0 引言
    能源危機(jī)已成為世界性的問(wèn)題,是制約當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,而且化石能源的使用也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞.生物質(zhì)作為世界上的第四大能源,具有可再生性、資源豐富、環(huán)境友好等特點(diǎn),可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成為解決能源與環(huán)境問(wèn)題的重要途徑之一.因此,開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能利用技術(shù)已成為各國(guó)競(jìng)相投入研發(fā)的熱點(diǎn).
1 國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)研究和利用現(xiàn)狀
    生物質(zhì)是人類(lèi)利用最早的能源,包括所有動(dòng)植物和微生物以及由這些生命體排泄和代謝的所有有機(jī)物質(zhì).由于生物質(zhì)的可持續(xù)利用,不會(huì)增加二氧化碳的凈排放,因此全球氣候?qū)⑹芤嬗谏镔|(zhì)的廣泛應(yīng)用,符合能源需求和環(huán)境保護(hù)的要求.生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用早已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注,許多國(guó)家都制定和實(shí)施了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃,如美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)、巴西的酒精能源、日本的陽(yáng)光計(jì)劃等等.我國(guó)政府及有關(guān)部門(mén)對(duì)生物質(zhì)能源利用也極為重視,開(kāi)展了如薪炭林、沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等各類(lèi)生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),為生物質(zhì)能發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
    生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化可以分為物理方法,熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法,生物轉(zhuǎn)化方法.物理方法只是改變生物質(zhì)的形狀、致密度,以便于應(yīng)用和儲(chǔ)藏;熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法是通過(guò)熱化學(xué)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備得到一氧化碳、氫氣、小分子烴或生物質(zhì)油等物質(zhì);而生物轉(zhuǎn)化是通過(guò)微生物或酶把生物質(zhì)進(jìn)行生化反應(yīng)的過(guò)程.
    美國(guó)目前生物質(zhì)發(fā)電的總裝機(jī)容量達(dá)到104MW,單機(jī)容量達(dá)10～25MW,生物質(zhì)能利用占一次能源消耗總量的4%左右.其在沼氣發(fā)電領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平,總?cè)萘恳堰_(dá)340MW.紐約的斯塔藤垃圾處理站投資2×108美元,采用濕法處理垃圾,回收沼氣,用于發(fā)電,同時(shí)生產(chǎn)肥料.美國(guó)西肯塔基大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新型的生物質(zhì)空氣氣化生產(chǎn)高熱值低焦油燃?xì)饧夹g(shù),焦油含量很低,碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率較高.美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了煤生物質(zhì)流化床高壓聯(lián)合氣化的研究,獲得了滿意的結(jié)果;并對(duì)各種生物質(zhì)能利用技術(shù)進(jìn)行了一系列的分析和評(píng)價(jià).加拿大西安大略大學(xué)開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)直接超短接觸液化技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)成本僅為50加元Πt,是生物質(zhì)液化技術(shù)的重大突破.
    歐洲是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用非?；钴S的地區(qū).目前德國(guó)政府對(duì)沼氣發(fā)電入網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)貼,以此來(lái)鼓勵(lì)農(nóng)戶使用沼氣技術(shù),并撥專(zhuān)款對(duì)沼氣技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究.根據(jù)德國(guó)沼氣協(xié)會(huì)的計(jì)算,以德國(guó)目前的技術(shù)水準(zhǔn),每年可使用沼氣發(fā)電6×1010kW,占全部用電量的11%.德國(guó)大學(xué)TUBINGEN開(kāi)發(fā)了低溫裂解裝置處理城市垃圾,加料流量達(dá)2tΠh.荷蘭Twente大學(xué)開(kāi)發(fā)了旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)工藝.奧地利成功地推行建立燃燒木質(zhì)能源的區(qū)域供電計(jì)劃,目前已有九十多個(gè)容量為1000～2000kW的區(qū)域供熱站,年供熱1000MJ.瑞典和丹麥正在實(shí)行利用生物質(zhì)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)的計(jì)劃,使生物質(zhì)能在提供高品位電能的同時(shí),滿足供熱的要求.
    巴西是世界上最大的由甘蔗桿制乙醇的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó).生物質(zhì)特別是甘蔗廢棄物或甘蔗渣,在巴西能源中占有舉足輕重的作用.2006年,巴西的乙醇總產(chǎn)量達(dá)到1.75×1010L,占全球總產(chǎn)量的38%,其44%的交通燃料為乙醇.目前看來(lái),物理化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物技術(shù)的交叉,融合將是生物質(zhì)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).
