生物燃料行业研究篇1
中图分类号：tK223文献标识码：a
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
（一）生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。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。
（二）发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。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发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
（一）流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧nox排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
（二）层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
（一）国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦Bwe公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有Bw“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KaRLBaY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
（二）我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦Bwe技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～
55kw,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五"重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
（三）做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。
针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300mw亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600mwCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
生物燃料行业研究篇2
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（afc）、磷酸型燃料电池（pafc）、熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）、固体氧化物燃料电池（sofc）、质子交换膜燃料电池（pemfc）、再生氢氧燃料电池(rfc)、直接醇类燃料电池（dmfc），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。
氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，co等一些气体也可作为mcfc与sofc的燃料。从长远发展看，高温型mcfc和sofc系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。
燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1]，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。
1，中国燃料电池技术的进展
“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2]，其中，用于电动汽车的“5kw质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。
在质子交换膜燃料电池（pemfc）方面，我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以与世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理研究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kw-2kw、5kw、10kw至30kw电池组与电池系统。5kw电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100w/kg，体积比功率为300w/l。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kw移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kw电池组构成的30kw电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的mk7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3]。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。
在熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。
在固体氧化物燃料电池（sofc）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密ysz电解质薄膜，研制出一种能用作中温sofc连接体的ni基不锈钢材料。负载型ysz薄膜基中温sofc单体电池的最大输出功率密度达到0.4w/cm2,负载型lsgm薄膜基中温sofc单体电池的最大输出功率密度达到0.8w/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。
2，国外燃料电池技术发展迅猛
燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4]。
欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，pemfc技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2mw、4.5mw、11mw成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。
目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。
3，我国开发燃料电池技术相对乏力
我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室研究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，并取得很大进展。特别在pemfc方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型mcfc和sofc具有特别重要的意义。但是我国在mcfc、sofc研究方面与国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，与发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，且研究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的研究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研究和开况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的研究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的ballard一家公司的资产就达10亿美元。
