【正文】 排放和節(jié)約不可再生的化石能源。然而，燃燒可再生資源生物質(zhì)釋放的CO2可被生長中的再生資源吸收，達(dá)到吸收與排放平衡。生物碳涉及到近期生長的生物材料碳源。每噸造船鋼的GHG排放已降低了30%。作為溫室氣體排放的主要工業(yè)部門之一的加拿大鋼鐵工業(yè)，最近若干年已連續(xù)不斷，且大幅度地減少了能源消耗和CO2排放。研究指出，生物質(zhì)煉鐵減少CO2排放的關(guān)鍵是必須保證煉鐵生物碳來源于可再生資源，以實(shí)現(xiàn)CO2排放與生物生長過程中吸收的平衡，使溫室氣體（GHG）排放成為所謂的中性。完成了用碳生命周期對生物碳煉鐵工藝前景評價(jià)和技術(shù)路線的可行性研究；完成了加拿大工業(yè)規(guī)模生物質(zhì)煉鐵所需生物碳資源的客觀形勢分析以及路邊林業(yè)殘余生物碳的收集、加工與運(yùn)輸方案確定和生物質(zhì)煉鐵的CO2排放計(jì)算。用生物碳代替化石碳煉鐵是減少CO2排放的有效方法之一。④山能源作物—常規(guī)農(nóng)業(yè)和/或能源作物—林業(yè)組成的聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于保護(hù)生物多樣性、土壤肥力和自然生態(tài)，是主要發(fā)展方向。農(nóng)林業(yè)廢棄物的收獲量需要考慮保護(hù)生物多樣性、維持健康的生態(tài)系統(tǒng)、防比土壤退化等要求，這將使收獲量減少，例如提高秸稈還田數(shù)量可以提升土壤肥力、防比土壤退化。土壤退化和水資源短缺程度，對保護(hù)生物多樣性和自然環(huán)境的影響。有關(guān)學(xué)者對生物質(zhì)資源的評估結(jié)論為:①生物質(zhì)技術(shù)資源量與一些不確定因素密切相關(guān)，包括:人口增長情況、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展、糧食和飼料需求量、農(nóng)林業(yè)發(fā)展水平?；谌祟惿鐣闹饔^努力，生物質(zhì)資源量在21世紀(jì)前半葉有可能取得成倍增長。出于不確定因素太多，世界生物質(zhì)資源量的長期預(yù)測極其困難。廣義的一級生物質(zhì)資源包括農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便、能夠種植的能源作物等4類，二級生物質(zhì)資源則有米糠、玉米芯、蔗渣和鋸末等。③可以用作第二代生物燃料原料的農(nóng)林業(yè)廢棄物的資源量，能否滿足IEA預(yù)測的不同情景下的中遠(yuǎn)期生物燃料需求量。目前，對于發(fā)展第二代生物燃料尚有幾個(gè)問題存在爭議.①以纖維素生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物燃料能否解決環(huán)境、原料供應(yīng)等方面的不可持續(xù)問題。預(yù)計(jì)第二代生物燃料技術(shù)可于2020年前后在一些國家實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn).全球運(yùn)輸燃料消費(fèi)量大約占到石油消費(fèi)總量的50%左右，產(chǎn)生的二氧化碳排放量約相當(dāng)于全球與能源相關(guān)的溫室氣體排放量的25%。近年來，美國等國家為第二代生物燃料技術(shù)的研究開發(fā)投入了大量資金，但仍然有一些技術(shù)障礙需要通過研發(fā)和工業(yè)示范來克服。 2010年， x l08t標(biāo)油，全部為第一代生物燃料， x l08t , x l08t 。消費(fèi)品種包括農(nóng)林業(yè)和城市廢棄物等，還有少量的糖料（甘蔗、甜菜）、谷物（玉米）和植物油，其中農(nóng)林業(yè)廢棄物大部分被用作傳統(tǒng)的民用燃料，糖料、谷物和植物油主要用于生產(chǎn)第一代生物燃料。我國鋼鐵行業(yè)要時(shí)刻關(guān)注世界鋼鐵業(yè)關(guān)于生物質(zhì)能利用與研發(fā)進(jìn)展，同時(shí)加強(qiáng)以企業(yè)為龍頭的“產(chǎn)學(xué)研”科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐。我國也將發(fā)展生物質(zhì)能列入國家“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃，以綠色能源生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，從單純利用生物質(zhì)能發(fā)電到生物質(zhì)多能源、多產(chǎn)品產(chǎn)出的“多聯(lián)產(chǎn)”方向發(fā)展。德國政府從1999年到2001年在生物質(zhì)能領(lǐng)域的投資補(bǔ)貼總計(jì)為2195億歐元，瑞典從2004年到2006年，政府對用生物質(zhì)能采暖的家庭每戶提供1350歐元的補(bǔ)貼，因此我國為了提高高爐利用生物質(zhì)的進(jìn)程，也需要進(jìn)行建立具有促進(jìn)作用的政策措施。