生物质成型燃料致密成型机理及品质评价指标

利用机械力将生物质压缩或挤压成为体积密度较大、热效率较高、便于运输储藏的固体成型燃料,是生物质能源化利用最简单、最直接的途径之一。文章对生物质成型燃料的致密成型机理做出较为全面的探讨,并介绍了目前国外对生物质成型燃料品质评价的指标和部分西方发达国家生物质成型燃料标准规范,为加快我国生物质成型燃料技术的发展和标准规范的制定提供理论依据和技术参考。     

生物质固体成型燃料环模成型技术研究进展

综合分析了国内外生物质固体成型燃料环模成型技术、成型设备及产业发展现状.比较了生物质环模颗粒成型机和生物质环模压块成型机的性能和产品,指出了生物质固体成型燃料环模技术及设备存在着基础理论薄弱、原料适应差、易损件寿命短等问题;提出了我国生物质固体成型燃料环模成型技术的发展方向.     

基于ARIZ-91的咬合式双层辊模生物质成型机概念设计

针对现有环模压辊式生物质成型机可靠性差、辊模磨损严重、原料适应能力差等问题,文章应用发明问题解决算法(ARIZ)进行环模压辊式生物质成型机的创新概念设计。通过系统功能分析、问题模型分析、资源分析、确定最终理想解(IFR)和物理矛盾、物场分析等多个解决问题的工具,设计了咬合式双层辊模结构的新型生物质成型机。该生物质成型机采用双层压辊与双层环模相配合且辊模间隙可调式结构,并在环模块上设有加热装置;压辊和环模采用咬合式挤压结构,可以有效减少压辊和环模的磨损面积,增强压辊对物料的挤压作用。在产品概念设计中应用ARIZ,可以帮助设计人员快速明晰关键问题并提供多通道求解路径,克服传统经验、类比设计的局限,提升设计效率和质量。     

木屑致密成型燃料微观结构观察与分析

林木生物质在全球生物质储量中占有很大比例,本文以木屑致密成型燃料为研究对象。试验分别对木屑致密成型燃料进行了元素分析、工业分析和燃料组成分析。并在200 kV场发射透射电子显微镜(JEM-2100F)下对木屑致密成型燃料进行观察,分别得到放大倍数为100、500、1 000、2 000倍的微观结构图片。通过对木屑成型燃料的微观结构分析研究能够为生物质成型燃料加工成型设备和燃烧设备的优化设计与改进提供理论基础。     

生物质固体成型燃料燃烧监测技术与设备研究

介绍了典型的生物质固体成型燃料自动燃烧器和成型燃料炉排式锅炉,分析了国家相关设备的热工性能检测指标、污染物排放监测指标及国内外成型燃料燃烧设备的监测系统的差距,指出我国目前存在的燃烧设备检测监测标准缺乏、不完善,监测设备独立、单一及未成系统等问题,提出提高燃烧效率,建立统一的评价标准等相关建议,以期为我国生物质固体成型燃料产业发展提供参考。     

活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究

以活性污泥混合木屑为原料制备生物质燃料,考察成型压力、物料含水率和活性污泥占比对生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度的影响,并研究生物质燃料的燃烧特性。研究结果表明:生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度均随着成型压力和活性污泥占比的增大而增大,物料含水率控制在15%～20%较为合适;成型压力和物料含水率对生物质燃料的抗破碎强度有显著影响,而成型压力和活性污泥占比对生物质燃料的松弛密度有显著影响;活性污泥的燃烧过程可分为水分析出、挥发分燃烧及无机盐分解3个阶段,木屑的燃烧过程可分为水分析出、挥发分析出及剩余挥发分和固定碳燃烧3个阶段;生物质燃料的燃烧过程因活性污泥占比的多少而有所差异。生物质燃料的综合燃烧性能随着木屑占比的增加而逐渐提高,活性污泥的加入可以改善生物质燃料的着火性能,合理的活性污泥混合木屑工艺和配方能够制备出燃烧性能较好的生物质燃料。     