4，大力发展燃料电池技术势在必行
从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分认识并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。
国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6]。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7]。
生物燃料行业研究篇3
[关键词]生物质颗粒燃料清洁燃烧
正文
1、概述
生物质颗粒燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料。中质烟煤相当；基本实现Co2零排放，nox和So2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低；燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。因此，生物质固体成型燃料技术是实现生物质高效、清洁利用的有效途径之一。生物质固体成型燃料主要分为颗粒、块状和棒状3种形式，其中颗粒燃料具有流动性强、燃烧效率高等优点，因此得到人们的广泛关注。
随着我国的再生能源快速发展，生物质成型燃料技术及其清洁燃烧设备的研究开发提高了秸秆运输和贮存能力，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民提供炊事、取暖用能，具有原料来源广泛、价格低、操作简单等特点，是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。
自2006年1月1日我国颁布实施了再生能源法。使我国生物质能源发展走上了快速规范化的道路。生物质能在我国主要是以农作物秸秆为主体的资源。秸秆长期被作为农村传统的用能，随着我国农村经济的发展，农民，特别是新一代的农民难以接受传统的、直烧秸秆生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先进廉价的使用。也只能花高价用液化气、电、型煤等现代能源。由于现代能源的紧张和价格的日趋上涨，长期花高价用现代能源，农民又难以承受。特别是城镇及城市接壤区域居民采暖，800-900元每吨的煤，一个冬天要用上1-2吨满足采暖需要，农民甘愿受冻也不愿花如此大的费用，而城镇及城市接壤区域居民采暖受到环境要求的严格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越来越少。从这一点看，在现代社会有相当多的农民没有得到，也很难得到良好的能源服务，他们的现代生活水平还较低。国家早就重视如此重要的民生问题，从20世纪90年代初中国农业部和科技部就开始投资进行农作物秸秆资源化利用的研究、开发、试点示范和技术推广工作。近几年，中国农作物秸秆的清洁、方便能源利用的技术研究和开发工作已取得了一些成果，有些技术已趋于成熟，并得到一定程度的推广。现在，中国主要的农作物秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术、利用秸秆制取沼气技术和秸秆直接燃烧技术。由于中国农村经济的发展，农民及城镇居民生活水平的提高，居民对清洁能源的需求，加上这些秸秆能源利用技术的不断发展和逐步完善，秸秆能源利用将逐渐由传统的、低效不卫生的直接燃烧方式向优质化和高效化方向发展。
国外关于生物质成型燃料与燃烧技术设备的应用以趋于成熟化和普遍化，我国生物质成型燃料的发展还刚开始，与之相适应的燃烧技术设备处于一种滞后状态。目前一些成型燃料的应用，主要是在现有燃烧设备的基础上，直接应用或改造应用，既使河南省科学院研制具有较高水平的家用颗粒燃料炉灶，也存在着技术不到位的情况，难以产业化发展，没有做到商品化应用。
有些单位在取得了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的基础上，立足于建立一个秸秆成型颗粒燃料与高效清洁燃烧设备系统技术产品的有机统一，协调发展的机制。在进行“生物质冷成型燃料加工设备系统”和生物质颗粒燃料炊暖炉灶的研制过程中，重点解决了目前百姓采暖困难问题，创造了“生物质颗粒燃料供热锅炉”的成果。采用了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的核心技术，实现了生物质高效、清洁燃烧、节能排放的目标。应用广泛，可满足城镇及城市接壤区域居民采暖需求。
2、物质颗粒燃料成型和清洁燃烧技术及设备
2.1传统成型方法。
它与现有的饲料制粒方式相同，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状。
包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量，首先在颗粒压制成型过程中，压强达到50～100mpa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100℃～120℃，电动机的驱动需要消耗大量的电能；其次，原料的湿度要求在12%左右，湿度太高和太低都不能很好成粒，为了达到这个湿度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，压制出来的热颗粒（颗粒温度可达95℃～110℃）要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%～35%，加之成型过程中对机器的磨损比较大，所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。
2.2冷成型技术。
新型冷成型技术通过颗粒成型机直接压制，把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒，其燃烧效率超过80%以上（超过普通煤燃烧约60%的效率）；燃烧效率高，产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少等优点。
2.3清洁燃烧设备
目前燃烧设备的理论研究和应用研究还较少，国内也引进一些以生物质颗粒为燃料的燃烧器，但这些燃烧器的燃料适应范围很窄，只适用于木质颗粒，改燃秸秆类颗粒时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题，而且这些燃烧器结构复杂、能耗高、价格昂贵，不适合我国国情，因此没有得到大面积推广。
哈尔滨工业大学较早地进行了生物质燃料的流化床燃烧技术研究，并先后与无锡锅
炉厂、杭州锅炉厂合作开发了不同规模、不同炉型的生物质燃烧锅炉。此外，河南农业大学研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，浙江大学研制出燃用生物质秸秆颗粒燃料的双胆反烧锅炉等。
3、发展前景分析
我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿吨，其中6.04亿吨可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆综合利用技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸秆综合利用不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。从秸秆资源总量看，广大农村、乡镇的各种秸秆产量大、范围广。生物质固体燃料是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源，是可取代矿产能源的可再生资源，是未来一个重点发展方向。
参考文献
[1]刘延春，张英楠，刘明，等.生物质固化成型技术研究进展[J].世界林业研究，2008，21（4）：41-47.
[2]赵迎芳，梁晓辉，徐桂转，等.生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究[J].河南农业大学学报，2008，42（1）：108-111.
