如何高效利用我国农村生物质资源
对于生物质这个词大家都有肯能感到陌生, 所以我们先解释一下这个名词, 生物质是指 利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机 物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念:生物质包括所有的植物、微生 物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作 物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除 粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素) 、农产品加工业下脚料、农林废 弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点:可再生、低污染、分布广泛。 因为生物质中含有能量, 因此引伸出生物质能这个词, 生物质能就是太阳能以化学能形式贮 存在生物质中的能量形式, 即以生物质为载体的能量。 它直接或间接地来源于绿色植物的光 合作用,可转化为常规的固态、 液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源, 同时也是唯一一种可再生的碳源。 国内生物质的资源分布 因为生物质包括植物、动物和微生物,所以在分析生物质资源分布的时候,我们只考虑 植物的分布。我国农林生物质资源丰富、数量巨大,较常见的有秸秆、稻壳、薪材、锯末和 甘蔗渣等。 据统计,我国农作物秸秆可收集量约为 4.5 亿 t/年, 折合标准煤 1.8 亿 t, 稻壳 5000 万 t,折合标准煤 2000 万 t ;林业加工过程产生的木质废弃物约 2400 万 m3,折合标准煤 150 万 t ;各种天然薪材的合理提供量为 1.4 亿 t ,折合标准煤 0.74 亿 t。 农业生物质资源 我国是农业生产大国,农业生物质资源丰富。 每年的农业生产废弃物的产量约为 6.5 亿 t, 到 2010 年产量可达 7.3 亿 t,可产生 12EJ 的能量。农业生物质资源主要包括农作物秸秆和 农产品加工废弃物。农作物秸秆是我国广大农村地区传统的生活用能,其中水稻、玉米和小 麦秸秆占到 84.3%;农产品加工废弃物有稻壳、玉米芯、花生壳和甘蔗渣等。1999 年,我 国各地区主要农业生物质可利用量的合计总量达 5.6 亿 t。 列前 10 位的地区是: 山东、 河南、 河北、江苏、黑龙江、吉林、四川、湖北、安徽和内蒙古。其中,秸秆类生物质的主要流向 为 15%还田,24%饲用,2.3%用于工业,近 60%用于薪柴或露地燃烧。因此,我国农业生 物质资源具有巨大的应用潜力。 林业生物质资源 我国现有森林面积为 1.75 亿 hm2,其蓄积量为 124.56 亿 m3。2002 年,全国造林面积 为 777.10hm2,比上一年增长 56.8%。我国陆地林木生物质资源总量在 180 亿 t 以上,可用 于生产生物质能源的主要是薪炭林、 林业废弃物和平茬灌木等。 林业生物质能资源在我国农 村能源中占有重要地位。2002 年,我国农村消耗的林业生物质能资源约 1.66 亿 tce,占农村 能源总消费量的 21.2%。在丘陵、山区和林区等区域,农民 50%以上的生活用能依靠林业资 源。1999 年,我国林业生物质产量列前 10 位的地区是:黑龙江、内蒙古、四川、云南、吉 林、江西、湖南、广西、广东和山西。另外,我国有宜林荒山荒地约 4692.71 万 hm2,可以 开发种植高产能源植物。 (资料来自于百度百科) 我国生物质能源的利用现状 我们国家生物质能源的资源十分丰富, 然而我国生物质能源的开发利用起步较晚, 随着 近些年的研究和开发,经取得了明显的效果。但总体来说主要是作为燃料提供热能或发电、 农田有机肥料及多种化工产品等。 生物质作为燃料或发电 (1)直接燃烧 我国 9 亿多农村人口的生活用能大部分依赖于生物质能源。 然而直接燃烧热效率低, 目 前生物质的直接燃烧利用着重于研究开发提高燃烧的热效率, 减少有害物排放, 如研究开发 各种锅炉等用能设备上。生物质的燃烧,国外用于商业化发电,我国在这一方面仍需进一步 完善。 直接燃烧主要包括炉灶燃烧、压缩成型燃料燃烧、联合燃烧和焚烧垃圾。炉灶燃烧是传 统农村人们的用能方式, 因效率比较低而逐渐被淘汰。 压缩成型燃料燃烧是将生物质压缩成 型,使其密度增大,性能接近煤,相当于锅炉直接燃煤技术,而且尾气排放污染小,进行发 电很有发展前景, 其中颗粒成型燃烧尤适合家庭或暖房取暖。 联合燃烧是燃煤掺入生物质燃 烧,可减少二氧化硫及氮的氧化物的排放。焚烧垃圾是锅炉在 800—1000℃高温下燃烧垃圾 可燃组分, 释放热量供热或发电。 目前我国现代生物质能中用于直接燃烧的高效燃烧锅炉有 200 多台,效率均可达 80%,有几十家垃圾焚烧炉正常运行。 垃圾顾名思义是一种环境污染物,其实它是“放错位置的财富” ,许多国家和地区,已 经形成垃圾产业,垃圾的资源化既可以减轻环境污染,又可以缓解资源短缺。近年来,国外 不断开发出新型发电技术如城市生活垃圾发电,据试验焚烧 500t 垃圾可以发电 1 万千瓦? 