導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇生物質(zhì)顆粒技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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摘 要：2013年為863課題“深海微生物活性物質(zhì)的挖掘及其利用技術(shù)”實(shí)施的第二年。該年度該課題進(jìn)展順利，完成了預(yù)期的研究計(jì)劃。取得的研究進(jìn)展主要分為以下5個(gè)方面：（1）在深海沉積環(huán)境樣品中分離、純化、保藏869株菌株，確定了729個(gè)菌株的系統(tǒng)進(jìn)化地位，在深海海水樣品中分離了海洋微生物237株，完成了其中168株的細(xì)菌測(cè)序工作；其中發(fā)現(xiàn)一個(gè)潛在的新屬級(jí)類群。（2）對(duì)21株深海微生物進(jìn)行次生代謝產(chǎn)物的分離和純化，從中分離鑒定代謝產(chǎn)物186個(gè)，其中新結(jié)構(gòu)化合物71個(gè)；其中1個(gè)對(duì)稱的環(huán)四肽類新骨架化合物；發(fā)現(xiàn)具有較好藥用活性的化合物25個(gè)；對(duì)Staurosporine的衍生物HDZ-115和Xanthocillin X進(jìn)行深入的藥理藥效研究，確定為下一步成藥性評(píng)價(jià)的先導(dǎo)化合物。（3）從深海來(lái)源微生物中發(fā)現(xiàn)對(duì)植物病原真菌具有良好抗性的脂肽類活性物質(zhì)；篩選得到一系列抗污損活性的活性物質(zhì)，其中1個(gè)單體化合物在海洋掛板實(shí)驗(yàn)中較好抗海洋污損生物活性，具有進(jìn)一步開發(fā)價(jià)值。（4）完成了1株深海海洋放線菌SCSIO ZH66的全基因組掃描測(cè)序，克隆鑒定了Grincamycin，Lobophorin的生物合成基因簇，完成了Grincamycin，marinacarboline，lobophorin的生物合成途徑。（5）從深海微生物中分離純化兩種具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的新蛋白酶，分離得到到新型高溫α淀粉酶和生淀粉酶基因，成功實(shí)現(xiàn)異源表達(dá)，并對(duì)酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：深海微生物 活性物質(zhì) 藥用活性 生態(tài)效應(yīng) 生物合成 新型酶

Abstract： This 2013 annual report of the National High Technology Research and Development Program of China “Discovery and Development of Bioactive Substrates from the Deep-sea Microorganisms” includes the following contents： （1） 869 strains have been purified， separated and preserved from the deep sea sediment and 729 of them have been determined with their phylogenetic position. 237 strains have been purified and separated from deep sea water samples， and 168 of them have been completed with their bacteria sequencing studies； there is a potential new genus level taxa in them； （2） 21 Stains of deep-sea microbes have been investigated for their secondary metabolisms. 186 compounds have been isolated and identified and 71 of them are new compounds， including a novel cyclic tetrapeptide. 25 compounds were found to show significant pharmacological activities. Detained pharmacological studies of HDZ-115 （derivative of staurosporine） and Xanthocillin X show that these two lead compounds are worthy of further drug assessment. （3） Some lipopeptides show antagonistic activities toward the tested plant fungal pathogens. Several active substances are obtained with their antifouling activities， and one of them shows a good application value in the antipollution experiments in sea. （4） The genome of the deep sea actinomycete SCSIO ZH66 has been scanned； gene clusters responsible for grincamycin and lobophorin have been cloned and identified and the pathways of grincamycin， marinacarboline and lobophorin have been deciphered； （5） Two new proteases， with good economic value， were isolated and purified from deep-sea microbes. New high temperature α-amylases and amylase genes were isolated with successful implementation of heterologous expression.

Key Words： Deep-sea microbes； Bioactive substance； Pharmacological activities； Ecological effect； Biosynthesis； New enzyme

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關(guān)鍵詞：生物工程類；試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）49-0226-02

一、引言

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》是高等院校生物工程類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)必修課。本課程是以生物界的各種自然現(xiàn)象為研究對(duì)象，把數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法引入到生物科學(xué)領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)而又高效地設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析，最終達(dá)到用較少的試驗(yàn)次數(shù)和最短的試驗(yàn)周期而優(yōu)化試驗(yàn)方案的目標(biāo)。它是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的科學(xué)，已成為現(xiàn)代生物科學(xué)領(lǐng)域必不可少的工具之一。開設(shè)本課程，為培養(yǎng)和鞏固學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，為生物工程類專業(yè)的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）、今后科研及就業(yè)方向的選擇奠定了理論基礎(chǔ)[1]。為提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，筆者在親身實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合河南工業(yè)大學(xué)生物工程類本科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程的教學(xué)大綱，總結(jié)了當(dāng)前教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，從課程的重要性、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段、考核方式等方面進(jìn)行了探索。

二、當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程具有“概念多、公式多和內(nèi)容多”、“難教、難懂、難記和難用”的特點(diǎn)。在當(dāng)前的教學(xué)過(guò)程中，為使學(xué)生充分理解統(tǒng)計(jì)分析的原理，教師要應(yīng)用大量的數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)雜公式的推導(dǎo)。雖然公式推導(dǎo)有助于學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)方法的原理，能加深學(xué)生記憶公式，但對(duì)生物工程類專業(yè)的學(xué)生而言，其數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，學(xué)生感到內(nèi)容枯燥、難以理解和掌握，失去了學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而影響了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。由于學(xué)生上課的時(shí)間有限，為確保學(xué)生修完全部課程，只能將部分課程的學(xué)時(shí)進(jìn)行精減。尤其是《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程由原來(lái)的54學(xué)時(shí)減少到36學(xué)時(shí)課堂教學(xué)后，學(xué)時(shí)、教學(xué)內(nèi)容及實(shí)踐操作之間的矛盾使得當(dāng)前的教學(xué)方法的弊端日益突出：（1）學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)不夠重視，興趣度低。（2）教學(xué)內(nèi)容過(guò)于強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)和計(jì)算過(guò)程的解析，而數(shù)據(jù)處理的實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)重不足，忽略了應(yīng)用環(huán)節(jié)的講授。（3）課堂主要由教師講授，學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，形成一個(gè)單向的教學(xué)過(guò)程，忽略了學(xué)生的能動(dòng)性。（4）當(dāng)前教學(xué)中大部分教師的課件采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)手段，雖改變了傳統(tǒng)板書的教學(xué)形式，但這種教學(xué)手段目前已在廣泛應(yīng)用，學(xué)生已司空見(jiàn)慣，無(wú)特色之處，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（5）考核方式過(guò)于教條，當(dāng)前的考核方式是以平時(shí)成績(jī)（20%）和卷面成績(jī)（80%）作為考核的最終成績(jī)，不能全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

由于存在以上問(wèn)題，學(xué)生在大四做畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）時(shí)，多數(shù)學(xué)生不能靈活運(yùn)用本課程的統(tǒng)計(jì)方法去處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能將本課程的知識(shí)靈活地運(yùn)用到今后的科研及工作生活中更是鳳毛麟角。大部分學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)目的只是為修滿學(xué)分而能保證順利畢業(yè)，完全背棄了開設(shè)本課程的教學(xué)目的。鑒于此，筆者在親身實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行了總結(jié)歸納，進(jìn)行了以下幾點(diǎn)思考。

三、教學(xué)改革之思考

1.強(qiáng)調(diào)課程的重要性，提升學(xué)生重視度。本課程理論性強(qiáng)，學(xué)生首次看到教材的內(nèi)容，就有一種“知難而退”的心理，“只要能保證及格”是大多學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生認(rèn)為，本課程對(duì)考研、今后的就業(yè)及科研關(guān)系不大，學(xué)好與否對(duì)將來(lái)的前途無(wú)任何影響；而且，河南工業(yè)大學(xué)開設(shè)本課程是在大四的上半學(xué)期，正處于考研復(fù)習(xí)的關(guān)鍵階段，對(duì)本課程學(xué)習(xí)態(tài)度更是“雪上加霜”，處處在應(yīng)付，甚至部分學(xué)生無(wú)故曠課。由于這門課的連貫性、邏輯性比較強(qiáng)，若缺一節(jié)課，之后又不補(bǔ)習(xí)，下節(jié)課根本無(wú)法聽(tīng)懂，由此，遞增了學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的抵觸情緒。對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，筆者認(rèn)為首先要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到本課程的重要性，并在教學(xué)過(guò)程中，不斷地創(chuàng)新教學(xué)思路，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師要特別注意在上第一節(jié)課就著重強(qiáng)調(diào)本課程的重要性，扭轉(zhuǎn)學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的錯(cuò)誤意識(shí)。

2.簡(jiǎn)化理論推導(dǎo)，重視應(yīng)用環(huán)節(jié)?！对囼?yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程中涉及較多的枯燥的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，學(xué)生對(duì)此并不感興趣。為了節(jié)省教學(xué)課時(shí)，將對(duì)公式和定理的分析、推導(dǎo)過(guò)程僅作簡(jiǎn)單介紹，不做重點(diǎn)講解，相關(guān)內(nèi)容可讓學(xué)生課后自學(xué)，把重點(diǎn)放在闡明關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)量的含義、判斷的標(biāo)準(zhǔn)、各統(tǒng)計(jì)量間的關(guān)系、常用分析方法的條件及其應(yīng)用背景等知識(shí)點(diǎn)，最后要把精力放在統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用上。多引用一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生如何去解析不同條件、不同背景下的實(shí)際問(wèn)題。只有簡(jiǎn)化理論的講解，加強(qiáng)實(shí)例環(huán)節(jié)的應(yīng)用，才能激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)學(xué)生掌握關(guān)鍵內(nèi)容。

3.啟發(fā)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在重視教師講授為主的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性，采用啟發(fā)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，聯(lián)系或引用一些生物工程類專業(yè)的實(shí)際問(wèn)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性，這樣既能活躍課堂氣氛，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在授課過(guò)程中，舉出實(shí)例，教師與學(xué)生共同針對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生積極地思考，培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性[2]。例如：利用多個(gè)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的講授過(guò)程中，以生物工程專業(yè)的“優(yōu)選釀酒酵母菌性能”的實(shí)驗(yàn)為例，用耐高壓、高酒精、高糖、高溫等多個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，首先讓學(xué)生自己去思考并提問(wèn)。提問(wèn)之后，教師可針對(duì)問(wèn)題逐步地解析，指出學(xué)生分析的正確與否及其原因。通過(guò)啟發(fā)與實(shí)踐型相結(jié)合的教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，牢固地掌握了學(xué)習(xí)內(nèi)容，并能將所學(xué)知識(shí)靈活地運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題的分析中，增強(qiáng)了教學(xué)的效果。

