chǎn)生0.1噸的CO2。

結(jié)合本集團(tuán)種植業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的現(xiàn)狀，可考慮利用CO2發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。具體做法是：收集各系統(tǒng)產(chǎn)生的CO2氣體用于集團(tuán)石油植物油溫室育苗過程，以達(dá)到減少溫室氣體排放的目的。與此同時(shí)，還可利用集團(tuán)中各系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱來維持溫室溫度。

4總結(jié)

通過對HB集團(tuán)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)的分析，得出以下結(jié)論：

4.1 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)是一種借助于高新科技將“生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)”與“自然生態(tài)系統(tǒng)”相耦合的資源循環(huán)利用型產(chǎn)業(yè)鏈，以此發(fā)揮該產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)部門中的靜脈作用。生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)的培育要充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集成技術(shù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的優(yōu)勢。

4.2 生物質(zhì)能產(chǎn)品企業(yè)的核心技術(shù)是提高生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。HB集團(tuán)應(yīng)進(jìn)一步加大對生物質(zhì)能技術(shù)的開發(fā)力度，使其成為產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)創(chuàng)新、專利、標(biāo)準(zhǔn)、品牌等方面具有競爭優(yōu)勢的核心企業(yè)，以其良好的發(fā)展前景吸引更多的生物質(zhì)能產(chǎn)品的消費(fèi)者。

4.3 通過探討各產(chǎn)業(yè)之間的鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及其特性，找到產(chǎn)業(yè)鏈上生態(tài)經(jīng)濟(jì)形成的原因，并借此進(jìn)一步提出了完善集團(tuán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)內(nèi)部的“物質(zhì)流”和“能量流”的幾個(gè)建議，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)的和諧健康發(fā)展。

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篇4

    1 生物質(zhì)固體燃料成型工藝及設(shè)備

    1.1 成型工藝

    生物質(zhì)燃料的致密成型工藝直接決定了生物質(zhì)燃料的形狀和特性,根據(jù)成型條件的不同可以將生物質(zhì)成型工藝分為常溫濕壓成型、熱壓成型、炭化成型和冷壓成型[10]。

    (1)濕壓成型工藝:濕壓成型是利用水對纖維素的潤漲作用,纖維素在水中濕潤皺裂并部分降解,使其加壓成型得到了很明顯的改善。在簡單的裝置下加壓將水分?jǐn)D出,形成低密度的壓縮燃料塊。此種方法多用于纖維板的生產(chǎn)。

    (2)熱壓成型工藝:熱壓成型工藝是現(xiàn)在應(yīng)用較多的生物質(zhì)壓縮成型工藝之一,其工藝流程為:原料粉碎干燥混合擠壓成型冷卻包裝。對于不同的原料種類、粒度、含水率和成型設(shè)備,成型工藝參數(shù)也要隨之變化,但由于木質(zhì)素在 70~100℃時(shí)開始軟化具有黏性,當(dāng)溫度達(dá)到 200~300℃時(shí)呈熔融狀,黏性很高[11],在熱壓過程中可起到黏結(jié)劑的作用,所以加熱維持成型溫度一般在 150~300℃,使木質(zhì)素、纖維素等軟化并擠壓成生物質(zhì)成型塊。

    (3)炭化成型工藝:炭化是在隔絕或限制空氣的條件下,將木材、秸稈等在 400~600℃的溫度下加熱,得到固體炭、氣體、液體等產(chǎn)物的技術(shù),以生產(chǎn)炭為主要目的的技術(shù)稱為制炭,以氣體或液體的回收利用為重點(diǎn)的技術(shù)稱為干餾,兩者合稱為炭化[12]。炭化成型工藝是將碎料經(jīng)過炭化,去除其中的揮發(fā)分,減少煙和氣味,提高燃燒的清潔性。根據(jù)炭化工序的先后可分為先成型后炭化工藝和先炭化后成型工藝。①先成型后炭化工藝為:原料粉碎干燥成型炭化冷卻包裝;②先炭化后成型工藝為:原料粉碎除雜炭化混合黏結(jié)劑成品干燥、包裝。纖維素類生物質(zhì)經(jīng)炭化后,成型時(shí)表面黏結(jié)性能下降,直接壓縮成型的生物質(zhì)固體燃料易松散,不易貯存和運(yùn)輸,因此要加入適當(dāng)?shù)酿そY(jié)劑來增加其致密成型的強(qiáng)度,現(xiàn)有的黏結(jié)劑如脲醛樹脂(UF),水玻璃,糠醛廢渣,NaOH、硼砂、水和淀粉混合黏結(jié)劑,聚乙烯醇、淀粉和JTJ(代號)混合黏結(jié)劑[13],淀粉、木質(zhì)素類、羧甲基纖維素及焦油等[14]。

    (4)冷壓成型工藝:冷壓成型工藝是將生物質(zhì)顆粒在高壓下擠壓,利用擠壓過程中顆粒與顆粒之間摩擦產(chǎn)生的熱量使木質(zhì)素軟化并具有一定的黏結(jié)性,從而達(dá)到固定成型的效果。冷壓成型工藝生產(chǎn)的生物質(zhì)致密燃料的物理性能沒有前幾種工藝生產(chǎn)的生物質(zhì)燃料優(yōu)良。

    (5)生物質(zhì)燃料的致密成型工藝評價(jià)指標(biāo):松弛密度和耐久性是衡量生物質(zhì)燃料致密成型物理品質(zhì)的兩個(gè)重要指標(biāo)。適宜的壓縮時(shí)間,盡可能小的粒度,適當(dāng)增加壓力、溫度或加黏結(jié)劑,可以達(dá)到提高松弛密度的目的。耐久性可以細(xì)化為抗變形性、抗跌碎性、抗?jié)L碎性、抗?jié)B水性和抗吸濕性等[15]。此外,將內(nèi)摩擦角作為影響生物質(zhì)致密成型燃料的評價(jià)指標(biāo),也有相應(yīng)的研究[16]。

    1.2 成型設(shè)備

    (1)螺旋擠壓式成型機(jī):螺旋擠壓成型機(jī)是靠螺桿擠壓生物質(zhì),并維持一定的成型溫度,使生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素得到軟化,從而減小內(nèi)部的摩擦,擠壓成生物質(zhì)致密成型塊。與纖維板的生產(chǎn)相類似,如果原料的含水率過高,在加熱壓縮的過程中致密成型塊也容易發(fā)生開裂和“放炮”現(xiàn)象,所以原料的含水率應(yīng)控制在 8%~12%之間,成型壓力要隨著原料和所要求成型塊密度的不同而異,一般在4.9~12.74kPa之間,成型燃料的形狀通常為空心燃料棒(如圖 1(a)所示)。螺旋擠壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)性較好,但螺桿的磨損較嚴(yán)重,使用壽命較短,這也相應(yīng)地增加了生產(chǎn)成本[17-19]。中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所研制了螺旋擠壓式棒狀燃料成型機(jī),西北農(nóng)林科技大學(xué)研制出了JX7.5、JX11 和SZJ80A三種植物燃料成型機(jī)。

    (2)活塞沖壓式成型機(jī):活塞沖壓式成型機(jī)根據(jù)驅(qū)動方式的不同又分為機(jī)械驅(qū)動活塞式成型機(jī)和液壓驅(qū)動活塞式成型機(jī),其中液壓沖壓式成型機(jī)允許加工含水率較高(20%左右)的原料,常用于生產(chǎn)實(shí)心燃料棒或燃料塊(如圖 1(b)所示),其密度在0.8~1.1g/cm3之間,成型致密燃料塊比較容易松散,但在壓縮過程中一般不需要加熱,也減小了成型部件的損耗。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了液壓往復(fù)活塞雙向擠壓加熱成型的棒狀燃料成型機(jī),首鋼研制了機(jī)械活塞沖壓式生物質(zhì)塊狀燃料成型機(jī),中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制了 CYJ-35 型沖壓式成型機(jī)。

