據統計,目前占能源消耗總量近50%的石油和 氣在21世紀中葉將消耗殆盡,雖然占目前能源消耗量25%的煤還可以繼續開(kāi)采使用,但開(kāi)采的難度越來(lái)越大,成本也會(huì )越來(lái)越高。尋找一種可 的替代能源,已成為社會(huì )普遍關(guān)注的焦點(diǎn);生物質(zhì)能的轉換和利用具有解決能源短缺問(wèn)題和環(huán)境保護的雙重效果,受到了人們的 重視,是21世紀能源發(fā)展的一個(gè)方向。生物質(zhì)能是蘊藏在生物質(zhì)中的能量,是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內部的能量。
它一直是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要能源,僅次于煤炭、石油和 氣而居于世界能源消費總量第4位,在整個(gè)能源系統中占有重要的地位。據預測,到21世紀中葉,采用生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占總能耗的40%以上。生物質(zhì)能通常包括:木材及森林工業(yè)廢棄物、農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)廢棄物、動(dòng)物糞便。
生物質(zhì)能燃料主要有兩個(gè)特點(diǎn):(1)生物質(zhì)燃料總量豐富。生物質(zhì)能是世界的第四大能源,根據生物家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000-1250億t干生物質(zhì);海洋每年生產(chǎn)500億t干生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠遠超過(guò)總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。隨著(zhù)農林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源將越來(lái)越多。 近 家把植物生物質(zhì)資源稱(chēng)作“生物礦(bio-ore)”。
(2)生物質(zhì)燃料是清潔的可 能源。生物質(zhì)燃料的主要成分是拇指纖維素,與纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。主要含有碳、氫、氧及少量的氮、硫等元素。特點(diǎn)是溫室氣體的零排放(因為它們參與大氣中的碳循環(huán)),硫的含量很低,因此SOx的排放遠遠低于煤和重油。另外,由于生物質(zhì)燃料熱值低且理論燃燒溫度低,因此NOx的生成率相應也較低。只要太陽(yáng)輻射存在,綠色植物光合作用就不會(huì )停止,因此,生物質(zhì)燃料是理想的可 能源。
我國幅員遼闊,人口眾多,生物質(zhì)分布廣泛,約有80%的人口居住在農村;太陽(yáng)能資源豐富, 各地太陽(yáng)能年輻射量在335-835KJ/c㎡之間。因此,通過(guò)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)能儲量大、分布廣。據統計, 近幾年秸稈年產(chǎn)量約9億t,目前除少量生物質(zhì)被用于農村家庭燃料或飼料外,絕大多數生物質(zhì)被露天焚燒、填埋,或直接丟棄在田間地頭進(jìn)行生物降解。薪柴年產(chǎn)量(包括木材砍伐的廢棄物)為2億t左右,還有大量的人畜糞便及工業(yè)排放的廢料、廢渣。據環(huán)衛部門(mén)估計,2000年我國城市生活垃圾總量約1.5億t。每年生物質(zhì)資源總量折合成標準煤為2-4億t。
目前,生物質(zhì)燃料的利用方式很多,一般可劃分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)生物質(zhì)燃料。(1)氣態(tài)生物質(zhì)燃料。生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展比較快,在 應用廣泛,主要有厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的技術(shù)和熱解氣化技術(shù),包括生物質(zhì)制沼氣、生物質(zhì)氣化和生物質(zhì)制氫;(2)液態(tài)生物質(zhì)燃料。以生物質(zhì)為原料,制取液體燃料的工藝稱(chēng)生物質(zhì)液化,以提高利用效率和擴大應用范圍,包括生物質(zhì)熱裂解制燃料油、生物質(zhì)液化制醇類(lèi)燃料、植物燃料油制生物柴油和生物質(zhì)漿體燃料;(3)固態(tài)生物質(zhì)燃料。其利用包括直接燃燒、固化成型、與煤混燒。其中,通過(guò)直接燃燒生物質(zhì)而獲得熱能是目前生物質(zhì)能利用的 主要方式,而 能提高燃燒熱效率的應用就是發(fā)電,秸稈發(fā)電是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項 能源利用新技。