4.豐富教學(xué)手段，突出內(nèi)容特色?！对囼?yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程理論性強(qiáng)，學(xué)生聽(tīng)課的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，單一的教學(xué)手段勢(shì)必導(dǎo)致學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和思維疲勞。因此，針對(duì)本課程的特點(diǎn)，運(yùn)用當(dāng)前的多媒體、板書、網(wǎng)絡(luò)等有機(jī)結(jié)合的多種教學(xué)手段，集中學(xué)生注意力，從而提高學(xué)生的聽(tīng)課效果。多媒體課件容量大、內(nèi)容展示方便，為課堂教學(xué)營(yíng)造了一個(gè)廣闊的信息空間。所以在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)變換課件中的背景圖案、字體顏色、線條粗細(xì)、圖形和動(dòng)畫等內(nèi)容，使學(xué)生時(shí)刻感覺(jué)每張幻燈片的制作都是簡(jiǎn)潔明了、條理清晰、美觀大方而又別具一格，從而吸引學(xué)生的注意力。而且，在沒(méi)有開設(shè)電腦實(shí)驗(yàn)課程的條件下，可借助多媒體課件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。例如：在多重比較中的新復(fù)極差法（SSR）分析中，結(jié)合SPSS軟件的應(yīng)用介紹，可以讓學(xué)生清晰、直觀地掌握抽象的概念及數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。板書與多媒體教學(xué)手段相比較，雖然比較費(fèi)時(shí)，但對(duì)于一些重要的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理及其公式的證明方面（如：正態(tài)分布、顯著性檢驗(yàn)、方差分析原理等），卻突現(xiàn)出多媒體教學(xué)所不可比擬的優(yōu)越性。在板書的過(guò)程中，可引導(dǎo)學(xué)生活躍思維、積極思考、及時(shí)理解和消化知識(shí)。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，要重視網(wǎng)絡(luò)信息的應(yīng)用。根據(jù)不同章節(jié)內(nèi)容的需要，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和介紹一些主要的統(tǒng)計(jì)學(xué)網(wǎng)站和論壇，靈活地向?qū)W生展示相關(guān)的最新教學(xué)信息及其前沿知識(shí)；同時(shí)，以課后作業(yè)的形式，督促學(xué)生查閱最新的統(tǒng)計(jì)學(xué)前沿知識(shí)及應(yīng)用軟件，并定期檢查學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的情況，可促使教師不斷地更新教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)拓展了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生共同進(jìn)步的“雙贏”效果。

5.實(shí)行多元化的考核方式，促進(jìn)學(xué)生全面鞏固?？己耸墙虒W(xué)過(guò)程必不可少的環(huán)節(jié)，也是反饋教學(xué)效果的重要手段。為了加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，力求避免學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)不認(rèn)真而為應(yīng)付考試造成死記硬背的弊端，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性為教學(xué)目的，筆者進(jìn)行了多種考核方式的探索和總結(jié)，認(rèn)為實(shí)行平時(shí)成績(jī)（20%）、課后作業(yè)（10%）、技訓(xùn)報(bào)告（20%）和卷面成績(jī)（50%）相結(jié)合的綜合考核方式，可以全面考察學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的掌握情況。第一，要重視學(xué)生課堂表現(xiàn)的考核。課堂表現(xiàn)主要包括回答問(wèn)題的積極性、正確性等，把課堂表現(xiàn)作為平時(shí)成績(jī)，可以增進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)能力。第二，加強(qiáng)課后練習(xí)，每章講完后要將本章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)融入到習(xí)題中，以課后作業(yè)的形式，督促學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固學(xué)習(xí)的內(nèi)容。而且，要加強(qiáng)實(shí)踐報(bào)告的考核，實(shí)踐報(bào)告主要側(cè)重于試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用、分析軟件的操作及數(shù)據(jù)處理的結(jié)果分析等。運(yùn)用以上三種形式相結(jié)合的考核方式可以使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到本課程在實(shí)踐中的重要性。最后，為避免學(xué)生對(duì)本課程的不重視而學(xué)習(xí)浮躁，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，應(yīng)選擇閉卷考試的方式進(jìn)行卷面測(cè)試。總之，實(shí)行多元化的考核方式可以相互補(bǔ)充，從而能夠全面、綜合地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

通過(guò)上述幾點(diǎn)教學(xué)改革的思考與嘗試，筆者在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)本課程的重視程度及學(xué)習(xí)興趣明顯增加，課堂上學(xué)生和教師互動(dòng)能力也顯著增強(qiáng)。通過(guò)多元化的考核結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能較為牢固地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，而且能靈活地將所學(xué)的方法運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中，教學(xué)效果明顯得到了提升。隨著現(xiàn)代生物工程技術(shù)的飛速發(fā)展，本課程的知識(shí)體系也在不斷改進(jìn)，將會(huì)面臨著更多的新問(wèn)題值得去思考。因此，在今后的教學(xué)過(guò)程中，教師在博覽群書和總結(jié)各家所長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，更要深刻領(lǐng)會(huì)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》教學(xué)內(nèi)容，透徹把握各章節(jié)的邏輯聯(lián)系，遵循數(shù)學(xué)邏輯編排教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生容易接受并消化新知識(shí)，形成適合生物工程專業(yè)特色和學(xué)生實(shí)際需要的知識(shí)體系，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改革創(chuàng)新，提高自身專業(yè)素質(zhì)，這樣才能適應(yīng)本課程發(fā)展的需要，才能更好地向?qū)W生傳授知識(shí)，才能培養(yǎng)出合格的、高素質(zhì)的生物工程類專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

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為了減少能源的對(duì)外依賴、提高能源供應(yīng)安全,歐盟對(duì)可再生能源非常重視。明確規(guī)定,到2010年,可再生能源要占到能源總消費(fèi)量的12%、可再生能源發(fā)電要占到全部電力消費(fèi)的23%。因此,歐洲國(guó)家都把生物質(zhì)能作為優(yōu)先發(fā)展的可再生能源予以高度重視。歐洲國(guó)家生物質(zhì)能利用技術(shù)成熟,政策落實(shí),生物質(zhì)能開發(fā)利用已成為重要的新興產(chǎn)業(yè),對(duì)保障能源安全等發(fā)揮著重要的作用。

各國(guó)生物質(zhì)能應(yīng)用情況

目前,在歐盟各國(guó)支持可再生能源發(fā)展的政策推動(dòng)下,生物質(zhì)能在能源中比例迅速提高,特別是生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)和直燃發(fā)電技術(shù)應(yīng)用已非常廣泛。目前,僅瑞典就有生物質(zhì)顆粒加工110多家,單個(gè)企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到了20多萬(wàn)噸。生物質(zhì)固體顆粒除通過(guò)專門運(yùn)輸工具定點(diǎn)供應(yīng)發(fā)電和供熱企業(yè)外,還通過(guò)袋裝的方式在市場(chǎng)上銷售,成為許多家庭首選生活用燃料。此外,利用農(nóng)作物秸稈和森林廢棄物進(jìn)行直接燃發(fā)電也是目前生物質(zhì)能利用最成熟的技術(shù)。以生物質(zhì)為燃料的小型熱電聯(lián)產(chǎn)已成為瑞典重要發(fā)電和供熱方式。如瑞典2002年的能源消費(fèi)量為7300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中可再生能源為2100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,約占能源消費(fèi)量的28%,而在可再生能源消費(fèi)中,生物質(zhì)能占Y55%,主要作為區(qū)域供熱燃料。如1980年,瑞典區(qū)域供熱的能源消費(fèi)90%是油品,而現(xiàn)在主要是依靠生物質(zhì)燃料。

丹麥在生物質(zhì)直燃發(fā)電方面成績(jī)顯著。丹麥的BWE公司率先研究開發(fā)了秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù),迄今在這一領(lǐng)域仍是世界最高水平的保持者。在BWE公司技術(shù)的支持下'1988年丹麥建設(shè)了第一座秸稈生物質(zhì)發(fā)電廠,從此生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)在丹麥得到了廣泛應(yīng)用。目前,丹麥已建立了130家秸稈發(fā)電

呂承友使生物質(zhì)成為了丹麥重要的能源。2002年。丹麥能源消費(fèi)量約280071噸標(biāo)煤,其中可再生能源為3507i噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占能源消費(fèi)的12%。在可再生能源中生物質(zhì)所占比例為81%。近10年來(lái),丹麥新建設(shè)的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目都是以生物質(zhì)為燃料,同時(shí),還將過(guò)去許多燃煤供熱廠改為了燃燒生物質(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。

德國(guó)和意大利對(duì)生物質(zhì)固體顆粒技術(shù)和直燃發(fā)電也非常重視,在生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用方面也很普遍。如德國(guó)2002年能源消費(fèi)總量約5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中可再生能源15007/噸標(biāo)準(zhǔn)煤,約占能源消費(fèi)總量的3%。意大利2002年能源消費(fèi)總量約為2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中可再生能源約1300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占能源消費(fèi)總量的5%。在可再生能源消費(fèi)中生物質(zhì)能占24%,主要是固體廢棄物發(fā)電和生物液體燃料。

生物質(zhì)能利用的第二大領(lǐng)域是利用生物質(zhì)制取液體或氣體燃料代替汽油或柴油。目前,利用糧食產(chǎn)品或油料作物,如大麥或油菜籽生產(chǎn)燃料乙醇或生物柴油的技術(shù)已經(jīng)成熟,在歐洲已比較廣泛的代替汽油或柴油使用,面臨的問(wèn)題主要是原料的供應(yīng)。歐洲地區(qū)森林覆蓋率高,林木質(zhì)資源十分豐富,因此,歐洲國(guó)家正在開發(fā)利用林木質(zhì)制取燃料乙醇的技術(shù)。瑞典的MTBE公司已在10立方米的發(fā)酵罐中進(jìn)行木屑生產(chǎn)乙醇的中間試驗(yàn),生產(chǎn)的乙醇已以5%～10%的比例添加到當(dāng)?shù)氐钠囉糜椭?德國(guó)的CHOREN公司開發(fā)的生物質(zhì)加壓氣化合成柴油技術(shù),已完成年產(chǎn)200噸的小型試驗(yàn),正在建設(shè)年產(chǎn)15000噸的中型示范裝置。此外,瑞典PURAC公司還將利用動(dòng)物加工副產(chǎn)品、動(dòng)物糞便和食物廢棄物等生產(chǎn)的沼氣凈化后,經(jīng)壓縮送到城市加油站供天然氣汽車使用。德國(guó)還開發(fā)了小型沼氣燃?xì)獍l(fā)電技術(shù),大大提高了沼氣的應(yīng)用水平,沼氣發(fā)電站數(shù)量成倍增加。

歐盟競(jìng)相推出政策　扶持生物質(zhì)能發(fā)展

發(fā)達(dá)國(guó)家把生物質(zhì)能作為重要的能源予以重視。由于生物質(zhì)能的可再生性,歐盟把利用生物質(zhì)能作為可再生能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。

具體發(fā)展目標(biāo)

歐盟國(guó)家能源消費(fèi)水平比較高。為了減少能源的對(duì)外依賴,保證能源安全供應(yīng),歐盟對(duì)可再生能源的發(fā)展高度重視。從1997年開始,歐盟多項(xiàng)政策,提升生物質(zhì)能的發(fā)展目標(biāo)。1997年了《歐盟戰(zhàn)略和行動(dòng)白皮書》,提出到2010年生物質(zhì)能的利用量要達(dá)到2億噸標(biāo)煤。

2001年,了《促進(jìn)可再生能源電力生產(chǎn)指導(dǎo)政策》,要求到2010年歐盟電力總消費(fèi)的22%來(lái)自可再生能源,并規(guī)定出了各成員國(guó)要達(dá)到的目標(biāo),如德國(guó)為12.5%、丹麥為29%、瑞典為60%、意大利為25%。2003年,歐盟又了《歐盟交通部門替代汽車燃料使用指導(dǎo)政策》,要求生物液體燃料,包括生物柴油和乙醇,在汽車燃料消費(fèi)中的比例要達(dá)到:2005年為2%,2010年為5.57%,2015年為8%。