    (3)壓輥式成型機(jī):壓輥式成型機(jī)主要生產(chǎn)顆粒狀的生物質(zhì)致密成型燃料(如圖 1(c)所示),其可分為環(huán)模成型機(jī)和平模成型機(jī)。該機(jī)對原料含水率要求較為寬松,一般在 10%~40%之間,顆粒成型燃料的密度在 1.0~1.4g/cm3之間,成型時(shí)一般不需要加熱,根據(jù)原料的狀況可適當(dāng)添加少量黏結(jié)劑。壓輥式成型機(jī)的基本工作部件由壓輥和壓模組成。其中壓輥可以繞自身的軸轉(zhuǎn)動,壓輥的外周加工有齒或槽,用于壓緊原料而不致打滑。壓模有圓盤或圓環(huán)形兩種,壓模上加工有成型孔,原料進(jìn)入壓輥和壓模之間,在壓輥的作用下被壓入成型孔內(nèi)。從成型孔內(nèi)壓出的原料就變成圓柱形或棱柱形,最后用切斷刀切成顆粒狀成型燃料。中南林業(yè)科技大學(xué)開發(fā)了生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī),河南省科學(xué)院能源研究所研制了在常溫下生產(chǎn)顆粒燃料的環(huán)模式成型機(jī),清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心研制了常溫成型顆粒燃料生產(chǎn)設(shè)備。

    2生物質(zhì)固體燃料成型和燃燒的影響因素

    2.1原料種類

    生物質(zhì)固體成型過程中,依靠木質(zhì)素在較高溫度下軟化呈熔融狀態(tài)、在外壓力作用下流動的特性,可以起到膠黏劑的效果,所以木質(zhì)素在生物質(zhì)中的含量直接影響燃料的成型。生物質(zhì)的密度也對成型有一定的影響,密度大的原料較難壓縮成型。2.2原料含水率不同工藝對生物質(zhì)的含水率都有相應(yīng)的要求。顆粒成型工藝所用原料的含水率一般在15%~25%之間;棒狀成型燃料所用原料的含水率不大于 10%。在熱壓成型中,含水率過高,水蒸氣不容易從原料中溢出,會發(fā)生氣堵或“放炮”現(xiàn)象;而含水率過低又會影響木質(zhì)素的軟化點(diǎn)。

    2.3 原料粒度

    粒度小的原料容易壓縮,可增大生物質(zhì)固體燃料的密度。但采用沖壓成型時(shí)要求原料具有較大的尺寸或較長的纖維,以避免原料粒度過小而脫落,給運(yùn)輸造成不便。

    2.4成型壓力與壓模幾何形狀

    成型壓力影響成型密度,但受設(shè)備能力的限制,制約了成型壓力的增加;壓膜的幾何形狀影響成型壓力以及摩擦力的大小。

    2.5 成型溫度

    成型溫度高會使原料本身變軟,木質(zhì)素軟化,容易壓縮成型,但溫度過高會造成模子退火、耐磨性降低、壽命縮短,而且還會使物料炭化嚴(yán)重,降低表面黏結(jié)性能而影響成型。

    2.6添加劑

    生物質(zhì)固體成型過程中使用的添加劑主要是聚環(huán)氯乙烷,其可以中和成型燃料顆粒表層和擴(kuò)散層(水分)之間產(chǎn)生的電動勢,使成型塊的結(jié)合更加牢固[20]。

篇5

生物質(zhì)能的分類及其發(fā)展

生物質(zhì)包括植物光合作用直接或間接轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的所有產(chǎn)物，從這個(gè)概念出發(fā)，生物質(zhì)能就是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)主要有4類：農(nóng)作物秸稈及其他殘余物、林產(chǎn)品和木材加工殘余物、動物糞便、能源植物。但是，從作為可以產(chǎn)生能源的資源角度看，城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物和有機(jī)廢水也是生物質(zhì)能資源。

生物質(zhì)能具有可再生性、低污染性、廣泛分布性等特點(diǎn)。根據(jù)技術(shù)手段可分為直接燃燒技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)、生物轉(zhuǎn)換技術(shù)、液化技術(shù)和有機(jī)垃圾處理技術(shù)等。依據(jù)這些技術(shù)手段，生物質(zhì)能可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。

直接燃燒和發(fā)電

直接燃燒發(fā)電的過程是：生物質(zhì)與過量空氣在鍋爐中燃燒后，得到的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，產(chǎn)生出的高溫高壓蒸氣在蒸汽輪機(jī)中膨脹做功發(fā)電。

直接燃燒是使用最廣泛的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化方式，技術(shù)成熟。在發(fā)達(dá)國家，生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電站可再生能源發(fā)電量的70％。與燃煤發(fā)電相比，生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的規(guī)模較小，鍋爐負(fù)荷大多在20兆瓦～50兆瓦，系統(tǒng)發(fā)電效率大多為20％～30％。目前，美國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)10500兆瓦，70％為生物質(zhì)一煤混合燃燒工藝，單機(jī)容量10兆瓦～30兆瓦，發(fā)電成本3～6美分／千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)到2015年，裝機(jī)容量將達(dá)16300兆瓦。

國外生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)已基本成熟，進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。該技術(shù)規(guī)模效率較高，單位投資也較合理，但它要求生物質(zhì)資源集中，數(shù)量巨大，如果考慮生物質(zhì)大規(guī)模收集或運(yùn)輸?shù)闹С觯瑒t成本較高，比較適合現(xiàn)代化大農(nóng)場或大型加工廠的廢物處理等，不適合生物質(zhì)較分散的發(fā)展中國家。我國目前農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度較低，生物質(zhì)分布分散，采用大規(guī)模直接燃燒發(fā)電技術(shù)有一定困難。

生物質(zhì)氣化及發(fā)電

生物質(zhì)氣化的基本原理是在不完全燃燒條件下，將生物質(zhì)原料加熱，使較高分子量的有機(jī)化合物裂解為低分子量的CO、CH4等可燃?xì)怏w。轉(zhuǎn)化過程的氣化劑有空氣、氧氣、水蒸氣等，但以空氣為主。氣化原料是農(nóng)作物秸稈或林產(chǎn)加工廢棄物。生物質(zhì)氣化產(chǎn)出氣的熱值根據(jù)氣化劑的不同存在很大差異，當(dāng)以空氣為氣化劑時(shí)，產(chǎn)出氣的熱值在4200千焦／立方米～5300千焦／立方米之間，該氣體可以作為農(nóng)村居民的生活能源，也可以通過內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在國際上已受到廣泛重視。國外小型固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電已商業(yè)化，容量為60千瓦～240千瓦，氣化效率70％，發(fā)電效率為20％，以印度農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用比較成功。發(fā)達(dá)國家如奧地利、丹麥、芬蘭、法國、挪威、瑞典和美國等，比較關(guān)注的是生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(BIGCC)。該技術(shù)的系統(tǒng)效率可達(dá)40％，有可能成為生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的主導(dǎo)技術(shù)之一。這一技術(shù)存在的問題是單位投資額非常高，并且技術(shù)穩(wěn)定性不夠。

我國有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ)，在上世紀(jì)60年代就開發(fā)了60千瓦的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)。目前已開發(fā)出多種固定床和流化床小型氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝等為原料，生產(chǎn)燃料氣，主要用于村鎮(zhèn)級集中供氣。

生物質(zhì)致密(壓縮)成型燃料技術(shù)

將生物質(zhì)粉碎至一定的粒度，不添加粘接劑，在高壓條件下，可以得到具有一定形狀的固體燃料。成型燃料可再進(jìn)一步炭化制成木炭。根據(jù)擠壓過程是否加熱，生物質(zhì)致密(壓縮)成型燃料有加熱成型和常溫成型兩種；根據(jù)最后成型的燃料形狀可以分為棒狀燃料、顆粒燃料和塊狀燃料三種。生物質(zhì)致密(壓縮)成型技術(shù)解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆積密度小且較松散、運(yùn)輸和貯存使用不方便的缺點(diǎn)，提高了使用效率。