生物燃料行业研究篇4
关键词：燃烧；燃烧技术；教学内容；热能与动力工程
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2016）21-0055-02
目前，化石燃料在世界各国能源中占有主导地位，约占全球能源消费的87%，而且在未来可以预见的时期内，全球能源结构仍是以化石燃料为主，其他新型能源为辅的格局。随着社会和科技的发展，对能源的需求越来越多，能源短缺已成为一个全球各国共同面临的现实问题。由于化石燃料的大规模使用，其所带来的环境污染问题也日趋严重。目前，节能减排已成为世界各国当前和未来的重要发展目标。研究和开发高效、低污染燃烧装置，提高燃料燃烧能量利用率，减少对环境的污染，是目前世界各国迫切需要解决的重大关键技术。
哈尔滨工程大学基于当前对节能减排的迫切需求，自2006年起，在动力与能源工程学院热机专业本科教学计划中，开设了“燃料与燃烧”课程；自2007年起，分别在硕士研究生和博士研究生相关专业培养计划中开设了“高等燃烧学”和“燃烧学的理论方法及应用”等课程。
一、“燃料与燃烧”课程定位
哈尔滨工程大学作为工业和信息化部直属学校，其动力与能源工程学院热能与动力工程专业是部级特色专业，同时拥有工信部教学中心和黑龙江省级教学示范中心。作为燃烧机械的基础，“燃料与燃烧”与大学普通物理、工程热力学和流体力学等多门基础课程密切衔接，课程在科学理论指导下，密切联系实际工程应用。通过课程学习，可以拓宽学生专业眼界，了解燃烧学科发展前沿和发展重点，培养学生综合运用知识的能力和动手能力。“燃料与燃烧”课程对于培养学生的独立思考能力、创新能力和团队合作能力具有重要作用[1，2]。自2006年设课以来，“燃料与燃烧”一直作为本科热能与动力工程专业的骨干基础课程。
“燃料与燃烧”课程的教学水平直接影响我校热机各专业方向的学生素质和教学质量。对“燃料与燃烧”课程进行教学内容改革，提高其教学质量，对于提升哈尔滨工程大学热能与动力工程专业在国内的影响和地位具有重要意义。
二、“燃料与燃烧”课程教学内容设计
除基础理论部分外，“燃料与燃烧”课程中工程应用部分教学内容更新很快。随着科学技术的不断发展，燃烧技术不断进步，燃料及燃烧装置不断推陈出新，相应教学内容也需不断随时更新，要求授课教师有坚实和广阔的理论基础，掌握国内外燃烧理论和技术的最新发展。
哈尔滨工程大学是我国进行船舶动力装置研究和培养该领域高层次创新人才的重要基地，近年来对高性能船舶动力装置进行了大量深入的研究，承担完成了包括工信部高技术船舶项目、省市部委项目和各级基金项目等多项课题研究，对发动机预混燃烧、扩散燃烧、均质燃烧、稀薄燃烧和低温燃烧等燃烧模式均有深入的研究，取得了多项具有国内外先进水平的研究成果，发表了大量的相关论文和专利。这些科研成果为“燃料与燃烧”课程教学和师资平台搭建提供了丰富的资源，对“燃料与燃烧”的教学改革起到了很大的推动作用。
随着燃料技术、燃烧技术和燃烧装置的不断发展和进步，为满足教学需求，及时反映燃烧技术的最新进展，我校教学团队编写了《燃料与燃烧》本科教材。该教材是根据船舶动力装置燃烧的特点，基于我校“三海一核”教学和学科的研究特色编写的。《燃料与燃烧》教材系统阐述了燃烧的基本原理和理论；详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法，详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学，着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧；最后，为及时反映燃烧技术的研究进展，增添了新型船舶动力装置所采用的高效低排放燃烧技术[3]。在教材的编撰过程中，大量引用了我校燃烧理论和燃烧装置研究领域相关教师及硕博研究生的研究成果和国内外最新研究进展。教材内容丰富新颖、专业针对性强，可为我校及其他院校热能与动力工程专业各研究方向本科生奠定系统的专业理论知识。通过课程学习，使学生在掌握扎实理论知识的同时，获取燃料与燃烧相关工程应用知识。教材强调了“燃料与燃烧”课程教学内容的系统性、理论性以及工程应用性，编写过程中注重了教学内容的易懂性，和培养学生应用所学知识、实际动手实验以及团队合作的能力。