具體鼓勵(lì)政策

由于生物質(zhì)能的成本比較高,沒(méi)有強(qiáng)有力的政策支持是難以發(fā)展的。除歐盟提出了明確的可再生能源發(fā)展目標(biāo)外,各成員國(guó)也結(jié)合各國(guó)的實(shí)際提出了各自的目標(biāo)和要求,并采取了積極和務(wù)實(shí)的政策和措施,包括高價(jià)收購(gòu)、投資補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)和配額制度等。

高價(jià)收購(gòu):高價(jià)收購(gòu)是歐盟國(guó)家促進(jìn)可再生能源發(fā)展的共同做法,也是最有效的措施,稱為“購(gòu)電法”,就是根據(jù)各種可再生能源的技術(shù)特點(diǎn),制定合理的可再生能源上網(wǎng)電價(jià),通過(guò)立法的方式要求電網(wǎng)企業(yè)按確定的電價(jià)全額收購(gòu)。如瑞典,1997年開始實(shí)行固定電價(jià)制度,對(duì)生物質(zhì)發(fā)電采取市場(chǎng)價(jià)格加每千瓦時(shí)0.9歐分的補(bǔ)貼;丹麥生物質(zhì)發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)4.1歐分,并給予10年保證期,另外,在全國(guó)建立起綠色電力交易市場(chǎng)之前,政府再給予每千瓦時(shí)1.3歐分的補(bǔ)貼,將來(lái)由綠色證書來(lái)替代這一部分,所以實(shí)際上的生物質(zhì)能上網(wǎng)電價(jià)是每千瓦時(shí)5.4歐分。

投資補(bǔ)貼:投資補(bǔ)貼是歐盟國(guó)家促進(jìn)生物質(zhì)能開發(fā)和利用的重要措施。如瑞典從1975年開始。每年從政府預(yù)算中支出3600萬(wàn)歐元,支持生物質(zhì)燃燒和轉(zhuǎn)換技術(shù),主要是技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化前期技術(shù)的示范項(xiàng)目補(bǔ)貼。從1997到2002年,對(duì)生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目提供25%的投資補(bǔ)貼,5年總計(jì)補(bǔ)貼了486萬(wàn)歐元。另外,從2004～2006年,瑞典政府對(duì)戶用生物質(zhì)能采暖系統(tǒng)(使用生物質(zhì)顆粒燃料),每戶提供1350歐元的補(bǔ)貼;丹麥從1981年起,制定了每年給予生物質(zhì)能生產(chǎn)企業(yè)400萬(wàn)歐元的投資補(bǔ)貼計(jì)劃,這一計(jì)劃使目前丹麥生物質(zhì)能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)相當(dāng)于每千瓦時(shí)8歐分。

減免稅費(fèi):減免稅費(fèi)也是歐盟國(guó)家促進(jìn)可再生能源發(fā)展的重要措施。歐盟國(guó)家對(duì)能源消費(fèi)征收較高的稅費(fèi),稅的種類也比較多,有能源稅、二氧化碳稅和二氧化硫稅,特別是對(duì)石油產(chǎn)品消費(fèi)的征稅

額非常高,占到汽油和柴油價(jià)格的三分之二。歐盟各國(guó)都對(duì)可再生能源的利用免征各類能源稅。如瑞典是能源稅賦比較重的國(guó)家,稅種包括燃料稅、能源稅、二氧化碳稅、二氧化硫稅等。如果全部免征所有能源稅收,相當(dāng)提供每千瓦時(shí)2歐元優(yōu)惠電價(jià),因此,瑞典主要依據(jù)稅收政策促進(jìn)生物能的開發(fā)利用,即對(duì)生物質(zhì)能開發(fā)項(xiàng)目免征所有種類能源稅。

歐盟國(guó)家對(duì)于生物質(zhì)液體燃料的支持,最重要的政策措施就是免征燃料稅。目前,歐盟國(guó)家的汽油價(jià)格約為每升1歐元,其中三分之二為燃料稅,而對(duì)于使用生物燃料乙醇的免征燃料稅。雖然目前在歐洲乙醇燃料比汽油成本要高近一倍,但通過(guò)這種稅收政策,較好地促進(jìn)了生物液體燃料的發(fā)展。

配額制度:配額制度是隨著電力市場(chǎng)化改革逐步發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的促進(jìn)可再生能源發(fā)展的制度,主要是對(duì)電力生產(chǎn)商或電力供應(yīng)商規(guī)定在其電力生產(chǎn)中或電力供應(yīng)中必須有―定比例的電量來(lái)自可再生能源發(fā)電,并通過(guò)建立“綠色電力證書”和“綠色電力證書交易制度”來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂“綠色電力證書”,就是可再生能源發(fā)電商在向電力市場(chǎng)賣電的同時(shí),還能得到一個(gè)銷售綠色電力的證明,即“綠色電力證書”;所謂“綠色電力證書交易制度”,就是要建立“綠色電力證書”自由買賣的制度。電力生產(chǎn)商或電力供應(yīng)商如果自己沒(méi)有可再生能源發(fā)電量,可以通過(guò)購(gòu)買其他可再生能源企業(yè)的“綠色電力證書”來(lái)實(shí)現(xiàn),同時(shí),可再生能源發(fā)電企業(yè)通過(guò)賣出“綠色電力證書”可以得到額外的收益,這樣,就會(huì)促進(jìn)可再生能源發(fā)電的發(fā)展。

高度重視生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)

在生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)方面,歐盟各國(guó)都非常重視。不僅歐盟建立了聯(lián)合研究中心,每個(gè)國(guó)家都設(shè)有國(guó)家級(jí)生物質(zhì)技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu),全面系統(tǒng)地對(duì)生物質(zhì)原料生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化技術(shù)、產(chǎn)品市場(chǎng)進(jìn)行研究和推廣。在生物質(zhì)能源產(chǎn)品市場(chǎng)方面,歐盟強(qiáng)化了對(duì)生物能源產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的研究,從固體顆粒燃料到生物柴油和燃料乙醇都有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);已建立起較完善的生物質(zhì)能源產(chǎn)品市場(chǎng)服務(wù)體系,有力地促進(jìn)了生物質(zhì)能源的推廣使用。

我國(guó)如何開發(fā)生物質(zhì)能

我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富,具有開發(fā)利用的良好條件。在我國(guó)石油、天然氣等化石能源資源十分短缺的情況下,開發(fā)利用生物質(zhì)能,對(duì)于維護(hù)我國(guó)能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。為了加快我國(guó)生物質(zhì)能的開發(fā)利用,借鑒歐洲國(guó)家生物質(zhì)能開發(fā)利用的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際,現(xiàn)提出促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能開發(fā)利用的建議如下:

制定明確的生物質(zhì)能開發(fā)利用目標(biāo)

從戰(zhàn)略的高度、用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看待生物質(zhì)能源。切實(shí)提高對(duì)開發(fā)利用生物質(zhì)能重要性的認(rèn)識(shí),制定明確的生物質(zhì)能開發(fā)利用目標(biāo)和具體要求。根據(jù)我們正在研究制訂的可再生能源規(guī)劃思路,提出到2020年生物質(zhì)能利用的目標(biāo)為:生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量20000萬(wàn)千瓦,生物固體顆粒燃料5000萬(wàn)噸,生物質(zhì)液體燃料1000萬(wàn)噸。

加強(qiáng)生物質(zhì)能利用技術(shù)的試點(diǎn)和示范工作

生物質(zhì)能利用技術(shù)種類很多,技術(shù)的成熟程度也不一樣。當(dāng)前,需要結(jié)合我國(guó)實(shí)際,區(qū)分不同情況進(jìn)行推進(jìn)。

著手建立顆粒成型及顆粒燃燒試點(diǎn)和示范項(xiàng)目。目前,生物質(zhì)固體顆粒成型技術(shù)是成熟的,燃燒生物質(zhì)顆粒的鍋爐技術(shù)也是成熟的,面臨的問(wèn)題主是要缺少市場(chǎng)需求,這需要通過(guò)政府來(lái)培育這個(gè)市場(chǎng)。因此,建議選擇幾個(gè)地區(qū),將燃煤鍋爐改造為燃燒生物質(zhì)顆粒的鍋爐,并同時(shí)設(shè)立幾個(gè)生物質(zhì)顆粒加工廠,通過(guò)簽訂合同的方式,為生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐提供顆粒燃料。

加快推進(jìn)我國(guó)自主生物質(zhì)顆粒冷成型技術(shù)的應(yīng)用。清華大學(xué)通過(guò)多年研究.利用生物質(zhì)的纖維特性研制成了生物質(zhì)顆粒冷成型技術(shù),不僅成型過(guò)程不需要加熱,能耗顯著降低,而且設(shè)備也非常簡(jiǎn)單,既可以用于工廠的工業(yè)化生產(chǎn),也可用于農(nóng)村分散和移動(dòng)生產(chǎn)。如果這種設(shè)備能夠在農(nóng)村廣泛推廣使農(nóng)村多余的秸稈和林業(yè)等廢棄物全部轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)固體顆粒,首先用于農(nóng)民基本生活能源需要,多余的賣給城市或工業(yè)鍋爐替代燃煤,將會(huì)大大增加能源供應(yīng)能力,也會(huì)顯著增加農(nóng)民收入。今后,農(nóng)民不僅是糧食的生產(chǎn)者,而且也是能源的生產(chǎn)者,使生物質(zhì)燃料生產(chǎn)成為農(nóng)村的重要產(chǎn)業(yè),從而促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。因此,建議選擇一些地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)和示范,目前,湖南、甘肅等省已做了一些前期準(zhǔn)備工作,建議國(guó)家給予適當(dāng)資金支持,促進(jìn)其盡快見(jiàn)效。

積極支持生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)發(fā)展。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)成熟,在歐洲使用的已很普遍,我們面臨問(wèn)題主要是生物質(zhì)的收集和管理體系。在生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備研究方面予以大力支持,同時(shí)對(duì)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目也給予必要的資金支持和明確的政策支持。

開展生物質(zhì)液體燃料試點(diǎn)和示范工作。利用能源作物制取液體燃料的技術(shù)在世界上已有許多實(shí)踐和成功的例子。目前,巴西利用甘蔗、泰國(guó)利用木薯、歐洲利用油菜籽等制取液體燃料代替車用燃料已相當(dāng)成功。建議同時(shí)開展以能源作物,如種植甘蔗、甜高粱、木薯和麻瘋樹等,生產(chǎn)生物液體燃料的試點(diǎn)和示范工作,以逐步解決我國(guó)的石油替代問(wèn)題。

制定明確的政策措施,支持生物質(zhì)能開發(fā)利用

生物質(zhì)能開發(fā)利用在增加能源供應(yīng)、保護(hù)環(huán)境的同時(shí),將直接帶動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,是解決“三農(nóng)”問(wèn)題的有效措施。因此,建議從國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略和解決“三農(nóng)”問(wèn)題的高度出發(fā),制定明確的促進(jìn)生物質(zhì)能開發(fā)以利用的政策和措施,目前應(yīng)重點(diǎn)在設(shè)備制造和生物質(zhì)能利用市場(chǎng)開拓方面予以大力支持。總體來(lái)看,生物質(zhì)能利用技術(shù)和設(shè)備,如固體顆粒成型技術(shù)和設(shè)備、生物質(zhì)燃燒鍋爐技術(shù)和設(shè)備,都已基本成熟,需要在政府支持下推廣使用,特別是生物質(zhì)固體顆粒的推廣應(yīng)用,必須由政府在適當(dāng)?shù)馁Y金支持的基礎(chǔ)上,通過(guò)必要的行政手段進(jìn)行推廣,然后才能逐步走向市場(chǎng)。對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電的支持重點(diǎn)在上網(wǎng)電價(jià)方面,建議對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的確定,既要考慮對(duì)環(huán)境的友好性,也要考慮對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收的作用,不能簡(jiǎn)單與化石燃料發(fā)電成本進(jìn)行比較。生物質(zhì)發(fā)電的燃料主要由農(nóng)民供給,給生物質(zhì)發(fā)電一個(gè)合理的上網(wǎng)電價(jià)政策,給農(nóng)民一個(gè)合理的生物質(zhì)收購(gòu)價(jià)格,相當(dāng)于國(guó)家對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和農(nóng)民收入的支持,也體現(xiàn)了“工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)、城市支持農(nóng)村”的要求。這樣。既可以有效增加農(nóng)民收入,調(diào)動(dòng)農(nóng)民的生產(chǎn)積極性,也可以促進(jìn)生物質(zhì)能的開發(fā)利用,較好地解決“三農(nóng)”問(wèn)題,是一舉多得的好事情。