成型燃料在國外很受重視，開始研究時(shí)的著眼點(diǎn)以代替化石能源為目標(biāo)。上世紀(jì)90年代，歐洲、美洲、亞洲的一些國家在生活領(lǐng)域大量應(yīng)用生物質(zhì)致密成型燃料。后來，以丹麥為首開展了規(guī)模化利用的研究工作。丹麥著名的能源投資公司BWE率先研制成功了第一座生物質(zhì)致密成型燃料發(fā)電廠。隨后，瑞典、德國、奧地利先后開展了利用生物質(zhì)致密成型燃料發(fā)電和作為鍋爐燃料等的研究。美國也已經(jīng)在25個(gè)州興建了樹皮成型燃料加工廠，每天生產(chǎn)的燃料超過300噸。但生物質(zhì)成型燃料仍以歐洲的一些國家如丹麥、瑞典、奧地利發(fā)展最快。

我國生物質(zhì)成型燃料技術(shù)基礎(chǔ)好，設(shè)備水平與世界先進(jìn)水平差別不很大，不足的是我國成型燃料的應(yīng)用水平還不高。

沼氣技術(shù)

有機(jī)物在厭氧及其他適宜條件下，經(jīng)過微生物分解代謝，產(chǎn)生以甲烷為主要?dú)怏w的混合氣體，即沼氣。一般沼氣中甲烷含量為50％～70％，每立方米沼氣的熱值為17900千焦～25100千焦。生產(chǎn)沼氣的原料可以是高濃度的有機(jī)廢水，也可以是畜禽糞便、有機(jī)垃圾和農(nóng)作物秸稈等。

在發(fā)達(dá)國家，主要發(fā)展厭氧技術(shù)處理畜禽糞便和高濃度有機(jī)廢水。目前，日本、丹麥、荷蘭、德國、法國等發(fā)達(dá)國家均普遍采取厭氧法處理畜禽糞便。美國、英國、意大利等發(fā)達(dá)國家的沼氣技術(shù)主要用于處理垃圾。美國紐約斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，日產(chǎn)26萬立方米沼氣，用于發(fā)電、回收肥料，效益可觀，預(yù)計(jì)10年可收回全部投資。英國以垃圾為原料實(shí)現(xiàn)沼氣發(fā)電18兆瓦，今后10年內(nèi)還將投資1.5億英鎊，建造更多的垃圾沼氣發(fā)電廠。

在發(fā)展中國家，沼氣池技術(shù)主要使用農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便生產(chǎn)沼氣作為生活炊事燃料，如印度和中國的家用沼氣池。同時(shí)，印度、菲律賓、泰國等發(fā)展中國家也建設(shè)了大中型沼氣工程和處理禽畜糞便的應(yīng)用示范工程。我國是利用生物質(zhì)生產(chǎn)沼氣最多的國家。

燃料乙醇

生物質(zhì)可以通過生物轉(zhuǎn)化的方法生產(chǎn)乙醇。目前在生物能源產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，發(fā)展最快的就是燃料乙醇。生產(chǎn)燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三種，燃料乙醇的消耗量已超過世界乙醇產(chǎn)量的60％以上。

巴西是世界上最早利用甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的國家。以甘蔗為原料，工藝相對簡單，既節(jié)能又節(jié)省投資，生產(chǎn)成本較低。目前，巴西有520多家燃料乙醇生產(chǎn)廠，年產(chǎn)燃料乙醇1200萬噸，有1550萬輛汽車以乙醇汽油作為燃料。

美國從上世紀(jì)70年代末開始用玉米生產(chǎn)燃料乙醇，到2005

年產(chǎn)量已經(jīng)超過1200萬噸。盡管目前乙醇的生產(chǎn)成本較高，但在美國，玉米燃料乙醇已成為一種成熟的石油替代品。

我國從2002年開始用陳化糧生產(chǎn)燃料乙醇，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)102萬噸，主要以玉米和小麥為原料。其背景是在1996年～1999年連續(xù)4年糧食總產(chǎn)量穩(wěn)定5億噸左右，糧食供過于求，糧食階段性過剩并出現(xiàn)大量積壓的情況下提出的。實(shí)踐證明，糧食燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)成熟、工藝完善，是目前比較現(xiàn)實(shí)的石油替代燃料。

但面對我國人多地少的實(shí)際，大規(guī)模推廣應(yīng)用糧食燃料乙醇顯然存在著原料供應(yīng)的瓶頸問題，長遠(yuǎn)來說必須開發(fā)非糧食為原料的乙醇燃料?！笆濉逼陂g，國家開展了非糧食能源作物――甜高粱培育等關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)，包括利用甜高粱莖稈汁液和纖維素廢棄物等生物質(zhì)制取乙醇的技術(shù)工藝。對第一種技術(shù)工藝，我國初步具備了規(guī)模化開發(fā)的基礎(chǔ)，但纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)還存在技術(shù)不成熟、諸多關(guān)鍵技術(shù)尚未解決等問題。

生物柴油

生物柴油是利用動植物油脂生產(chǎn)的一種脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多，既可以是各種廢棄的動植物，也可以是含油量比較高的油料植物。實(shí)踐證明，生物柴油不僅具有良好的燃燒性能，還有良好的理化特性和動力特性。

國外通常采用大豆和油菜籽生產(chǎn)生物柴油，但成本稍高。為降低成本，一些國家開始用廢棄食用油和專門的木本油料植物生產(chǎn)生物柴油。目前，生物柴油在歐盟已經(jīng)大量使用，進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段。2004年歐盟生物柴油產(chǎn)量為224萬噸，并計(jì)劃到2010年達(dá)到800萬噸～1000萬噸。

我國人多地少，發(fā)展生物柴油只能靠非食用油料資源。因此，我國目前生產(chǎn)生物柴油的原料主要是餐飲廢油、工業(yè)廢油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下腳料等。利用這些原料既回收利用了資源，又解決了環(huán)境污染問題。我國生物柴油的生產(chǎn)起步晚，但發(fā)展較快。目前已有30多家生物柴油生產(chǎn)廠。

除了上述生物質(zhì)能利用技術(shù)外，還有生物制氫技術(shù)、熱裂解技術(shù)等，基本處于研究階段。

我國發(fā)展生物質(zhì)能的必要性

開發(fā)生物質(zhì)能具有能源與環(huán)境雙重效益，有可能成為未來可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的主要能源之一。因此，許多國家都高度重視生物質(zhì)能源開發(fā)，并制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的乙醇能源發(fā)展計(jì)劃等。聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)、歐盟和美國(DOE)的可再生能源開發(fā)計(jì)劃中也都把生物質(zhì)能列為重點(diǎn)發(fā)展方向。

目前，生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源。據(jù)估算，地球陸地每年生產(chǎn)1000億噸～1250億噸干生物質(zhì)；海洋年生產(chǎn)500億噸干生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源需求量，相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。

我國的生物質(zhì)資源也相當(dāng)豐富。目前我國生物質(zhì)能年獲得量達(dá)到3.14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，到2050年資源潛力可達(dá)到9.04億噸標(biāo)煤且潛力巨大。

根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)可知，現(xiàn)今正是我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期。大部分發(fā)達(dá)國家在此期間(此時(shí)人均GDP在3000美元左右)都經(jīng)歷了人均能源、資源消費(fèi)量快速增長和能源、資源結(jié)構(gòu)快速變化的過程。這對能源安全等問題提出了更高的要求。據(jù)預(yù)測，2020年中國一次能源的需求為25億噸～33億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，最少將是2000年的2倍；2050年的一次能源需求估計(jì)將在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右。根據(jù)我國現(xiàn)在的能源需求增長趨勢推算，到2020年，我國僅石油的缺口就將達(dá)1.3億噸～1.5億噸。能源供應(yīng)不足問題已成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要矛盾之一。因此，要從根本上解決我國能源供應(yīng)不足的問題，必須實(shí)施多元化能源發(fā)展戰(zhàn)略，積極開發(fā)生物質(zhì)能源是出路之一。

