1、各位領導、專家、與會代表 上午好！,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國林業(yè)生物質能源轉化技術產業(yè)化趨勢,報告的題目：,作者：蔣劍春 報告人：劉軍利,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,報告的內容：1、生物質能源的概念與資源潛力2、生物質能源的地位3、生物質能源技術研究開發(fā)現狀4、國外研究概況5、國內生物質能源轉化利用技術研究現狀6、我國生物質能源的發(fā)展趨勢,一、生物質能源的概念與資源潛力,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而蘊藏在生物質內部的一種能量形式，是一種以生物

2、質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用而產生的各種有機體。 生物質能是可再生而不會枯竭的能源，又是綠色能源，是理想的可再生能源之一。 。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,生物質包括以下幾個方面： 各種速生的能源林、薪炭林、經濟林、用材林、灌木林，木材及森林工業(yè)廢棄物； 農業(yè)廢棄物,如農作物秸稈、稻殼、玉米芯、蔗渣等； 水生植物； 油料植物； 城市和工業(yè)有機廢棄物； 動物糞便。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質能轉變而來的。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國生物質資源的特點,中國生物質資源的構成及其能源潛力,每年的生物質能源總量達4.87億噸油當量，其中有約3.7

3、億噸可用于發(fā)電和供熱，占總量的76%，其余的1.17億噸在農村地區(qū)則用作飼料、糞肥等其他用途。,農業(yè)廢棄物,（稻谷、麥子和玉米三大糧食作物的生物質比例占70%）,農業(yè)廢棄物產量及能源潛力（百萬噸油當量）,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,林業(yè)生物質資源潛力,林區(qū)主要分布在東北、西南、西北和南部丘陵地區(qū)。 據2004年完成的第六次國家森林資源調查（19992003），林木生物質總資源量近200億噸 。 可獲得的林木質資源種類為：薪炭林、林業(yè)三剩物（采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物）、森林撫育間伐、灌木林平茬復壯、苗木截桿、經濟林和城市綠化修枝，總量約 8-10 億噸 。 木材的消耗主要為三

4、部分：44.2%用于制造木制品，32.1%由木材廠和農場自身消耗，其余用于生活燃料。 薪柴及木材廢棄物估計約2億多噸噸，合1億噸油當量。然而，由于過度采伐，實際消費量要大得多。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國森林資源類型以及生物量測算表,禽畜排泄物,2000年，中國禽畜的組成為：1.515億頭大型動物如馬、牛、驢、騾和駱駝等，4.47億頭豬，2.9億頭羊，52.8億頭家禽。由此產生的排泄物總量干重達3.2億噸，合1.1億噸油當量。,禽畜排泄物生物質能量增長趨勢,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,城市生活垃圾,年產出量約1.5億噸，約合1500萬噸油當量，并以10%左右的增長率遞

5、增% 垃圾成分和產量受很多因素的影響：城市人口、居民收入、燃料結構、飲食習慣、城市建設以及季節(jié)變化等。 有機成分的含量：發(fā)達城市的垃圾有機成分高，南方城市的垃圾有機成分普遍高于北方城市。 城市生活垃圾熱值：北京、廣州、上海、深圳等發(fā)達城市為4500 kJ/kg以上，其他多數地區(qū)為3400kJ/kg左右。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,工業(yè)廢棄物,糧食加工廠、造紙廠、木材廠、釀酒廠、糖廠和食品廠等的工業(yè)生產過程中產生的固體廢棄物。每年估計達4800萬噸油當量。,農作物谷殼 大米和小麥加工中大約可產生8100萬噸谷殼。其中有30%左右的谷殼被用作生活燃料、乙醇發(fā)酵和動物飼料，可作為能源利用

6、的約5500萬噸，相當于1800萬噸油當量。 造紙廢棄物 造紙廠約10000家，多數規(guī)模較小。產生的生物質估計為320萬噸，合110萬噸油當量（其中有103萬噸生物質由木材紙漿產生，合30萬噸油當量）。 木材廢棄物 1999年木材廠廢棄物產量為0.37億立方米，合600萬噸油當量。據估算，中國木材年需求量超過3億立方米，國內供應量只能滿足需求的50%，其余則需從國外進口，木材需求量不斷增加。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,狹義生物質資源概念,中國的生物質能結構（%）,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,中國能源消耗結構,二、生物質能源的地位,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,是人

7、類最早使用的能源,可再生性、資源豐富 世界上約有250000種生物，每秒鐘獲得太陽能量相當于萬噸優(yōu)質煤發(fā)出的能量每年經光合作用生成的生物質能總量約為億億噸，相當于31021kJ的能量，大約等于現 在世界能源消耗總量的倍左右。地球上生物質的潛力可達到現實能源消費的180200倍,使用無污染與環(huán)境可協(xié)調發(fā)展,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,能源消耗排列第四位（僅次 于石油、煤炭、天然氣）占 世界總能耗的14%，發(fā)展中國 家占50%，我國農村生活用能 中60%靠生物質能。,生物質能可以進一步加工成化工產品，替代石油、煤化工產品。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,國家對生物質能的開發(fā)利用十