此外,為了促進(jìn)生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展,建議設(shè)立生物質(zhì)能專項(xiàng)資金,用于支持生物質(zhì)能技術(shù)的研究和開發(fā)利用。

篇4

一、生物質(zhì)顆粒燃料來(lái)源、加工工藝流程和特點(diǎn)

物質(zhì)燃料鍋爐是采用高密度的壓縮成型生物質(zhì)作為鍋爐的燃料，由于燃料的壓縮密實(shí)，限制了揮發(fā)分溢出速度，所以生物質(zhì)燃料燃燒主要由下面幾個(gè)條件控制：一定的溫度；一定的空氣（氧氣）；燃料與空氣（氧氣）的混合程度；燃料中的可燃物與空氣中的氧氣進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。由于生物質(zhì)燃料的燃點(diǎn)為250℃，其溫度的提高由點(diǎn)火熱供給。生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是燃料中的可燃成分與空氣中的氧劇烈化合并放出熱量的過(guò)程。因而，氧氣的供給量決定燃燒反應(yīng)的過(guò)程，通過(guò)對(duì)供氧量的控制，可以很好地控制燃燒反應(yīng)。另外，生物質(zhì)燃料很有一定的水分，并且生物質(zhì)燃料是經(jīng)過(guò)壓縮成型的，它的壓縮密實(shí)，限制了揮發(fā)分溢出速度，不易著火燃燒的形成黃色明亮的火焰，容易冒黑煙。所以現(xiàn)運(yùn)行的生活及工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)不適合直接使用生物質(zhì)顆粒燃料，若不加改造直接使用生物質(zhì)顆粒燃料，鍋爐將出現(xiàn)冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現(xiàn)象。因此，燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的送風(fēng)設(shè)施，在充分保證燃燒生物質(zhì)“顆?！惫┭趿康囊笙拢仩t進(jìn)風(fēng)量可以進(jìn)行調(diào)整。生物質(zhì)顆粒鍋爐的技術(shù)關(guān)鍵是：高密度生物質(zhì)“顆?！眽嚎s成型加工設(shè)備與連續(xù)性生產(chǎn)的自動(dòng)生產(chǎn)線、鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒方式、換熱方式、送風(fēng)方式突破傳統(tǒng)模式。

二、物質(zhì)燃料鍋爐的運(yùn)行

生物質(zhì)燃料鍋爐的運(yùn)行與燃煤鍋爐的運(yùn)行一樣，根據(jù)不同的鍋爐規(guī)格型號(hào)設(shè)置不同的燃燒設(shè)備。但由于生物質(zhì)顆粒燃料是經(jīng)過(guò)壓縮成型的，水分大、密度高、揮發(fā)分溢出速度慢，不易著火燃燒，容易冒黑煙。所以要保證生物質(zhì)燃料燃燒完全，即：要使燃燒設(shè)備與所用燃料相適應(yīng)；要從提高爐膛溫度、改善燃燒來(lái)減少不完全損失；要從燃料空氣比例，煤層厚度，爐排速度，爐膛負(fù)壓和過(guò)量空氣系數(shù)等來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；在運(yùn)行中要加強(qiáng)檢查、維護(hù)和保養(yǎng)。

生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)也常規(guī)火力發(fā)電技術(shù)的區(qū)別主要有兩點(diǎn)，同時(shí)也是兩大技術(shù)難點(diǎn)，一時(shí)燃燒設(shè)備，二是上料系統(tǒng)。生物質(zhì)的燃燒設(shè)備主要有：堆裝燃燒、爐排式燃燒鍋爐、懸浮鍋爐、和流化床燃燒鍋爐。目前，爐排式燃燒鍋爐該技術(shù)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，有成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成和投運(yùn)了25太機(jī)組，目前運(yùn)行良好。振動(dòng)爐排鍋爐為自然循環(huán)、單汽包、但爐膛、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、全鋼架結(jié)構(gòu)、底部支撐結(jié)構(gòu)型鍋爐。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(guò)熱器通道采用全封閉的模式結(jié)構(gòu)，很好地保證了鍋爐的密封性能。過(guò)熱蒸汽采用四級(jí)加熱，三級(jí)噴水減溫方式，使過(guò)熱器溫度有很大的調(diào)解裕度，以保證鍋爐蒸汽參數(shù)。尾部豎井內(nèi)布置有兩級(jí)省煤器、一級(jí)高壓煙氣冷卻器和兩級(jí)低壓煙氣冷卻器。空氣預(yù)熱器布置在煙道以外，采用水冷加熱的方式，有效地避免了尾部煙道的低溫腐蝕。

由于生物質(zhì)燃料是經(jīng)過(guò)高壓低溫壓縮加工成型的顆粒狀燃料，水分大，體積大，燃料之間相互碰撞阻力大，所以在安裝螺旋式上料機(jī)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：螺旋式上料機(jī)安裝時(shí)，輸料管與地面下儲(chǔ)料斗連接時(shí)要有一定的傾斜角度。但為了節(jié)約鍋爐房占地面積，同時(shí)又符合鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范的工藝布置要求，所以輸料管的傾斜角≤60°為宜。在燃料經(jīng)過(guò)螺旋式上料機(jī)的螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)下通過(guò)輸料管進(jìn)入到密閉式料斗時(shí)，由于燃料層厚度受煤閘門的限制。因此，為了避免燃料進(jìn)入的太多，造成燃料在密閉式燃料斗和輸料管內(nèi)積壓，并影響燃料通過(guò)煤閘門?？梢栽诼菪缴狭蠙C(jī)最上端與密閉料斗連接的輸料管最上端位置開一個(gè)檢查孔，并安裝一個(gè)行程開關(guān)對(duì)螺旋式上料機(jī)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)密閉式料斗和輸料管內(nèi)的燃料積壓時(shí)，可以自動(dòng)切斷螺旋式上料機(jī)電動(dòng)機(jī)電源，而使螺旋式上料機(jī)停止工作；當(dāng)密閉式燃料斗和輸料管內(nèi)的燃料缺少時(shí)，自動(dòng)連接螺旋上料機(jī)電源，使螺旋上料機(jī)開始工作，往輸料管密閉式料斗內(nèi)輸送燃料。由于生物質(zhì)燃料是高揮發(fā)分燃料，燃料的燃燒速度比煤快，并且燃燒所含的灰分比煤低，燃料的燃盡率比煤高。生物質(zhì)燃料的燃盡率可達(dá)到96%，而煤的燃盡率在85—94%之間。所以生物質(zhì)燃料在燃爐中的燃燒溫度能達(dá)到1060℃以上。因此根據(jù)鍋爐負(fù)荷情況，正確調(diào)整生物質(zhì)燃料層的高度及爐排轉(zhuǎn)，是為了最大的提高鍋爐熱效率的一項(xiàng)措施。一般燃煤鍋爐的煤層厚度控制在100—140毫米之間，負(fù)荷高時(shí)加高煤層厚度，負(fù)荷低時(shí)減低煤層高度。爐排機(jī)轉(zhuǎn)速一般情況下可控制在250—400轉(zhuǎn)/分鐘，最高不超過(guò)450轉(zhuǎn)/分鐘，以維持煤燃料的足夠燃燼時(shí)間。而生物質(zhì)燃料的燃點(diǎn)低、揮發(fā)分高、燃燒速度快、燃燼率高、燃燒溫度高。所以根據(jù)生物質(zhì)鍋爐經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖期運(yùn)看，我們認(rèn)為生物質(zhì)燃料鍋爐的煤層厚度一般控制在130—150毫米之間，負(fù)荷高時(shí)可加高燃料層厚度，負(fù)荷低時(shí)減低燃料層厚度。爐排機(jī)轉(zhuǎn)速一般情況下可控制在300—500轉(zhuǎn)/分鐘，最高不超過(guò)550轉(zhuǎn)/分鐘。以便維持生物質(zhì)燃料足夠的燃燼時(shí)間。如果爐排機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)慢，容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料著火。所以在鍋爐運(yùn)行要隨時(shí)觀察爐排上燃料燃燒的情況，如燃料斗里的燃料有著火現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)加大爐排機(jī)轉(zhuǎn)速，以消除燃料斗里的燃料著火情況。

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[關(guān)鍵詞]生物質(zhì) 能源使用現(xiàn)狀 參考數(shù)據(jù) 燃燒

[中圖分類號(hào)]U676.3 [文獻(xiàn)碼]B [文章編號(hào)]1000-405X（2013）-6-187-1

1 生物質(zhì)資源概述

1.1 生物質(zhì)燃料的概念

生物質(zhì)的原料主要為玉米等農(nóng)作物的秸稈、稻草、稻殼、木屑、蘆葦、蒿草、樹枝、樹葉等生物質(zhì)廢棄物。這些農(nóng)林剩余物經(jīng)粉碎、混合、擠壓、烘干等工藝，最后制成顆粒狀燃料，可直接作為生物質(zhì)燃料熄滅，具有熄滅時(shí)間長(zhǎng)、爐膛溫度高、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等特性，因而能夠作為煤炭、自然氣、電、油等能源的補(bǔ)充以至是替代能源。

1.2 我國(guó)能源使用現(xiàn)狀

如今我國(guó)大力倡導(dǎo)能源的利用效率，以高新技術(shù)開發(fā)低污染、可再生的新能源，逐步取代石油，煤，天然氣等不可再生能源，是解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的重要途徑。在我國(guó)冬季采暖常用的方式就是應(yīng)用煤炭、燃油供暖。耗能高、污染大，是這些供暖方式是有很大的弊端的。一到冬季，礦物質(zhì)燃料在供暖中的大量運(yùn)用，嚴(yán)重地污染著我們身邊的空氣環(huán)境。國(guó)內(nèi)能源專家普遍以為：生物質(zhì)燃料是很好的清潔性可再生能源，在環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻的今天，應(yīng)該依據(jù)實(shí)踐，以生物質(zhì)燃料取代煤、油燃料。

據(jù)調(diào)查，采用生物質(zhì)燃料的取暖鍋爐，1小時(shí)耗費(fèi)生物質(zhì)顆粒約8kg，依照冬季取暖時(shí)節(jié)5個(gè)月計(jì)算，共需求耗費(fèi)生物質(zhì)顆粒約124噸，以每噸650元計(jì)，需求消費(fèi)近9000元，相比過(guò)去燃煤的破費(fèi)，每個(gè)冬季可儉省1612元，并且無(wú)污染，有利于維護(hù)環(huán)境。此外，當(dāng)前采用電、油、燃?xì)獾墓┡肮馄髽I(yè)，由于各類清潔燃料價(jià)錢的上漲，迫切需求清潔、經(jīng)濟(jì)的替代燃料。因而物質(zhì)燃料鍋爐的推行具有重要意義。

