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生物质燃料的应用范文1
【关键词】 植物来源抗肿瘤药;不良反应;感染
感染性疾病是癌症患者重要的死亡原因[1]。恶性肿瘤本身及抗肿瘤治疗措施均是造成患者严重或反复感染的原因,控制感染对恶性肿瘤患者的治疗至关重要。2008年12月至2009年6月,我们回顾性分析了2007年12月至2008年12月在我院应用植物来源抗肿瘤药物化疗的256例肿瘤患者的临床资料,分析其感染发生情况及危险因素。现报告如下。
1 资料分析
256 例患者,男130例,女126例;年龄(56.76±5.4)岁。其中肺癌68例、乳腺癌46例、淋巴瘤26例、胃癌24例、卵巢癌23例、食管癌12例、ALL 9例、AML 8例、大肠癌7例、骨髓瘤6例、盆腔癌2例、其他肿瘤25例。均接受化疗,排除放疗兼化疗同时进行者。骨髓抑制程度Ⅰ度55例,Ⅱ度53例,Ⅲ度32例,Ⅳ度17例。
本组共有143例(55.8%)患者发生感染。其中男75例(57.7%)、女68例(54.0%)。按感染发生率由高到低依次为骨髓瘤(5例,83.3%)、AML(6例,75%)、ALL (6例,66.6%)、肺癌(23例,33.8%)、胃癌(7例,29.2%)、卵巢癌(5例,21.7%)、 乳腺癌(10例,21.6%)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ度骨髓抑制患者中分别有5、10、10、13例发生感染,感染率依次为9.1%、18.9%、31.3%、76.5%,由Fisher确切概率法得P
143例感染者中,进行病原微生物检查67例,送检率为46.9%,略低于国家卫生部规定≥50.0%。其中血培养阳性8例(铜绿假单胞菌、表皮葡萄球菌、大肠埃希菌),咽拭子培养阳性25例及痰培养阳性17例(铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、白色念珠菌),尿培养阳性3例(大肠埃希菌、肠球菌),大便培养阳性7例(大肠埃希菌、产气肠杆菌、曲霉菌)。G-杆菌大多对哌拉西林、第三代头孢菌素和氨基糖苷类等抗生素敏感;G+菌大多对头孢菌素类、喹诺酮类和万古霉素等抗生素敏感;真菌对三唑类(氟康唑)等抗真菌药物敏感。
2 讨论
2.1 应用植物来源抗肿瘤药化疗的肿瘤患者感染情况 根据调查:应用植物来源抗肿瘤药化疗的肿瘤患者感染率为55.8%,感染发生率最高的肿瘤分别为骨髓瘤、AML、ALL,感染发生率依次为83.3%、75.0%、66.6%,这与文献资料一致[2]。即应用植物来源抗肿瘤药化疗的患者发生感染的机率与肿瘤患者的感染发生率基本一致。多发性骨髓瘤患者的感染发生率最高,主要原因是肿瘤浸润骨髓往往引起粒细胞数量减少及吞噬功能损伤,因此对吞噬病原体杀灭能力降低,从而增加了感染发生的机会。感染发生男女比例为1.1:1,男性感染发生率高于女性,感染最易发的部位是肺部和胃肠道,分别占58.0%和14.0%。出现Ⅲ-Ⅳ度骨髓抑制的患者其感染发生率明显高于无严重骨髓抑制的患者,严重威胁着患者的生命和生存质量。由于肿瘤长期慢性消耗及化疗药物的作用,导致患者自身免疫功能低下,降低了机体的抵抗力和防御功能,使病原菌入侵的机会明显增加,发生感染的机率大大增加。化疗后骨髓抑制期长,白细胞下降幅度大,持续减少时间长,免疫力进一步降低易引起感染。
应用植物来源抗肿瘤药化疗的肿瘤患者最易发生肺部感染(58.0%),这与国内报道相一致[2], 其次为胃肠道感染和尿路感染。植物来源抗肿瘤药对呼吸道纤毛黏液等细菌清除系统均有破坏作用,加之呼吸道与外界环境直接相通,病原体容易通过空气飞沫传播而使肺部成为最易受感染的部位。其次是胃肠道感染,其致病菌为细菌、病毒及真菌等。陪护探视人员及医务人员中有带菌者频繁走动造成传染,加之患者长期住院接触病源微生物污染的水龙头、门把手、餐具等, 未经洗手接触食品而导致感染,此外抗菌药物的应用有时造成菌群失调也造成感染。再次是泌尿系感染,主要原因是:由于长期住院、导尿操作、尿路特殊的组织学特点,当黏膜损伤时,大肠杆菌依靠其与宿主上皮细胞或红细胞表面的甘露糖结合,侵入人体的泌尿系统而发生感染。
2.2 感染因素分析 恶性肿瘤患者是感染的高发人群。肿瘤患者发生感染的危险因素较复杂[3],主要有老年患者、免疫功能低下、伴发基础疾病、各种插管滞留、进行放化疗并发白细胞减少以及手术治疗等,再者,某些肿瘤患者入院时已存在院前感染。因此我们要根据患者的机体状况、肿瘤的病理类型、侵犯范围(病期)和发展趋向合理地、有计划地综合应用现有的治疗手段, 以期较大程度地提高治疗率和改善生存质量这一原则: ①对多数患者入院后即应用不同的中西药增强免疫力、辅助抗肿瘤治疗;②合并糖尿病、肝炎的患者, 在抗感染治疗同时积极治疗基础疾病, 如控制血糖、保护肝功能等;③放化疗患者予以加强肠内外营养支持;④利用好激素这把双刃剑, 可以改善晚期肿瘤患者厌食、乏力, 还可辅助止吐、止痛、退热,又具有抗炎、免疫抑制的作用。