通过“燃料与燃烧”课程的教学，使学生对燃料性质、燃烧现象的本质以及燃烧基本理论有一定的认识，进而掌握燃烧技术中所必须的热化学、燃烧动力学及燃烧过程的基本知识与基本理论。掌握动力机械中气态、液态和固态燃料的相互关系和区别，以及它们的特性、燃烧特点和规律，包括闪点、着火点和自燃点，不同燃料闪点、着火点和自燃点的变化规律，以及着火的形式和条件、火焰的传播、燃烧产物的生成机理等。课程侧重预混气的爆震、层流预混燃烧、气体扩散燃烧和燃料液滴燃烧等与动力机械密切相关的燃烧理论[3]。
国内外对动力装置节能减排的要求实质上推动了燃料、燃烧理论及燃烧装置的快速发展，为确保“燃料与燃烧”课程教学内容能充分反映相关理论和技术的发展，最新国内外燃料技术、新型燃烧技术及燃烧装置应作为课程教学的重点更新内容。“燃料与燃烧”课程先后介绍了燃料及燃料特性、化学反应动力学、燃烧理论和燃烧装置等，涵盖了燃料、燃料的燃烧计算、燃烧化学动力学、燃烧反应系统的守恒方程、着火理论和燃烧界限、预混燃烧、扩散燃烧、液体燃料的燃烧、固体燃料燃烧、燃烧排放控制和燃烧装置等方面的教学内容。课程各教学模块内容主要包括：（1）燃料，主要包括燃料的来源、种类、组成，燃料性质、参数及变化规律，燃料物性计算方法；（2）燃烧过程的物质平衡与热平衡，包括生成焓、反应焓、燃烧焓，固体燃料、液体燃料和气体燃料的理论空气需求量，实际空气供给量和空气过量系数，完全燃烧产物生成量、成分和密度，不完全燃烧产物及燃烧过程的质量检测，燃烧温度和热离解对燃烧温度的影响；（3）燃烧与化学平衡，重点为化学反应速度及化学平衡，反应度与平衡常数的关系；（4）化学反应动力学，内容包括基元反应、质量作用定律、反应级数，化学反应速率及其影响因素、各种级的单步化学反应，链锁反应；（5）燃烧系统守恒方程，分子传输方程，基本守恒方程，流动边界与热边界层；（6）着火和燃烧界限，热自燃理论、强迫着火、熄火、着火爆炸与熄火现象为化学动力学控制的燃烧问题，燃烧界限的影响因素；（7）预混气的燃烧，重点为燃烧波及其区别、瑞利公式、雨果尼奥曲线、雨果尼奥曲线上熵的分布、爆震波后已燃气的速度与当地声速的比较、查普曼-焦格特爆震波速度的确定、爆震波的速度、开爆震性和化学反应动力学决定的爆震极限；（8）层流预混火焰，主要包括热理论，参数对火焰传播速度的影响，火焰驻定原理，火焰淬熄；（9）层流扩散燃烧，主要内容为伯克和舒曼理论的基本假定和求解方法、燃料射流的唯象分析（层流火焰高度和湍流火焰高度）和层流扩散火焰射流（层流射流的混合和有化学反应的层流射流）；（10）气体湍流燃烧，重点为湍流火焰的唯象方法；（11）液体燃料的扩散燃烧，主要包括单油滴的蒸发及质量燃烧速度，气流中的燃料液滴，火焰的位置、燃料蒸汽、氧气、产物及温度的分布、喷雾燃烧及油滴群燃烧；（12）固体燃料的燃烧，内容包括固体燃料的燃烧过程、固体碳粒的燃烧（扩散燃烧、动力燃烧和过渡燃烧）、碳粒燃烧的化学反应（碳和氧的反应、碳和二氧化碳的反应、碳和水蒸汽的反应、一氧化碳的分解反应）、多孔性碳粒的燃烧、二次反应对碳粒燃烧的影响、碳粒燃烧速率及燃尽时间、灰分对碳燃烧的影响、固体燃料的燃烧方式和燃烧装置；（13）燃烧排放控制，包括燃烧过程中nox、Sox和颗粒等污染物的生成机理，影响污染物生成的因素，控制污染物排放的技术措施（改变燃烧途径的措施和后处理措施）；（14）液体和气体燃烧技术及燃烧装置，主要包括船舶动力装置（船舶柴油机、船用锅炉和船用燃气轮机等）的燃烧技术。
三、结论
“燃料与燃烧”是当今国内能源动力类本科专业前沿课程之一。作为哈尔滨工程大学动力与能源工程学院热机专业方向的一门核心基础课程，“燃料与燃烧”在我校热能与动力工程本科教学体系中扮演着重要角色。通过对““燃料与燃烧”课程教学内容设计的探讨，确定了以船舶动力装置共性燃烧理论作为基本的教学内容，用国内外最新燃料与燃烧技术的发展更新课程教学内容，以期夯实学生的专业理论知识、扩展学生的眼界、提高学生的综合素质。根据燃料和燃烧应用技术的发展，尤其是船舶发动机行业燃烧技术的发展，及时更新、丰富和优化课程教学内容，是实现课程教学目标、培养创新型人才的关键。通过教学内容的设计和改革，我校近几年的教学实践表明，“燃料与燃烧”课程教学取得了良好的效果。
参考文献：
[1]苏磊.《燃烧学》教学有感[J].中国科教创新导刊，2009，（34）：134.