8、分重視（“十五”開始“863”立項，能源技術領域）；中長期發(fā)展規(guī)劃生物質能源是一個重要的內容。 作為能源主要是：供氣、發(fā)電、供熱、液體燃料、固化成型等。,生物質是未來能源。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,世界各國在調整本國能源發(fā)展戰(zhàn)略中，已 把高效利用生物質能擺在技術開發(fā)的一個 重要地位； 日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、 美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃； 本世紀中葉，采用新技術生產的各種生物 質替代燃料將占全球總能耗的40以上。 歐盟制定計劃要求到2020年生物質燃料代 替20%的化學燃料，2010年可再生能源比達 12%，每年可代2000萬噸石油，80%為成本 低的生物質能

9、。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,發(fā)展生物質能源是我國能源和社會發(fā)展的戰(zhàn)略需求,石油資源嚴重匱乏（2003年進口9000萬噸；2004年進口達1.2億噸“40%”；2020年預計達2億噸）； 電力供應方面存在較大的缺口（韓國的1/5）； 農林廢棄物資源十分豐富（近7億噸農業(yè)、2000萬噸林業(yè)等加工剩余物、2億噸。農林廢棄物的50 %作為電站燃料，可達我國總耗電量的30%左右； 可增加農村居民收入和就業(yè)機會 。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,全球生物質能源消耗,全球能源需求,三、生物質能應用技術研究開發(fā)現狀,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,1.研究開發(fā)的技術概況,中國林業(yè)科

10、學研究院林產化學工業(yè)研究所,生物質能轉換技術和產品圖,產品目標：氣體（木煤氣） 用 途：發(fā)電、民用煤氣、合成 甲醇、合成 氨等原料 氣 化 劑：空氣、氧氣、水蒸汽 氣化發(fā)電工藝: 生物質鍋爐直接燃燒發(fā)電、生物質煤混合燃燒發(fā)電和生物質氣化發(fā)電。,氣化技術,流化床氣化爐,鼓泡流化床,外循環(huán)流化床,上吸式氣化爐,下吸式氣化爐,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,產品目標：乙醇、酚類化工產品、 液化油 用 途：液體燃料、化工產品 方 法：直接加壓或添加催化劑、水解、發(fā)酵、生物酶法,液 化,產品目標：液體產品、炭、液 化油 用 途：化工產品、液體燃料 方 法：常壓加熱分解、快速 熱分解,熱 解,中國林

11、業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,產品目標：顆粒、棒狀、塊狀 成型物 用 途：燃料（工業(yè)或民用） 方 法：高壓擠壓成型，一 般不添加粘接劑,固 化,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,目 的：提高燃燒熱效率 用 途：民用爐灶、鍋爐 方 法：直接使用,直接燃燒,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,四、國外研究概況,1. 主要研究開發(fā)工作的目標,發(fā)電,集中供熱,液體燃料：燃料乙醇、生物柴油,化工產品（如乙醇、甲醇、 合成氨等）,2. 美國生物質利用, 生物質和玉米生產乙醇450萬噸/年 計劃10年內達到乙醇5300萬噸/年, 顆粒成型燃料80萬噸/年,美國在生物質利用方面，處于世界領先地位，已建

12、立發(fā)電站多座，裝機總容量700MW大約66000個350工作崗位，計劃2010年達到13000MW裝機容量。主要分布在紙漿、紙產品加工廠和其它林產品加工廠。有40萬英畝的能源農作物和生物質剩余物作為氣化發(fā)電的原料，按排170000個以上的就業(yè)人員。能源的4%生物質提供；2020年將達17%以上。, 生產乙醇17萬噸/年 液化油、流化床快速熱解等 氣化發(fā)電、催化氣化,3. 加拿大生物質研究開發(fā),中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,棒狀成型燃料25萬噸/年 高壓液化油和化學品（乙醇） 催化氣化、液化 生物柴油,4.日本生物質研究開發(fā),中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所, 發(fā)電（瑞典16%，20

13、10達26%) 液化油 熱、電聯產 催化氣化,5. 德國、瑞典、新西蘭、芬 蘭、奧地利、印度等國,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,歐洲2% 2.5%，2020年達15%; 英國政府的計劃，到2010年，英國的再生能源發(fā)電將占總發(fā)電量的10; 一些世界能源組織(IEA)成員國,生物質能在總能耗中所占份額高達15 。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,五、國內生物能源轉化利用技術 研究現狀,1、從事研究開發(fā)的生物質概況 單位有40多家：清華大學、中國科技大學、浙江大學、中國科學院、山東大學、山東理工大學、華東理工大學、上海理工大學、東北林業(yè)大學、哈爾濱工業(yè)大學、東南大學、沈陽農業(yè)大學、北