2 鍋爐生物質(zhì)能技改項(xiàng)目概況

2.1 鍋爐工況的分析

減少和防止鍋爐四管漏泄要從備件的運(yùn)行操作和檢修工藝等最基本方面人手，堅(jiān)持預(yù)防為主，質(zhì)量第一的方針。組織由鍋爐檢修、鍋爐運(yùn)行、熱工、電氣、化學(xué)、金屬和熱力試驗(yàn)人員組成的攻關(guān)小組，做好基礎(chǔ)工作，分析原因，提出合理的措施，開展長(zhǎng)期、經(jīng)常性的防止受熱面漏泄的工作。進(jìn)行了較為全面的工業(yè)性試驗(yàn)。根據(jù)鍋爐生物質(zhì)料層的高度和布置要求，對(duì)燃煤鍋爐的前墻水冷壁管進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制作，增加前鍋爐的排表面的距離，增大其空間，對(duì)生物質(zhì)粉料噴口和二次風(fēng)，增加鏈條爐排長(zhǎng)度并在爐前新設(shè)片狀生物質(zhì)小料斗，根據(jù)熱力計(jì)算工況增大省煤器受熱面，以適應(yīng)生物質(zhì)燃料燃燒特性。

2.2 爐內(nèi)壁溫

鍋爐內(nèi)壁溫隨負(fù)荷的變化。從爐內(nèi)壁溫曲線上可以看出，爐內(nèi)壁溫隨著負(fù)荷的增加而增加，同時(shí)總體壁溫水平偏高。處于水平煙道右側(cè)和入口在三通渦流區(qū)中的管壁溫水平最高。這是熱偏差與水利偏差相疊加的結(jié)果，實(shí)際運(yùn)行證明了這一點(diǎn)，該管在管材提高檔次前常發(fā)生爆管。爐內(nèi)壁溫測(cè)點(diǎn)采用金屬噴涂法安裝熱電偶，測(cè)量值是正誤差，曾做過(guò)標(biāo)定，試驗(yàn)值偏高10℃-15℃。熱偏差在通過(guò)調(diào)節(jié)爐膛火焰中心位置以達(dá)到調(diào)節(jié)再熱氣汽溫的目的。燃燒器下擺，爐膛出口煙溫下降，各級(jí)受熱面的壁溫也隨著下降，對(duì)改善對(duì)流受熱面的運(yùn)行條件，作用是非常明顯的。調(diào)整好噴嘴角度，由于噴嘴角度檢修不當(dāng)，使火焰沖刷水冷壁及爐墻而結(jié)焦。應(yīng)根據(jù)結(jié)焦規(guī)律和爐膛結(jié)構(gòu)調(diào)整噴嘴方位，一般是將火焰盡可能調(diào)向爐膛中心中心切圓附近以減少結(jié)焦。在此使用優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)在鍋爐內(nèi)燃燒，在穩(wěn)定燃燒區(qū)域比較集聚。生物質(zhì)燃燒得很干凈，不留過(guò)多灰燼。同時(shí)在大量增加燃燒量的情況下，加大鼓引風(fēng)至最大保證其壓力平衡，可以降低其燃燒熱度。并且能源節(jié)省也很明顯。

2.3 鍋爐燃燒生物質(zhì)與煤的燃料特性對(duì)比及燃燒特點(diǎn)

生物質(zhì)中硫的含量極低，基本上無(wú)硫化物的排放。所以，利用生物質(zhì)作為替代能源，對(duì)改善環(huán)境，減少大氣中的CO2含量，在“溫室效應(yīng)”都有極大的好處。因此，將生物質(zhì)作為化石燃料的替代能源，便能向社會(huì)提供一種各方面都可被接受的可再生能源。下面表2典形生物質(zhì)成型燃料和煤的工業(yè)分析及元素分析

分析表2生物質(zhì)成型燃料的特點(diǎn)：

（1）灰分少，燃燒得充分，殘余量極少，利于減少鍋爐排熱損失。

（2）相比與煤炭生物質(zhì)含量很高，一般超過(guò)50%，它的含氧量也多于煤炭，容易燃燒火勢(shì)旺。然而，碳的含氧量較低，因此它的發(fā)熱值較相對(duì)低，要想達(dá)到鍋爐的熱力，必須加大燃料供給量，同時(shí)還要滿足完全燃燒的條件。

（3）生物質(zhì)的硫的含量極低，對(duì)環(huán)境的保護(hù)的相當(dāng)有益的，污染空氣指數(shù)小。

從礦物能源資源有限和因大量使用會(huì)造成環(huán)境狀態(tài)惡化的戰(zhàn)略觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合我國(guó)擁有豐富生物質(zhì)資源的現(xiàn)實(shí)，逐步發(fā)展工業(yè)鍋爐生物質(zhì)的燃燒技術(shù)，對(duì)節(jié)約常規(guī)能源、優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，將有積極意義。

常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)配備的燃煤鍋爐進(jìn)行改燃生物質(zhì)的改造，取得了成功，為我國(guó)家節(jié)能減排工作作出了貢獻(xiàn)。對(duì)新能源的開發(fā)利用做好榜樣，起到了較好的實(shí)踐示范作用。同時(shí)為各企業(yè)今后的發(fā)展開啟先導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

在發(fā)展中國(guó)家中，好的鍋爐能提高效率減少燃料垃圾的收集的排放，使得生活環(huán)境得到提升，新的先進(jìn)技術(shù)替代陳舊的工業(yè)市場(chǎng)中的燃燒技術(shù)。在生物能源項(xiàng)目和市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。在各類市場(chǎng)應(yīng)用大規(guī)模的轉(zhuǎn)換裝置的趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)。增加燃料適應(yīng)性，降低風(fēng)險(xiǎn)，使得費(fèi)用最小化，并通過(guò)將燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)能鍋爐其節(jié)能減排的功效較為明顯，同時(shí)也將生物質(zhì)能利用效率大大提高。采用規(guī)模經(jīng)濟(jì)對(duì)生物質(zhì)能整體來(lái)說(shuō)非常重要。能源系統(tǒng)的發(fā)展是個(gè)整體，生物質(zhì)的使用將日漸成為人們生產(chǎn)運(yùn)輸燃料或生物材料的重要工具。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：生物質(zhì) 秸稈 汽化 乙醇

一、背景及意義

中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，又是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)。我國(guó)石油資源缺乏，人均石油儲(chǔ)量不到世界平均水平的十分之一，目前石油消費(fèi)一半左右依賴進(jìn)口，國(guó)際石油市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)已經(jīng)影響到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，而燃油鍋爐每年需要消耗大量的石油資源，對(duì)寶貴的石油資源是一種極大的浪費(fèi)。同時(shí)，消費(fèi)化石資源造成了大量二氧化碳排放，我國(guó)每年僅燃煤燃油鍋爐排放的二氧化碳就達(dá)到25億噸，形成嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年僅農(nóng)作物秸稈就生產(chǎn)約7億噸，其他生物質(zhì)原料木屑、稻殼等也數(shù)量巨大，如此之大的資源除了一小部分用于畜牧業(yè)外，其余大部分或直接燃燒，或作為農(nóng)村沼氣發(fā)酵的原料，但這些利用方式有些是浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，有些是利用率低、應(yīng)用范圍狹窄，不利于秸稈等生物質(zhì)的再利用連續(xù)化、大規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化。

基于此，設(shè)計(jì)研究一種生物質(zhì)能利用率高、應(yīng)用范圍廣的工藝及相關(guān)設(shè)備并推廣應(yīng)用已經(jīng)成為解決能源、資源、環(huán)境、農(nóng)村等問(wèn)題有效途徑。

二、國(guó)內(nèi)外研究、發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)普遍出現(xiàn)生物質(zhì)顆粒燃料氣化鍋爐、氣化發(fā)電機(jī)組等產(chǎn)品。其中目前先進(jìn)的秸稈氣化爐直接將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化成燃燒氣體，其燃燒效率達(dá)95.5%以上，熱效率達(dá)到82.5%。但是，生物質(zhì)在氣化過(guò)程中，由于高溫裂解而產(chǎn)生的灰塵和焦油以微粒的形態(tài)存在于生物質(zhì)燃?xì)庵?，焦油微粒在溫度降低時(shí)會(huì)重新凝結(jié)成固態(tài)的焦油，并與燃?xì)庵械某睗窕覊m微粒結(jié)合，堵塞管道，用于發(fā)電中將嚴(yán)重?fù)p壞燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件。因此，如何將生物質(zhì)燃?xì)庵械幕覊m和焦油微粒除去，確保生物質(zhì)燃?xì)庠谕ㄟ^(guò)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組來(lái)產(chǎn)生電能的過(guò)程中，不因灰塵、焦油凝結(jié)而導(dǎo)致燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)損壞或停機(jī)，是生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中面對(duì)的一項(xiàng)難題。

為了除去生物質(zhì)燃?xì)庵械幕覊m、焦油微粒，而且要保證去除過(guò)程中不在產(chǎn)生對(duì)環(huán)璄的二次污染上，目前大部分的生物質(zhì)氣化設(shè)備生產(chǎn)廠家都是采用機(jī)械方法，這種方法只能在一定程度上減少燃?xì)庵谢覊m和焦油微粒的含量，而且在支除過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污水，廢氣的污染，因此燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在經(jīng)過(guò)一段短時(shí)間運(yùn)作后，最后還是會(huì)因灰塵和焦油微粒越積越多而出現(xiàn)故障，導(dǎo)致停機(jī)。而一般捕焦、除塵設(shè)備，雖然早已出現(xiàn)，但這類產(chǎn)品都是針對(duì)大型的火電廠、化工廠、洗煤廠而設(shè)計(jì)開發(fā)的，而一般生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目的燃?xì)饬髁枯^小，且生物質(zhì)燃?xì)馀c火電廠、化工廠需要處理的氣體性質(zhì)有很大差別，因此，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有針對(duì)生物質(zhì)氣化而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的有效除塵、除焦且不對(duì)周遭環(huán)璄產(chǎn)生二次污染裝置和產(chǎn)品。

三、研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法

1.研究目標(biāo)

本方案研究的的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一套生物質(zhì)連續(xù)焦化造氣工藝技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備，利用農(nóng)作物秸稈、稻殼、玉米棒以及樹技、樹葉、雜草等生物質(zhì)，經(jīng)過(guò)粉碎、擠壓成型、燃燒造氣、冷卻炭化等工藝流程，產(chǎn)生焦油、可燃?xì)?、炭塊或炭粉等產(chǎn)品。

2.研究?jī)?nèi)容

工藝流程的初步設(shè)想是首先將粉碎過(guò)的原料倒入生物質(zhì)連續(xù)焦化造氣爐的加料器中，電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)攪籠將加料器中的秸稈碎料擠壓成型，成型后密度達(dá)到普通木材的密度。成型后的原料通過(guò)輸料管進(jìn)入造氣爐的預(yù)熱段，目的是控制原料和設(shè)備的溫度，阻止燃燒室的熱量向擠壓成型機(jī)傳遞，防止設(shè)備材料在高溫下的失效。隨著原料連續(xù)擠壓，輸料管內(nèi)經(jīng)預(yù)熱的成型原料進(jìn)入燃燒室進(jìn)行低氧燃燒，過(guò)熱的原料再經(jīng)出焦?fàn)t冷卻水冷卻產(chǎn)生焦油，冷卻水汽化成水蒸汽，部分水蒸氣通入氣化室，與燃燒的原料接觸裂解產(chǎn)生大量爐氣，其中含有焦油氣、甲烷、一氧化碳等可燃?xì)怏w。原料繼續(xù)進(jìn)入冷卻室冷卻碳化，形成炭棒，經(jīng)過(guò)其他輔助裝置粉碎可形成炭塊或碳粉，經(jīng)星形輪收集出料。

