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生物质气化锅炉综述0前言人类社会进入21世纪，正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源的消耗为重要动力，经济越发展，能源消耗越多，尤其是化石燃料消费的增加。这样就有两个突出问题摆在我们前面：一是环境污染日益严重；二是化石燃料的紧缺。我国作为一个迅速崛起的发展中大国，2008年中国能源的消耗总量28.5亿吨标准煤，比上年增长4.0%。统计表明，中国煤炭消耗量为27.4亿吨，增长3.0%；原油消耗量为3.6亿吨，增长5.1%；天然气消耗量为807亿立方米，增长10.1%；电力消耗量为34502亿千瓦小时，增长5.6%。我国已经成为世界能源消耗大国，能源形势更加严峻。《2006年中国能源发展报告》[1]中指出，在全球能源消费构成中，化石能源占90%，核电、水电仅占10%。目前，中国消耗的主要能源是煤（占75%）和石油（占17%）。按目前技术水平和开采量计算，全球的石油可开采40年，煤炭可开采200年，天然气约为60年[2,3]，同时随着化石能源的过度消耗，释放了大量的多余能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，是造成臭氧层破坏、全球气候变暖和酸雨等灾难性后果的直接因素。1997年我国排放CO2中85%是燃煤排放的，排放的SO2中的90%是由燃煤排放，烟尘排放1744吨，其中73%是能源开发利用而排放的[4]。我国颁布的《防止大气污染法》和签订的“京都议定书”都对我国城镇直接燃煤问题提出了量的限制和技术改造要求。现在许多城市已经开始禁用小型燃煤锅炉，所以研究开发可替代煤的清洁燃料势在必行。生物质在能源利用过程中可以基本实现CO2零排放，给缓解能源紧缺和环境恶化提供了新的解决途径。生物质在生长过程中通过光合作用吸收大气中的CO2，将碳和能量固定下来，因此利用生物质能基本上可以达到CO2的零排放，缓解全球变暖的问题，同时可以降低对化石能源的依赖性，达到可持续能源生产的目的。植物每年储存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%[5]。现代的生物质能包括：（1）木质废弃物（工业性的），（2）甘蔗渣（工业性的），（3）城市废物，（4）生物燃料（包括沼气和能源型作物）；传统的生物质能包括：（1）家庭使用的薪柴和木炭，（2）稻草稻壳，（3）其他的植物性废弃物，（4）动物的粪便。我国每年生产的农作物秸秆总量约占全世界秸秆总量的20-30%[5]。我国是一个农业大国，2001年我国主要农作物秸秆产量如表1-1[6]。在中国，农作物秸秆传统上是农村生活燃料、牲畜饲料与有机肥料的主要来源。近年来，随着农村经济水平的提高，高品位的商品能源已逐步进入农村，所以秸秆在农村生活用能中所占的比例正逐步下降，同时养殖业的规模化使农村的牲畜散养量下降，用作饲料的秸秆的量也大量减少，所以这造成了秸秆的严重过剩。又由于人们对农作物秸秆资源的认识不足，缺乏开发利用农作物秸秆的技术手段、设备等原因，使许多秸秆被堆放在田间地头，占用大量的耕地，尤其是秸秆的荒烧，不仅浪费了大量的能源资源，还引起严重的烟雾污染，极大地影响空中和陆地交通，同时破坏了生态环境，影响了人类的健康，现已引起各级政府的高度重视。表1-1 2001年我国主要农作物秸秆产量农作物产量/万吨草谷比秸秆量/万吨折标煤系数折标煤量/万吨稻谷17758.0020.4294746小麦9387.3110.5006412玉米11408.8260类2052.81.5003079.20.5431672薯类3563.10.5001781.60.486866棉花532.43543867油料2864.92.0005729.80.5293031甘蔗7566.30.100756.60.441382合计55133.659648.130047我国2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》指出：“促进可再生能源的开发利用，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社会的可持续发展。”国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，专家认为，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。根据中国工程院《中国可持续发展能源战略研究》预测，2050年我国生物质能开发利用量将占一次能源供应量的8%[7-9]。合理利用生物质能，不仅可以满足快速发展的国民经济对能源利用的需要，而且对于改善能源结构，缓解能源生产和使用造成的环境污染，弥补化石能源的不足，保障能源供应安全，建立可持续的生物质能源系统，保障我国经济的可持续发展都具有十分重要的意义。1生物质成型燃料燃烧设备的技术现状目前，生物质能以其清洁性和可持续性赢得了世界各国政府和科学家的关注，生物质能开发技术已成为世界重大热门课题之一，许多国家都开