2.3 病原微生物及敏感抗菌药物 《抗菌药物临床应用指导原则》强调“尽早查明感染病原,根据病原种类及细菌药物敏感实验结果选用抗菌药物”是合理用药的关键所在,增加细菌培养和药敏实验数量是提高临床抗感染疗效的根本,对减少盲目用药,为临床合理选择抗菌药提供明确指导,能提高疗效,同时还能避免耐药菌的产生。病原学送检可调查结果显示,咽拭子及痰培养出的病原菌占总病原菌的62.6%,其余标本检出的病原菌仅占37.4%,也提示呼吸道较易发生感染;咽拭子及痰培养出的多种条件致病菌,依次为真菌(以白色念珠菌为主,占真菌的5.56%)、铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌等。呼吸道感染不仅有外源性感染,也有内源性感染,当患者免疫功能低下或者菌群失调时,这些条件致病菌便成了主要致病菌,是培养出多种条件致病菌的原因。下呼吸道感染病原菌与患者自身口咽部定植菌有高度同源性,而肠道菌群是口腔革兰阴性杆菌的主要来源,即肠道细菌逆向移行和易位;而化疗药物、激素、抗菌药物的应用,导致黏膜屏障受损,口腔、胃肠道内外环境改变,细菌增殖活跃、菌群失调,易发生感染,且以真菌感染多见,美国疾病控制中心报道,大剂量化疗5%~20%的患者并发真菌感染,因此临床医师不能仅凭经验用药,应当提高病原学的送检率,根据病原菌药敏结果选用合适的抗菌药物,尽量避免菌群失调和二重感染。
2.4 存在问题与建议
2.4.1 临床医生应树立强烈的病原学观念 目前临床上病原微生物检查送检率较低,临床多数医生仍是以经验用药为主,这主要是由于目前细菌培养及药敏试验需要花费一定的时间与费用,同时医生与患者对病原学送检认识不足,建议对医护人员加强业务培训,提高其认识,从而提高病原微生物检查送检率。
2.4.2 标本的留取及培养 标本留取不规范,培养技术不严格,培养及药敏结果尚未结合患者临床表现予以科学评价。临床医师必须提高确诊细菌及其他致病微生物所致感染的能力,并能依据患者的临床表现、有关化验等辅助检查结果及流行病学资料排除病毒性感染可能。
3 结论
恶性肿瘤并发感染是一个常见的、不易解决的临床难题,病情严重、治疗棘手、病死率高,严重影响肿瘤患者的治疗和康复[4]。因此,应用植物来源抗肿瘤药进行化疗时应注意提高患者的免疫能力,加强化疗后的恢复,密切监测感染的发生,并及时合理的应对。从而保证化疗的顺利进行,最大程度的发挥植物来源抗肿瘤药的疗效。
参 考 文 献
[1] 梁新文,谢德荣,李红玉. 恶性肿瘤医院感染的临床分析. 中华医院感染学杂志, 2002, 12 (4) : 260.
[2] 崔洁,李志光,罗立勤,等.1944例住院患者抗菌药物应用合理性分析.医药导报,2002,21(12):813.
生物质燃料的应用范文2
生物质能的分类及其发展
生物质包括植物光合作用直接或间接转化产生的所有产物，从这个概念出发，生物质能就是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质主要有4类：农作物秸秆及其他残余物、林产品和木材加工残余物、动物粪便、能源植物。但是，从作为可以产生能源的资源角度看，城市和工业有机废弃物和有机废水也是生物质能资源。
生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性等特点。根据技术手段可分为直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术等。依据这些技术手段，生物质能可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
直接燃烧和发电
直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧后，得到的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸气在蒸汽轮机中膨胀做功发电。
直接燃烧是使用最广泛的生物质能源转化方式，技术成熟。在发达国家，生物质直接燃烧发电站可再生能源发电量的70％。与燃煤发电相比，生物质直接燃烧发电的规模较小，锅炉负荷大多在20兆瓦～50兆瓦，系统发电效率大多为20％～30％。目前，美国生物质发电装机容量已达10500兆瓦，70％为生物质一煤混合燃烧工艺，单机容量10兆瓦～30兆瓦，发电成本3～6美分／千瓦时，预计到2015年，装机容量将达16300兆瓦。
国外生物质直接燃烧发电技术已基本成熟，进入推广应用阶段。该技术规模效率较高，单位投资也较合理，但它要求生物质资源集中，数量巨大，如果考虑生物质大规模收集或运输的支出，则成本较高，比较适合现代化大农场或大型加工厂的废物处理等，不适合生物质较分散的发展中国家。我国目前农业现代化程度较低，生物质分布分散，采用大规模直接燃烧发电技术有一定困难。
生物质气化及发电
生物质气化的基本原理是在不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，使较高分子量的有机化合物裂解为低分子量的CO、CH4等可燃气体。转化过程的气化剂有空气、氧气、水蒸气等，但以空气为主。气化原料是农作物秸秆或林产加工废弃物。生物质气化产出气的热值根据气化剂的不同存在很大差异，当以空气为气化剂时，产出气的热值在4200千焦／立方米～5300千焦／立方米之间，该气体可以作为农村居民的生活能源，也可以通过内燃机发电机组发电。