生物燃料行业研究篇5
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（aFC）、磷酸型燃料电池（paFC）、熔融碳酸盐燃料电池（mCFC）、固体氧化物燃料电池（SoFC）、质子交换膜燃料电池（pemFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池（DmFC），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。
氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，Co等一些气体也可作为mCFC和SoFC的燃料。从长远发展看，高温型mCFC和SoFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。
燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特征，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰新问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们猜测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1，它将引发21世纪新能源和环保的绿色革命。
1，中国燃料电池技术的进展
“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2，其中，用于电动汽车的“5kw质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干探究所承担。所定目标业已全部实现。
在质子交换膜燃料电池（pemFC）方面，我国探究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以和世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理探究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料和电池系统的探究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kw-2kw、5kw、10kw至30kw电池组和电池系统。5kw电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100w/kg，体积比功率为300w/L。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kw移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kw电池组构成的30kw电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特和加拿大巴拉德公司联合开发的mK7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的探究。
在熔融碳酸盐燃料电池（mCFC）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，猜测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件探究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。
在固体氧化物燃料电池（SoFC）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密YSZ电解质薄膜，研制出一种能用作中温SoFC连接体的ni基不锈钢材料。负载型YSZ薄膜基中温SoFC单体电池的最大输出功率密度达到0.4w/cm2,负载型LSGm薄膜基中温SoFC单体电池的最大输出功率密度达到0.8w/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。
2，国外燃料电池技术发展迅猛
燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的探究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家平安的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4。
欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点探究项目，并且已取得了许多重要成果，pemFC技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2mw、4.5mw、11mw成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。
目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。
3，我国开发燃料电池技术相对乏力