1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    我國(guó)對(duì)生物質(zhì)能源利用極為重視,已連續(xù)在四個(gè)五年計(jì)劃將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,開(kāi)展了生物質(zhì)能利用新技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),取得了較大的進(jìn)展.生物質(zhì)氣化方面,近年來(lái)國(guó)內(nèi)科研單位取得了明顯進(jìn)展.中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所在循環(huán)流化床氣化發(fā)電方面取得了一系列進(jìn)展,已經(jīng)建設(shè)并運(yùn)行了多套氣化發(fā)電系統(tǒng);中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所在生物質(zhì)流態(tài)化氣化技術(shù)、內(nèi)循環(huán)錐形流化床富氧氣化技術(shù)方面取得了成果;西安交通大學(xué)近年來(lái)一直致力于生物質(zhì)超臨界催化氣化制氫方面的基礎(chǔ)研究;中國(guó)科技大學(xué)進(jìn)行了生物質(zhì)等離子體氣化、生物質(zhì)氣化合成等技術(shù)的研究;山東大學(xué)研究了固定床氣化技術(shù).目前氣化技術(shù)已進(jìn)入應(yīng)用階段,特別是生物質(zhì)氣化集中供氣技術(shù)和中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù),由于投資較少,比較適合農(nóng)村地區(qū)分散利用,具有較好的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益.
    生物質(zhì)固化成型方面,從20世紀(jì)80年代中期起我國(guó)開(kāi)始了成型燃料的開(kāi)發(fā)研究,通過(guò)引進(jìn)、消化國(guó)外先進(jìn)機(jī)型,研制出各種類(lèi)型的適合我國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)成型機(jī),用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了HPB2Ⅲ型液壓驅(qū)動(dòng)式雙向擠壓秸稈成型機(jī),并進(jìn)行了市場(chǎng)化的積極探索.總體來(lái)看,目前我國(guó)的生物質(zhì)固化成型裝備距國(guó)際先進(jìn)水平還有不小的差距.
我國(guó)生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的研究尚處于起步階段.1997年,沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)的董良杰,采用Kissinger法和Dzawai法對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證,開(kāi)展了木屑及其組分熱裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究.中國(guó)科技大學(xué)研制了一種電熱式快速流化床生物質(zhì)熱解液化設(shè)備,可以用于各種固體生物質(zhì)的液化.我國(guó)是世界上沼氣利用開(kāi)展的較好的國(guó)家,生物質(zhì)沼氣技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,污水處理的大型沼氣工程技術(shù)也進(jìn)入了商業(yè)示范和初步推廣階段.目前已建成農(nóng)村戶用沼氣池近1.7×107個(gè),建成大中型沼氣工程2400多處,形成了年產(chǎn)超過(guò)8×109m3沼氣的生產(chǎn)能力.
2 生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)概述
    生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)主要包括生物質(zhì)氣化技術(shù),生物質(zhì)固化成型技術(shù)、生物質(zhì)熱解液化技術(shù)和沼氣技術(shù).其主要涉及到物理、化學(xué)、生物等多學(xué)科領(lǐng)域的交叉、滲透.2.1 生物質(zhì)氣化技術(shù)生物質(zhì)氣化是在不完全燃燒條件下,利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作氣化劑,將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為含CO,H2,CH4等可燃?xì)怏w的過(guò)程.目前氣化技術(shù)是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)中最具實(shí)用性的一種.氣化反應(yīng)過(guò)程同時(shí)包括固體燃料的干燥、熱分解反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng).
目前氣化技術(shù)主要的研究方向如下:
    (1)新的氣化方法和氣化工藝的研究.郭建維利用廢棄的白木屑在流化床生物質(zhì)氣化系統(tǒng)上進(jìn)行了催化裂解氣化實(shí)驗(yàn)研究,在制備了多種鎳基催化劑的條件下,對(duì)不同催化劑的裂解氣化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià).日本東京工業(yè)大學(xué)建立了高溫空氣氣化的實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)煤和廢棄物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并于1999年由吉川邦夫提出了高溫空氣氣化的初期理
論框架.卡爾森.P將高溫空氣氣化技術(shù)與IGCC
相結(jié)合形成MEET2IGCC系統(tǒng),空氣過(guò)剩系數(shù)可以大大減少、合成煤氣熱值得到較大提高、系統(tǒng)熱效率可達(dá)40%以上等優(yōu)點(diǎn).