生物质气化发电技术在国际上已受到广泛重视。国外小型固定床生物质气化发电已商业化，容量为60千瓦～240千瓦，气化效率70％，发电效率为20％，以印度农村地区的应用比较成功。发达国家如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等，比较关注的是生物质气化联合循环发电技术(BIGCC)。该技术的系统效率可达40％，有可能成为生物质能转化的主导技术之一。这一技术存在的问题是单位投资额非常高，并且技术稳定性不够。
我国有着良好的生物质气化发电基础，在上世纪60年代就开发了60千瓦的谷壳气化发电系统。目前已开发出多种固定床和流化床小型气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料，生产燃料气，主要用于村镇级集中供气。
生物质致密(压缩)成型燃料技术
将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，可以得到具有一定形状的固体燃料。成型燃料可再进一步炭化制成木炭。根据挤压过程是否加热，生物质致密(压缩)成型燃料有加热成型和常温成型两种；根据最后成型的燃料形状可以分为棒状燃料、颗粒燃料和块状燃料三种。生物质致密(压缩)成型技术解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的缺点，提高了使用效率。
成型燃料在国外很受重视，开始研究时的着眼点以代替化石能源为目标。上世纪90年代，欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域大量应用生物质致密成型燃料。后来，以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作。丹麦著名的能源投资公司BWE率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。随后，瑞典、德国、奥地利先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料等的研究。美国也已经在25个州兴建了树皮成型燃料加工厂，每天生产的燃料超过300吨。但生物质成型燃料仍以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利发展最快。
我国生物质成型燃料技术基础好，设备水平与世界先进水平差别不很大，不足的是我国成型燃料的应用水平还不高。
沼气技术
有机物在厌氧及其他适宜条件下，经过微生物分解代谢，产生以甲烷为主要气体的混合气体，即沼气。一般沼气中甲烷含量为50％～70％，每立方米沼气的热值为17900千焦～25100千焦。生产沼气的原料可以是高浓度的有机废水，也可以是畜禽粪便、有机垃圾和农作物秸秆等。
在发达国家，主要发展厌氧技术处理畜禽粪便和高浓度有机废水。目前，日本、丹麦、荷兰、德国、法国等发达国家均普遍采取厌氧法处理畜禽粪便。美国、英国、意大利等发达国家的沼气技术主要用于处理垃圾。美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，日产26万立方米沼气，用于发电、回收肥料，效益可观，预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18兆瓦，今后10年内还将投资1.5亿英镑，建造更多的垃圾沼气发电厂。
在发展中国家，沼气池技术主要使用农作物秸秆和畜禽粪便生产沼气作为生活炊事燃料，如印度和中国的家用沼气池。同时，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程和处理禽畜粪便的应用示范工程。我国是利用生物质生产沼气最多的国家。
燃料乙醇
生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇。目前在生物能源产品产业规模方面，发展最快的就是燃料乙醇。生产燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三种，燃料乙醇的消耗量已超过世界乙醇产量的60％以上。
巴西是世界上最早利用甘蔗生产燃料乙醇的国家。以甘蔗为原料，工艺相对简单，既节能又节省投资，生产成本较低。目前，巴西有520多家燃料乙醇生产厂，年产燃料乙醇1200万吨，有1550万辆汽车以乙醇汽油作为燃料。
美国从上世纪70年代末开始用玉米生产燃料乙醇，到2005
年产量已经超过1200万吨。尽管目前乙醇的生产成本较高，但在美国，玉米燃料乙醇已成为一种成熟的石油替代品。
我国从2002年开始用陈化粮生产燃料乙醇，生产规模达102万吨，主要以玉米和小麦为原料。其背景是在1996年～1999年连续4年粮食总产量稳定5亿吨左右，粮食供过于求，粮食阶段性过剩并出现大量积压的情况下提出的。实践证明，粮食燃料乙醇生产技术成熟、工艺完善，是目前比较现实的石油替代燃料。
但面对我国人多地少的实际，大规模推广应用粮食燃料乙醇显然存在着原料供应的瓶颈问题，长远来说必须开发非粮食为原料的乙醇燃料。“十五”期间，国家开展了非粮食能源作物――甜高粱培育等关键技术的研究与开发，包括利用甜高粱茎秆汁液和纤维素废弃物等生物质制取乙醇的技术工艺。对第一种技术工艺，我国初步具备了规模化开发的基础，但纤维素废弃物制取乙醇燃料技术还存在技术不成熟、诸多关键技术尚未解决等问题。