從保護(hù)環(huán)境角度看，我國SO2，排放量已居世界第一位，CO2排放量僅次于美國居第二位。2006年，SO2排放量達(dá)2550萬噸，其中約85％是燃煤排放的。酸雨面積已超過國土面積的1／3。SO2和酸雨造成的經(jīng)濟(jì)損失約占GDP的2％。生物質(zhì)能屬于清潔能源，生物質(zhì)中有害物質(zhì)(硫和灰分等)的含量僅為中質(zhì)煙煤的1／10左右。同時(shí)，生物質(zhì)二氧化碳的排放和吸收構(gòu)成自然界碳循環(huán)，其能源利用可實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，擴(kuò)大生物質(zhì)能利用是減排CO2,最重要的途徑。

另外，生物質(zhì)一直是我國農(nóng)村的主要能源之一。因地制宜開展生物質(zhì)能利用技術(shù)及產(chǎn)品的研究、推廣和使用，可以把農(nóng)民從煙熏火燎中徹底解放出來，既節(jié)約資源，又可以改善農(nóng)民的居住環(huán)境，減少水土流失，提高其生活水平。

我國發(fā)展生物質(zhì)能存在的問題

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關(guān)鍵詞: 生物質(zhì)；鍋爐；調(diào)試；運(yùn)行

Abstract: Biomass energy is the main renewable energy. Analysis of the present situation of research on biomass power generation, commissioning and operation of straw biomass power plant boiler of Linyi country, analyzed the boiler ignition conditions, boiler load control method, boiler pressure control method, steam pressure control method and the stop of the boilers method; discusses the differences between design parameters and actual operation situation, summed up the technological transformation and optimization commissioning process. Key words: biomass boiler; commissioning; operation;

中圖分類號：TK223.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

前言

我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,煤炭所占比重達(dá)70 %左右。燃煤電廠要消耗大量不可再生能源,同時(shí)造成了嚴(yán)重大氣污染。為保證我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、快速、協(xié)調(diào)發(fā)展,必須大力發(fā)展可再生能源和提高能源用率。目前對可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用主要為風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能。

生物質(zhì)是指有機(jī)物中除化石燃料外的所有來源于動、植物能再生的物質(zhì)。生物質(zhì)能則是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用,把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)包括林木廢棄物(木塊、木片、木屑、樹枝等) 、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、有機(jī)物加工廢料、人畜糞便及城市生活垃圾等。在歐洲,尤其是北歐的一些國家利用秸稈發(fā)電已經(jīng)有10 余年的歷史。世界上第1 座生物質(zhì)秸稈發(fā)電廠于1988 年在丹麥投產(chǎn)( Haslev ,5MW) ,如今丹麥已建成100 多家秸稈發(fā)電廠,秸稈發(fā)電量占該國總發(fā)電量的24 %。目前,世界上最大的秸稈發(fā)電廠是位于英國坎貝斯的Elyan 生物質(zhì)能發(fā)電廠,裝機(jī)容量為38 MW。生物質(zhì)焚燒發(fā)電國際上技術(shù)比較成熟的為丹麥BWE公司。

目前,生物質(zhì)能源的研究與開發(fā)已成為世界各國政府和科學(xué)家研究的諸多熱門課題之一。將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高品位能源在國外已具有相當(dāng)可觀的規(guī)模,以美國、瑞典和奧地利三國為例,用生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為其他能已分別占該國一次能源消費(fèi)量的4 % ,16 %和10 % ,在美國,生物質(zhì)發(fā)電的總裝機(jī)容量已超過10000兆瓦,單機(jī)容量達(dá)10～25 兆瓦 。自1992 年世界環(huán)境與發(fā)展大會后,歐美國家開始大力發(fā)展生物質(zhì)能。歐盟規(guī)劃2010 年可再生能源比例達(dá)12 %,每年可替代2000 萬t石油,其中成本較低的生物質(zhì)能約占80 %。美國1999 年明確提出規(guī)劃到2010 年生物制品及生物質(zhì)能的產(chǎn)量將為當(dāng)時(shí)水平的3 倍,生物質(zhì)能比達(dá)10 %。由此可見,生物質(zhì)能在一些發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較為廣泛 。我國利用此項(xiàng)技術(shù)大力發(fā)展的公司為國能生物發(fā)電有限公司,其他如中國節(jié)能投資公司,江蘇國信集團(tuán)公司等也正尋求此類技術(shù)大力發(fā)展生物發(fā)電。中央企業(yè)“優(yōu)質(zhì)服務(wù)年”中,國家電網(wǎng)公司在向社會公開承諾的八項(xiàng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)中,明確提出將向社會輸送10. 6 億kWh 綠色電力。為實(shí)現(xiàn)承諾,國能生物發(fā)電有限公司正全力推進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目開工投產(chǎn)步伐。目前,公司已有30個(gè)項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電,10幾個(gè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目得到核準(zhǔn)或在建。

國能臨沂生物發(fā)電有限公司是國能生物發(fā)電集團(tuán)的第三代生物發(fā)電機(jī)組的樣板示范工程。本文針對該廠生物質(zhì)鍋爐,進(jìn)行了鍋爐運(yùn)行特性研究。

1 鍋爐設(shè)備簡介

國能臨沂生物發(fā)電機(jī)組#1鍋爐是采用丹麥BWE公司生物質(zhì)直燃技術(shù)。 130t/h（YG-130/9.2-T2）振動爐排高溫高壓蒸汽鍋爐，為自然循環(huán)、單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、底部支撐結(jié)構(gòu)型鍋爐。

本鍋爐設(shè)計(jì)燃料為枝椏、樹皮、木屑、木片灰色秸稈，輔助燃料為小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸桿等。采用前墻拋料形式給料，配有點(diǎn)火油系統(tǒng)。生物質(zhì)燃料含有包括氯化物在內(nèi)的多種鹽，燃燒產(chǎn)生的煙氣具有很強(qiáng)的腐蝕性。因此，在高溫受熱面的管系采用特殊的材料與結(jié)構(gòu)，以及有效的除灰措施，防止腐蝕和大量渣層的產(chǎn)生。

表1 鍋爐主要參數(shù)

表2燃料特性

鍋爐燃燒設(shè)備與煤粉爐有較大的區(qū)別,它是由秸稈給料機(jī)、爐膛、水冷振動爐排、一、二次風(fēng)管、拋料風(fēng)管等設(shè)備組成。本鍋爐采用水冷振動爐排加爐前氣力給料的燃燒方式。鍋爐汽水系統(tǒng)采用自然循環(huán)，爐膛外集中下降管結(jié)構(gòu)。該鍋爐采用“M”型布置，爐膛和過熱器通道采用全封閉的膜式壁結(jié)構(gòu)，保證鍋爐的嚴(yán)密性能。過熱蒸汽采用四級加熱，三級噴水減溫的方式，使過熱蒸汽溫度有很大的調(diào)節(jié)裕量。尾部豎井布置兩級省煤器，一級高壓煙氣冷卻器和三級低壓煙氣冷卻器?？諝忸A(yù)熱器布置在煙道以外，采用水作為媒介的加熱方式，有效避免了尾部煙道的低溫腐蝕。經(jīng)過煙氣冷卻器的煙氣和飛灰，由引風(fēng)機(jī)吸入布袋除塵器凈化，最后經(jīng)煙囪排入大氣。

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【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)能源；開發(fā)；應(yīng)用