農(nóng)林廢棄物相對于煤炭，由于其自身的特點(diǎn)有著一定的劣勢，農(nóng)林廢棄物分布廣泛，能量密度低，收集儲運(yùn)復(fù)雜，從而所產(chǎn)生的成本限制了農(nóng)林廢棄物的大規(guī)模利用。我國森林覆蓋率不過只有17%，不到世界1/4，而且森林質(zhì)量不高，主要分布在東北和西南地區(qū)，大部分是慢速成長林，為此木質(zhì)生物質(zhì)制炭冶煉不符合我國國情，難以在我國大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。對傳統(tǒng)鋼鐵流程（目前世界70%鋼鐵都通過此流程生產(chǎn)），當(dāng)生物炭的替代率為47%時(shí)，對比分析了不同的鋼鐵年產(chǎn)量和不同木質(zhì)生物質(zhì)單位公頃年收獲量的情況下，木質(zhì)生物質(zhì)所需的種植面積，% 。目前生物質(zhì)煉鐵的研究，或側(cè)重于工藝實(shí)現(xiàn)條件，或只側(cè)重于過程，成本分析則多采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在考慮子過程的規(guī)模效應(yīng)并將各子過程和工藝實(shí)現(xiàn)條件聯(lián)系分析方面存在不足。三是特性優(yōu)勢。二是成分組成優(yōu)勢。一般而言，與煤等化石燃料相比，生物質(zhì)焦普遍具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是環(huán)保優(yōu)勢。生物質(zhì)焦可定義為：生物質(zhì)在一定溫度的缺氧環(huán)境下熱解，脫除大部分揮發(fā)分后所得的高碳固體殘余物。生物質(zhì)資源通過轉(zhuǎn)化處理可獲得各種燃料或化學(xué)物質(zhì)。由于生物質(zhì)炭的強(qiáng)度小，替代焦炭利用效率低，替代煤粉噴吹對生物質(zhì)炭的強(qiáng)度沒有要求，可以帶來更大的利用效益。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)對秸稈的精細(xì)破碎不會造成其組織結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)利用熱重分析法對燃燒性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明秸稈生物質(zhì)粉體的開始燃燒溫度和燃燒時(shí)間較煤粉短，燃燒速度快。從探索多種方式能源化利用的角度考慮，將農(nóng)林廢棄物用于高爐噴吹可以減少化石燃料的消耗，而且高爐噴吹燃料數(shù)量大，在巨大消耗的同時(shí)，也產(chǎn)生了巨大的包容空間，為廢棄物的規(guī)模化處理提供了條件。關(guān)于添加生物質(zhì)的配比和優(yōu)化焦炭質(zhì)量，今后還需探討和研究。生物質(zhì)這種可再生能源可以代替一部分生物燃料用在煉焦生產(chǎn)中。將廢塑料（約含2%的纖維素）添加到煉焦煤中，也可明顯降低煉焦壓力[30]。更多試驗(yàn)顯示，當(dāng)配煤中生物質(zhì)添加量大于5%時(shí)，焦炭的機(jī)械強(qiáng)度降低。巴西國家黑色冶金公司[28]也對此開展了焦?fàn)t試驗(yàn)，在配煤中添加不同的生物材料（炭化水稻殼、炭化椰殼、大豆皮、咖啡豆和木炭），試驗(yàn)結(jié)果在CSR /CRI和流動(dòng)性等方面與加拿大礦產(chǎn)和能源技術(shù)中心研究結(jié)果一致。延展性試驗(yàn)[27]顯示，~，當(dāng)粒徑。研究發(fā)現(xiàn)，配煤中加入2%~10%的木炭（粒徑0. 25mm）可使焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）降低[26]，焦炭反應(yīng)性（ CRI）升高，且隨著木炭加入量提高變化趨勢增強(qiáng)。關(guān)于生物質(zhì)應(yīng)用到煉焦配煤方面的文獻(xiàn)很少[25]。盡管生物質(zhì)能在煉鐵過程中的應(yīng)用較少，且大多處于起步階段，但是其開發(fā)潛力巨大。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦或可代替煤基直接還原工藝和煤基熔融還原工藝中的煤粉，起到發(fā)熱劑和還原劑的作用，從而可較清潔地生產(chǎn)高質(zhì)量直接還原鐵（DRI）和鐵水。某些高強(qiáng)度生物質(zhì)焦可以與焦炭混合直接加人高爐，從而可以代替部分冶金焦炭。（3）用于高爐煉鐵[17~18]。利用生物質(zhì)能可以生產(chǎn)新型的含碳球團(tuán)等爐料，將這些高反應(yīng)性爐料應(yīng)用于高爐，可實(shí)現(xiàn)高爐低還原劑操作或低碳煉鐵。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦能夠代替煉焦配煤中的部分煤炭，將生物質(zhì)或生物質(zhì)焦按一定比例與煉焦煤混合后生產(chǎn)高爐焦炭，可以降低焦?fàn)t煉焦過程的污染。