    (2)生物質(zhì)氣凈化技術(shù)和洗焦廢水的處理.目前生物質(zhì)氣化去除焦油的方法主要包括普通方法和催化裂解法.普通方法去焦油產(chǎn)生的洗焦廢水容易造成二次污染.張文華采用好氧生物處理技術(shù)來(lái)處理洗焦廢水,用首都師范大學(xué)生物系保存的兩株假單胞菌混合后對(duì)氣化洗焦廢水進(jìn)行生物降解,當(dāng)洗焦廢水濃度為100mlΠL時(shí),COD去除率可達(dá)到81.4%.催化裂解法是在一定溫度下,使用催化劑把焦油分解成永久性小分子氣體,裂解后的產(chǎn)物與燃?xì)獬煞窒嗨?避免了洗焦廢水的污染問(wèn)題.常見(jiàn)的催化劑有鎳基、木炭和白云石催化劑.鎳基催化劑活性高,但易被氣化過(guò)程中所生成焦炭覆蓋其活性表面使活性下降,而且目前使用鎳基催化劑成本比較高.吳正舜采用高溫以及木炭催化的雙重功效對(duì)焦油裂解進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,裂解操作溫度控制在800℃以上時(shí),對(duì)燃?xì)庵械慕褂陀忻黠@的裂解作用.
    (3)超臨界水生物質(zhì)催化氣化制氫技術(shù).在超臨界水中進(jìn)行生物質(zhì)的催化氣化,生物質(zhì)的氣化率可達(dá)到100%,氣體產(chǎn)物中H2的體積百分含量甚至可超過(guò)50%,反應(yīng)不生成焦油、木炭等副產(chǎn)品.對(duì)于含水量高的濕生物質(zhì)可直接氣化,不需要高能耗的干燥過(guò)程.西安交大動(dòng)力工程多相流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展了這方面的研究,設(shè)計(jì)了一套連續(xù)反應(yīng)式超臨界水生物質(zhì)催化氣化制氫實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)葡萄糖液模型化合物和花生殼的超臨界水催化氣化進(jìn)行了研究,討論了反應(yīng)物、催化劑、反應(yīng)條件等因素的影響運(yùn)用過(guò)渡態(tài)理論,對(duì)羧甲基纖維素鈉(CMC)和鋸木屑ΠCMC的超臨界水氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究.由于在超臨界水氣中所需的溫度和壓力對(duì)設(shè)備要求比較高,這方面的研究目前還主要停留在小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究階段.
2.2 生物質(zhì)固化成型技術(shù)
    生物質(zhì)原料作為燃料存在能量密度小、運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本高、占用空間大等缺點(diǎn),這成為制約生物質(zhì)資源規(guī)?；玫?ldquo;瓶頸”;生物質(zhì)固化成型技術(shù)是將分散的的各類(lèi)生物質(zhì)原料經(jīng)干燥、粉碎到一定粒度,在一定的溫度、濕度和壓力條件下,使原料顆粒位置重新排列并發(fā)生機(jī)械變形和塑性變形,成為規(guī)則形狀的密度較大的固體燃料.固化成型燃料既可以提高原料的密度、減少運(yùn)輸和儲(chǔ)運(yùn)成本,又可以改善原料的燃燒性能、提高燃燒效率,是解決生物質(zhì)資源規(guī)?；玫挠行Х椒?
    生物質(zhì)固化成型技術(shù)主要的研究方向如下:
    (1)生物質(zhì)固化成型工藝的研究.生物質(zhì)成型工藝主要分為濕壓成型、熱壓成型和炭化成型.熱壓成型是目前普遍采用的生物質(zhì)壓縮成型工藝,其工藝過(guò)程一般可分為原料粉碎、干燥混合、擠壓成型和冷卻包裝等幾個(gè)環(huán)節(jié).針對(duì)不同的原料種類(lèi)、粒度、含水率等影響因素,應(yīng)采用不同的工藝類(lèi)型、工藝流程.樊峰鳴以玉米秸稈、大豆秸稈為原料,采用改進(jìn)型生物質(zhì)秸稈成型機(jī),就大粒徑秸稈粒度、含水率等對(duì)成型密度、抗水性影響因素進(jìn)行了研究.結(jié)果發(fā)現(xiàn),原料含水率在8%～15%時(shí)均很容易壓縮成型,在12%左右成型效果最佳.