提到能源，人們通常會想到煤炭、石油、天然氣，抑或是風(fēng)能、水能和核能。人類所面臨的能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，同時(shí)由于石油價(jià)格的不斷攀升和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，使得過分依賴石油作為主要能源的我國面臨著越來越大的能源壓力。此時(shí)，一種人們司空見慣卻并未過多留意的能源――生物質(zhì)能源，正悄然興起。生物質(zhì)能源是植物通過光合作用而固定于地球上的太陽能，通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料替代礦物燃料，以減少人類對礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，減輕能源消費(fèi)對環(huán)境造成的污染。目前，世界各國，尤其是發(fā)達(dá)國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)。專家預(yù)測，生物質(zhì)能源將成為未來能源的重要組成部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質(zhì)能源。

1 我國生物能源發(fā)展的必要性

能源是工業(yè)化社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的 “ 血液 ”，沒有充足的能源供應(yīng)，社會經(jīng)濟(jì)是難以整體持續(xù)發(fā)展的。按目前的水平開采世界已探明的能源，煤炭資源尚可開采100年，石油30～40年，天然氣50～60年。生態(tài)危機(jī)是當(dāng)今社會已經(jīng)面臨的巨大挑戰(zhàn)。石化能源燃料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染了環(huán)境，導(dǎo)致溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、生物物種多樣性降低、荒漠化等諸多生態(tài)問題，嚴(yán)重影響著全球的資源安全和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的生存。近些年來，我國能源工業(yè)的發(fā)展相對滯后于國民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的步伐，我國在21世紀(jì)，能源工業(yè)面臨著十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。與有限的化石能源相比，生物能源具有可再生和取之不盡的優(yōu)勢。我國能源生物都種植在荒嶺、丘地等地帶，能夠大量利用農(nóng)村的荒地、鹽堿地、沼澤地，就地大量解決農(nóng)村勞動力就業(yè)，提高農(nóng)民收入。在能源緊缺狀況越來越嚴(yán)重的情況下，發(fā)展生物能源對緩解能源危機(jī)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康迅速發(fā)展尤為重要。

生物能源較傳統(tǒng)礦特能源具有許多優(yōu)點(diǎn)：

①原料來源廣泛，可利用各種動、植物油作原料。

②生物能原作為傳統(tǒng)能源的代用品使用方便，不需要因?yàn)樯锬茉吹氖褂萌ジ鼡Q新的機(jī)器零件，減少了使用成本。

③可得到經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的副產(chǎn)品以供化工品、醫(yī)藥品等市場。

④相對于傳統(tǒng)能源，生物能源貯存、運(yùn)輸和使用都很安全（不腐蝕溶器，非易燃易爆）；可再生性（一年生的能源作物可連年種植收獲；多年生的木本植物可一年種植，維持?jǐn)?shù)十年的經(jīng)濟(jì)利用。同時(shí)，生物質(zhì)可在自然狀況下實(shí)現(xiàn)生物降解，減少對人類生存環(huán)境的污染。

2 我國發(fā)展生物能源的資源狀況

諾貝爾獎獲得者，美國加州大學(xué)的化學(xué)家卡爾文于1986年在加州福尼亞種植了大面積的石油植物，每公頃可收獲120桶一140桶石油。他的成功，在全球迅速掀起了一股開發(fā)研究石油植物的浪潮。許多國家紛紛建立一種全新的石油生產(chǎn)基地--石油植物園。美國種植有幾百萬英畝的石油速生林；菲律賓有18萬畝的銀合歡樹，6年后可收1000萬桶石油。美國加州的“黃鼠草”每公頃可提煉1000公升石油。

自二十世紀(jì)八十年代以來，美國等國進(jìn)行了能源植物種的選擇，富油植物的引種栽培、遺傳改良以及建立“柴油林林場”等方面的工作與研究。在能源植物特性和植物燃料油的研制上，在獲得植物燃料油途徑、燃料油使用技術(shù)上都取得了較大進(jìn)展。石化能源價(jià)格的不斷上漲，主要油料作物總產(chǎn)量迅速增加而導(dǎo)致油料農(nóng)產(chǎn)品滯銷，為各個(gè)國家把部分農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為可生產(chǎn)能源的原料作物提供了有利條件。

我國人均耕地不到0.1公頃，要完全以農(nóng)產(chǎn)品為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料油是不可能的。我國必須立足現(xiàn)實(shí)，大力發(fā)展自己生物能源產(chǎn)業(yè)。我國有廣大的山區(qū)、沙區(qū)可供栽種喬灌木油料植物，作為生物質(zhì)燃料油的原料。這不僅可以為我國的生物質(zhì)燃料油工業(yè)提供豐富的可再生原料，改善生態(tài)環(huán)境，還有利于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加農(nóng)民收入，解決部分農(nóng)村剩余勞動力的就業(yè)問題。近10年來，我國雖然有一些研究單位開展了這方面的研究和生產(chǎn)，但是與世界先進(jìn)國家比較，仍然有一定的差距。我國政府有關(guān)部門根據(jù)我國國情，已采取相應(yīng)措施，推動我國生物質(zhì)能源的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

我國含油植物資源豐富，分布范圍廣，共有151個(gè)科、1553種含油植物，其中種子含油量在40%以上的植物有154種，但是可用作建立規(guī)?；镔|(zhì)燃料油原料基地的喬灌木種卻很少；分布集中成片可建原料基地，并能利用荒山、沙地等宜林地造林，建立起規(guī)?；挤N基地的生物燃料油植物更少。因此，應(yīng)對我國可以作為生物質(zhì)燃料油的主要木本能源植物的資源分布、生長及利用狀況進(jìn)行了調(diào)查研究和良種選育，在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上建立原料供應(yīng)基地和良種繁育基地，并在此基礎(chǔ)上，對木本能源植物的生物學(xué)特性和經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行研究，與有關(guān)企業(yè)合作，對能源植物的性能、生產(chǎn)工藝、技術(shù)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)配套研究。

我國能源現(xiàn)狀是：2003年進(jìn)口石油9000多萬噸，進(jìn)口依存度為36%，預(yù)計(jì)2020年進(jìn)口達(dá)2億噸，進(jìn)口依存度55%。針對上述情況，采取的對策及戰(zhàn)略目標(biāo)是：節(jié)約傳統(tǒng)能源、發(fā)展可再生能源、發(fā)展新型能源，2020年生物能源替代25%進(jìn)口石油，其中燃料酒精1500萬噸，生物柴油1500萬噸，材料和化工原料用油1500萬噸，二氧化碳排放減少2億噸。因此，預(yù)計(jì)在今后15年將是生物煉制產(chǎn)業(yè)的快速成長期，生物煉制將在提高能源安全和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方面發(fā)揮越來越大的作用，逐步成為支柱產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代的早日到來。

我國生物質(zhì)資源利用包括：農(nóng)作物秸稈（2000年測算的總產(chǎn)量為5.26億噸）、林業(yè)廢棄物（約為3134萬噸）、薪炭林（328.25萬m3）、畜禽糞便（2002年總量近15億噸）、高濃度工業(yè)有機(jī)廢水（25億噸）、油料植物（含油植物有400多種）、生產(chǎn)燃料乙醇所用淀粉（2001-2003全國薯類年均總產(chǎn)量3000～3500萬噸；2001-2003年全國糧谷類年均總產(chǎn)量17.5億噸）和糖類原料（2000-2003年甘蔗平均年產(chǎn)量為7500萬噸）等。我國的生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃，即到2020年可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)構(gòu)成的10%以上，成為化石燃料發(fā)電、大水電和核電之后的第四主力電源，其中小水電最大，為5000萬千瓦、風(fēng)力發(fā)電次之，為3000萬千瓦、生物質(zhì)發(fā)電2000萬千瓦。以液體燃料為重點(diǎn)，開發(fā)以農(nóng)作物莖桿為主體原料的生物酒精、生物油等技術(shù)，到2020年形成替代石油產(chǎn)品1100萬噸的能力。以商品化為目標(biāo)，開發(fā)和發(fā)展以村落和小城鎮(zhèn)為依托的生物質(zhì)氣化、發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)，使得商品化的可再生能源供應(yīng)量達(dá)到1億噸煤當(dāng)量，為農(nóng)村和小城鎮(zhèn)居民提供成本經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量合格的氣體燃料和電力供應(yīng)。從資源狀況分析規(guī)劃實(shí)施的可行性出發(fā)，可重點(diǎn)發(fā)展沼氣發(fā)電、生物燃油、生物質(zhì)能發(fā)電、城市固體垃圾發(fā)電等項(xiàng)目。