时。匈牙利建造的一座大型垃圾发电厂,有 4 个垃圾燃烧室,每个燃烧室可燃烧 15t 垃圾? 电站既发电又给附近用户提供了高达 250℃的蒸汽。垃圾发电在丹麦、瑞典、德国、法国、 日本、英国等国家也得到重视和应用。污泥发电,日本东京大学发明了一种使污泥固化的方 法,据试验固化污泥每千克有 4000 大卡热量,相当于低质煤的发热量,用它进行发电,既 可节约能源,又可保护环境卫生。但是我国垃圾资源的产业化尚未形成。 我国生物质能直接燃烧发电处于起步阶段, 仍具有较大的发展潜能, 美国利用生物质如 废木材和农业废弃物燃烧发电技术已经成熟,其发电设备装机容量为 736MW。 (2)利用转化技术 生物质能源的开发利用, 按照转化产物的形态可分为生物质的液化和气化, 液化与气化 通常采用生物技术和热化学两种方法。 生物质的液化, 生物质的热解液化技术在我国目前尚处于试验研究阶段。 我国各大院校 如浙江大学对生物质废弃物在回转窑中的热解特性, 以及各种碱金属和相关无机元素在生物 质热解中的析出行为进行了研究, 上海理工大学、 东南大学等也正在从不同的角度对生物质 液化技术进行研究。 研究生物质液化是为了提高液体产物的产率, 减少固体残留物和气态产 物的量获得品质更高的液体产品。 生物质热解液化所得液体燃料习惯上称为生物柴油, 可以直接作为燃料使用, 也可以转 化为品位更高的液体燃料或价值更高的化工产品。 生物柴油的研究与开发起步晚, 有望在今 后几十年中迅速发展起来,形成生物柴油产业。统计数据表明,我国乙醇产量的 1/3 以木薯 为原料,2004 年广西乙醇产量为 30 万 t,其中木薯生产乙醇总量达到 10 万 t。利用生物质生 产酒精方面巴西和美国成绩很突出。 研究结果表明木薯作为燃料乙醇原料的综合效益居第二 位,它是生产生物乙醇的首选原料,目前科技工作者在木薯乙醇生产中已经开发出诸如连续 发酵、差压精馏等可与玉米乙醇生产相媲美的技术。黑龙江、吉林和河南三省建设陈化粮为 燃料乙醇生产工程,主要原料为玉米、甘薯等,并已在全国十余个城市开展了掺和 10%乙醇的 汽油醇燃料应用示范工作。 生物质的气化,我国生物质生产沼气研究工作开展的较好,利用秸秆和粪便通过发酵,产 生沼气后照明和生活用燃料。目前,我国特别是四川等地在农村已普遍使用了较为实用的沼 气池。沼气开发利用主要有农业沼气,工业沼气,城市下水道污水沼气,城市垃圾沼气。生物 质气化产物主要包含甲烷、乙烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等,这些产物可用做生活燃气 或工业用气。生物质气化是生物质热转化技术中历史最长、最具实用性的一种技术,但生物 质气化气存在的最大弱点,即气体中 H2/CO 值较低。 我国在技术与装置开发方面自 1990 年代 以来,已取得了一系列的成果,如主要集中于生物法和热化学转换法生物质的制氢技术,中国 科学院广州能源研究所开发研制的各式气化炉 ,可用于清洁供热供电和供气,部分产品已经 出口东南亚各国。 目前二甲醚的合成主要通过煤气化、 天然气气化以及重渣油气化等途径获 得的合成气来合成。 据报道,该研究所研究出利用生物质间接液化一步法合成二甲醚的方法。 发明专利是一种利用沼气重整生物质气化气合成二甲醚的新方法,工艺涉及生物质的高效洁 净利用领域,提供了一种完全由生物质高效清洁利用合成燃料二甲醚的绿色合成方法。?? 生物质转化成其他化工产品 上海大学环境与化学工程学院固体废物研究中心,利用水热技术对甘蔗渣、树叶和菜皮 ?种生物质垃圾的转化产物和机理进行了研究。结果表明,生物质转化得到的产物中含有大 量的腐植酸物质。这类腐植酸物质可以作为生态肥料,腐植酸含量能达到 45%左右具有良好 的肥效和经济价值。广西大学生物技术学科的研究人员针对此难题经过两年的攻关,成功地 研制了利用污泥制造成高效无污染的生态有机肥的技术,生产的肥料不仅能使农作物产量有 较大的提高,而且使果蔬的品质有极大的提高,深受农民的普遍青睐。2000 年该技术转让给 上市公司桂林集琦集团,当年便实现产业化。 我国农村生产沼气过程中,同时得到发酵液、 渣 等厌氧发酵残留物,作为农田的有机肥料,效果很好,从而使得生物质能源得到充分利用。我 国木薯生产乙醇技术趋于成熟,乙醇除了作为运输燃料替代汽油,还可以生产冰醋酸、 乙烯及 其下游产品。生物质的催化合成甲醇技术发达国家,如美国、日本、英国、法国、德国、俄 罗斯等,早在 10 年前就已开展了技术攻关研究。朱灵峰等研究者开展了此项研究工作,填补 了我国此研究领域的空白。 结果表明,解决了催化剂失活问题,秸秆类生物质热化学法制得的 低热值燃气通过适当处理制备的合成气,可直接催化合成甲醇。生物质能的研究工作逐渐转 向热解产品的深加工开发,如活性炭、 木醋液等应用研究领域。 木焦油是国际紧俏产品,木醋 液可形成多种化工产品。 (资料来源江西林业科技报 2006 年第 5 期) 开发和利用生物质能源已成为世界许多国家开源节流、化害为利和保护环境的重要措 施。据联合国环境保护机构发表的一份调查报告说,至少有多个工业化国家在开发利用“绿 色能源”方面取得了显著成绩,其中有些国家通过实施“绿色能源”计划,在很大程度上缓 解了本国能源紧缺的矛盾?同时有效地改善了环境。 而我们国家在拥有丰富的生物质资源时, 我们更要合理的开发与利用, 改善利用生物质 能源的技术,提高能源利用效率,使我国在利用生物质能源方面更加完善,最终使生物质能 源成为我国重要能源的之一。