    (2)生物質(zhì)壓縮成型機(jī)的研究.生物質(zhì)壓縮成型機(jī)主要分為螺旋式、活塞式和壓輥式.壓輥式又分為平模式和環(huán)模式.螺旋擠壓式成型機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用最早,但成型部件(尤其是螺桿)磨損嚴(yán)重和單位產(chǎn)品能耗高;活塞式成型機(jī)靠活塞的往復(fù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng),按驅(qū)動(dòng)動(dòng)力可以分為機(jī)械驅(qū)動(dòng)式和液壓驅(qū)動(dòng)式;壓輥式成型機(jī)主要用于生產(chǎn)顆粒狀成型燃料.其主要工作部分是由壓輥和壓模組成,原料在壓輥的作用下被壓入壓膜上的成型孔內(nèi).目前的成型設(shè)備及配套設(shè)備缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),不同的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的成型機(jī)千差萬(wàn)別,成型機(jī)對(duì)各種原料的適應(yīng)性差,使成型設(shè)備的生產(chǎn)難以產(chǎn)業(yè)化.
    (3)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性的研究.成型燃料的燃燒特性對(duì)于燃燒過(guò)程的結(jié)焦現(xiàn)象有很大的影響,其數(shù)據(jù)一般通過(guò)熱重分析試驗(yàn)獲得.生物質(zhì)成型燃料因?yàn)槊芏群湍芰棵芏鹊淖兓约靶螤畹纫蛩氐挠绊?其燃燒特性與松散生物質(zhì)原料不同.余有芳、盛奎川研究了棉桿成型塊等生物質(zhì)固體燃料在小型移動(dòng)層上吸式熱解燃燒爐中的熱特性.結(jié)果表明,密度較大的棉桿成型塊升溫速率和降溫速率均較低,揮發(fā)份的逸出時(shí)間增加,高溫燃燒時(shí)間延長(zhǎng).目前對(duì)于成型生物質(zhì)燃料的燃燒特性及其燃燒時(shí)的結(jié)焦現(xiàn)象的研究還很少,阻礙了成型燃料的廣泛應(yīng)用.
2.3 生物質(zhì)液化技術(shù)
    生物質(zhì)液化技術(shù)主要是指生物質(zhì)的熱裂解液化.生物質(zhì)的熱裂解液化是指在中溫(500℃)高加熱速率(可達(dá)1000℃Πs)和極短的氣體停留時(shí)間(約2s)的條件下生物質(zhì)發(fā)生的熱降解反應(yīng),生成的氣體經(jīng)快速冷卻后可獲得液體生物油,所得的油品基本上不含硫、氮和金屬成分,是一種綠色燃料.生產(chǎn)過(guò)程在常壓和中溫下進(jìn)行,工藝簡(jiǎn)單、成本低、裝置容易小型化、產(chǎn)品便于運(yùn)輸、存儲(chǔ),因此生物質(zhì)熱解液化技術(shù)受到國(guó)際上的廣泛重視.
生物質(zhì)液化涉及的研究?jī)?nèi)容如下:
    (1)熱裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及機(jī)理的研究.目前熱解工藝技術(shù)未能供商業(yè)化運(yùn)營(yíng),主要原因是生物質(zhì)熱解過(guò)程十分復(fù)雜,對(duì)其原理的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,這在很大程度上制約了熱解技術(shù)的提高與發(fā)展.為制定合理的熱解工藝、有效地利用生物質(zhì)熱解技術(shù),必須對(duì)生物質(zhì)熱解反應(yīng)過(guò)程作深入的研究.Lanzetta對(duì)玉米和小麥秸稈的等溫?zé)崾е貏?dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在較低溫度時(shí),熱解為單段反應(yīng)過(guò)程,此過(guò)程生成焦炭和揮發(fā)份;當(dāng)反應(yīng)溫度在247℃以上時(shí),明顯分為兩個(gè)反應(yīng)階段.第一階段形成揮發(fā)份和固相中間體,在第二階段這種固相中間體進(jìn)一步裂解成揮發(fā)份和固體殘?jiān)?第一階段比第二階段熱解速度快得多,與釋放出的大量揮發(fā)份有關(guān).