14、京工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、首都師范大學、山東、遼寧、河南等省的能源研究所、大連環(huán)科院、農業(yè)部農工院、農機院、成都沼科所、上海沼科所、杭州沼科所、長沙新技術研究所、湖南省林科院、林化所等單位。近4年發(fā)表的論文1994年目前有關生物質能源的文章有648篇，其中2000年以來近4年發(fā)表的有476篇。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,2、我國生物質能源利用的研究現狀,1)生物質氣化技術研究 氣化供氣，農村小村鎮(zhèn)（已經建立400余套裝置） 氣化發(fā)電，最大的達兆瓦（500，200，160，30，80，60kw） 生物質能發(fā)電裝機容量約為200萬kW，其中蔗渣發(fā)電170萬kW，其余為稻殼等農業(yè)廢棄物、

15、林業(yè)廢棄物、沼氣和垃圾發(fā)電等。 研究開發(fā)的氣化設備主要是下吸式、上吸式、流態(tài)化。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,2、我國生物質能源利用的研究現狀,2)生物質生產燃料酒精技術 酒精（化學法、生物法） 先后開展了稀酸常壓、稀酸加壓、濃酸大液比水解，纖維素酶水解法的研究 ；研究生物質原料的高壓蒸汽爆破預處理技術、纖維素酶制備技術、大規(guī)模酶降解技術、戊糖己糖同步乙醇發(fā)酵技術、微生物細胞固定化技術、在線雜菌防治技術、以及副產品木質素的深度加工利用技術等,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,2、我國生物質能源利用的研究現狀,3）生物柴油制備技術研究 生物柴油（酯化、生物酶、醇解） 國內正在開發(fā)的

16、制備生物柴油的技術包括超臨界甲醇醇解工藝、近臨界有機堿催化工藝、固體堿催化酯交換工藝、生物酶催化酯交換工藝、超聲波輻射強化工藝等 。 福建卓越、河北正和、四川古杉、湖南天源四家公司，生產能力均在1萬噸/年左右 。所采用的工藝化學法間歇生產工藝。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,2、我國生物質能源利用的研究現狀,4)生物質成型技術的研究與開發(fā) 國內已經開發(fā)成功有棒狀和顆粒狀成型燃料生產技術。主要是利用木材加工剩余物木屑為原料，棒狀成型燃料已經建立有數十家生產企業(yè)。顆粒成型燃料的研究開發(fā)也取得較好的進展。 5）沼氣技術 基本分為小型能源生態(tài)組合技術和大中型沼氣工程技術 。,中國林業(yè)科學研究院

17、林產化學工業(yè)研究所,2、我國生物質能源利用的研究現狀,6)生物質快速熱解技術 目前研究的生物質液體轉化率只有50%左右。快速熱解溫度600，液體油的熱值為22000KJ/KG左右，產品擬作為柴油的替代品氣化（合成甲醇、二甲醚等）實驗研究 7)能源植物 以制酒精為目的作物，如玉米、甘蔗、甜高粱、甘薯、以及纖維原料等；以生產燃料油為目的的作物，如麻風樹、油桐、烏桕、綠玉樹、油菜、棉籽等；用于直接燃燒或氣化的作物，如桉樹、柳樹、速生楊樹、芒屬植物、秸稈、農林剩余物等；可供厭氧發(fā)酵的作物。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,3.中國林業(yè)科學研究院 林產化學工業(yè)研究所 從八十年代初期開始先后承擔了國

18、家攻關、部省級重點、國際合作、863等近十項研究項目,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,主要已經完成和正在開展的研究工作,成型燃料技術的研究 顆粒成型燃料技術研究和開發(fā) 上吸式固定床氣化技術的研究開發(fā) 流態(tài)化氣化技術的研究 木材熱解技術的研究 氣化發(fā)電技術研究開發(fā) 成型物炭化技術的開發(fā) 生物質流態(tài)化快速熱解技術的研究 高壓液化制取液化油技術的研究 木素制取活性炭和泡孔樹脂的研究,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,*成型 開發(fā)了棒狀成型機、顆粒成型機,*熱解、水解發(fā)酵 產品：木炭、活性炭、木醋液、乙醇、酵母,*氣化 先后進行了農林剩余物如木片、稻草、 麥草、稻殼、木屑等氣化試驗，木煤氣作