植物通过叶绿素,在太阳光的作用下将二氧化碳和水合成为碳水化合物,从而完成了将太阳能变成化学能,并将其储存在生物体内的转换过程。地球上每年通过植物的光合作用合成的储存在植物体内的化学能大约相当于全世界每年消耗的能源总量的10倍。植物体内储存的能量称为生物质能。生物质能可以通过燃烧转换为热能,燃烧产生的二氧化碳又可再次通过光合作用转换成生物质能,因此,生物质能是可再生的能源。现在普通植物对太阳能的利用效率仅约4%,如果使植物对太阳能的利用效率提高到5%,那么,全世界现有农田的1/10所增产的农作物所提供的能量就相当于每年全世界消耗的化石能源的能量。因此,生物质能是一种很有前途的可再生能源。
生物质能可以直接燃烧,我国农村还有一半以上居民用燃烧木柴、秸秆取暖和炊事。但植物的直接燃烧会污染空气而影响生态环境。如果通过生物化学和热化学作用将植物变成甲烷、酒精,则可以获得高效、低价的能源,而且这些新产生的能源对空气污染和生态环境的影响轻微。但是这类能源的转换效率低,而且往往受季节和地区的影响。
如果在汽油中掺入10%~20%的酒精,使之变成汽油醇,则在汽车发动机不做任何改造的条件下开动汽车,除了可节省汽油,还可减少汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放量。但到目前为止,用糖或淀粉通过发酵来生产酒精的成本还较高,而且还要消耗粮食。因此如果能用农作物的副产品如植物纤维(秸秆、木屑、锯末等)生产廉价的酒精,则可大量节省汽油,并可减少汽车尾气对环境的污染。
另外,科学家也在寻找能直接产生烃类的植物,并将其变成农作物。除了大豆、油菜籽、油棕、油桐等作物外,已经发现了四十几种能产生烃类的植物。经过人工优选的油棕,每万平方米可收获14吨油料。海南的一种油楠大乔木的树芯内有一种黄色的油状树液,可直接用于照明,每棵大树可产生10~20千克这种可燃树液。另外,在海洋中还有某些海带或海藻类植物可以提炼合成天然气甚至可提炼汽车用的汽油和柴油。有研究认为,一公顷油菜田可生产1200升植物油和1060升氧气。其中植物油只有经过加工处理,可以变成生物柴油。种植各种能变成烃类的能源植物,可以实现将农田变成“油田”,而且是可再生的油田。在新世纪,各种能源植物的研究将成为发达国家开发可再生能源的新途径,而且还会使农业复兴。
生物质能的主要发展领域还包括:生物纤维发酵生产酒精;生物质热分解气化产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体,经过净化可用于发电;在我国农村,将植物的秸秆等有机物封闭在窖中,在缺氧环境中使之发酵,产生沼气可用于取暖、炊事和照明。沼气还可用来发电,每立方米沼气可发电1.25~1.45千瓦时。由于我国还有8亿多居民生活在农村,因此发展沼气在我国有广阔的前景,而且发展沼气还可以将发酵后的秸秆等作为农肥使用,不仅增加土壤的肥力,还保护了环境。
中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。
生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于中国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求,而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约,限制二氧化碳等温室气体排放,这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。并且是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。它在我国生产的一次能源中占15%左右,居第二位,它具有分散性和独立性,可以确保能源系统的安全性和灵活性,在未来的能源体系中将显得越来越重要。
从经济效益看,不同条件和不同技术方法效益差别很大,在生物质集中的地方采用大规模直接燃烧利用的效益比较好,而在生物质分散的地区,采用气化利用可以取得较好的效果,在未来的能源体系中将显得越来越重要。
生物质能源优点分析:
资源:
森林能源
森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,主要是薪材,也包括森林工业的一些残留物等。薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈,木材加工的边角余料,以及专门提供薪材的薪炭林。
农作物秸秆
农作物秸秆是农业生产的副产品,也是我国农村的传统燃料。随着农村经济的发展,农民收入的增加,以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象,致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大,既危害环境,又浪费资源。因此,加快秸秆的优质化转换利用势在必行。