    (2)熱裂解裝置的研究.在生物質(zhì)快速熱裂解的各種工藝中,反應(yīng)器的類(lèi)型及其加熱方式的選擇,在很大程度上決定了產(chǎn)物的最終分布.常用的制取生物質(zhì)液體燃料的反應(yīng)器都具有加熱速率快、反應(yīng)溫度中等、氣相停留時(shí)間短等共同特征.常見(jiàn)的幾種反應(yīng)器有旋轉(zhuǎn)錐式、流化床式、固定床式、攜帶床式等.
    (3)生物油成分和理化特性的分析.確定生物油的主要組成成分有利于生物油的應(yīng)用,目前,各研究單位均采用色質(zhì)聯(lián)機(jī)分析技術(shù),對(duì)其進(jìn)行初步定量分析.如果將生物油應(yīng)用于現(xiàn)有的燃燒設(shè)備,就必須采用一定的手段和方法測(cè)定生物油的某些理化性質(zhì),如粘度、水分、熱值等.生物油理化特性和組成成分分析,可以對(duì)生物油進(jìn)行進(jìn)一步的精制處理提供依據(jù).
    (4)新型液化技術(shù).主要包括加壓液化和超臨界液化.生物質(zhì)加壓液化是在較高壓力下的熱轉(zhuǎn)化過(guò)程,溫度一般低于快速熱解.Yokoyama等開(kāi)發(fā)出了一套在高壓惰性體中用Na2CO3等催化劑、不使用CO或H2等還原性氣體的生物質(zhì)液化技術(shù).超臨界液化是利用超臨界流體良好的滲透能力、溶解能力和傳遞特性而進(jìn)行的生物質(zhì)液化.劉孝碧、曲敬序等在間歇高壓釜實(shí)驗(yàn)裝置上,采用乙醇和水在亞Π超臨界狀態(tài)下對(duì)玉米秸稈進(jìn)行液化反應(yīng),考察了乙醇摩爾含量對(duì)玉米秸稈在超Π亞臨界乙醇-水中萃取過(guò)程的影響,并對(duì)液化產(chǎn)物進(jìn)行了初步分析.研究結(jié)果表明,隨著乙醇摩爾分?jǐn)?shù)的增加,玉米秸稈液化的轉(zhuǎn)化率和萃取率呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),油溶物含量增大,有機(jī)水溶物含量減小.
2.4 沼氣技術(shù)
    沼氣是把有機(jī)物質(zhì)在一定條件下經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵作用而生成的以甲烷為主的可燃?xì)怏w.沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳,屬中等熱值燃?xì)?沼氣既能有效處理有機(jī)廢物、改善衛(wèi)生狀況,而且還可提供大量清潔能源.沼氣技術(shù)的研究和大力推廣,對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境和保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)快速發(fā)展有重大意義.
沼氣技術(shù)涉及的主要內(nèi)容和方向如下:
    (1)沼氣發(fā)酵技術(shù).沼氣發(fā)酵技術(shù)是指從發(fā)酵原料到產(chǎn)出沼氣的整個(gè)過(guò)程所采用的技術(shù)和方法,主要包括原料的預(yù)處理,接種物的選取和富集,消化器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等一系列技術(shù)措施.沼氣發(fā)酵對(duì)厭氧環(huán)境、接種物-菌種選擇與富集培養(yǎng)、合理配料、料液pH值、發(fā)酵溫度等條件有嚴(yán)格的要求.常用的幾種消化器包括高速消化器、接觸式厭氧工藝、厭氧過(guò)濾器等.目前的研究主要集中在大中型沼氣工程的發(fā)酵工藝和小型沼氣池的商品化方面.
    (2)沼氣發(fā)電技術(shù)與沼氣燃料電池技術(shù).沼氣燃燒速度慢,造成沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒持續(xù)期長(zhǎng),燃燒效率低,后燃嚴(yán)重.為此通常采用柴油引燃和快速燃燒系統(tǒng)等措施.燃料電池是將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,具有能量轉(zhuǎn)化效率高、污染低、既可集中供電也可分散供電的特點(diǎn).目前的研究主要集中在提高沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)效率和沼氣燃料電池性能方面.