生物柴油
生物柴油是利用动植物油脂生产的一种脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多，既可以是各种废弃的动植物，也可以是含油量比较高的油料植物。实践证明，生物柴油不仅具有良好的燃烧性能，还有良好的理化特性和动力特性。
国外通常采用大豆和油菜籽生产生物柴油，但成本稍高。为降低成本，一些国家开始用废弃食用油和专门的木本油料植物生产生物柴油。目前，生物柴油在欧盟已经大量使用，进入商业化发展阶段。2004年欧盟生物柴油产量为224万吨，并计划到2010年达到800万吨～1000万吨。
我国人多地少，发展生物柴油只能靠非食用油料资源。因此，我国目前生产生物柴油的原料主要是餐饮废油、工业废油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下脚料等。利用这些原料既回收利用了资源，又解决了环境污染问题。我国生物柴油的生产起步晚，但发展较快。目前已有30多家生物柴油生产厂。
除了上述生物质能利用技术外，还有生物制氢技术、热裂解技术等，基本处于研究阶段。
我国发展生物质能的必要性
开发生物质能具有能源与环境双重效益，有可能成为未来可持续发展能源系统的主要能源之一。因此，许多国家都高度重视生物质能源开发，并制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的乙醇能源发展计划等。联合国开发计划署(UNDP)、欧盟和美国(DOE)的可再生能源开发计划中也都把生物质能列为重点发展方向。
目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。据估算，地球陆地每年生产1000亿吨～1250亿吨干生物质；海洋年生产500亿吨干生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量，相当于目前世界总能耗的10倍。
我国的生物质资源也相当丰富。目前我国生物质能年获得量达到3.14亿吨标准煤，到2050年资源潜力可达到9.04亿吨标煤且潜力巨大。
根据发达国家的经验可知，现今正是我国实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间(此时人均GDP在3000美元左右)都经历了人均能源、资源消费量快速增长和能源、资源结构快速变化的过程。这对能源安全等问题提出了更高的要求。据预测，2020年中国一次能源的需求为25亿吨～33亿吨标准煤，最少将是2000年的2倍；2050年的一次能源需求估计将在50亿吨标准煤左右。根据我国现在的能源需求增长趋势推算，到2020年，我国仅石油的缺口就将达1.3亿吨～1.5亿吨。能源供应不足问题已成为我国经济社会发展的主要矛盾之一。因此，要从根本上解决我国能源供应不足的问题，必须实施多元化能源发展战略，积极开发生物质能源是出路之一。
从保护环境角度看，我国SO2，排放量已居世界第一位，CO2排放量仅次于美国居第二位。2006年，SO2排放量达2550万吨，其中约85％是燃煤排放的。酸雨面积已超过国土面积的1／3。SO2和酸雨造成的经济损失约占GDP的2％。生物质能属于清洁能源，生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的1／10左右。同时，生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，扩大生物质能利用是减排CO2,最重要的途径。
另外，生物质一直是我国农村的主要能源之一。因地制宜开展生物质能利用技术及产品的研究、推广和使用，可以把农民从烟熏火燎中彻底解放出来，既节约资源，又可以改善农民的居住环境，减少水土流失，提高其生活水平。
我国发展生物质能存在的问题
生物质燃料的应用范文3
【关键词】生物质；发电项目；脱硫
世界一次能源缺乏，而我国一次能源更是紧缺，各国都在寻找开发可再生能源，如太阳能、风能、垃圾废料、生物质能等。生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。在可再生能源中，生物质能以实物形式存在，具有可储存、可运输、资源分布广、环境影响小等特点，受到世界各国的青睐。生物质能是目前应用最为广泛的可再生能源，其消费总量仅次于煤炭、石油、天然气，位居第四位，并且在未来可持续能源系统中占有重要地位。但是在生物质作为燃料的发电项目中，大气污染仍需要特别关注，提出切实可行的预防措施。
本文以洪雅县生物质发电厂项目环评为例，分析其生物质燃料成份与SO2预防及治理措施的关系。
1 洪雅县生物质发电厂概况
项目为利用洪雅县境内的林（竹）木及各类农作物秸秆直接燃烧发电的生物发电厂，其装机容量为1×120t/h生物质高温超高压循环流化床锅炉，配套1×30MW高温超高压凝汽式汽轮发电机组，为生物质直燃式发电项目。项目采用秸杆、林业三剩物及次小薪材作为燃料，用量20.5万t。项目建成后每年可为电网提供清洁能源约2.25亿kW.h/a。
2 生物质燃料成份分析