禽畜粪便
禽畜粪便也是一种重要的生物质能源,大中型养殖场的粪便是更便于集中开发、规模化利用的,可烘干后,用于生物质气化。生物质气体可用于发电和用热设备。
生活垃圾
城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物。
有以下特点:垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高,食品类废弃物是有机物的主要组成部分,易降解有机物含量高。
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。
1、直接燃烧:生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶,推广效率可达20%至30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施,被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。
2、热化学转化:生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下,使生物质汽化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。
3、生物化学转换:生物质的生物化学转换包括有生物质、沼气转换和生物质、乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。
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生物质具体的种类很多,植物类中最主要也是我们经常见到的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等。非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。
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随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重,各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用。虽然各国的自然条件和技术水平差别很大,对生物质能今后的利用情况将千差万别,但总的来说,生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩,而是重新发挥重要作用,并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位。
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我国发展展望
由预测可知,随着社会的发展,传统利用生物质能的比例将越来越少,到2050年,农村生物质能的利用中传统利用方法不到1%,但是,生物质能的现代化利用技术的比例将越来越高,到2050年可能达到农村总能耗的13%。另外,从预测中可以看出天然生物质能在农村能源的比例随时间推移将越来越少,从30%降到13.7%左右,但是不管那个时期,也不管那个方案,生物质能在农村能源中的比例都很大(高于14%),而且是最主要的可再生能源(占可再生能源的50%以上),这可以充分说明生物质能在今后几十年内在我国农村能源,甚至于我国能源体系的重要地位。
世界进展
合成生物学的发展,通过基于系统生物学原理的计算机辅助人工设计与次生代谢链的酶系统基因合成、代谢工程技术将富油生物进行基因工程改造成能够使生物柴油高产量与分泌的转基因生物,从而实现规模化利用太阳能的生物能源产业,美国著名的文特尔私立研究所已经获得几亿美元的投资,一旦成功产业化,将带来石油与汽车工业的技术变革。
本条例所称农村可再生能源,是指农村的生物质能、太阳能、风能、微水能、地热能等非化石能源。第三条 农村可再生能源的开发利用坚持因地制宜、综合利用,政府引导与市场运作相结合,经济效益、社会效益和环境效益相统一的原则。第四条 县级以上人民政府主管农村能源工作的部门负责本行政区域内农村可再生能源开发利用的监督管理,所属管理机构负责具体工作。
县级以上人民政府其他有关部门按照各自职责负责本行政区域内农村可再生能源开发利用的有关监督管理工作。
乡镇人民政府在上级人民政府主管农村能源工作部门的指导下,做好本行政区域内农村可再生能源开发利用的有关工作。第二章 推广应用第五条 县级以上人民政府及其主管农村能源工作的部门、乡镇人民政府应当开展利用农村可再生能源和节约能源的宣传教育,普及有关知识,推广新技术、新产品,为开发利用农村可再生能源提供指导和服务。第六条 各级人民政府应当根据农村实际情况因地制宜地推广下列可再生能源技术:
(一)沼气综合利用技术和生产生活污水沼气厌氧发酵技术;
(二)生物质气化、固化和液化等技术;
(三)太阳能热水、采暖、干燥等技术;
(四)利用地热能种植、养殖等技术;
(五)微水能发电及其他利用技术;