中國已具備大規(guī)模發(fā)展生物能源的條件：（1）原料非常豐富，據(jù)估算，全國每年產(chǎn)生7億多噸秸稈，可轉(zhuǎn)化為1億噸生物燃料酒精；（2）技術(shù)積累階段已經(jīng)完成，關(guān)鍵技術(shù)基本成熟或接近成熟可邊研究邊產(chǎn)業(yè)化。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以選育出大量抗鹽、抗旱等能源植物，適合在惡劣的生態(tài)環(huán)境下生長。

3 我國發(fā)展生物能源應(yīng)注意問題

篇8

分析和評估氣體燃料成分的差異對生物質(zhì)燃料發(fā)動機(jī)必要運(yùn)行條件的影響。

解決方案

采用NI LabVIEW軟件和PXI硬件測量發(fā)動機(jī)和模擬生物質(zhì)氣體燃料生成器的每個(gè)輸入輸出信號。

有機(jī)物質(zhì)通過發(fā)酵和熱解產(chǎn)生生物質(zhì)氣體，其中的可燃?xì)怏w(例如甲烷和氫氣以及一氧化碳)與非可燃?xì)怏w(例如二氧化碳和氮?dú)?相互混合。所用原材料的生物質(zhì)資源種類或者氣化方法的不同，以及燃料生成器內(nèi)溫度波動而引起的改變，都會使氣體混合比產(chǎn)生變化。此外，生物質(zhì)氣體含有的熱值較低的氣體(氫氣和一氧化碳)和不可燃?xì)怏w(二氧化碳和氮?dú)?，因此其熱值低于市場上銷售的氣體燃料，這可能會在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)引起很多問題。

為了開發(fā)生物質(zhì)氣體燃料發(fā)動機(jī)，我們必須清楚燃料熱值和氣體成分的差異如何影響發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件。我們對一臺實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)完成了模擬生物質(zhì)氣體燃料的燃燒分析，作為生物質(zhì)氣體燃料發(fā)動機(jī)開發(fā)的第一步，使用的模擬生物質(zhì)氣體燃料是由多種氣體成分以任意比例混合而成的。

在發(fā)動機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，模擬生物質(zhì)氣體燃料生成器為發(fā)動機(jī)提供模擬生物質(zhì)氣體燃料，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

使用這些裝置進(jìn)行發(fā)動機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，同步測量信號和提高機(jī)械運(yùn)行效率是實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)主要的難題。

測量

為了分析和評估燃料氣體成分的差異對發(fā)動機(jī)運(yùn)行必要條件的影響，我們測量了大量數(shù)據(jù)，如發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)燃料和空氣流量以及發(fā)動機(jī)各點(diǎn)的溫度和壓力。此時(shí)必須保證測量與發(fā)動機(jī)曲軸的運(yùn)動同步以方便后續(xù)分析。采樣率需要具有靈活性：壓力信號變化劇烈，我們每一度曲軸轉(zhuǎn)角采樣一次(標(biāo)定轉(zhuǎn)速1500rpm的發(fā)動機(jī)需要9000H z的采樣率)；溫度變化相對較慢，曲軸每轉(zhuǎn)一圈采樣一次。此外，輸出電壓信號因傳感器放大器不同而有所差異；因此，我們對每一通道進(jìn)行設(shè)置以獲得精確的測量。

發(fā)動機(jī)運(yùn)行控制

啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，我們必須連接離合器，轉(zhuǎn)動自啟動電機(jī)，當(dāng)燃料供給建立時(shí)斷開離合器。進(jìn)一步，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，我們必須利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如氣門、質(zhì)量流量控制器和火花塞)調(diào)整空氣和燃料流量和點(diǎn)火定時(shí)以實(shí)現(xiàn)提前設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件。在實(shí)驗(yàn)中同時(shí)操作多臺設(shè)備并監(jiān)測發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況是實(shí)驗(yàn)人員的一大麻煩，提高效率十分必要。

生成模擬生物質(zhì)氣體

7個(gè)生物質(zhì)流量控制器獨(dú)立監(jiān)測和控制6類氣體(CH4，C2H4，H2，CO，CO2和N2)以及一罐市售13A氣體的流量。因此，我們必須同時(shí)控制7個(gè)控制器以生成任意混合比的模擬生物質(zhì)氣體，這是一個(gè)復(fù)雜的過程。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為同時(shí)操控七個(gè)控制器，我們在發(fā)動機(jī)測量設(shè)備和模擬生物質(zhì)氣體燃料生成器的各個(gè)輸入／輸出接口統(tǒng)一使用NI公司的產(chǎn)品，并搭建發(fā)動機(jī)測量控制系統(tǒng)和模擬生物質(zhì)氣體燃料生成系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)我們都采用LabVIEW來進(jìn)行軟件開發(fā)。

發(fā)動機(jī)測量控制系統(tǒng)使用了一個(gè)NI PXI-8176控制器、PXI-6071E模擬輸入多功能數(shù)據(jù)采集(DAQ)模塊、一個(gè)PCI-6733高速模擬輸出模塊以及PX1-6602定時(shí)和數(shù)字I／O模塊。測量方面，采用PxI-607IE以旋轉(zhuǎn)編碼器的信號為基準(zhǔn)在每一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角對傳感器的輸出進(jìn)行采樣。運(yùn)行控制方面，我們采用Pxl-6733模塊操作各執(zhí)行器，例如離合器、自啟動電機(jī)、節(jié)氣門和質(zhì)量流量控制器；采用PXI-6602生成點(diǎn)火信號。NI硬件統(tǒng)一了運(yùn)行發(fā)動機(jī)時(shí)需要操作的各個(gè)設(shè)備I／O的信號。我們采用PC搭建的系統(tǒng)能夠運(yùn)行發(fā)動機(jī)并進(jìn)行各種測量。

為了開發(fā)模擬生物質(zhì)氣體燃料生成系統(tǒng)，我們采用了商用桌面PC和PXI機(jī)箱，一套PXI-603lE模擬輸入多功能DAQ模塊，以及一套PXI-6733模塊。從PXI-6733輸入的電壓控制各氣體成分的流量，PXI-603lE測量實(shí)際流量。PC同步控制7個(gè)質(zhì)量流量控制器，使得系統(tǒng)可以控制其中氣體成分以產(chǎn)生任意的混合比。

結(jié)果

在測量方面，我們成功實(shí)現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)曲軸運(yùn)動的同步采樣。另外，利用軟件可以輕松的設(shè)置每通道的采樣率和測量范圍。只需使用PC就完成了測試，這簡化了測試操作。

我們還采用LabVIEw來分析數(shù)據(jù)。從實(shí)驗(yàn)到分析整個(gè)過程中的所有工作都可以通過LabVIEW來完成。由于不需要進(jìn)行多種語言混合編程，因而進(jìn)一步節(jié)省了時(shí)間。

圖2(a)是發(fā)動機(jī)測量控制程序，它具有自動處理發(fā)動機(jī)啟動程序、手動控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行器至實(shí)驗(yàn)條件以及測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功能。

圖2(b)是設(shè)置模擬生物質(zhì)氣體燃料混合比程序的前面板，可以分別設(shè)置和監(jiān)測7種氣體的流量。我們利用這些數(shù)據(jù)對發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行分析，包括輸出功率、熱效率、輸出功率變動系數(shù)以及燃燒特性(如燃燒起始時(shí)刻和燃燒持續(xù)期)，所用的分析程序如圖3所示。