    (3)沼氣的綜合利用技術(shù).以沼氣設(shè)施為紐帶,以沼氣綜合利用技術(shù)為核心的各種“生態(tài)農(nóng)業(yè)模式”,并以各種資源進(jìn)行了有效整合和綜合利用,既改善了生態(tài)環(huán)境,又提高了資源的利用率.涂國(guó)平、賈仁安等以江西丘陵紅壤為對(duì)象,研究了沼氣生態(tài)工程對(duì)提高土壤有機(jī)含量的作用.但目前總體來(lái)講,對(duì)于“生態(tài)農(nóng)業(yè)模式”中的具體技術(shù)細(xì)節(jié)尚缺乏深入研究,對(duì)綜合利用的研究深度和規(guī)范性有待提高.
3 我國(guó)生物質(zhì)能研究應(yīng)用中存在的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)策略
3.1 存在的問(wèn)題
    我國(guó)在生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)方面取得了巨大成績(jī),但技術(shù)水準(zhǔn)卻與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距;在我國(guó)現(xiàn)實(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中,還存在一些消極因素制約和阻礙著生物質(zhì)能利用技術(shù)的發(fā)展、推廣和應(yīng)用.
    (1)由于資源分散,收集手段落后,我國(guó)的生物質(zhì)能利用工程的規(guī)模很小,離產(chǎn)業(yè)化尚有一段距離;設(shè)備管理水平差,設(shè)備利用率低,轉(zhuǎn)換效率較低.
    (2)生物質(zhì)能中的關(guān)鍵技術(shù)還未能完全解決.如:厭氧消化產(chǎn)氣率低,氣化利用中的焦油問(wèn)題,沼氣發(fā)電與氣化發(fā)電效率較低等.
    (3)民眾對(duì)于生物質(zhì)能源還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)和熱情.
3.2 應(yīng)對(duì)策略
    (1)針對(duì)生物質(zhì)資源分散、收集困難的特點(diǎn),應(yīng)
大力開(kāi)展小型生物質(zhì)利用設(shè)備的研制和推廣,因地制宜,建立分散、獨(dú)立的生物質(zhì)能源系統(tǒng).
    (2)國(guó)家應(yīng)加大對(duì)生物質(zhì)能源研究的投入,集中精力和資金,重點(diǎn)研究一項(xiàng)或幾項(xiàng)適合國(guó)情生物質(zhì)能利用技術(shù),并解決其關(guān)鍵問(wèn)題,爭(zhēng)取在盡快的時(shí)間推廣使用,實(shí)現(xiàn)商業(yè)化.
    (3)加大對(duì)生物質(zhì)能企業(yè)的扶持力度,鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)生物質(zhì)能的研究開(kāi)發(fā),對(duì)采用生物質(zhì)能技術(shù)的企業(yè)適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)貼.各級(jí)政府應(yīng)盡快制定和落實(shí)相關(guān)優(yōu)惠政策,如減免稅、價(jià)格補(bǔ)貼、貼息貸款和電力上網(wǎng)等,鼓勵(lì)生產(chǎn)和消費(fèi)生物質(zhì)能源.
    (4)加強(qiáng)對(duì)民眾進(jìn)行生物質(zhì)能技術(shù)的宣傳.
4 結(jié)論
    鑒于傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭、能源需求的日益增長(zhǎng)和生物質(zhì)的特點(diǎn),以及生物質(zhì)對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全的作用越來(lái)越突出.因此,世界各國(guó)都展開(kāi)了廣泛的研究,也取得了一定的成果.本文對(duì)生物質(zhì)能的現(xiàn)代化利用技術(shù)進(jìn)行了闡述,包括生物質(zhì)氣化,固化成型,生物質(zhì)液化技術(shù)以及沼氣技術(shù),分析了國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)能研究的主要方向,對(duì)目前生物質(zhì)利用中存在的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)策略提出了意見(jiàn)和建議.由于生物質(zhì)能利用的復(fù)雜性和系統(tǒng)性,現(xiàn)有的技術(shù)水平距商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用尚有一段距離,普遍存在著設(shè)備能量轉(zhuǎn)化率不高以及對(duì)各種技術(shù)的機(jī)理研究不夠深入等問(wèn)題.對(duì)此,建議國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)相關(guān)研究的投入和對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的扶持力度。