生物质成型燃料燃烧理论分析

根据试验结果，分析了总结了生物质成型燃料的点火性能、燃烧机理、燃烧特性等燃烧规律，从而为确定生物质成型燃料燃烧设备的热力特性参数打下基础，为研制生物质成型燃料专用燃烧设备提供科学依据。     

生物质颗粒冷态致密成型技术

生物质能是唯一直接来自于太阳能并可储存运输的可再生能源。与传统化石类能源相比，它具有分布范围广、数量大、可再生等优点。生物质颗粒燃料冷态致密成型技术，是一种重要的生物质资源化利用基础技术之一，可有效地解决储运瓶颈。该项技术在国外已得到了较大的发展，在我国也有了一定的研究基础，具有很大的发展空间。近年来，我们对不同的生物质冷态致密成型机理进行了深入的研究，用不同种类生物质进行了冷态致密成型试验，深入分析了原料种类、粒度、含水率对颗粒燃烧的成型率、密度、抗碎性及吨料能耗的影响，在此基础上开发出了系列高效生物质颗粒燃料冷态致密成型设备。为生物质颗粒燃料冷态致密成型技术在我国的大规模推广应用奠定了基础。     

生物质固体成型燃料抗结渣研究进展

生物质固体成型燃料具有易储存、运输及使用方便、清洁环保、燃烧效率高等优点,是开发利用生物质能的主要方向之一.但秸秆类生物质原料中无机元素(包括K,Na,Cl,S,Ca.Si,P等)含量较高,导致了生物质固体成型燃料在热化学转化利用过程中出现结渣现象,不仅对燃烧设备的热性能造成影响,而且危及燃烧设备安全,成为阻碍生物质同体成型燃料推广应用的主要因素.文章分析了秸秆类生物质燃料的结渣机理,介绍了国内外生物质燃料抗结渣特性的研究现状,探讨了原料预处理、添加剂和颗粒密度对燃料抗结渣特性的影响,最后分析了目前生物质抗结渣研究中存在的问题,并提出了未来的研究方向.     

生物质成型燃料燃烧设备热力特性参数测试

本文采用工业锅炉节能监测方法GB／T15317—1994、工业锅炉热工性能试验规程GB10180—2003和锅炉大气污染物排放标准GB13271—2001，在特制生物质致密燃料燃烧设备上，按8种工况试验测定了生物质成型燃料燃烧设备的热力特性参数，从而为生物质致密燃料燃烧设备设计及技术改造提供一定科学依据。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(一)——生物质资源和供给

生物质能除了可以在改善世界一次能源结构、降低化石能源需求量方面做出重要贡献以外,还可在减少温室气体排放、保障能源供应安全、改善贸易平衡、促进农村发展和改进城市废弃物处理方式等方面发挥作用。目前全球每年一次能源消费总量为500EJ,生物质资源的年用量约占一次能源消费总量的10%左右,主要被用于传统的民用燃料和生产第一代生物燃料。第二代生物燃料技术预计将于2020年前后在一些国家实现工业化生产。IEA预测,2050年世界一次能源需求量为670EJ,生物质资源将占一次能源需求总量的20%左右。各方学者预测的2050年全球生物质资源量最低值基本在200~400EJ之间,最高值在400~1500EJ之间。中国的生物燃料产业尚处于起步阶段,不过应该说取得了良好的开端。我国生物质资源相对较少,且分布不均,发展生物质能产品需要依靠能源作物。只有通过合理开发、有效利用,才能在不与粮食和食用油争夺土地的前提下,在一定程度上提供生物运输燃料和生物质发电供热所需的原料,生物质能-农产品和/或生物质能-林产品联合生产系统应成为主要发展方向。美国生物燃料产业的发展模式对我国具有一定的借鉴意义。生物质最有效的利用方式是生产运输燃料,从长远来看,生物燃料可以与石油燃料竞争,尤其是喷气燃料和汽油更具替代优势,但受到生物质资源供应量的制约。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(三)——生物质能源转化技术经济评估