篇9

黑龍江省安達(dá)縣擬新建一座生物質(zhì)電廠，電廠建設(shè)規(guī)模為2×75t/h中溫中壓循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備2×12MW抽凝式汽輪機(jī)、2×15MW發(fā)電機(jī)組。

安達(dá)市農(nóng)業(yè)資源豐富，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)以種植業(yè)和畜牧業(yè)為主。生物質(zhì)資源十分豐富，本工程采用生物質(zhì)（秸稈和牛糞）發(fā)電，不僅是我國能源利用的迫切需要，也是解決能源出路的有效途徑之一。

二、生物質(zhì)資源量與利用現(xiàn)狀

1、資源總量

本工程為一座生物質(zhì)電廠，由于燃料資源的有限性而導(dǎo)致生物質(zhì)電廠的建設(shè)具有排它性。安達(dá)市周邊目前無已批復(fù)建設(shè)的其它生物質(zhì)電廠，且無其他以生物質(zhì)資源為原料的加工企業(yè)，因而本工程的建設(shè)在當(dāng)?shù)夭粫?dǎo)致相關(guān)資源緊張情況，也不會出現(xiàn)收集資源競爭的問題。本工程燃料來源以安達(dá)市市域內(nèi)為主，暫不考慮安達(dá)市周邊其它縣市的生物質(zhì)資源。

安達(dá)市當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)資源主要為農(nóng)作物秸稈、牛糞。其中秸稈總量按草谷比進(jìn)行計(jì)算，農(nóng)作物產(chǎn)量按2011年數(shù)據(jù)，主要農(nóng)作物草谷比如下：

地肉牛與奶?？偞鏅跀?shù)為30.8萬頭，其中一頭牛日排鮮牛糞按20kg計(jì)算，鮮牛糞的含水量約為70%，經(jīng)烘干處理后可使水份降至10%以下。

安達(dá)當(dāng)?shù)嘏＜S總量計(jì)算見下表：

經(jīng)計(jì)算安達(dá)當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)資源主要為秸稈和牛糞，其中每年秸稈資源總量為1741518.9t/a，每年牛糞資源（烘干后）總量為899360t/a，合計(jì)安達(dá)當(dāng)?shù)孛磕晟镔|(zhì)資源總量為264.1×104t/a。當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)資源較豐富。

2、生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀

2.1 秸稈資源利用現(xiàn)狀

當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)秸稈主要利用方式分別為：秸稈還田、農(nóng)民生活自用、牲畜飼料、田地焚燒等。

當(dāng)?shù)責(zé)o其它較集中利用秸稈方式，但存在少量的利用秸稈作為保溫覆蓋物、草繩原料等，因而考慮其它分散利用秸稈量占總量的5%。

其它未利用的秸稈基本在收割后，直接在田間焚燒，或堆放在閑散空地處任期自然氧化腐爛。當(dāng)?shù)亟斩挰F(xiàn)狀有效利用率約為59.7%。

2.2 牛糞資源利用現(xiàn)狀

安達(dá)市當(dāng)?shù)嘏＜S資料豐富，但有效利用手段少，目前主要利用方式為作為農(nóng)家肥施用，另有極少量的干牛糞作為土鍋爐燃料。未被利用的牛糞堆積在養(yǎng)牛戶集中的村莊周圍自然風(fēng)干，因而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并威脅當(dāng)?shù)鼐用竦男l(wèi)生安全。農(nóng)家肥施用的牛糞約占當(dāng)?shù)乜偭康?5%，作為土鍋爐燃料的干牛糞使用率較低，約為牛糞總量的5%。因而當(dāng)?shù)啬壳芭＜S有效利用率為20%。

三、設(shè)計(jì)燃料確定與特性

根據(jù)安達(dá)市當(dāng)?shù)?011年實(shí)際農(nóng)作物播種情況，當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物位玉米，其播種面積占面積的92.9%，秸稈總量占當(dāng)?shù)刭Y源量的98.8%。因而本工程設(shè)計(jì)使用秸稈燃料確定為。當(dāng)?shù)嘏＜S資源豐富，且可利用方式較少，因而確定玉米秸稈和牛糞做為本工程設(shè)計(jì)燃用燃料，燃用比例為50%和50%。

安達(dá)市當(dāng)?shù)赜衩捉斩捒衫每偭繛?9.34×104t/a，燃料收集損失按10%計(jì)算，則本電廠可有效收集的玉米秸稈總量為62.41×104t/a

烘干后牛糞可利用總量為71.95×104t/a，考慮到鮮牛糞收集運(yùn)輸難度，部分分散養(yǎng)牛戶的牛糞收集有一定的困難，本電廠可有效收集牛糞率按50%考慮，則電廠可有效收集的干牛糞總量為35.98×104t/a

合計(jì)生物質(zhì)電廠可利用燃料資源總量為98.39×104t/a，完全可以滿足本工程建成后的對燃料供應(yīng)的需求。

四、燃料收集、加工與運(yùn)輸

安達(dá)市當(dāng)?shù)馗N土地地塊較分散，不利于機(jī)械收割，因而當(dāng)?shù)刂饕捎萌斯な崭罘绞剑蚨鵁o法采用機(jī)械收割打包一體式的聯(lián)合機(jī)械作業(yè)收集秸稈燃料。本工程計(jì)劃單獨(dú)購置打包機(jī)，采用打包機(jī)現(xiàn)場作業(yè)，將秸稈就地打包后采用汽車將燃料運(yùn)至電廠內(nèi)料場或其它儲料點(diǎn)內(nèi)。秸稈經(jīng)過破碎、打包后可將運(yùn)輸密度提高到250kg/m3，緩解實(shí)際運(yùn)行期間的運(yùn)輸和貯存的壓力。實(shí)際進(jìn)行秸稈燃料加工與收購時(shí)可設(shè)置收購組，每組配備秸稈破碎機(jī)2臺，打包機(jī)2臺，柴油發(fā)電機(jī)2臺，移動式皮帶機(jī)4臺。運(yùn)輸車輛若干。運(yùn)輸車輛主要利用社會運(yùn)力解決。本工程計(jì)劃暫設(shè)置4個(gè)收購組。

鮮牛糞由于含水率高，一般達(dá)到70%，給運(yùn)輸和燃燒利用均不利。因而本工程計(jì)劃在養(yǎng)牛相對集中的幾個(gè)村鎮(zhèn)建設(shè)牛糞烘干加工點(diǎn)，就近將牛糞烘干至含水率為10%以下，烘干后牛糞自然密度松散密度為400kg/m3，如裝卸時(shí)采用人工壓實(shí)的話其密度可達(dá)到600kg/m3。通過烘干后運(yùn)輸牛糞可避免因長途運(yùn)輸造成二次污染。在運(yùn)輸期間車輛應(yīng)采取可靠遮蓋措施。每個(gè)牛糞烘干加工點(diǎn)設(shè)置牛糞烘干機(jī)2臺，螺旋式給料機(jī)4臺，移動式皮帶機(jī)2臺。運(yùn)輸車輛主要利用社會運(yùn)力解決。烘干加工點(diǎn)暫按設(shè)置3座

燃料全部采用公路運(yùn)輸。電廠自備4臺大型運(yùn)輸車，用于臨時(shí)倒運(yùn)或其它不可預(yù)料的需要。

五、燃料成本組成

5.1 秸稈燃料成本分析

根據(jù)實(shí)際調(diào)查，并結(jié)合省內(nèi)其它已運(yùn)行生物質(zhì)電廠經(jīng)驗(yàn)，秸稈燃料自農(nóng)戶田間收購價(jià)暫定為220元/t；打包加工成本為50元/t；運(yùn)輸平均成本為20元/t；其它人工費(fèi)用按20元/t計(jì)算；則秸稈設(shè)計(jì)到廠價(jià)為310元/t。

