发展生物质能源对节能减排的意义.doc
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1、 发展生物质能源对节能减排的意义l 前言能源是人类社会生存与发展的物质基础,随着世界经济的持续快速发展,各国对能源的需求剧增,导致油价居高不下,能源压力日益凸显;另一方面,使用化石燃料带来一系列环境污染问题,特别是二氧化碳的大量排放,造成温室效应,从而导致气候变暖,正使生态环境发生不可逆转的恶化。因此世界各国在高速发展经济的同时对环境保护的要求也越来越高,全世界都在从保护人类自然资源和生态环境出发寻求一种新的清洁、安全、可靠的可持续发展能源体系。生物质能源的蕴藏量极其丰富,是可再生能源的主要组成部分,也是最有产业化和规模化前景的可再生能源,在各国的能源结构中占有重要地位,科学家和各国政府对生物
2、质能源给予了极大关注,采取各种措施促进生物质能源新技术的开发研究。 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能,则是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。目前,作为能源的生物质主要是指农业、林业及其它废弃物:如各种农作物秸秆、糖类作物、淀粉作物和油料作物、林业及木材加工废弃物、城市和工业有机废弃物、以及动物粪便等。面对日益严峻的能源危机以及环境污染状况,世界各国都在寻找可以替代石油、
3、煤炭、天然气的清洁、可再生资源,而生物质能源作为仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源,根据生物学家估算,地球陆地每年生产10001250亿吨生物质,生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍,利用好生物质能源是世界各国能源发展规划的重中之重!美国、巴西以及欧盟都在积极发展生物质能源,其中欧盟为了促进可再生能源的发展,除提出了明确的可再生能源发展目标外,各成员国也结合各国的实际提出了各自的目标和要求,并采取了积极和务实的政策和措施,包括高价收购、投资补贴、减免税费和配额制度等。大力发展生物质能源已经成为不可逆转的趋势,那么我国发展生物质能源的具体意义何在?首
4、先,加大生物质能的开发利用,是维护我国能源安全、调整能源结构、缓解能源供需矛盾的战略举措;其次加大生物质能源的开发利用,是促进农村经济的发展,有效增加农民收入,解决“三农”问题的有效途径;加大生物质能的开发利用,是减少温室气体排放,保护环境,实现可持续发展的重要措施。发展生物质能源有利于调整能源结构、缓解能源供需矛盾、减少温室气体排放,有利于生态环境的保护,由此可以看出生物质能源的发展对于完成国家制定的节能减排目标、建设节约型社会具有重大战略意义。 l 现在从以下几点来阐述发展生物质能源对于节能减排的意义:一、生物质能源利用介绍(一)、生物质液体燃料生物质液体燃料主要有两种技术。一种是通过种植
5、能源作物生产乙醇和柴油,如利用甘蔗、木薯、甜高粱等生产乙醇,利用油菜籽或食用油等生产柴油。目前,这种利用能源作物生产液体燃料的技术已相当成熟,并得到了较好的应用,如巴西利用甘蔗生产的乙醇代替燃油的比例已达到25%;另一种是利用农作物秸秆或林木质生产柴油或乙醇,目前,这种技术还处工业化试验阶段。总体来看,生物质液体燃料是一种优质的工业燃料,不含硫及灰份,既可以直接代替汽油、柴油等石油燃料,也可作为民用燃烧或内燃机燃料,展现了极好的发展前途。 1、生物质燃料乙醇与汽油相比较,有以下优点:(1)减少排放。车用乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验
