【文章內(nèi)容簡介】 也受到了美國總統(tǒng)布什的重視，并 在 2021年 的 全國致辭 大會 中指出 ， 生物質(zhì)能的開發(fā)和利用技術的相關研究 要 在 未來的 六年內(nèi)完成 ， 確保至 2025年，75個百分點的進口石油江北 美國自產(chǎn)的 生物質(zhì)燃料 替代 。 2021年 9月，“世界經(jīng)合組織”的 報告 就 指出 ：世界 各國 及地區(qū) 政府 ， 有責任為生物質(zhì)能源的研發(fā)和使用提供支持和鼓勵，使之與 傳統(tǒng) 化石能源的 價 格相當，從而實現(xiàn)替代的最終目的 [5]。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文 4 在 以上所提到的幾個致力于生物質(zhì)能開發(fā)和使用的國家中 ， 對于 生物質(zhì)能 的研 發(fā)工作 ，主要聚集 在氣化、直燃、 固化和液化 等這幾個方向 [6]。 在生物質(zhì)氣化方向較為成功的案例有 奧地利 的以 木材剩余物 為主要燃料 的區(qū)域供電計劃 ； 加拿大 建設了 12個實驗室 致力于 生物質(zhì) 氣 化技術 的 研究 ；瑞典和丹麥實行的生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的計劃。值得一提的是， 弗瑞爾和巴里 的專利： 生物質(zhì)循環(huán)流化床 的快速熱解技術及其配套 設備 ，終于在 1998年發(fā)布了，這無異于給生物質(zhì)能源行業(yè)打了一針興奮劑 。 就目前而言， 已 被成功 開發(fā)的 直接燃燒 技術有： 能夠 使用 林 副 產(chǎn)品 （如枯枝落葉）和林產(chǎn)品 加工剩余 的廢棄 物 （ 如家具廠的邊角料 ）的 燃燒蒸汽鍋爐 。 至于固化成型 技術，主要有 以下 三大類：螺旋擠壓成 棒狀 （以日本為主）， 活塞 擠壓 成圓 柱 型 （歐洲各國），內(nèi)壓滾筒 成 顆粒狀 （美國 ） 。 生物質(zhì)也可以在特定條件下，液化成其他利用性更廣泛的原材料， 如乙醇 ，就是 利用生物發(fā)酵或酸水解 的 技術 而生產(chǎn) ， 可 作為 汽車 的燃料 使用，同時他還是一種重要的工業(yè)原料 。 各個國家 ， 因 地理和國家情況的不同而導致使用原料上的差異，譬如加拿大使用的是 木質(zhì) 材料，比利時則是使用甘蔗， 美國 卻是使用農(nóng)林生物質(zhì)和玉米 。 國內(nèi)對生物質(zhì)能源開發(fā)和使用的政策與現(xiàn)狀 對于當今社會而言，國家擁有的石油的存儲量，直接關系到一個國家的發(fā)展。 我國乃是一個石油嚴重貧缺的國家，已探明的僅占世界石油存儲量的 2%。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示，2021年， 我國的石油消耗量約為 ，而 我國的進口原油 就 已經(jīng) 達 到了 1億 4千萬 噸以上， 成品油也接近了 3700萬噸，進口石油占了我國石油總消耗量的一半以上 ， 預計這個份額在未來還會增加， 情勢十分嚴峻。 就是由于這個 ， 國家對于生物質(zhì) 能 的研發(fā) 投入，真的 是不遺余力 ， 己 經(jīng)連續(xù) 4次 列入國家 重點科技攻關項目， 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 展 開 的 生物質(zhì) 研發(fā)和應用項目有 農(nóng)村 沼氣池 建設 、節(jié)柴炕灶 的設計與應用 、生物質(zhì)壓塊成型、生物質(zhì)液體燃料 的制取 等。 2021年 的 第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議 ， 決策 通過了《可再生能源法》 ， 于 2021年 開始實施 ， 與之相關的 決策將會陸續(xù)出臺，從法律上確定了可再生能源 在現(xiàn)有能源 體系 中的戰(zhàn)略 地位。 