我国探究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室探究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池探究，其后探究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的探究开发，并取得很大进展。非凡在pemFC方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的探究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，和国外相比，我国的燃料电池探究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型mCFC和SoFC具有非凡重要的意义。但是我国在mCFC、SoFC探究方面和国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相当。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，和发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担探究任务的也只是中科院等少数科研院所，且探究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的探究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋向。从表1所列国外燃料电池的探究和开况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的探究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的Ballard一家公司的资产就达10亿美元。
4，大力发展燃料电池技术势在必行
从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分熟悉并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的探究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源平安和国民经济可持续发展服务。
国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7。
生物燃料行业研究篇6
关键词：燃料电池；分类；研究；应用现状
引言
国际能源界预测，本世纪氢能将得到广泛的应用，而燃料电池将成为利用氢能的重要途径。燃料电池是继水力、火力、核能之后的第四电装置，它是可以替代内燃机的动力装置。燃料电池具有安全、高效、无污染、适用广、无噪声等特点，已成为当今世界能源领域的开发热点。
1基本原理
普通电池是将电池内部的化学能转变成电能，而燃料电池是将电池外部的燃料（氢和氧）通过反应，将其释放的能量转变成电能输出。燃料电池外部的燃料存储系统是一个活动装置，可以方便地更换和补充燃料。
燃料电池的基本原理是水的电解的逆反应。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质组成。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气），在电极上常使用催化剂（例如白金）来加速电反应。氢在负极分解成正离子h＋和电子e。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
2燃料电池的种类及其特点
2.1质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcells—pemfc)
该电池的电解质为离子交换膜，薄膜的表面涂有可以加速反应的催化剂（如白金），其两侧分别供应氢气及氧气。由于pem燃料电池的唯一液体是水，因此腐蚀问题很小，且操作温度介于80℃～100℃之间，安全上的顾虑较低；其缺点是，作为催化剂的白金价格昂贵。pemfc是轻型汽车和家庭应用的理想电力能源，它可以替代充电电池。22碱性燃料电池(alkalinefuelcells—afc)
碱性燃料电池的设计与质子交换膜燃料电池的设计基本相似，但其电解质为稳定的氢氧化钾基质。操作时所需温度并不高，转换效率好，可使用的催化剂种类多且价格便宜，例如银、镍等。但是，在最近各国燃料电池开发中，却无法成为主要开发对象，其原因在于电解质必须是液态，燃料也必须是高纯度的氢才可以。目前，这种电池对于商业化应用来说过于昂贵，其主要为空间研究服务，包括为航天飞机提供动力和饮用水。
2.3磷酸型燃料电池(phosphoricacidfuelcells—pafc)
因其使用的电解质为100％浓度的磷酸而得名。操作温度大约在150℃～220℃之间，因温度高所以废热可回收再利用。其催化剂为白金，因此，同样面临白金价格昂贵的问题。到目前为止，该燃料电池大都使用在大型发电机组上，而且已商业化生产，但是，成本偏高是其未能迅速普及的主要原因。
2.4熔融碳酸盐燃料电池((moltencarbonatefuelcells—mcfc)
其电解质为碳酸锂或碳酸钾等碱性碳酸盐。在电极方面，无论是燃料电极还是空气电极，都使用具有透气性的多孔质镍。操作温度约为600℃～700℃，因温度相当高，致使在常温下呈现白色固体状的碳酸盐熔解为透明液体。此型燃料电池，不需要贵金属当催化剂。因为操作温度高，废热可回收再利用，其发电效率高达75％～80％，适用于中央集中型发电厂，目前在日本和意大利已有应用。
2.5固态氧化物燃料电池(solidoxidefuelcells—sofc)