秸秆、动植物油脂、微藻等生物质原料可以生产液体运输燃料,生物燃料的化学成分包括醇、酯、烃三类。燃料乙醇主要替代汽油,受到各国重视,其中纤维素乙醇技术发展较快。脂肪酸甲酯是第一代生物柴油的主要成分,价格主要受油脂原料价格的影响,由于和柴油相容性差,低温流动性不好,将逐渐被加氢生产的第二代生物柴油取代。相比醇、酯等含氧燃料,烃类生物燃料在使用性能上有很多优势。有多条技术路线可以生产烃类燃料,其中油脂加氢制喷气燃料已接近商业应用,热解油加氢可将木质生物质原料中的"木质素"组分转化为生物油,大型快速热解工厂可以和热电联产装置组成联合系统,从而提高工厂综合热效率,降低生物燃料生产成本。因此,快速热解生产汽柴油将成为主要的生物燃料生产路线。生物质与煤共气化技术通过提高气化温度,不仅可以提高生物质气化效率,减少焦油的生成,还可以解决生物质供给的季节性问题,为生物质的高效利用提供了一条新的技术途径。微藻高压液化生产柴油是最具发展潜力的第三代生物燃料技术,我国需要加强微藻养殖及加工技术攻关。     

纤维素燃料乙醇预处理技术研究进展

木质纤维素类生物质可经过预处理-酶水解-发酵等过程转化为纤维素燃料乙醇,其不仅是粮食乙醇的有益补充,还是未来生物燃料发展的主要方向。预处理是制备纤维素燃料乙醇的关键步骤,预处理可以破坏木质纤维素原料的致密结构,提高底物与纤维素酶之间的可及性,从而提高后续的酶解和发酵效率。目前,预处理技术主要包括物理法、生物法、化学法和物理化学法。文章主要对碱法、酸法等重要的化学预处理方法进行了论述,对近年来新开发的有机溶剂和离子液体溶剂体系预处理的研究进行了重点分析,其中有机溶剂体系具有对设备腐蚀较小的优点,离子液体溶剂体系具有热稳定性和化学稳定性高的优点。目前,二者是生物质预处理技术的研究热点。     

生物质就地及时压缩成型技术——Highzones技术

生物质能源在可再生能源中占有举足轻重的地位。大量、高效地利用生物质能源,尤其是我国的秸秆类农业生产废弃物,一直是生物质能利用技术研究开发的重点方向。一种全新的生物质颗粒燃料成型技术(Highzones技术)已由北京惠众实科技有限公司开发成功,在生物质燃料成型技术领域获得了突破性进展。2004年,经过瑞典农业大学生物质技术与化学研究所严格的系统测试,证明Highzones技术的性能优于国际上现有的颗粒成型技术。Highzones的发明可使生物质颗粒燃料的成型设备具有紧凑、经济、安全的特点,便于在生物质原料产地推广使用。通过进一步开发,颗粒燃料成型机还可以与联合收割机配套,实现同时收获粮食与秸秆颗粒燃料。Highzones技术能够消除生物质燃料规模化应用中存在的收、运、储成本高这一"瓶颈"问题,从而使生物质颗粒燃料进入商业化燃料市场,最大可能地替代化石能源。Highzones技术的应用和推广,可使形成一条生物质颗粒燃料生产与消费的产业链,对缓解我国能源紧张、减少二氧化碳排放、促进Z生态绿化产业发展,以及扩大农村就业、增加农民收入和改善其生活条件,将发挥重要作用。     

Potential direct use of solid biomass in internal combustion engines

The direct use of dry biomass dust as a fuel in reciprocating engines could be of great interest because of the large availability of plant matter and the versatility of Internal Combustion Engines (ICE). Coal dust was used in the past and mostly in slurries because of large production during industrial era in Europe but led to many problems caused by fuel handling and wear in ICE. In comparison, biomass has a CO₂ neutral impact, and is almost ash and sulphur free. Biomass pulverization technologies are now mature and the raw material can be reduced to micronic size or even smaller. Among the various new and renewable fuels under research and development, solid raw biomass is certainly the most promising advanced biofuel. It requires no or little thermochemical or biological processing or upgrading and potentially does not generate waste, detrimental to the environment. After a general overview of the past attempts to run reciprocating engines with coal dust, this paper will assess the so far unconsidered use of dry biomass dust as a fuel in engines instead of abrasive, less volatile and more polluting coal dust.     