我國 用來提取乙醇的 主要 原料是玉米， 據(jù)不完全統(tǒng)計，我國 2021年的燃料乙醇產(chǎn)量就已經(jīng)達到了 102萬噸。其它原料譬如 小麥和木薯 等 ，鑒于提取成本較為高昂 ，中央財政 研究 決定 通過出售國債、減免稅收、經(jīng)濟補貼等鼓勵政策， 來支持 燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。 燃料乙醇 2021年的 補貼 標準是 1373元 每噸，同時國家對于 以玉米為原料 的 企業(yè) ， 將減免 5個百分點 的消費稅 和 增值稅 的 17%。 在支持燃料乙醇生產(chǎn)的基礎上， 國 改委 研究 決定 ， 在 2021到 2021年期間，實現(xiàn) 生物質(zhì)高 新 技術 的 產(chǎn)業(yè)化 ，力圖在“十一五 ”末達到 生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)替代 1*10^7噸石 油和 5*10^6萬噸標準煤的 成效 [7]。 雖然 我國 的 生物質(zhì)能 研發(fā)工作起步較 其他國家略 晚， 但是隨著 我國科技的 發(fā)展 和水平的提高， 生物質(zhì)能 的研發(fā) 工作 正有條不紊的進行著，并且取得了一些耀眼的成績 。 自80年代起，生物質(zhì) 的研 究與開 發(fā) 就被 列入國家攻關計劃，并投入 不菲 ，特別是在 氣化、杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文 5 固化、熱解和液化 領域，已 初步形成 了中國特色社會主義的 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)。 相比較于其他的生物質(zhì) 能 研發(fā)領域，氣化 算是 在我國發(fā)展較為迅捷的了 ， 生物質(zhì)燃料的氣化 應用在供 熱、供氣 和 發(fā)電 上 。 致力于氣化研究的機構有中國林科院，山東能研所和廣州能研所，此外，北京農(nóng) 機院和浙江大學等也都擁有自己的生物質(zhì)氣化研究項目。中國林科院的研發(fā) 成果有 上吸式氣化爐 （ 在 80年代研發(fā)成功，主要 用于集中供熱、供氣，并 在黑龍江、福建 得到了有效地應用 ）、可 民用的氣化系統(tǒng)（以枝椏為原料，需要對枝椏進行削片處理）、應用內(nèi)循環(huán)的流化床 的 氣化系統(tǒng)（以秸稈為原料， 氣化熱效率高達70%， 制得 煤氣 的 熱值 接近于中等程度）。 山東省能源研究 研 制的 是 下吸式氣化爐 ， 該設備乃是用于處理農(nóng)業(yè)廢棄物，在農(nóng)民聚集的 地區(qū) 發(fā)展較快 ，現(xiàn) 已 成 產(chǎn)業(yè) 。 廣州能源 研究所研發(fā)成功的 是 應用外循環(huán)流化床氣化技術的 氣化發(fā)電系統(tǒng)， 產(chǎn)能達 180Kw,該 系統(tǒng)所使用的原料乃是木粉和木屑 ， 制取的煤氣既可以作為干燥熱源又可以用于發(fā)電 [8]。 于 80年代中期開始研發(fā)的生物質(zhì)固化成型技術 ， 經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展， 現(xiàn)已 實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，主要 以木屑為原 材 料 制作 棒狀成型物 為主 。 在生物質(zhì)固化成型技術方面建樹最多的還是中國林科院，在 1990年 ，在與江蘇 東海糧機廠 的 合作 下，研發(fā)出了 單雙頭兩種型號的棒狀成型機， 8年后， 江蘇正昌集團 主動尋找到了中國林科院并尋求 合作，內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機 也就理所應當?shù)?研發(fā)成功 了 。 