5.2 牛糞燃料成本分析

牛糞收購成本較低，部分養(yǎng)牛戶甚至愿意免費(fèi)提供，本工程暫按20元/t收購價(jià)計(jì)算，加工為干牛糞后折算收購價(jià)格為50元/t；牛糞加工成本為100元/t；牛糞運(yùn)輸平均成本為12元/t；其它人工費(fèi)用按30元/t計(jì)算。則干牛糞設(shè)計(jì)到廠價(jià)為192元/t。

5.3 燃料平均到廠價(jià)格

篇10

速生竹柳造林的最佳土地條件是低洼濕灘地，這些土地不能種植莊稼，只能短期養(yǎng)殖，屬于低效益的荒廢濕灘地，我國大約有3000萬公頃這樣的荒灘濕地，這些低洼地大多數(shù)都位于江河湖泊的邊緣地帶，因此在這些地方種植速生竹柳具有變廢為寶、生產(chǎn)能源等多種優(yōu)勢。

一、竹柳造林的直接經(jīng)濟(jì)效益：

第一，竹柳造林可以高效開發(fā)利用低洼濕灘地，從而產(chǎn)生非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1000畝的爛泥湖地竹柳造林6年的產(chǎn)值可達(dá)到6000萬至1個(gè)億。第二，竹柳連片造林短期不砍伐在800畝以上可以申請國際環(huán)保組織的減碳基金，因?yàn)榇竺娣e造林可以保護(hù)我們賴以生存的地球環(huán)境，同時(shí)又可減緩當(dāng)前越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)。第三，竹柳造林還起到涵養(yǎng)水源保護(hù)濕地的作用，同時(shí)又能夠固岸護(hù)堤，起到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的雙贏。第四，竹柳造林是生物法改造鹽堿地較好的樹種，在我國目前還存有大量的鹽堿地需要改造。栽種速生竹柳可以把鹽堿地改造成優(yōu)良的再生國土資源。第五，竹柳造林是治理城市周邊環(huán)境污染的有效方法。竹柳可以“吸毒解毒”凈化水體，吸收水中污泥中的污染源磷素、硝態(tài)氮等、特別是有毒重金屬污染元素。第六，竹柳是良好的園林行道樹，因?yàn)樗鼪]有柳絮，同時(shí)可利用速生嫁接其它彩葉柳，如紅桿火焰柳、金黃金絲垂柳、紅葉柳等產(chǎn)生和好的園林效果。

二、竹柳造林與生物質(zhì)能源：

當(dāng)前，世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展引發(fā)了世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)，克服能源危機(jī)的出路何在？大力發(fā)展可再生能源，逐步替代化石能源。據(jù)預(yù)測，到2020年，在全球可再生能源中生物質(zhì)能的比重接近60%，而生物質(zhì)顆粒燃料則占生物質(zhì)能利用的60%。

所謂生物質(zhì)能源也就是利用生物體，通過光合作用把吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為常規(guī)燃料能源。有機(jī)物中所有來源于動植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，是一種取之不盡、用之不竭，可再生能源。

林業(yè)能源林是優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源，柳樹是林業(yè)能源林的主要樹種，“高峰竹柳”則是多基因組合雜交的柳樹新品種，具有速生、高產(chǎn)、抗逆等優(yōu)點(diǎn)。作為能源樹種每畝可密植1至2萬株，每畝每年生物產(chǎn)量鮮重可達(dá)15至20噸，是普通柳樹的十倍。在國外柳樹生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源的主要途徑是發(fā)電，柳樹生物質(zhì)具有較高的燃燒值，發(fā)達(dá)國家用柳樹生物質(zhì)發(fā)電已經(jīng)有20 年以上的歷史。將柳樹粉碎后制作成生物質(zhì)能源顆粒和煤炭混合發(fā)電，可以大大提高熱效率，降低污染50％以上。

生物質(zhì)顆粒燃料是最具大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景的新型生物質(zhì)能源，用途主要包括三個(gè)方面：一是取暖和生活用能，生物質(zhì)燃料利用率高，便于貯存，無污染。二是生物質(zhì)工業(yè)鍋爐：作為工業(yè)鍋爐的主要燃料，替代燃煤，解決環(huán)境污染。三是發(fā)電，可作為火力發(fā)電的燃料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年全球生物質(zhì)顆粒燃料銷售量達(dá)1.8億噸，市場規(guī)模超過500億歐元。在全球經(jīng)濟(jì)放緩的背景下，生物質(zhì)顆粒燃料產(chǎn)業(yè)以年均18%的速度高速成長，已經(jīng)成為全球新能源市場中的“香餑餑”。

竹柳是生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料最好的原料。生物質(zhì)顆粒需求之大，竹柳作為原料種植前景更為廣闊。

生物質(zhì)顆粒燃料的發(fā)展在我國處于起步階段，但透過國外的發(fā)展我們可以看到，“高峰竹柳”將在生物質(zhì)能源中發(fā)揮重要作用。高發(fā)老人發(fā)起的1000萬畝竹柳大造林，將可年產(chǎn)生物質(zhì)顆粒3.25億噸，相當(dāng)年發(fā)電量為9000億KWH以上。

三、高峰竹柳是最好的紙漿來源：

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國已成為世界上僅次于美國的第二大紙品消費(fèi)國，各類紙和紙制品消費(fèi)量占世界消費(fèi)總量的14%；同時(shí)我國又是森林資源匱乏的國家。在各大紙漿生產(chǎn)國中，中國的凈進(jìn)口量最大，但仍有很大的市場缺口，大量造紙?jiān)闲枰M(jìn)口。

要解決紙漿用材需要日益增長與森林資源匱乏日顯突出的矛盾，緩解國際進(jìn)口紙漿價(jià)格暴漲的壓力。建立紙漿原料林基地，逐步減少對國外進(jìn)口資源的依賴，顯得非常迫切。營造速生豐產(chǎn)紙漿林“高峰竹柳”是最好的樹種之一。

中國制漿造紙研究院進(jìn)行了“竹柳材性纖維質(zhì)量及制漿性能的研究”，檢測分析結(jié)果表明：高峰竹柳材質(zhì)色淺且密度適中,木粉自然白度比楊樹高，竹柳木材的纖維質(zhì)量較好纖維長寬適中且柔軟。符合制漿工業(yè)對木材要求。根據(jù)竹柳木材密度和材質(zhì)白度分析，該原料適宜做高得率化學(xué)機(jī)械漿。竹柳可以作為紙漿材合理地種植并開發(fā)利用。

除此之外“高峰竹柳”還具有如下特性：一是高峰竹柳可以高密度栽植，如果作為紙漿林種植，每畝可栽種2000至5000株；二是二生長快，每畝種植667到335棵，肥水管理跟上，四至六年平均胸徑可達(dá)20公分以上，高度達(dá)20米以上，單株竹柳的材積達(dá)0.4立方米，是速生楊的1倍。作為紙漿林種植，2至3年砍伐經(jīng)濟(jì)劃算產(chǎn)量高；三是抗性強(qiáng)：竹柳最佳立地條件是低洼濕灘地，我國有3000多萬公頃的低洼濕灘地荒廢著，既不能種植又不能養(yǎng)殖。這些地方種植竹柳將會出現(xiàn)高效爛泥經(jīng)濟(jì)的奇跡。高峰竹柳研究院正在素有千湖之稱的湖北進(jìn)行“高峰竹柳”高效爛泥經(jīng)濟(jì)栽培模式的研究。這些地方也常常是季節(jié)性淹水的區(qū)域，但高峰竹柳經(jīng)水淹2至3個(gè)月仍然正常生長。

總之大面積種植速生竹柳是一件利國利民的善舉，其綜合效應(yīng)在諸多方面都得到了充分體現(xiàn)。竹柳的深加工產(chǎn)業(yè)將深遠(yuǎn)地影響著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并與人民生活息息相關(guān)。

中國高峰竹柳產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司

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