生物質(zhì)能在煉鐵過程中主要是用于替代部分煤粉或焦炭等化石能源，即替煤代焦。比起粉煤，木炭活躍的比表面積更大，反應(yīng)性更強(qiáng)，木炭則能以更大晶粒尺寸在高爐中使用，這可以使研磨粉塵的能源消耗減少。木材的炭化溫度越高，木炭的比表面積越大。通過熱解制備的生物質(zhì)炭是一種半焦，成分接近焦炭，因此可以通過焦炭的反應(yīng)性判斷方式來評定生物質(zhì)炭的反應(yīng)性[14]。焦炭在高爐冶煉過程中，CO2,O2和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，即焦炭氣化特會與CO2,O2和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng):C+O2=CO2（21）C+1/2O2=CO （22）C+CO2=2CO（23）C+H2O=CO+H2（24）由于焦炭與O2和H2O的反應(yīng)與CO2反應(yīng)相類似的規(guī)律，因此一般都用焦炭與CO2的反應(yīng)特性來評定焦炭的反應(yīng)性。通過對兩人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的炭化溫度是不同的，導(dǎo)致?lián)]發(fā)份不同，生物質(zhì)炭中的揮發(fā)份對燃燒有促進(jìn)作用，選擇合適的熱解炭化溫度對生物質(zhì)炭的燃燒性有很大影響。當(dāng)噴吹濃度和噴吹速度相同時(shí)，沿風(fēng)口徑向煤氣中CO和O濃度變化規(guī)律基本相同，木炭的峰值溫度比煤粉的峰值溫度高了16℃（分別為1714℃和1698℃），木炭層中未燃煤粉的數(shù)量比焦炭低。隨著OTC比的增加，木炭的燃燒率增加，但增加的幅度小于煤粉。在噴吹爐內(nèi)模擬燃燒帶氧化區(qū)進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)表明[12]，在氧濃度較低的條件下，木炭的燃燒率明顯高于煤粉，這是由于木炭表面的孔網(wǎng)纖維結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，氧擴(kuò)散速率增加，揮發(fā)份分解析出變快，進(jìn)而燃燒性能得到提高。在惰性氣氛下加熱時(shí)，低炭化溫度下生產(chǎn)的木炭揮發(fā)份高，失重較快。采用熱重法對5種木炭和2種煤粉進(jìn)行了燃燒對比試驗(yàn)，木炭的燃燒性優(yōu)于高揮發(fā)性煤，而低揮發(fā)性煤燃燒性最差。使用高速CCD攝像機(jī)觀察粒度范圍為125~149μm的雪松木炭顆粒（炭化溫度分別為300℃, 400℃, 500℃,焦粉和煤粉在激光快速加熱條件下的燃燒過程，如下圖所示，通過燃燒火焰面積計(jì)算燃燒反應(yīng)速率。產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣：適用于所有爐具，可替代煤炭、用于取暖、洗浴、鍋爐及賓館酒店、單位食堂做飯及電廠發(fā)電等。環(huán)保高效節(jié)能：變廢為寶，既解決了秸稈焚燒，又可為農(nóng)民增加收入，又有相關(guān)國家產(chǎn)業(yè)政策支持。農(nóng)作物、秸稈等生物質(zhì)制成秸稈煤后，其密度、強(qiáng)度、燃燒性能等都有了進(jìn)一步的改善。（4）秸稈生物質(zhì)煤與天然原煤的區(qū)別天然煤是農(nóng)作物、秸稈、樹枝、雜草等生物質(zhì)堆積層埋在地下后，經(jīng)過長時(shí)期的地質(zhì)作用和一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而形成的。工業(yè)上可以用于鍋爐、煉鋼等等。在我國農(nóng)村，大量的農(nóng)作物秸稈被廢棄，豫廣秸稈煤技術(shù)的誕生，一方面使這些資源得到有效合理的利用，另一方面又使玉米秸、稻草、麥秸、樹枝等這些生活垃圾、廢棄物找到了最好的處理方法，免除了處理不當(dāng)造成污染環(huán)境的弊端。小煤窯被強(qiáng)制關(guān)閉，將在一定時(shí)期內(nèi)導(dǎo)致原煤價(jià)格上漲。是替代傳統(tǒng)原煤的鎢金產(chǎn)品；前景十分光明、國家又非常重視的一種新型清潔環(huán)保能源。碳化過程中，不添加任何化工原料，不使用電，不使用碳化池以外的其它設(shè)備，炭化池?zé)o需密封或加蓋，整個(gè)碳化過程零成本，不會造成污染，加入粘合劑配方機(jī)制成型。對于稻草類秸稈，因其更易氧化燃燒成灰，同樣采用干餾法來進(jìn)行炭化。由此原理而設(shè)計(jì)成的干餾式炭化爐，其關(guān)鍵是掌握好將燒著的秸稈放入炭化爐的火候。而秸稈直徑較小，容易燒盡成灰，不能采取如上操作。木材從表層首發(fā)散發(fā)出揮發(fā)物、水分、可燃?xì)怏w，然后通過燃燒這些揮發(fā)物來保持炭化爐溫度。（1）秸稈炭化原理各類秸稈和木材炭化的原理是一樣的，即：有機(jī)物+熱（在無氧或者缺氧時(shí)）=可燃?xì)怏w+有機(jī)液體+固體碳。將秸稈炭化后可以取