生物質(zhì)燃燒器的研究意義 在礦物 資源日益枯竭的 今天 ， 已經(jīng)不允許我們像以 前那樣鋪張浪費現(xiàn)有資源了， 反而有了幾分使命感去堅決履行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并以保護 自然資源和生態(tài)環(huán)境為出發(fā)點， 以科學的態(tài)度去尋求 以循環(huán)經(jīng)濟、生態(tài)經(jīng)濟為指導的綠色可再生能 源。生物質(zhì)能源不僅能 夠符合這些 要求， 同時 它還擁有多功用 、多效益、簡便易得等特點 ， 能 夠支持 國家重大戰(zhàn)略 的實施 。生物質(zhì)燃燒器作為最為成熟和廣泛的開發(fā)生物質(zhì)能 的一種方式，它的 科學研發(fā)和 使用并將 給我們 帶來長遠而重大的影響，具體 的 表現(xiàn) 如下： 有利于解決“三農(nóng)”問題 “三農(nóng)”問題 一直是我國 社會形態(tài) 的重大 研究課題 ， 也 是關系 到 我國經(jīng)濟 能否健康發(fā)展和是否 能夠全面 建設小康社會的關鍵性問題， 是 直接 關系到 8億 多 農(nóng)村居民和 1億 多農(nóng)民工 人 切身利益 的重大決策性問題 。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè) 作為一種 多功用 的新興產(chǎn)業(yè)， 不僅占據(jù)著食品、醫(yī)藥、家具等領域，并逐步開始向 能源、生物 基材料、林木化工 等眾多領域擴展。對于 以后 的 農(nóng)民 而言 ，他們 的工作 不 僅僅是為了 生產(chǎn)食物， 同時 也 在 生產(chǎn)能源和化學制品 等 的基礎材料 。 以 一家四口擁有 10畝地， 1畝地 每年生產(chǎn)的秸稈（秸稈的收購價為 200元每噸） 的平均水平來計算，農(nóng)民的 人均收入 將 增加 500元左右 ，同時 ， 農(nóng)戶還可以承包山頭和土地來種植經(jīng)濟產(chǎn)物 來 增加收入 ，將有效的解決 農(nóng)民收入偏低的現(xiàn)狀。 有利于保證國家能源安全 所謂的 能源安全 ，指的是對一國經(jīng)濟發(fā)展和國防至關重要的能源的供應安全， 其實 ，能源安全還應包括 能源生產(chǎn)與使用 過程 的 安全。 我國地域?qū)拸V，物資豐饒，但是轉(zhuǎn)向能杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文 6 源這一塊上，卻非如此。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，我國自產(chǎn)的能源遠遠不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求，特別是石油，乃是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈，僅 2021，進口石油的總量就達到了 ，占我國石油消耗量的 50%還多一點，極度依賴于進口。我國的這種變態(tài)的 能源供應狀態(tài)，無異于玩火自焚，無異于將自己的心臟交到他人的手上， 能源安全迫在眉 睫 。據(jù) 有關專家推測 ，我國 所擁有的煤炭僅供再 利用 150年 ，而存儲的石油將極有可能在 2037全部耗盡。 由此可見，在沒有進口的情況 下，我國的能儲量將難以支持我國 未來幾 十年的發(fā)展 ，能源的需求與供給已經(jīng)出現(xiàn)斷層 。 結合我國現(xiàn)狀可知， 將 國家 經(jīng)濟 的發(fā)展依靠化石能源的做法是不可行的 ，有且只有發(fā)展新型的替代能源，才能有效地解決能源安全問題。 我國 大部分地域處于氣候溫潤的亞熱帶，生物資源豐饒，分布寬廣，可供開發(fā)使用的物質(zhì)也不在少數(shù) ， 如能大力開 發(fā)使用生物質(zhì)能源，就可改善我國的能源消費架構，降低我國對進口石油 的依賴性，保障能源安全。 有利于改善 環(huán)境 自建國以來，煤炭的使用量就一直占據(jù)我國能源消費總量的大頭，接近 70多年 的開發(fā)和使 用 ， 已經(jīng) 對 我們的生存環(huán)境帶來了巨大的影響，例如城市霧霾天氣 ，酸雨 現(xiàn)象，屢見不鮮。