洪雅县生物质发电厂的生物质燃料来源主要来自于林（竹）木废弃物、秸秆、奶牛粪便等，根据燃料配比比例：玉米秸秆24%、竹枝18%、稻草13%、锯末7%、灌木23%、牛粪15%，采用加权平均，混合生物质燃料的成份如下表1。
3 生物质电厂常规的SO2控制技术
目前，生物质电厂控制二氧化硫的处理方法较多，比较常用的为炉内喷钙脱硫技术。炉内喷钙脱硫技术是通过向炉内直接添加石灰石粉来控制SO2排放。投入炉内的石灰石在850℃左右条件下发生煅烧反应生成氧化钙，然后氧化钙、SO2和氧气经过一系列化学反应，最终生成硫酸钙，化学反应式为：
CaCO3CaO+CO2（煅烧反应）
CaO+SO2+1/2O2CaSO4（固硫反应）
石灰石在煅烧过程中，由于CO2溢出，在固体颗粒的表面及内部形成一定的孔隙，为SO2向颗粒内部扩散及固硫反应的发生创造了条件。在CFB锅炉燃烧条件下，石灰石煅烧反应生成的CaO具有较高的孔隙率，脱硫反应活性好，可以有效增加石灰石有效利用率，提高CFB锅炉炉内脱硫效率。
4 洪雅县生物质发电厂SO2控制技术
根据对该电厂所采用的生物质燃料成份分析，混合燃料含硫量约为0.09%，燃料中灰分中的CaO含量约为23.73%，根据燃料的使用情况（年使用燃料20.5万t）可计算出SO2的产生浓度为326mg/Nm3；根据燃料灰分的产生量（约为1.22t/h（9150t/a））分析，
灰分中CaO含量（t/a）=9150×23.73%=2171.295；
原料中Ca含量（t/a）=2171.295×40÷56=1550.925
核算出原料中的Ca的摩尔数为38，生物质燃料全硫含量校核值约为0.09%，原料中的硫的摩尔数为5，因此，校核燃料的钙硫比=38/5=7.6，大于2.0，固硫率按50%计，因此，项目SO2的最大排放浓度为163mg/Nm3，满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中表1二氧化硫（四川地区）最高允许排放浓度200mg/Nm3的要求，SO2可直接达标排放，不需另采取烟气脱硫设施。
5 结论
本文根据对洪雅县生物质发电厂所采用的混合生物质燃料成份及燃料灰分分析，得到燃料含硫量及灰分中氧化钙的成分，进一步分析出原料中钙的含量，可计算出燃料的钙硫比及固硫率，经以上论证可以看出，生物质发电项目，经过对原料及灰分的成份分析，可得出燃料中钙硫比，其产生的二氧化硫经过燃料中本身含有的钙进行固硫，不需新增其他脱硫设施，可满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中图1二氧化硫的最高允许排放浓度要求。
【参考文献】
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[2]屈卫东，杨建华，杜雅琴.火电厂SO2污染排放控制方法探讨[J].电力环境保护，2004，12.
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[4]韩丹丹，秦林，朱春凤.生物质发电项目大气污染控制分析[J].江西电力职业技术学院学报，2012，12（25），4.
生物质燃料的应用范文4
关键词：生物质能源；利用现状；技术开发；政策建议
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
自20世纪70年代以来，全球气候变暖和日益突出的能源危机为生物质能源发展提供了契机。现代生物质能利用是指借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术,生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产、生活提供电力、交通燃料、热能、燃气等终端能源产品。生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。现代生物质能源利用技术的开发对替代或部分替代化石能源、保护生态环境、实现人类社会的可持续发展具有非常重要的现实意义。
一、我国生物质能源开发利用现状
生物质能指秸秆、杂草、林木和动植物体及其排泄物等含有的能量。生物质能的利用有多种方法，如直接燃烧发电、微生物发酵产生沼气、生物发酵制取燃料乙醇，油料作物直接利用和制取生物柴油等。我国有丰富的生物质资源，近两年，生物质能源在我国受到越来越多的关注，生物质能源利用也取得很大成绩，生物质能源利用技术体系和生物质能源产业体系逐步形成。
1.沼气产业初具规模
沼气利用是我国发展历史最长、产业最为成熟的生物质能利用产业。经过多年的研发和推广，户用沼气已形成较完善的产业链，沼气池不仅寿命达到20年，且形成了具有地域特色的沼气综合利用模式.我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式，中部地区以沼气为纽带的生态果园模式，南方建立的“猪-果”模式，以及其他地区因地制宜建立的“养殖-沼气”、“猪-沼-鱼”和“草-牛-沼”等模式，都是以农业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，充分实践了“资源—废弃物—再生资源”的循环利用模式，已成为农村经济新的增长点，符合建立资源节约型和环境友好型社会的标准。
2．生物液体燃料已经起步