6、结果表明,使用车用乙醇汽油,在不进行发动机改造的前提下,动力性能基本不变,尾气排放的CO和HC化合物平均减少30%以上,有效的降低和减少了有害的尾气排放。(2)动力性好。乙醇辛烷值高(RON为111)可采用高压缩比提高发动机的热效率和动力性.加上其蒸发潜热大,可提高发动机的进气量,从而提高发动机的动力性。(3)积炭减少。因车用乙醇汽车的燃烧特性,能有效的消除火花塞,燃烧室,气门,排气管消声器部位积炭的形成,避免了因积炭形成而引起的故障,延长部件使用寿命。(4)使用方便。乙醇常温下为液体,操作容易,储运使用方便,与传统发动机技术有继承性,特别是使用乙醇汽油混合燃料时,.发动机结构变化不大。(5)
7、资源丰富。我国生产乙醇的主要原料含有糖作物,含淀粉作物以及纤维类燃料,这些都是可再生资源且来源丰富,因而使用乙醇燃料可减少车辆对石油资源的依赖,有利于我国能源安全。2、生物柴油与柴油(1)优良的环保特性。因生物柴油中的硫含量低,所以二氧化硫和硫化物的排放量少,其排放量可减少约30%(有催化剂时可减少约70%);因生物柴油中不含芳香烃,使用生物柴油可降低90%的空气污染;生物柴油含氧量高,其燃烧时一氧化碳的排放量与普通柴油相比减少约10%(有催化剂时可减少约95%);生物柴油可生物降解,对土壤和水的污染较少。(2)发动机低温启动性能,生物柴油具有较好的发动机低温启动特性。(3)较好的润滑特性。生
8、物柴油使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率降低,延长设备的使用寿命。 (4)较好的安全特性。生物柴油的闪点高,不属于危险品,其运输、储存和使用均较安全。(5)良好的燃烧特性。十六烷值高(52.9),其燃烧性能优于普通柴油,燃烧残留物呈微酸性,使催化剂和发动机机油的使用寿命延长。(6)可再生性能。生物柴油具有可再生性,作为一种可再生能源,资源不会枯竭。(7)其他特性。无须改动柴油机,生物柴油可直接添加使用(生物柴油以一定比例与普通柴油调和使用),可降低油耗、提高动力性,降低尾气污染。(二)生物质固体成型燃料1、生物质固体成型燃料:生物质固体成型燃料("BMF")是采用木屑、秸秆
9、等农林废弃物作为原材料,经过粉碎、烘干、混合、挤压等工艺,制成颗粒状的可直接燃烧的一种新型清洁燃料。2、生物质固体成型燃料的特点:具有可再生性,资源存量丰富;含碳量少,碳活性高;含氢量多,挥发分高;含氧量高,易于燃烧;含硫量低,清洁环保;含灰量低,变废为宝;可实现温室气体CO2零排放。3、发展生物质固体成型燃料的作用:(1)、发展生物质成型燃料是改善农村卫生条件的清洁工程。生物质成型燃料用致密成型技术将秸秆体积压缩到原来的1/101/20,以粒状、块状和棒状的形式,简单洁净、便于储存,有利于农林废弃物的无害化处理,有效地改善农村公共卫生脏乱差的现状。(2)、发展生物质成型燃料是建设节约型社会的
10、能源工程。生物质成型燃料能显著提高秸秆资源的能源转化效率,又可替代煤、天然气、液化石油气等化石能源,对于增加农村优质能源供应,不断改善农村生活能源消费结构,缓解农村用能短缺具有重要的现实意义。(3)、发展生物质成型燃料是减轻大气污染的环境工程。生物质成型燃料的应用,不仅可促进农民更加珍惜和利用有限的秸秆资源,而且可通过秸秆资源的新型能源化开发利用,有效地替代秸秆和煤炭的直接燃用消耗,降低农村能源消耗中CO2和SO2的排放量,减轻大气污染。(4)、发展生物质成型燃料是优化畜牧业结构的节粮工程。生物质成型燃料技术,来源于饲草加工成型。以往的经验表明,生物质成型燃料既是优质的燃料,又是冬春牛羊的优质
11、饲料,有利于我国草食畜牧业的发展。(5)、发展生物质成型燃料是提高农民健康水平的卫生工程。发展生物质成型燃料并配用户用高效低排放生物质炉具有效地改善了室内空气环境,提高了人们的身体健康水平;(6)、发展生物质成型燃料是实现农业可持续发展的生态工程。发展生物质成型燃料实现秸秆资源的高效利用既可减轻超载放牧压力,又可有效地减少林木消耗,对保护植被,巩固生态环境建设成果具有重要作用,是实现农业和农村经济可持续发展的生态工程; (7)、发展生物质成型燃料是提高就业、增加农民收入的富民工程。将废弃的农作物秸秆转化为高品位的优质能源,替代煤炭等化石燃料,不仅可以缓解农村能源紧张的局面,实现农村能源的可持续