說到酸雨，值得人們注意的是受 酸雨 影響的區(qū)域 面積 總和已超我國 國土 總面積的三分之一， 直接 經(jīng)濟損失占到 國民生產(chǎn)總值 的 兩個百分點 。 以此同時，生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)異常（區(qū)域性的生物滅絕） 、大 氣 問題 （ ） 日益 嚴重 ，己嚴重影響我國 的 社會發(fā)展和人民 生活的健康。由此可見， 在未來的能源發(fā)展 規(guī)劃 中， 我們 有必 要兼顧 能源的清潔性和對環(huán)境的無害性 ，力圖 不再給滿目瘡痍的生存環(huán)境再添傷疤。 生物質(zhì)能 來于環(huán)境， 使用之后 又可回 歸 于環(huán)境， 是一種能夠滿足 當今社會要求的優(yōu)質(zhì) 能源。生物質(zhì)能的開發(fā)和使用 ，不但有利于改善環(huán)境， 還可以變廢為寶（如垃圾發(fā)電）， 增加自然資源的利用率。因此，加快生物質(zhì)能源的開發(fā)利用進程 ， 是有效 保護和改善環(huán)境、實現(xiàn)科學的可持續(xù)發(fā)展 和替代化石能源 的重大舉措 。 原 材 料 在我 們 的日用生活品中，幾乎都是與 石油副產(chǎn)品 有所關聯(lián) ， 如果 石油 的供應出現(xiàn) 短缺， 必將導致 石油副產(chǎn)品 的供應量不足 ， 與之相關的物品，如化學材料、工程材料、電子材料 等 也會 紛紛 告 急 ， 從而引起物價上漲， 擾亂市場經(jīng)濟，影響社會的和平與發(fā)展 。開發(fā) 和使用 可替代 石油副產(chǎn)品的 新材料 ， 將是 僅次于開發(fā)和使用新能源， 關系 到國家發(fā)展的重要決策。 生物質(zhì)材料的 適用性廣，可用范圍也大， 將 是替代石油副產(chǎn)品的不二之選。 鑒于 生物質(zhì)材料的 多樣性，他的 開發(fā)和使用， 將會是一場曠日持久的大戰(zhàn)役，在此過程之中，極有可能爆發(fā)技術革命，引領新的潮流發(fā)展 。 生物質(zhì)能的應用 展望 生物質(zhì)能 是能源家族中的重要成員 ， 據(jù)估計 ， 下個世紀的 能源消費 比例中， 生物質(zhì)能 將獨占鰲頭 ， 達到 40%，這 對于 生物質(zhì)資源豐富的 我國來說，既是機遇，同時也是 巨大的 挑戰(zhàn)。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文 7 我國 擁有充沛 的生物質(zhì) 自然 資源，僅 我國農(nóng)村 ， 秸桿 的 年產(chǎn)量 就 可 高 達 6億 噸 ，如果我國的生物質(zhì) 資源能夠充分 有效地的利用，不但能滿足國內(nèi)的能源消耗 和改善能源消費結構 ，而且還能夠向外出口生物質(zhì)能產(chǎn)品，增加國家的外匯存儲，這是機遇 。 而挑戰(zhàn)就是：雖然 我國已 經(jīng)擁 有一批長期從事生物質(zhì) 能研發(fā) 的專家學者 ， 研發(fā)工作也已成 體系，同時 也 取得了 一批具有較高水平的研究成果， 甚至部分技術已形成產(chǎn)業(yè)化， 但是相比較于英美日等國而言，我國對于生物質(zhì)能的投入力度還是不夠，取得的成果也還不足以讓我們欣慰。因此，在未來， 科學有效地使 用生物質(zhì) 能源 ，加緊應用技術的研 發(fā)，對于實現(xiàn) 我國的戰(zhàn)略性復興 ，具有十分重要的意義。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文 8 3．生物質(zhì)燃燒器燃燒與傳熱設計計算要點 生物質(zhì)燃燒器，顧名思義，乃是使用生物質(zhì)為主要燃料，采用 直接燃燒的 技術實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化 的 裝置 。 生物質(zhì)燃料的特性 生物質(zhì)燃料所蘊含的物質(zhì)主要包括有可燃燒