通过生物质资源生产的生物汽、柴油和燃料乙醇是生物液体燃料的主要品种。1998年以来，以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。由于玉米价格不断攀升以及陈化粮逐步消耗，本着生物质液体燃料的发展需要严格遵循“不与人争粮，不与粮争地”的原则，2007年国家开始禁止发展粮食乙醇项目，将燃料乙醇生产转为以薯类、甘蔗、甜高梁等1.5代生物乙醇技术上，强调以边际性土地生产生物质能源原料，以纤维素为原料的第二代乙醇生物燃料技术，已开始初步商业化。
二、我国生物质能源技术开发的主要进展
1.生物质发电技术
生物质发电技术集环保与可再生能源利用于一体,从战略需求出发,各国都加大投资力度进行开发利用。生物质发电技术主要包括:直接燃烧发电、与煤混燃发电、气化发电以及沼气填埋气发电等。大规模的生物质直燃发电技术效率较高,但要求生物质集中、数量巨大,因此大规模进行收集或运输,电站运行管理成本较高。小规模直燃发电技术则效率较低。直燃发电技术在国外已进入推广应用阶段,大部分用于林业废弃物的处理。生物质直燃发电技术在我国尚未形成系统性研究,许多问题亟待解决,如秸秆中含有较高的氯及钾、钠等成分,其灰熔点较低,容易在炉膛内结渣、结焦或沉积于受热面,严重影响生物质燃烧锅炉的换热,甚至造成腐蚀。目前国内在建的生物质直燃电厂主要依靠国外引进技术,关键设备基本是直接进口或在国内委托生产,既没有自主知识产权,设备价格也很高,电站建设成本达1.2万元/kW,发电成本太高已成为我国秸秆直燃发电产业化的主要障碍。生物质直燃的另一种方式是生物质和煤混合燃烧发电技术,该技术规模灵活,经济性较好。
2.生物质液体燃料技术
生物质液体燃料主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物质裂解油和生物质合成燃料等。近20年来,利用甘蔗、玉米等糖和淀粉类原料制取燃料乙醇, 利用动植物油脂制取生物柴油的技术已经逐步实现商业化。目前玉米乙醇、生物柴油等第一代液体生物燃料已经逐步应用于国内外工农业生产,成为石油燃料的有力补充。然而,由于玉米乙醇、生物柴油以粮食、油料种子为原料,须占用大量耕地,与国家粮食安全存在矛盾,不可能在我国进行大规模生产,因此,近年来生物质液体燃料的原料开始从粮食作物向非粮作物以及农林废弃物转变。美国和欧洲开始大量投入,开展以纤维素和木质素等为原料生产生物质液体燃料的技术路线和工业实践,预计在6~10年内将有重大突破。从资源可持续供给和取得根本性技术突破的角度看,生物质热解液化、生物质气化合成燃料具有更加宽泛的资源基础和广阔的发展应用前景,与纤维素燃料乙醇一起通称为第二代生物质液体燃料。我国的第二代生物质液体燃料技术尚处于实验研究阶段,加大其研发示范力度,对尽快实现我国中远期规模化替代石油资源具有重要的科学和现实意义。
三、制约我国生物质能源产业发展的主要问题
1.资源“瓶颈”
目前，我国生物质能源产业面临着极大的原料供应问题。如，发酵原料来源单一，限制了沼气工程的规模化；非粮原料无法全年供应，影响了非粮乙醇生产全年均衡生产；而陈化粮等糖类原料产量有限，难以支撑庞大的乙醇燃料工业体系；生物柴油也面临缺乏适宜非粮边际土地及相适应植物新品种，尚无提供大量原料能力的尴尬境地。要根据技术发展分阶段、分等级实现生物质资源的多元化利用，近期以废弃物综合利用为主，中期以废弃物和能源作物为主，远期以能源植物或藻类资源为主，使其开发利用达到最大化。
2.产业模式
一是管理模式存在缺陷，缺乏科学的原料评价体系以及技术规范，生物柴油无法进入运输燃料系统；二是项目模式有待改进，对小型项目配套政策没有跟上，使其操作成本高，立项过程复杂；三是经营模式不够完善，民间资本难以进入，投资风险比较高。
四、推动我国生物质能源产业发展的政策建议
1.将生物质能源置于保障国家能源安全的高度给予支持
生物质对我国能源和资源供应战略安全有着重要意义，应将其放在保障国家安全的战略高度给予支持，并在政策上给予一定的倾斜。此外，建议根据生物质能源产业发展的需要，对相关激励政策进行完善和修改，把与能源生产有关的环境成本和社会成本全部考虑进去，实行全成本定价办法，制定合理的生物质能源产品价格补贴政策、强制性生物质液体燃料收购政策、鼓励生物质液体燃料消费的政策。
2.着力于加强生物质能源科技创新
生物质能是我国未来可持续发展的重要可再生能源之一，产业化过程是长期持久的，因此，拥有相关自主知识产权的核心技术是稳步可持续发展的关键。政府应鼓励国产化技术的推广，对采用国产化技术的单位进行补助，调动其自主技术研发和应用的积极性，建议设立专项资金支持生物质能源的技术创新，从根本上奠定生物质能源大规模替代的基础工作；建立专项资金为中小型生物质能企业提供政策性担保，支持生物质能源的产业化进程，推动分散式生物质能源产业体系的形成。
结束语
我国生物质资源开发以有机废弃物和利用边际性土地种植的能源植物作为主要原料来源, 从长远看, 能源农业和能源林业是未来发展生物质能源的基础。生物质能源产业作为一个正在兴起并富有巨大前途的新型产业。发展生物质能源产业有利于破解能源危机，更有利于环境的保护。
参考文献
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生物质燃料的应用范文5