(六)风能利用技术;
(七)其他可再生能源技术。第七条 县级以上人民政府及其有关部门应当结合农业结构调整建设沼气利用工程,发展沼气生态农业。
各级人民政府应当按照沼气开发利用规划,引导、鼓励、扶持、组织下列地区重点建设沼气利用工程:
(一)血吸虫病疫区;
(二)畜牧业相对集中发展地区;
(三)生活污水未纳入污水处理管网统一处理的地区;
(四)农村贫困地区、少数民族地区。第八条 大中型畜禽养殖场应当优先采用沼气环保能源技术。
鼓励采用沼气厌氧发酵技术处理生产生活污水。没有修建污水处理厂的集镇或者污水管网未能覆盖的地方,应当优先采用沼气厌氧发酵技术处理生产生活污水。第九条 秸秆资源丰富的地区,当地人民政府及其有关部门应当加强对秸秆综合利用的指导,有计划地示范推广秸秆气化、固化等技术。第十条 鼓励有条件的村(居)民小区、机关、学校、敬老院、医院等采用太阳能供热采暖等技术。建设单位、房地产开发企业在建筑和设计施工中应当根据业主的意见为利用太阳能提供必备条件。第十一条 在有地热能、微水能、风能的地区,当地人民政府及其有关部门应当采取扶持措施,试点示范,促进开发,推进综合利用。第十二条 县级以上人民政府及其有关部门、乡镇人民政府应当在农村推广先进适用的省柴节煤灶以及制茶、烤烟、砖瓦生产等方面的节能技术。
用能单位和个人应当逐步淘汰或者改造高能耗设备和工艺。
以薪柴为生活能源的农户应当采用节柴技术,减少薪柴消耗。第三章 保障措施第十三条 各级人民政府应当将农村可再生能源的开发利用纳入国民经济和社会发展计划,与农村卫生保健、环境保护等工作统筹规划,配套实施。
县级以上人民政府应当将农村可再生能源技术和产品的科学技术研究纳入科技发展规划。
县级以上人民政府主管农村能源工作的部门应当定期开展农村可再生能源资源调查,会同其他有关部门编制农村可再生能源开发利用规划,报同级人民政府批准。第十四条 县级以上人民政府应当设立农村可再生能源发展专项经费,列入同级财政预算。
县级以上人民政府有关部门应当按照省人民政府的规定,安排部分专项资金用于农村可再生能源的开发利用。第十五条 各级人民政府按照国家有关规定,将农村可再生能源技术推广纳入农业技术推广体系,建立健全技术服务网络,加强农村可再生能源科学研究、技术指导和培训、信息咨询、安全管理等公益性的服务。第十六条 各级人民政府应当鼓励各种经济主体参与农村可再生能源的开发利用和技术推广,依法保护开发利用者的合法权益,推动农村可再生能源的发展。
生物质能的主要利用形式包括直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。
1、直接燃烧
当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶,推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施,被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。
现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类:以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术,欧洲各国开发的活塞式挤压制的圆柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。
2、热化学转换
是指在一定的温度和条件下,使生物质气化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。
①生物质气化:生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热,同时通入空气、氧气或水蒸气,来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上,热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途,这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大,不仅能改变他们的生活质量,而且也能够提高用能效率,节约能源。
②生物质碳化
生物质颗粒碳化燃料是各种生物质经过干燥、转性、混料、成型、碳化等复杂过程连续生产出来的一种新型燃料,其与煤性质相同,是可供各种燃烧机、生物质锅炉、熔解炉、生物质发电等的高效、可再生、环保生物质燃料,此种燃料在国际认证为零污染燃料。
③生物质热解
通常是指在无氧或低氧环境下,生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程,是生物质能的一种重要利用形式。
3、生物质化学转换
通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,包括有机物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。生物制氢,生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。