其电解质为氧化锆，因含有少量的氧化钙与氧化钇，稳定度较高，不需要催化剂。一般而言，此种燃料电池操作温度约为1000℃，废热可回收再利用。固态氧化物燃料电池对目前所有燃料电池都有的硫污染具有最大的耐受性。由于使用固态的电解质，这种电池比熔融碳酸盐燃料电池更稳定。其效率约为60％左右，可供工业界用来发电和取暖，同时也具有为车辆提供备用动力的潜力。缺点是构建该型电池的耐高温材料价格昂贵。
2.6直接甲醇燃料电池（directmethanolfuelcells—dmfc）
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，然后如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢再与氧反应。这种电池的工作温度为120℃，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约在40％左右。其使用的技术仍处于研发阶段，但已成功地显示出可以用作移动电话和笔记本电脑的电源。其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。
2.7再生型燃料电池（regenerativefuelcells—rfc）
再生型燃料电池的概念相对较新，但全球已有许多研究小组正在从事这方面的工作。这种电池构建了一个封闭的系统，不需要外部生成氢，而是将燃料电池中生成的水送回到以太阳能为动力的电解池中分解成氢和氧，然后将其送回到燃料电池。目前，这种电池的商业化开发仍有许多问题尚待解决，例如成本，太阳能利用的稳定性等。美国航空航天局（nasa）正在致力于这种电池的研究。
2.8锌空燃料电池(zinc－airfuelcells—zafc)
利用锌和空气在电解质中的反应产生电。锌空燃料电池的最大好处是能量高。与其他燃料电池相比，同样的重量，锌空电池可以运行更长的时间。另外，地球上丰富的锌资源使锌空电池的原材料很便宜。它可用于电动汽车、消费电子和军事领域，前景广阔。目前metallicpower和powerzinc公司正在致力于锌空燃料电池的研究和商业化。
2.9质子陶瓷燃料电池(protonicceramicfuelcells—pcfc)
这种新型燃料电池的机理是：在高温下陶瓷电解材料具有很高的质子导电率。protoneticsinternationalinc.正在致力于这种电池的研究。
3燃料电池的研发和应用现状
燃料电池技术在全球的开发极为活跃。全世界约有20多个国家的上千家公司和机构投入巨额资金从事燃料电池的研究和商业化工作。目前，已有2500多个燃料电池系统安装在世界各地，为医院、托儿所、宾馆、办公楼、学校、机场和电厂等提供基本的和备用的电力供应。
美国是研究燃料电池最早的国家，处于该领域的领先地位。早在上世纪60年代初，nasa为解决航天飞机中普通电池过重的问题而开始研究新的动力装置。之后的几十年中，能源部（doe）、电力研究所（epri）和气体研究协会（gri）等部门都投入了大量的人力和财力进行研发。目前，碱性电池长期被nasa采用；磷酸型电池技术也相当成熟，已有广泛的商业化应用。2mw的熔融碳酸盐电池已投入运行，西屋（westinghouse）公司100kw固体氧化物电池也已在荷兰安装。
日本在30多年前就开始燃料电池的研究，近年来成果尤为显着。开发重点集中在磷酸型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型3大类。容量达11mw的磷酸盐发电装置也已在东京电力公司投运，效率达43.6％，熔融碳酸盐型已经运转的有2mw级装置。另外还建立了许多宾馆、医院用的100kw级的磷酸型现场发电电池系统。
欧洲各国燃料电池开发较美国、日本为晚。早年主要兴趣在碱性电池，随着燃料电池技术的发展，其优越特性逐渐为人们所认识，欧洲各国也加快了燃料电池技术的引进开发。荷兰、意大利、德国、西班牙等国分别完成10kw、100kw、280kw级碳酸盐型电池的开发，德国和瑞士分别进行了7kw和10kw级固体氧化物电池的开发；意大利于1991年投运了美国造的1mw级磷酸型电池装置。
由于石油短缺和汽车尾气污染等环境问题日益严重，目前燃料电池研发生产的一个重要方向是能够给汽车提供动力。几乎所有大的汽车制造商都在研发使用燃料电池的电动汽车，并已有示范车型。目前，丰田和本田公司已经在日本和美国开展电动汽车的租车业务。现在已有一些使用充电电池的电动汽车，但使用燃料电池的电动汽车市场仍处于培育阶段。专家们预测到2010年前后才能实现商业化。应用于便携式设备（手机、笔记本电脑、掌上电脑等）的微型燃料电池的研发竞争也在激烈地进行。
我国燃料电池的研制开发起步并不晚，然而发展缓慢。上世纪70年代，为配合航天事业的发展我们在碱性燃料电池领域取得了一些进步，但到上世纪80年代由于资金原因研发放慢了，直至上世纪90年代末才又开始新一轮的研发及商业化尝试。
在国内燃料电池研发工作中具有代表性的大连研究所，已经从事燃料电池的研究近50年，早年曾成功研制了500w的碱性型燃料电池，近年来致力于质子膜、熔融碳酸盐和固体氧化物型电池的研究。该所在2001年至2003年间，将30kw的质子膜电池组用在小型汽车和大型公共汽车上示范成功，并成立了新源动力公司，开始了产品的商业化进程。2003年春，该所与清华大学合作将75kw的质子膜电堆应用在公共汽车上。在直接甲醇燃料电池方面，大连化物所、韩国三星公司、南孚电池公司建立了合作实验室。目前，中国科技大学无机膜研究所已成功研制了新型中温固体氧化物燃料电池。6种燃料电池的应用及技术状态见表1。
表16种燃料电池的应用及技术状态
电池种类
可用燃料
应用