关键词:工业炉 节能减排
中图分类号:TB4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0086-01
随着能源形势和环境污染状况日趋严峻,节能减排越来越成为当前我国工业所面临的重要问题。目前,我国工业炉存在技术水平低、装备落后、能耗高、污染严重等主要问题,本文就针对性地在替代燃料、燃烧系统改造和余热余压利用等方面提出一些节能减排的措施。
1 替代燃料
中国工业炉一直以煤炭为主要能源,其污染环境严重,所以寻找理想替代燃料是我国工业炉节能环保发展的战略性方向。利用柴油和天然气替代煤,可以减少对环境的污染,但其经济成本较高,属于不可再生能源,故没有大规模利用。生物质作为一种能同时提供固体、液体和气体燃料的可再生新能源,能够减缓温室效应的产生,环境友好,故利用生物质代替煤是我国工业炉节能发展的理想途径。
以生物质为原料的工业替代燃料利用技术主要包括生物质成型燃料技术、生物质气化技术和生物质裂解油技术。
生物质成型燃料技术是指在一定温度和压力作用下,将各类分散的、没有一定形状的生物质压制成一定形状的、密度较大的各种成型燃料的技术。生物质成型燃料多用在一些中小型的工业蒸汽锅炉、有机热载体锅炉和商业蒸汽锅炉上。
生物质气化技术是指在高温缺氧的条件下,生物质原料经过简单的破碎处理后送入气化炉中进行裂解,得到可燃气的一种热化学反应技术。生物质气化得到的可燃气可以直接通过管道输送应用在轧钢加热炉、炼铜反射炉、坩锅炉、工业锅炉及水泥回转炉和耐火材料隧道窑等燃料品质要求较低的工业窑炉上,而经过除尘除焦等净化工序后,其应用范围可推广到陶瓷窑炉、玻璃窑炉、热风炉和电厂等燃料品质要求较高的工业窑炉上。
生物质裂解油技术是指将秸秆、木屑、甘蔗渣等农业废弃物通过高温快速加热分解为挥发性气体,再经冷却后提炼出的一种液体。生物质裂解油的热值一般为16～18MJ/kg,产油率可达70%,它可直接用作锅炉和窑炉的燃料,也可进一步加工转换成化工产品。
2 燃烧系统
在工业炉的系统里,燃烧是燃料的化学能释放的过程,在这个过程里既要考虑降低气体和固体的不完全燃烧损失,又要考虑过量空气造成的排烟损失,还要兼顾降低二氧化硫和氮氧化物等污染物的浓度的问题,因此寻找一种合适的燃烧技术是实现工业炉节能减排的重要措施。现阶段应用较为广泛的节能燃烧技术包括高温空气燃烧技术、脉冲燃烧技术、富氧燃烧技术和分级燃烧技术。
高温空气燃烧技术也叫蓄热式燃烧技术,它不仅是一项高效的废热回收节能技术,而且能提高产品的品质。蓄热燃烧技术是指交替切换空气或气体燃料与烟气,使之流经蓄热体,能够在最大程度上回收高温烟气的显热,排烟温度可降到180℃以下,可将助燃介质或气体燃料预热到1000℃以上,形成与传统火焰不同的新型火焰类型,并换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀。目前,我国已在轧钢加热炉、玻璃窑炉、熔铝炉、锻造炉和钢包烘烤器等工业窑炉上成功应用蓄热式燃烧技术。
脉冲燃烧技术是一种间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的通断比实现窑炉的温度控制[1]。这种技术对加热炉的炉温控制较为容易,所以炉内的温度场均匀且温度波动极小,而且还能节约燃料。近年来,该技术在冶金、陶瓷等工业窑炉燃烧系统控制方面得到逐步推广应用,效果良好。
富氧燃烧技术是以助燃空气中氧含量超过常规值得一种高效强化燃烧技术。富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点,加快燃烧反应速度,促进燃烧完全,降低过量空气系数,减少燃烧后的烟气量,从而提高热量的利用效率。富氧燃烧技术比较适合应用在高温工业炉,如金属加热炉和玻璃溶化炉等等,有资料表明锻造加热炉若采用23%～25%的富氧空气助燃,可节省1/4的燃料。
分级燃烧技术是指通过改变送风方式将不足量的空气送入主燃烧区,形成缺氧的燃料过剩燃烧,然后剩余的空气在第二级燃烧区加入,形成燃料稀薄燃烧区,完成整个燃烧过程。分级燃烧可减少氮氧化物的排放,据项目运行结果表明,采用分级送风燃烧技术后,尾气中的氮氧化物排放量降低35%左右。
3 余热余压利用
工业炉余热主要是指排出的燃烧产物的显热与加热制品带走的显热。这些显热所带走的热量数量较大,如果能很好地加以利用,其经济效益和社会效益都是显著的。目前我国工业炉的余热资源回收率仅为34.9%,回收潜力巨大[2],下面就介绍几种常用的余热余压利用技术。
中高温烟气余热主要利用方式包括:利用余热锅炉产蒸汽或者加热导热油直接利用,利用换热器预热助燃空气,还有通过余热锅炉产蒸汽并利用蒸汽汽轮机发电。以轧钢加热炉为例,轧钢加热炉的出炉烟温1000℃左右,在烟道内设置高效空气和煤气预热器对助燃空气和煤气进行预热,可将空气预热到600℃,煤气预热到300℃,吨钢燃耗可降低0.3GJ。
低温烟气余热一般是指温度低于400℃的烟气的余热,这种余热虽然品位低,但余热数量很大,现在一般采用纯低温余热发电技术来进行节能降耗并产生经济效益。例如,水泥厂将400℃以下低温废气余热转换成电能并用于生产,可使水泥熟料生产综合电耗降低约60%或水泥生产综合电耗降低约33%。