產(chǎn)生的爐氣要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分離。爐氣首先通過(guò)去焦冷卻器進(jìn)行冷卻，焦油氣經(jīng)冷卻在管壁凝結(jié)，刮板上下運(yùn)動(dòng)將管壁上凝結(jié)的焦油刮下并擠入焦油儲(chǔ)罐中。同時(shí)，經(jīng)分離出來(lái)的爐氣通入噴淋吸收塔水洗，除去爐氣中二氧化硫等污染性氣體和未被液化的焦油氣。噴淋液經(jīng)過(guò)用碎秸稈填充的除油器，動(dòng)態(tài)地除去其中洗出的殘余焦油，吸收過(guò)的秸稈回運(yùn)到生物質(zhì)連續(xù)焦化造氣爐進(jìn)行燃燒。最后收集到的可燃性爐氣通入儲(chǔ)氣柜中。

因此，需要設(shè)計(jì)的靜設(shè)備有生物質(zhì)連續(xù)焦化造氣爐、去焦冷卻器、吸收塔、除油器、焦油儲(chǔ)罐、噴淋液儲(chǔ)罐、爐氣氣柜，需要選型的動(dòng)設(shè)備有真空泵（或通風(fēng)機(jī)）、洗液泵、噴淋液泵，此外還有管道、閥門等器件的設(shè)計(jì)和選型。

目前市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品是先造粒，再將制成的生物質(zhì)顆粒進(jìn)行造氣，盡量控制副產(chǎn)品焦油的產(chǎn)出量，使其大部分氣化，并將爐氣作為發(fā)電用的燃?xì)馑腿氚l(fā)電機(jī)組發(fā)電。因此就決定了本方案具有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新之處：

第一，集制粒、造氣、出焦于一體，目標(biāo)產(chǎn)品是炭顆粒、焦油、爐氣。

第二，連續(xù)大規(guī)模處理生物質(zhì)原料，他不同于先造粒再造氣的現(xiàn)有技術(shù)和工藝。

3.研究方法

通過(guò)閱讀大量的相關(guān)書籍、文獻(xiàn)和研究成果，綜合歸納出所需要的內(nèi)容。根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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篇7

關(guān)鍵詞：鉆井；廢水；污染物；處理

中圖分類號(hào)：[TE992.2]

前 言

在石油勘探開發(fā)后期，井場(chǎng)廢水池內(nèi)會(huì)儲(chǔ)存大量的鉆井廢水和廢棄泥漿。由于坑池的滲漏、溢出、淹沒(méi)等都可能引起地下水和地表水的污染，因此這種可能成為長(zhǎng)期污染源的鉆井廢水處理倍受人們關(guān)注，迫使工業(yè)上必須尋找較好的處理鉆井廢水方法。

1 鉆井廢水的組成及特征

1.1 鉆井廢水的組成

在鉆井作業(yè)過(guò)程中，鉆井液是保證鉆井正常運(yùn)行不可缺少的物質(zhì)。在鉆井作業(yè)完成后，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)殘留大量廢棄的鉆井液。由于石油鉆井的野外作業(yè)特征，施工現(xiàn)場(chǎng)所有的廢棄物幾乎全部積存于廢泥漿儲(chǔ)存坑內(nèi)，這使得鉆井廢棄物中的有害成分復(fù)雜化，最終形成一種由粘土、各種化學(xué)處理劑、污水、污油及鉆屑等組成的多相懸浮性的鉆井廢泥漿[1]。

主要產(chǎn)生渠道有以下幾種[2]：

（1） 廢棄泥漿。鉆井過(guò)程中，有些泥漿被污染而變質(zhì)、或由于稀釋造成泥漿過(guò)多及泥漿老化等原因，使人們不得不棄掉這部分泥漿。這部分泥漿往往進(jìn)入廢水池。

（2） 散落泥漿。地面循環(huán)系統(tǒng)如泥漿槽、泥漿凈化設(shè)備等散落泥漿。

（3） 巖屑沖洗。對(duì)巖屑的沖洗及雨水的沖刷，使泥漿變?yōu)閺U水。

（4） 鉆井設(shè)備的沖洗。對(duì)鉆具及震動(dòng)篩的沖洗及泥漿罐的定期淘洗都將使泥漿及油料變?yōu)閺U水。

1.2鉆井廢水的污染特點(diǎn)

（1） 色度大，呈黑褐色；

（2） pH值在6―9之間；

（3） 懸浮物濃度高，其原因是鉆井液體系中所用處理劑較多，使膨潤(rùn)土顆粒穩(wěn)定，不易聚沉，從而使得鉆井廢水在循環(huán)使用中，顆粒濃度增加；

（4） 有機(jī)質(zhì)添加劑種類多，成分復(fù)雜。在鉆井液循環(huán)作用過(guò)程中，可溶性有機(jī)化合物在廢水中逐漸富集[3]。

2 鉆井廢水治理中存在的問(wèn)題及其原因

2.1 廢水的組成復(fù)雜、濃度高

由于鉆井深度的增加，地層條件越來(lái)越復(fù)雜，常常需要調(diào)整和更換泥漿體系，使得處理劑的數(shù)量和種類不斷增加；同時(shí)由于環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，為了盡可能地減少?gòu)U水的產(chǎn)生，鉆井廢水常常實(shí)行多次循環(huán)，用于調(diào)配泥漿、沖洗震動(dòng)篩等。這樣，必將導(dǎo)致鉆井廢水組成越來(lái)越復(fù)雜，污染物富集導(dǎo)致濃度越來(lái)越高。

2.2處理后的污泥池存在一定的安全環(huán)保隱患

鉆井井場(chǎng)的污泥池在鉆完井后，廢水自行風(fēng)干或滲入土壤，再進(jìn)行加藥固化，最后填埋處理。但是這種處理方法不能有效的處理鉆井泥漿，存在固化時(shí)間長(zhǎng)、固化程度不夠，只固化了泥漿表面，而泥漿池深處仍處于固液混合狀態(tài)，有一定的安全環(huán)保隱患。

2.3單一處理方法處理后的鉆井廢水不能達(dá)到污水綜合排放指標(biāo)

目前國(guó)內(nèi)外鉆井廢水處理技術(shù)，都以較單一的方法處理。但是單一的方法很難保證處理的效果，處理后的鉆井廢水不能達(dá)到污水中和排放指標(biāo)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

3 現(xiàn)有鉆井廢水處理方法分析

3.1 物理法

過(guò)濾法是去除懸浮物，特別是去除濃度比較低的懸濁液中微小顆粒的一種有效方法。過(guò)濾時(shí)，含懸浮物的水流通過(guò)具有一定空隙率的過(guò)濾介質(zhì)，水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而去除。膜分離法也是一種物理處理法，是用一種特殊的半透膜將溶液隔開，使溶液中某種溶質(zhì)（水）滲透出來(lái)，達(dá)到分離溶質(zhì)的目的。

物理法是最簡(jiǎn)單的廢水處理方法，對(duì)于大顆粒的懸浮物處理效果明顯，但對(duì)于小顆粒物質(zhì)、化學(xué)添加劑等物質(zhì)無(wú)法處理。

3.2 化學(xué)法

化學(xué)處理法主要為化學(xué)氧化法，該法是去除廢水中污染物質(zhì)的有效方法之一。其目的是將污染物氧化為無(wú)害的終端產(chǎn)物或易降解的中間產(chǎn)物。通過(guò)化學(xué)氧化，可使廢水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物氧化分解，從而降低廢水的BOD和CODcr值，使廢水中的有害物質(zhì)無(wú)害化。其常用的氧化劑有臭氧、次氯酸鈉、漂白粉和雙氧水等。其中臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑和消毒劑，其氧化反應(yīng)快、在低濃度下也可進(jìn)行，在水中不產(chǎn)生持久性殘余，無(wú)二次污染問(wèn)題，適用于深度處理。

由于化學(xué)處理劑來(lái)源廣泛，處理費(fèi)用較低，處理工藝過(guò)程也很簡(jiǎn)單，所以化學(xué)法是目前最普遍的廢水處理方法。

3.3 物理化學(xué)法

電解凝聚浮選法、氣浮選法等。主要使用于鉆井初期的鉆井廢水，其廢水中主要含有油類物質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)。該方法主要是將出現(xiàn)的氣體微泡混入含有油及機(jī)械雜質(zhì)的廢水中，氣泡上浮與水中的微小顆粒及微粒油粘附在一起，使油和固體顆粒上浮至水面，被撇油器從水面撇除。

這種方法的明顯不足是費(fèi)用較高，但效果較好，除油率可達(dá)90%以上，機(jī)械雜質(zhì)、懸浮物的去除率達(dá)95%以上[6]。

3.4 生物法

廢水生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩大類。

好氧生物處理是在游離氧存在的條件下，以好氧微生物為主使廢水中有機(jī)物降解、穩(wěn)定的無(wú)害化處理方法；由于生物膜的吸附作用，當(dāng)廢水在填料表面流動(dòng)時(shí)，有機(jī)物被生物膜所吸附。同時(shí)，空氣中的氧也經(jīng)過(guò)廢水表面進(jìn)入生物膜，膜上的微生物在氧的參與下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，使廢水得到凈化。

厭氧生物處理是在無(wú)游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解、穩(wěn)定的處理方法。通常是在無(wú)氧條件下，利用微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷及其他無(wú)機(jī)物（CO2、NH3）的過(guò)程，即通過(guò)此方法，可將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化后無(wú)毒物質(zhì)，使廢水得到凈化，具有有機(jī)物去除率高、工藝操作簡(jiǎn)單、可靠和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

但因?yàn)殂@井廢水中往往含有可溶性有機(jī)物，不利于微生物生存，所以該法對(duì)鉆井廢水處理的適用性較低。

4 建議

由于廢水的成分太復(fù)雜、濃度太高；混凝劑的質(zhì)量和效能不高；處理工藝不完善；化學(xué)混凝法去除污染物的能力有限等原因，造成鉆井廢水處理效果不夠理想，COD、色度達(dá)標(biāo)率偏低的現(xiàn)象。展望鉆井廢水處理的發(fā)展趨勢(shì)，還應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作：

（1） 加強(qiáng)鉆井廢水處理劑的不斷改進(jìn)和完善

在現(xiàn)行的鉆井廢水處理工作中，單一類型的處理劑不能滿足鉆井廢水的處理需要。因此，研制一類能廣泛適用于各種鉆井廢水的處理劑是十分必要的。

（2） 加強(qiáng)鉆井廢水處理工藝的研究

鉆井廢水的處理工藝在不斷發(fā)展之中，應(yīng)逐步加強(qiáng)和完善鉆井廢水的全封閉循環(huán)處理工藝。因?yàn)樗哂行迈r水用量少，處理水的重復(fù)利用效率高，外排廢水量少的特點(diǎn)，是具備較佳的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的一種處理工藝。

