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3、生物化学转化技术方面
沼气的利用
沼气发酵是利用有机废弃物,如农作物秸秆、粪便、有机废水等转化为气体燃料。这一过程通常含有3个阶段:水解阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。沼气发酵装置在处理高含水有机废物方面是非常有用的。截止到1996年底,我国推广农村户用沼气池602万口,供2500万人使用;沼气工程592处,总池容33.5×10^4m^3,供10.2万户用气;城镇生活污水净化沼气池5.2万座,总池容180.8×10^4m^3,年产沼气2305×10^4m^3,供2.8万多户用气。沼气发酵系统与农业结合十分密切,能有效地促进农村经济的发展,有利于保护农村生态环境,使农业发展走可持续发展之路[3,6]。
填埋垃圾制取沼气也是处理城市生活垃圾、有效利用生物质能的主要方法。杭州天子岭垃圾填埋场是我国第一座大型按卫生填埋要求设计并采用合理填埋规划和工艺的城市生活垃圾无害化处理工程。1991年6月正式运行,库容600万m^3,能消纳全杭州日产1320t垃圾,运行费用5元/t,现已进入产沼气高峰期[8]。
生物质制取燃料酒精
纯酒精或汽油和酒精的混合物都可作一次性燃料。制液体酒精的原料可分为3大类:一是含糖类,如甘蔗;二是含纤维素类,如农作物秸秆、颖壳,木材和其加工剩余物等;三是含淀粉类,如甘薯、玉米、小麦等。根据生物质所含成分的不同,其液化方法也不同,但其技术都已很成熟。
2017年中国生物质能应用技术的展望
生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40%来自生物质能,我国农村能源的70%是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、高效开发利用,必然愈来愈受到人们的重视。因此,科学地利用生物质能,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。
目前,我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员,已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系,对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究,完成一批具有较高水平的研究成果,部分技术已形成产业化,为今后进一步研究开发,打下了良好的基础。
从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看,,我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。
1、高效直接燃烧技术和设备
我国有12亿多人口,绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料,是农村居民的主要能源,开发研究高效的燃烧炉,提高使用热效率,仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起,不仅带动农村经济的发展,而且加速化石能源,尤其是煤的消费,因此开发改造乡镇企业用煤设备(如锅炉等),用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后,加工成型为定型的燃料,结合专用技术和设备的开发,在我国将会有较大的市场前景,家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料,推广应用工作,将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。
2、集约化综合开发利用
生物质能尤其是薪材不仅是很好的能源,而且可以用来制造出木炭、活性炭、木醋液等化工原料。大量速生薪炭材基地的建设,为工业化综合开发利用木质能源提供了丰富的原料。由于我国经济不断发展,促进了农村分散居民逐步向城镇集中,为集中供气,提高用能效率提供了现实的可能性。将来应根据集中居住人口的多少,建立能源工厂,把生物质能进行化学转换,产生的气体收集净化后,输送到居民家中作燃料,提高使用热效率和居民生活水平。这种生物质能的集约化综合开发利用,既可以解决居民用能问题,又可通过工厂的化工产品生产创造良好的经济效益,也为农村剩余劳动力提供就业机会。因此,从生态环境和能源利用角度出发,建立能源材基地,实施“林能”结合工程,是切实可行的发展方向。
农村有着丰富的秸杆资源,大量秸杆被废弃和田间直接燃烧,既造成大量的生物质能的浪费,也给大气带来了严重的污染。因此,用可再生的生物质能高效转化在将来会有较好的发展前景。
3、生物质能的创新高效开发利用
随着科学技术的高速发展,生物质能的发展将依赖创新技术来实现更大的发展。生物质能新技术的研究开发如生物技术高效低成本转化应用研究,常压快速液化制取液化油,催化化学转化技术的研究,以及生物质能转化设备如流化床技术等是研究热点,一旦获得突破性进展,将会大大促进生物质能开发应用。
4、城市生活垃圾的开发利用
生活垃圾数量以每年8%~10%的快速递增,工业化开发利用垃圾来发电,焚烧集中供热或气化产生煤气供居民使用,有很大的发展潜力。
5、能源植物的开发
大力发展能生产“绿色石油”的各类植物,如油棕榈、木戟科植物等,为生物质能利用提供丰富的优质资源。
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