Reduction of energy consumption in biodiesel fuel life cycle

Essential requirements for biofuel are that (a) it should be produced from renewable raw material, and (b) it should have a lower negative environmental impact than that of fossil fuels. Apart from direct assessment of the engine emissions, environmental impact is also determined by performing life cycle analysis. Life cycle energy balance depends on specific climatic conditions and the agro- and processing technologies used. Rapeseed oil methyl ester life cycle energy ratios in Lithuanian conditions have been calculated as a function of rapeseed productivity, oil pressing and transesterification technologies used.Opportunities to improve biodiesel fuel life cycle energy efficiency, by implementing new technologies in agriculture as well as in industrial processing, were reviewed. The effectiveness of new technologies was evaluated on the basis of energy balance comparison.     

燃料油的新型替代品——生物质裂解油

从化石能源为主向可再生能源为主过渡,是我国能源发展战略的一项重要任务,其中,燃料油将是可再生能源服务的重要对象之一。生物质裂解油以秸秆等农林废弃物为原料,其特质适于替代燃料油。国际上生物质裂解油已经迈入产业化发展的门槛,我国亦具有广阔的市场前景。当前应该抓住国际技术发展的机遇,推动该技术的研发、示范和产业化。     

我国生物质能利用现状与展望

生物质能是重要的可再生能源资源,具有广阔的开发利用前景。介绍了我国生物质能的发展现状,包括固态生物质燃料、液态生物质燃料（燃料乙醇、生物柴油）、气态生物质燃料的开发利用和技术进展。对我国发展生物质能提出了建议,包括生物质能原料的利用和开发,生物质能开发利用的路线与技术,以及开展国际合作与交流,引进吸收国外先进的技术和设备等。     

生物质液化技术面临的挑战与技术选择

生物质液化技术可将低品位的固体生物质完全转化成高品位的液体燃料或化学品,是生物质能高效利用的主要方式之一。按照机理,液化技术可以分为热化学法、生化法、酯化法和化学合成法(间接液化),热化学法液化又分为快速热解技术和高压液化(直接液化)技术。生物质热化学法液化已成为国内外生物质液化的研究开发重点和热点,快速热解液化技术和高压液化技术是最具产业化前景的生物质能技术,生化法液化技术也是生物质能的研究热点。化学合成法液化技术并不适用于生物质液化,而利用生物柴油进一步生产生物航空煤油是得不偿失的,不仅成本高、资源利用率低,而且全生命周期碳排放增加,还不符合未来生物航煤的发展趋势。生物质含水量的高低是影响生物质液化过程中能耗、效率、污染指数和经济性指标等的关键因素,应根据含水量合理选择生物质液化技术。快速热解液化技术适用于低含水农林废弃物,高压液化和生化法液化技术适用于高含水生物质,酯化法液化技术适用于不可食用油脂,而各种液化技术均不适用于城市生活垃圾的处理,建议将其用作燃气型气化原料。     

欧美发展氢能和燃料电池汽车的举措及对我国的建议

目前发达国家都在加快对新型车用能源和车辆技术的研发。氢能和燃料电池技术被一些发达国家视为未来道路交通能源的理想解决方案,并投入巨资开展研发活动。目前欧美等国已经形成政府支持下的多方联合开发、推广氢能和燃料电池汽车技术的模式,企业之间也建立起优势互补、强强联合的合作伙伴关系。重点介绍了在欧洲氢能和燃料电池技术领域处于领先地位的德国的主要做法及取得的进展。我国氢能和燃料电池汽车技术的研发、示范和推广工作起步时间不长．国外先进国家的经验和做法值得借鉴。最后为我国发展氢能和燃料电池汽车提出了建议。