（3） 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)改造

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要加強(qiáng)管理，推廣HES管理體系。減少鉆井泥漿的廢棄和外排以及研究使用優(yōu)質(zhì)低毒泥漿和易降解的有機(jī)添加劑，減少鉆井廢水對(duì)環(huán)境的污染。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：納米顆粒; 電化學(xué)生物傳感器; 酶電極

中圖分類號(hào)：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2008）02-0281-02

1 引言

生物傳感器是用固定化的生物活性成分為敏感元件與適當(dāng)?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換器件結(jié)合而成的傳感裝置,用以測(cè)定一種或幾種分析物的含量。生物傳感器是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，是一種全新的檢測(cè)技術(shù)，在生命科學(xué)、臨床診斷、環(huán)境監(jiān)控以及過(guò)程控制等各種領(lǐng)域都有所應(yīng)用。生物傳感器與傳統(tǒng)的檢測(cè)手段相比，具有高專一性和靈敏度，響應(yīng)時(shí)間快的明顯優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求仍有一定差距。

納米技術(shù)主要是針對(duì)尺度為 1~100nm 之間的分子世界的一門技術(shù)，是21世紀(jì)最前沿的兩大學(xué)科之一。納米顆粒處在宏觀體系和微觀體系之間的過(guò)渡區(qū)域，是由數(shù)目極少的原子或分子組成的原子群。納米顆粒的特殊結(jié)構(gòu)使其具有微尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，并由此引起力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和化學(xué)活性等方面的特殊性質(zhì)。它具有比表面積大、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力強(qiáng)、表面活性高等優(yōu)點(diǎn)而被用于電化學(xué)生物傳感器的研究，以提高靈敏度和縮短反應(yīng)時(shí)間。

2 電化學(xué)生物傳感器

電化學(xué)生物傳感器是以酶、微生物、抗原或抗體、細(xì)胞、動(dòng)植物組織為敏感膜，以將生物量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電化學(xué)電極為轉(zhuǎn)換器組成的裝置。根據(jù)其產(chǎn)生電信號(hào)的類別，可分為電流型和電位型兩大類。目前研究較多的是各種酶電極。

酶電極就是利用酶對(duì)生化反應(yīng)催化的單一性目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。在絕大多數(shù)情況下,生物酶會(huì)保持極大的選擇性。通常在生物酶的催化下發(fā)生如下的生化反應(yīng)：

S1+S2enzymeP1+P2

式中，S1為目標(biāo)物，S2為媒介物，P1為生成物1，P2為生成物2。當(dāng)目標(biāo)物S1的濃度不能被直接檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)檢測(cè)媒介物S2的減少量(或P1、P2的生成量或生成速度)來(lái)獲得目標(biāo)物的濃度。

3 研究現(xiàn)狀

3.1 納米顆粒用作抗干擾劑

長(zhǎng)期以來(lái)，減小共存電活性物質(zhì)，特別是抗壞血酸(AA)的干擾是葡萄糖生物傳感器研究的重點(diǎn)。最近，研究人員將MnO2納米顆粒溶于殼聚糖溶液中，電沉積在葡萄糖氧化酶(GOD)修飾的電極表面，形成一層氧化物薄膜。這樣制得的生物傳感器可以很好地消除AA的干擾，而對(duì)葡萄糖的測(cè)定沒(méi)有影響。

3.2 納米顆粒標(biāo)記

許多文獻(xiàn)報(bào)道了膠體金在各種生物傳感器中的信號(hào)放大作用。首先把生物素化的白蛋白吸附在電極表面，再與10 nm直徑膠體金標(biāo)記的親和素反應(yīng)，由膠體金引起的電流響應(yīng)與親和素濃度在一定范圍內(nèi)線性相關(guān)。納米顆粒也可以用來(lái)定位腫瘤，熒光素標(biāo)記的識(shí)別因子，與腫瘤受體結(jié)合，可以在體外用儀器顯影確定腫瘤的大小和位置。另一個(gè)重要的方法是用納米磁性顆粒標(biāo)記識(shí)別因子，與腫瘤表面的靶標(biāo)識(shí)別器結(jié)合后，在體外測(cè)定磁性顆粒在體內(nèi)的分布和位置，從而給腫瘤定位。

3.3 納米顆粒用作固定載體

在生物傳感器的研制中，人們嘗試用多種新方法來(lái)固定酶，以期達(dá)到實(shí)用的要求。納米顆粒比表面積大、吸附能力強(qiáng)，可以很牢固地吸附酶等生物大分子，增加酶的吸附量和穩(wěn)定性，且蛋白質(zhì)等物質(zhì)吸附在納米金屬顆粒的表面上仍能保持生物活性。

（1）納米顆粒在GOD電極中的應(yīng)用。

用超細(xì)顆粒固定化酶是傳感器研制中最有前途的方法。早期的研究主要集中于單一納米顆粒，后來(lái)發(fā)展為將復(fù)合納米顆粒應(yīng)用于GOD和其它酶電極中。

①?gòu)?fù)合納米顆粒的應(yīng)用。

任湘菱用憎水銀-金納米顆粒進(jìn)行GOD的固定化研究表明：憎水銀-金納米顆?？梢燥@著提高GOD酶電極的響應(yīng)靈敏度。這主要是由于：(1)金屬納米顆粒本身就具有催化活性：當(dāng)金屬原子簇所包含的原子數(shù)少到一定數(shù)目時(shí)，顆粒本身具有從周圍體系中吸取電子而被還原的特性。因而在GOD酶反應(yīng)中納米顆粒迅速地從被還原的GOD(FADH2)獲取電子而使GOD重新具有氧化性,這樣就加速了酶的再生速度；(2)納米顆粒表現(xiàn)出顯著的不同于塊體材料的特性，其非常大的表面積和較高的表面自由能使得大量GOD牢固吸附在納米顆粒表面，在一定程度上鈍化了酶的構(gòu)型，使其不易發(fā)生進(jìn)一步的變化而失活，增加了酶的穩(wěn)定性和催化活性。

將納米憎水Si02和親水Au組成的復(fù)合納米顆粒固載GOD構(gòu)建的傳感器，可以保持GOD的活性和延長(zhǎng)酶電極的壽命，其效果明顯優(yōu)于這兩種納米顆粒單獨(dú)使用時(shí)對(duì)GOD電極響應(yīng)性能的增強(qiáng)作用。主要原因是復(fù)合納米顆粒比單一納米顆粒更易于形成連續(xù)勢(shì)場(chǎng)，降低電子在電極和固定化酶之間的遷移阻力，提高電子遷移率，有效地加速了酶的再生過(guò)程，所以復(fù)合納米顆粒顯著增強(qiáng)了傳感器的電流響應(yīng)，提高了傳感器分析葡萄糖的靈敏度。

②納米顆粒與修飾電極聯(lián)用。

鐘霞等人用(3-巰基丙基)-三甲氧基硅烷凝膠溶膠修飾的金電極表面自組裝納米金和GOD。研究表明，納米金可與巰基結(jié)合，形成牢固的共價(jià)鍵，增加了其固化GOD的穩(wěn)定性而不影響其活性；納米顆粒增加了三維電極的有效固定面積，可以結(jié)合更多的GOD，使得檢測(cè)下限延長(zhǎng)；同時(shí)納米金的存在加快了GOD活性中心FDA/FDAH2與金電極表面的氧化還原反應(yīng)，因此制成了高靈敏度的生物傳感器。

研究分析，在納米銅修飾的金電極上以鄰胺基苯酚聚合物固載GOD制成的電極，納米銅加入后對(duì)葡萄糖的檢出線低2倍，最大響應(yīng)電流高3倍，靈敏度提高了2.5倍。

（2）納米顆粒在辣根過(guò)氧化酶(HRP)電極中的應(yīng)用。

將巰基化的苯乙烯丙烯酸共聚物修飾的金電極自組裝納米金顆粒和HRP，獲得的傳感器在沒(méi)有電子媒介體的情況下仍具有很強(qiáng)的電催化響應(yīng)信號(hào)，并且該傳感器在使用60天后仍具有98.7%的生物活性，顯示了很高的可重復(fù)利用率。

采用TiO2納米顆粒與聚乙烯醇縮丁醛作為固酶基質(zhì)，用凝膠溶膠法固定HRP，構(gòu)成過(guò)氧化氫生物傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米TiO2顆粒的引入明顯提高了HRP對(duì)H2O2的響應(yīng)電流。

研究還發(fā)現(xiàn)，將TiO2納米顆粒溶液與HRP混合，涂覆在熱碳電極上，揮去溶劑后成為固載HRP的TiO2膜。納米TiO2顆粒大的表面積保證了膜的穩(wěn)定性，其良好的生物兼容性使酶保持原有的結(jié)構(gòu)和電催化活性，并為酶和電極之間電子傳遞提供了最適的微環(huán)境。HRP-TiO2膜的這些特點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

利用納米金、HRP、殼聚糖和戊二醛的混合溶液，在玻碳電極表面形成穩(wěn)定固載HRP的殼聚糖膜。納米金與HRP形成靜電復(fù)合物，防止了HRP從殼聚糖膜中泄漏并提供適應(yīng)酶所需的微環(huán)境，保持了HRP的生物活性。

另外，利用血紅素(Hb)代替HRP，將其固定到納米金修飾的電極表面。由于納米金的存在加快了電子傳遞過(guò)程，復(fù)合電極對(duì)H2O2有很強(qiáng)的還原作用，且穩(wěn)定性好。也有人用納米ZrO2/DMSO(二甲亞砜)膜為基質(zhì)，將Hb固定到PGE表面，保持了其原有的構(gòu)型和催化活性，且電極在74℃的高溫下穩(wěn)定。

（3）納米顆粒在其它酶電極中的應(yīng)用。

將巰基乙胺固載到玻碳電極表面，進(jìn)而化學(xué)吸附納米金，并通過(guò)半胱氨酸用戊二醛作交聯(lián)劑，將白喉抗體固定在玻碳電極上，制得的電位型免疫傳感器靈敏度高，對(duì)白喉類毒素檢測(cè)的線性范圍是24~600 ng/ml，檢出限為5.2 ng/ml。已研制的Nafion/黃嘌呤氧化酶(XO)/納米金膠電流型生物傳感器能快速靈敏地檢測(cè)次黃嘌呤，并且有非常低的檢測(cè)限，該生物傳感器有望實(shí)現(xiàn)對(duì)次黃嘌呤的在線測(cè)定。國(guó)內(nèi)外研究人員還用納米金膠吸附XO、牛碳酸脫水酶并電沉積在基礎(chǔ)電極(如鉑和玻碳電極)上制成不同的電流型生物傳感器。

4 發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，將各種納米顆粒應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器的研究，正引起人們極大的興趣，并使傳感器技術(shù)獲得巨大進(jìn)步。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米顆粒以其吸附能力強(qiáng)、生物兼容性好、催化效率高等優(yōu)良性質(zhì)，在生物標(biāo)記、放大信號(hào)、消除干擾和多種酶的固定化技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用：大幅度提高了檢測(cè)的靈敏度，縮短了響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的實(shí)時(shí)檢測(cè)；延長(zhǎng)了一些酶電極的使用壽命，降低了成本；同時(shí)使儀器向微型化發(fā)展成為可能。

但也不難看出，目前的研究工作僅在少數(shù)幾種物質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)中取得了良好的結(jié)果，而且所使用的納米顆粒的種類也很有限。為了最大程度地保持酶的生物活性，延長(zhǎng)酶電極的使用壽命，進(jìn)一步提高生物傳感器的靈敏度和響應(yīng)電流，縮短相應(yīng)時(shí)間，在納米制備方法的改進(jìn)、各種形式的有機(jī)或無(wú)機(jī)納米材料的應(yīng)用、特殊結(jié)構(gòu)和材料的電極的研制等方面，仍有較大的發(fā)展空間，有待于科學(xué)工作者進(jìn)行更深入地研究，以期制造出綜合型、智能型的納米儀器。