19、為民用煤氣、鍋爐、發(fā)電等,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,1.氣體處理裝置；2.分氣缸；3.氣化爐；4.貯灰槽（11）；5.沉降槽；6.洗滌塔（1）；7.洗滌塔（11）；8.過濾器；9.羅茨風儀；10.水封；11.氣柜；12.螺旋選料器；13.料合；14.旋風分離器；15.上吸式氣化爐,生物質氣化工藝流程圖,流化床氣化發(fā)電系統(tǒng),固定床氣化供氣系統(tǒng),氣化爐,煤氣柜,流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)（稻糠和稻草）,煤 氣 柜,2. 廣州能源研究所,主要開展了生物質外循環(huán)流化等氣化發(fā)電，已研究開發(fā)（1-2000）KW的氣化發(fā)電系統(tǒng)。同時也開展了催化氣化試驗研究工作。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,3

20、. 山東省能源研究所等,主要進行了秸桿類生物質的下吸式氣化爐開發(fā)工作。氣化產物木煤氣供居民家庭使用，同時開展該研究開發(fā)的有山東大學、河南農大、北京農機院及有關公司，已在國內應用300余套。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,4. 遼寧能源研究所,主要從事生物質的固定床下吸式氣化爐 系統(tǒng)研究，已在大連建立了一套生產能力100kg/hr的氣化系統(tǒng)，同時開展了棒狀成型機的研發(fā)工作。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,*乙醇、燃料油 *熱解制民用煤氣、木炭,5. 華東理工大學、中科院過程所、山東理工大學等單位也開展了生物質的應用開發(fā)工作,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,六、我國生物質能源

21、 發(fā)展趨勢,1、指導思想：,以生物質為研究對象，重大關鍵技術創(chuàng)新研究為突破口，綜合利用為手段，技術集成為紐帶，產業(yè)化為主攻方向，經濟效益為核心，構建生物質能源生產一體化系統(tǒng)示范模式，建立起具有我國生物質能利用特色的體系。開發(fā)具有自主知識產權的生物質利用技術和產品。為經濟發(fā)展和實現我國長期能源戰(zhàn)略規(guī)劃提供技術支撐。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,開展生物柴油、乙醇、能源植物、氣化（發(fā)電、供熱）方面的關鍵技術研究和開發(fā)，建設燃料乙醇/生物柴油/生物油的工業(yè)化示范生產線和能源植物的工業(yè)示范工程，完成運行考核。其技術經濟指標達到同類的化石產品指標。形成現代生物質栽培、加工一體化系統(tǒng)，實現“林能

22、”、“農能”體系。總體技術達到國外發(fā)達國家的先進水平，部分技術達到國際領先水平。,2、總體目標：,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,2010年我國生物質氣化發(fā)電、氣化供熱、生物柴油、生物質酒精的產業(yè)化技術實現；2020年預計生物質能源發(fā)電達到總電量的15%左右。,3、發(fā)展方向,我國的生物質能源的產業(yè)化，在高效綜合開發(fā)和 利用高技術發(fā)展方向，需要開展兩方面的研究： 加強基礎和應用研究，研究生物質熱解、快速熱解、生物降解、高溫裂解、催化氣化、定向轉化、氣體合成等轉化特性機理和反應動力學，探索其中熱化學轉化過程的理論和科學問題； 主要是生物質酒精、生物柴油、氣化（供熱、發(fā)電、供氣）、生物質熱解油

23、、沼氣和高產能源植物培育等方面。開發(fā)有我國自己知識產權的生物質能源應用技術和產品。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,*生物降解 *快速熱解、定向氣化 *催化轉換 *植物基因 *熱能工程理論,（1）、加強基礎研究和應用研究,（2）、工業(yè)化技術的開發(fā),、技術和產品方向,研究開發(fā)的直接應用農林生物質氣化，作為鍋爐的燃料替代煤炭的技術產業(yè)化，提高燃燒熱利用效率達到60%以上。同時，在木材加工、糧食加工和造紙等行業(yè)建立大規(guī)模的示范工程，2010年內達到推廣水平。大規(guī)模系統(tǒng)發(fā)電效率達到35%以上，小型氣化發(fā)電達到20%。到2020年產業(yè)化的規(guī)模，達到我國發(fā)電量的5%左右。,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所,1)、生物質氣化發(fā)電工程化技術 直接燃燒發(fā)電（大規(guī)模6MW以上） 混燒發(fā)電 氣化發(fā)電（分布式、小型5MW以下） 熱電聯供系統(tǒng),、技術和產品方向,2)生物酒精 研究生物質制乙醇過程提高水解得率，研究糖酸分離技術，選育適于高濃糖液的戊糖己糖同步乙醇發(fā)酵的酵母菌種及其木素利用技術，纖維素轉化率65%以上，經濟成本接近同類化石產品； 重點 解決木質纖維原料制取酒精關鍵技術 十一五期間產業(yè)化的重點在非