干熄焦技术是一项成熟而先进的技术,它利用冷的惰性气体逆流冷却熄灭红焦,然后被加热的气体经过除尘后进入蒸汽锅炉将能量回收利用或供热发电,同时消除湿法熄焦的严重污染,以一台140t/h的焦炉改造为例,其年产电量可达4000万度。
余压回收发电技术是指利用工业窑炉产生的废气余压直接用来发电。例如,钢铁厂高炉炉顶煤气余压透平发电装置(TRT),是利用高炉炉顶煤气具有的压力能,经透平膨胀做功,驱动发电机进行发电的装置。
4 结语
当前,应对能源危机、气候变化和资源环境约束已成为全球的共同行动,我国“十二五”节能规划也提出要继续贯彻实施20%左右的能源强度下降目标和18%的碳强度下降的目标,加快节能减排技术开发和推广应用。由于我国工业炉类型繁多,应用领域广泛,因此我们在实际应用中,要根据各种炉型的特点和具体工艺要求,采用合理的节能技术方案,才能取得良好的节能效果。
参考文献
生物质燃料的应用范文6
一、固化技术
能量密度小是生物质能源利用上的主要问题，此问题使得生物质常占用大量空间，储藏与运输成本高。为了解决这个难题，生物质固化技术应运而生；在一定压力与温度下，将生物质原料干燥并粉碎，之后压合成燃烧效率与燃烧性能较高的高密度规则固体，大幅度降低了储藏与运输费用，为生物质燃料的工业生产以及广泛引用提供了可能。生物质固化的方式有许多种，热压成型技术设备成本低，工艺简单操作方便，成为了应用最普遍的生物质固化处理手段。有以针对大豆和玉米秸秆为原料的固体燃料研究表明，用热压成型法处理秸秆时，在含水率10%左右，成型率较高。生物质固体燃料在使用时也会出现诸多问题，其中最为突出的是其燃烧时的结焦现象，严重影响了固体生物质燃料的大规模应用。现今，对固体燃料的燃烧结焦的研究还非常少，故此问题很难解决，随着研究的深入和科技的进步生物质固体燃料的发展一定会有新的契机。
二、液化技术
生物质的液化是在高温高升温速率的条件下实现原料的热裂解气化，之后裂解气在很短时间内冷凝获得生物质液体油，这种生物质液体油清洁高效、绿色环保是一种优质液体燃料。生物质液体油的生产设备趋于小型，工艺较为简单，相对其他高温高压工艺成本较低；然而由于对热裂解的机理方面的研究有限，其生产效率还比较低，故至今没能大规模应用于工业生产。生物质液态油的物理性质以及组分含量与其燃烧效率和燃烧性能密切相关，现今众多专家学者正对生物质热裂解液态油的物理以及化学性质开展深入研究，并开发了多种新型液化技术。在众多新型生物质液化加工法中，基于超临界流体卓越的扩散性与溶解性开发的超临界液化技术效果最为显著，但其设备成本较高，工艺复杂工业应用较为困难，但在实验室技术的层面上受到了广泛关注。有研究者以大豆秸秆为原料研究了其在水与乙醇超临界体系中的液化过程，并考察了乙醇组分含量对生物质液态油转化率的影响。实验表明，在中等乙醇摩尔分数的条件下，产物油分含量最大。
三、气化技术
以氧气为助剂，利用生物质不完全燃烧的特性将生物质变为CH4、CO、H2等可燃性气体的过程称之生物质的气化。在所有生物质利用手段之中，气化技术是应用最广泛的一种，20世纪末日本能源学家吉川邦夫提出了生物质高温气化的思想，并在东京工业大学进行了实验。我国郭建维利用制备的诸多Ni基催化剂利用流化床反应设备进行了生物质气化技术的研究，并对各种催化剂的效果进行了评价。生物质气体中存在大量焦油，对生物质气体的净化是提高产品质量的关键工段。工业上新兴的去焦油技术是催化裂解法，在高温下（一般在800℃以上）将焦油催化分解变为小分子气体并入燃气之中，既省去了传统洗焦水污染严重的问题又增加了生物质燃气的燃烧组分，前景广阔。
四、前景展望
到21世纪中叶，世界人口将接近九十亿，为了满足人民生活需求，粮食作物的种植规模必将持续扩大，从而产生大量的庄稼秸秆，为生物质能源产业提供了充分的原料，这也为生物质能源产业发展奠定了基础。此外，化石燃料使用后严重的污染问题近年来也备受关注，我国也出台相关政策限制化石燃料的使用。例如，在一些城市实行“摇号申领私家车牌照”和“私家车单双号出行”等规定，这都十分有利于生物质能源产业的发展。同时，生物质能源产业也面临诸多挑战，现在国内的生物质能源生产企业规模还十分有限，资金缺乏，生产工艺落后，科研创新能力较差。此外，生物质能源的产品销路狭窄、产业链结构不合理等诸多因素制约着生物质能源产业的发展。然而随着政府对生物质能源的关注程度的不断加大与资金投入的不断增加，许多问题都会逐渐得以解决，生物质能源产业将会迎来新的生机。
五、小结
我国缺乏石油资源，且煤炭资源因为近年来的过度开发，各地煤矿也出现余量不足的情况。生物质能源的原料种类多样，转化形势不一，用途广泛，另外其清洁环保，二氧化碳排放少，前景广阔。此外我国是农业和人口大国，生物质资源丰富，农村剩余劳动力众多，在此得天独厚的环境下，政府应出台相关政策鼓励各地在乡村大力开发生物质资源，缓解城市能源短缺并实现农民增收。与发达国家比较，我国的生物质资源技术还十分落后，产品转化率不高，造成了大量的原料浪费，针对此问题政府应划拨经费支持生物质利用的技术创新，增加优质生物燃料的产量，支撑我国能源战略。
（作者单位为河南工业大学）
[作者简介：张驰（1989―），男，河南新乡人，研究生，研究方向：负载型催化剂在酯交换反应中的应用。]
参考文献
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