12、发展,而且能给农民家庭带来实实在在的经济实惠,是提高就业、增加农民收入的富民工程(三)生物质气体燃料生物质气体燃料主要有两种技术。一种是利用动物粪便、工业有机废水和城市生活垃圾通过厌氧消化技术生产沼气,用作居民生活燃料或工业发电燃料,这既是一种重要的保护环境的技术,也是一种重要的能源供应技术。目前,沼气技术已非常成熟,并得到了广泛的应用;另一种是通过高温热解技术将秸秆或林木质转化为以一氧化碳为主的可燃气体,用于居民生活燃料或发电燃料,由于生物质热解气体的焦油问题还难以处理,致使目前生物质热解气化技术的应用还不够广泛。沼气,是有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下,经各种微生物发酵及分解作
13、用而产生的一种以甲烷为主要成分的混合可燃气体。沼气的主要成分是甲烷,约占所产生的各种气体的60%一80%。甲烷是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳,每立方米沼气的发热量约为2080023600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。 兴办沼气的好处很多,综合起来主要有以下几个方面:兴办沼气有利于解决农村能源问题。一户家庭,修建一个10立方米的沼气池,只要发酵原料充足,并管理得好,就能解决点灯、煮饭的燃料问题。兴办沼气有利于促进农业生产发展。兴办起沼气后,即可生产沼气,又可沤制出大量优质有机肥料,扩大了
14、有机肥料的来源。施用沼肥不但节省化肥、农药的喷施量,也有利于生产绿色无公害食品。兴办沼气有利于促进畜牧业的发展。办起沼气后,有利于解决“三料”(燃料、饲料和肥料)的矛盾,促进畜牧业的发展。兴办沼气有利于改善卫生条件。利用沼气当燃料,无烟无尘,清洁方便。粪便、垃圾、生活污水等都是沼气发酵的好原料,随着这些原料进入沼气池的病菌、寄生虫卵等,在沼气池中密闭发酵而被杀死,从而改善了农村的环境卫生条件。兴办沼气有利于保护生态环境。兴办沼气解决了农民的燃料问题,减少森林砍伐和牛羊对山场的破坏,有利于保护林草资源,促进植树造林的发展,减少水土流失,改善农业生态环境。 (四)生物质发电技术生物质发电技术是将生
15、物质能源转化为电能的一种技术,主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电原料。生物质发电包括以下几种:1、直接燃烧发电,是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定蒸汽锅炉中,产生蒸汽,驱动蒸汽轮机,带动发电机发电。2、混合燃烧发电,是指将生物质原料应用于燃煤电厂中,使生物质和煤两种原料进行发电,主要有两种方式:一种是将生物质原料直接送入燃煤锅炉,与煤共同燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电。另一种是先将生物质原料在气化锅炉中气化成可燃气体,再通入燃煤锅炉,可燃气体与煤共同燃烧产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电。3、气化发电,是指在气化炉中将生物质原料气化,生成可燃气体,经过净化,供给内燃机或小型蒸汽轮机,带动发
16、电机发电。4、沼气发电,是指利用厌氧发酵技术将屠宰场或其他有机废水以及养殖场的畜禽粪便进行发酵,产生沼气,供给内燃机或燃气轮机,带动发电机发电,也可以供给蒸汽锅炉,产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电。生物质发电的意义:1、 资源丰富,发展潜力巨大。我国生物质能源丰富,能为生物质发电提供源源不断的原材料。2、 适合发展分布式电力系统,接近终端用户。生物质资源是分散的,根据这一特点,可以在生物质资源相对集中的地域,选择适当的生物质发电技术类型,建立相应规模的生物质发电厂(站),接近终端用户,直接供电,运行方便可靠。3、 改善生态环境,发展农业生产和农村经济。采用生物质发电技术,可将生物质转化电能,节约资源
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