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關(guān)鍵詞：納米材料；生物安全；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）09-0082-02

一、什么是納米材料

納米材料是處于納米尺度范圍或者由該尺度范圍的物質(zhì)為基本結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的超精細(xì)顆粒材料的總稱，根據(jù)物理形態(tài)劃分，納米材料大致可分為納米粉末（納米顆粒）、納米纖維、納米膜、納米塊體和納米相分離液體等五類。由于納米尺寸的物質(zhì)具有與宏觀物質(zhì)所迥異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子限域效應(yīng)等，因而納米材料具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學(xué)、機(jī)械等性能。1984年，德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的Gleiter以及美國(guó)阿貢試驗(yàn)室的Siegel相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細(xì)粉。1990年7月在美國(guó)召開的第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支。

二、納米材料生物安全性問(wèn)題的提出

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，納米科技發(fā)展迅猛，大規(guī)模生產(chǎn)的各種人造納米材料已經(jīng)在生活消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品中廣泛使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，納米材料已經(jīng)應(yīng)用在近千種消費(fèi)類產(chǎn)品中，來(lái)提高原有的功能或獲得嶄新的新功能，包括化妝品、食品、服裝、生活日用品、醫(yī)藥產(chǎn)品等領(lǐng)域。然而，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，由于小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和巨大比表面積等，納米材料具有很強(qiáng)的“雙刃劍”特性，即在提高原有材料功能同時(shí)也存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，美國(guó)科學(xué)家讓一組小鼠生活在含20納米特氟隆顆粒的空氣里，結(jié)果小鼠在4小時(shí)內(nèi)全部死亡；而另一組生活在含120納米特氟隆顆粒的空氣里的小鼠，卻安然無(wú)恙。僅僅尺寸改變，竟導(dǎo)致如此巨大的生物毒性變化。美國(guó)科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)納米顆?？赏ㄟ^(guò)胎盤屏障由母體進(jìn)入到胎兒體；碳納米顆?？山?jīng)嗅覺(jué)神經(jīng)直接進(jìn)入動(dòng)物腦部；一些人造納米顆粒在很小劑量下也容易引起器官炎癥，或?qū)е麓竽X損傷，使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)急，隨納米尺寸減小生物毒性有增大的趨勢(shì)。研究還發(fā)現(xiàn)，納米顆粒非常容易進(jìn)入細(xì)胞，它們對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生什么影響？一些人工納米結(jié)構(gòu)具有自組裝能力，它們?cè)谏矬w內(nèi)的不同微環(huán)境里，會(huì)自組裝成不同的可蔓延生長(zhǎng)的特殊結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能將產(chǎn)生什么影響？它們是否會(huì)干擾生命過(guò)程的正常進(jìn)行？

三、納米材料的生物安全性成為科學(xué)前沿問(wèn)題

2005年12月，美國(guó)政府以世界“經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OECD）”的名義，召集世界各國(guó)政府，在美國(guó)首都華盛頓召開了“人造納米材料的安全性問(wèn)題”圓桌會(huì)議，討論如何采取措施，保障“人造納米材料的安全性問(wèn)題”。納米安全性問(wèn)題之所以引起各國(guó)政府和科學(xué)界的如此重視，是因?yàn)榧{米材料的應(yīng)用事關(guān)人體健康和安全，而“健康和安全”永遠(yuǎn)是國(guó)家的重大需求。納米科技事關(guān)國(guó)家前沿科技的發(fā)展，美國(guó)國(guó)務(wù)院代表在華盛頓的“納米安全會(huì)議”上說(shuō)“保障納米科技的健康可持續(xù)發(fā)展，是保持我們科技領(lǐng)先地位的國(guó)家戰(zhàn)略”。納米科技居于21世紀(jì)公認(rèn)的前沿科技之首。因此，為納米科技保駕護(hù)航，是國(guó)家層面的重要戰(zhàn)略目標(biāo)之一。同時(shí)，率先開展納米材料的生物安全性研究，就有可能搶占先機(jī)，抓住在科學(xué)上取得重大突破的機(jī)遇：人造納米結(jié)構(gòu)或納米顆粒與生命體相互作用過(guò)程是一個(gè)未知領(lǐng)域，存在許多新現(xiàn)象、新問(wèn)題、新規(guī)律，無(wú)論對(duì)納米科技的發(fā)展或者對(duì)理解生命過(guò)程本身都孕育著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。搶占先機(jī)，就意味著擁有取得重大突破的機(jī)會(huì)。

四、目前急需解決的難題

篇10

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì)；生物質(zhì)能；生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)；發(fā)電

一、引言

在能源發(fā)展領(lǐng)域，生物質(zhì)能備受各國(guó)關(guān)注。生物質(zhì)能在我國(guó)發(fā)展較晚，與其他國(guó)家相比有一定的差距，所以在生物質(zhì)能研發(fā)方面需要制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，使低碳經(jīng)濟(jì)能順利發(fā)展。生物質(zhì)能通過(guò)高技術(shù)被轉(zhuǎn)化為高品位潔凈的液體和氣體燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤氣、交通運(yùn)輸、電力等方面得到很好的應(yīng)用。

二、低碳經(jīng)濟(jì)概述

由于當(dāng)前世界氣候環(huán)境和能源安全受到嚴(yán)重的威脅，所以急需發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。巴西、美國(guó)、英國(guó)等都在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。在低污染、低能耗、地排放的基礎(chǔ)上，建立一種新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式使生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一，這種經(jīng)濟(jì)模式被稱為低碳經(jīng)濟(jì)。能源消耗問(wèn)題是它的一個(gè)核心問(wèn)題，不可再生的傳統(tǒng)能源如石油、煤炭等日益缺乏，各國(guó)的能源安全嚴(yán)重受其影響，所以新能源的開發(fā)和利用是非常必要的。世界各國(guó)主要應(yīng)用的新能源開發(fā)方式是開發(fā)利用生物質(zhì)能。生物質(zhì)能和傳統(tǒng)能源相比，價(jià)格便宜、資源量大、分布廣、可再生、灰分少、含硫量低，并且co2凈排放量為零，溫室氣體的排放得以減少。

三、生物質(zhì)能在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r

生物質(zhì)能在我國(guó)有著非常豐富的來(lái)源，主要是秸稈類生物質(zhì)。在政策方面，我國(guó)簽訂了國(guó)際公約《氣候變化框架公約》等，并且頒布了《中國(guó)環(huán)境與發(fā)展十大對(duì)策》等，這位可持續(xù)發(fā)展起到了很好作用。我國(guó)加快推進(jìn)核電、水電建設(shè)，有序積極的做好可再生資源的轉(zhuǎn)化利用如生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)電等。在我國(guó)現(xiàn)代生物質(zhì)能技術(shù)提供極大的發(fā)展空間在農(nóng)業(yè)和工業(yè)方面，生物質(zhì)能在現(xiàn)代技術(shù)條件下被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的生物質(zhì)燃料，工作環(huán)境和能源利用方式得到了顯著的改善，能源的利用率大大提供了?？偠灾?，在不斷的探索和實(shí)踐中，我國(guó)的生物質(zhì)能開發(fā)利用形成了一定的規(guī)模、取得了較大的成效。

四、開發(fā)應(yīng)用生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)

（1）氣化發(fā)電

生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓⑶胰細(xì)獍l(fā)電設(shè)備在可燃?xì)獾耐苿?dòng)下進(jìn)行發(fā)電，這是生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理。有三個(gè)過(guò)程包含在氣化發(fā)電工藝中：①固體生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為氣體燃料，這個(gè)過(guò)程就是生物質(zhì)氣化；②像如焦油、焦炭、灰分等這樣的雜質(zhì)蘊(yùn)含在氣化出來(lái)的燃?xì)庵?，凈化系統(tǒng)在過(guò)濾氣體的時(shí)候?qū)㈦s志除去，這個(gè)過(guò)程就是氣體凈化；③在發(fā)電時(shí)應(yīng)用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，有的工藝在發(fā)電過(guò)程中增加蒸汽輪機(jī)或余熱鍋爐使發(fā)電效率提高，這個(gè)過(guò)程就是燃?xì)獍l(fā)電。另外，流化床氣化爐和固定床氣化爐是氣化爐的兩種類型。在此我們針對(duì)流化床氣化爐進(jìn)行一定的介紹。作為一種先進(jìn)的燃燒技術(shù)，在生物質(zhì)燃燒方面流化床燃燒已經(jīng)取得成功。一個(gè)簡(jiǎn)單的流化床由布風(fēng)板、燃燒室組成，生物質(zhì)通過(guò)布風(fēng)板氣化劑進(jìn)入流化床反應(yīng)器中。按照氣固流動(dòng)特性的不同流化床被分為循環(huán)流化床和鼓泡流化床。氣流速率在鼓泡流化床氣化爐中相對(duì)較低，幾乎沒(méi)有固體顆粒從流化床中逸出，如果生物質(zhì)原料的顆粒較大的話可以使用這種氣化爐，并且需要增加熱載體。流化速率在循環(huán)流化床氣化爐中相對(duì)較高，大量的固體顆粒在流化床中由旋風(fēng)分離器進(jìn)行收集并且被重新送入爐中再次進(jìn)行氣化反應(yīng)。

（2）燃燒發(fā)電

生物質(zhì)在適合燃燒的特定鍋爐中能夠直接燃燒，汽輪發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行發(fā)電。鍋爐是生物質(zhì)發(fā)電裝備中的關(guān)鍵設(shè)備，其中振動(dòng)爐排鍋爐由于熱效率高、技術(shù)成熟，得到了廣泛的應(yīng)用。爐排是爐排爐的關(guān)鍵部件，生物質(zhì)在爐中的移動(dòng)是通過(guò)可調(diào)節(jié)、可移動(dòng)的爐排來(lái)控制的，而且爐排使?fàn)t排爐能夠調(diào)節(jié)一次空氣量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)燃燒。爐排使用壽命的提高是因?yàn)楦倪M(jìn)了它的材質(zhì)和冷卻方式。

（3）沼氣發(fā)電

城市生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)中的大量有機(jī)廢棄物被用來(lái)進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，如城市污水和垃圾、禽畜糞、酒糟液等，沼氣發(fā)電機(jī)是在以上處理產(chǎn)生的沼氣驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行發(fā)電

，這個(gè)過(guò)程就是沼氣發(fā)電。而且在沼氣的生產(chǎn)過(guò)長(zhǎng)中發(fā)電機(jī)組的余熱得到充分應(yīng)用， 80%左右的綜合熱效率，比30%-40%的發(fā)電效率高得多。沼氣發(fā)酵的3個(gè)階段如下圖：

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)越來(lái)越被重視，因?yàn)槠湓蠈?duì)環(huán)境的有好性和可再生性。生物質(zhì)能通過(guò)高技術(shù)被轉(zhuǎn)化為高品位潔凈的液體和氣體燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤氣、交通運(yùn)輸、電力等方面得到很好的應(yīng)用。而且生物質(zhì)能和傳統(tǒng)能源相比，價(jià)格便宜、資源量大、分布廣、可再生、灰分少、含硫量低，并且co2凈排放量為零。

參考文獻(xiàn)

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