技术状态
质子膜
氢气、重整气
电动车、潜艇电源
研发、改进、已有商业化产品
磷酸盐
重整气
现场集成能量系统
已有商业化产品
熔融碳酸盐
净化煤气、天然气、重整气
电站、区域性供电
在日本和意大利有示范电站
固体氧化膜
净化煤气、天然气
电站、联合循环发电
示范、测试
碱性
纯氢气
航天、空间站
在航空航天领域长期应用
直接甲醇
甲醇、乙醇
移动电源
研发
4结语
由于燃料电池的成本居高不下，目前仍处于研发和示范应用阶段，但它在能源贮备、供应方面的安全、可靠、高效率、无污染等特性和广阔的应用前景，使得全世界都在这个领域进行着研发竞赛。
生物燃料行业研究篇7
本文介绍了目前绿色阻燃剂的品种、应用现状，并对各种阻燃剂的性能和阻燃机理进行了比较。阐明了绿色阻燃剂在纺织面料上的重要性及其未来的发展空间。
关键词：绿色化学；阻燃剂；纺织面料
1绿色阻燃剂简介
生态环境问题是当今世界人类面临的中心问题之一，目前地球生态环境的恶化已明显威胁人类的生存。据不完全统计，世界上现有生产或使用的化学品多达10万余种，仅美国化学工业每年就要排放30多亿吨的化学废弃物进入环境。
绿色化学是将原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不生成或很少生成副产品或废物，实现废物“零排放”的一种化学生产工艺，该工艺具有原料无毒无害、转化率高、环境友好等特性。
绿色阻燃剂因其从设计思想、原料选择、配色设计、工艺流程到产品的保存、应用及废品处理等各个环节都遵从绿色化学理念，也就是说最大限度地减少或取消那些对人类健康、生态环境、社会安全有害的原料和生产工艺的使用，不以人的安全和环境污染为代价来提高材料的阻燃效果，所以它真正实现了从源头上阻止阻燃材料的污染。
2绿色阻燃剂的种类
阻燃织物中的阻燃剂的作用就是减少材料着火的机会和减慢火焰蔓延的速度。在人们对阻燃剂需求量增大的同时，阻燃剂的性能要求也更加多面化。绿色阻燃剂本身在生产和使用过程中应是无毒害的，它应有良好的耐热稳定性、耐老化性、耐光稳定性、无腐蚀性，同时，其燃烧产物应为低烟低毒。目前绿色阻燃剂的种类繁多，按化学成分、组成结构及阻燃机理，可分为无卤阻燃剂、纳米高聚物/无机复合阻燃剂、无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂。
2.1无卤阻燃剂
2.1.1磷系阻燃剂
磷系阻燃剂的阻燃机理主要是含磷化合物受热时会分解生成聚偏磷酸。聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，在燃烧物表面形成隔离层。另外，由于聚偏磷酸脱水作用促进炭化，使表面形成炭化膜，从而起到阻燃作用[1-2]。磷系阻燃聚合物燃烧时，对环境污染少，阻燃剂含量较少就能达到好的阻燃效果，且对聚合物材料的各种性能影响小，得到了广泛的应用。但是，磷系阻燃剂中的红磷易吸湿水解，放出有毒的磷化氢，而且有机磷系阻燃剂也有发烟量大、毒性大、易水解、热稳定性差等缺点。
目前对红磷进行改性处理最有效的方法是进行表面包覆[3-5]。而针对磷系阻燃剂易水解、热稳定性差等缺点，磷酸酯类阻燃剂的开发逐渐从单磷酸酯类向双聚或多聚磷酸酯类阻燃剂发展。袁相爱等[6-7]以三氯氧磷、间苯二酚及苯酚为原料合成四苯基间苯二酚二磷酸酯；刘凡等[8]采用无溶剂法合成耐水洗棉织物用阻燃剂n-甲基-3-二甲基磷丙酰胺。
聚磷酸铵（app）是另一种重要的磷系阻燃剂，其制备方法很多[9-10]，但大多数方法所能制备出的产品耐水性差。合成长链的水难溶性app是主要的解决途径，目前有两种方法，一是通过磷酸或磷酸盐加入氨化剂控制工艺条件聚合生成水难溶性app[11-12]；二是通过app的其他较容易制备的晶型转化生成水难溶的Ⅱ型app[13-15]。
2.1.2金属氢氧化物阻燃剂
氢氧化铝和氢氧化镁是金属氢氧化物阻燃剂的主要品种，它有无毒性、低烟、腐蚀小、价格低、热稳定性好等特点，被誉为无公害阻燃剂。它们由于受热分解吸收大量燃烧区的热量，使燃烧物燃烧区的温度降低到燃烧的临界温度之下，燃烧物自熄，分解后生成的金属氧化物多数熔点高，热稳定性好，覆盖于燃烧固相表面阻挡热传导和热辐射，从而起到阻燃作用，生成的水受热蒸发进一步吸收潜热降低温度，同时产生大量水蒸气，稀释可燃性气体也起到阻燃作用。
将氢氧化铝、氢氧化镁超微细化，并用有机硅偶联剂或脂肪酸进行表面改性处理，可以使其在树脂中迅速分散成一体，从而降低火焰的传播速度，使燃烧时生成的烟量、有毒气体量和腐蚀性气体量都相当少，大大提高了其阻燃抑烟的效果。
2.2膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂（简称iFR体系）是以磷、氮、碳为主要核心成分的阻燃剂，膨胀型阻燃剂通常由炭源、酸源和发泡源三部分组成。在火焰和高温的作用下，酸源受热放出无机酸，与多元醇酯化，进而脱水炭化，反应生成水蒸气以及一些不燃烧气体使炭层膨胀，最终形成一层多微孔的坚韧的炭质泡沫层，生成的炭层可以吸附在熔融、着火的表面，即可阻挡热量和氧气的进入，该炭质层具有阻隔热量及氧气的传递和抑烟的作用，并能防止燃烧过程产生熔滴，有效地阻止了流涎造成的火焰蔓延，从而达到阻燃的目的，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生[16]。因此，膨胀阻燃技术已成为当前最活跃的阻燃研究领域之一。
其中可膨胀石墨是一种特殊的膨胀型阻燃剂。该阻燃剂无需酸源脱水，在高温下，可膨胀石墨中的嵌入层受热易分解，产生的气体使石墨的层间距迅速扩大几十至几百倍。当可膨胀石墨与高聚物混合时，在火焰的作用下，可膨胀石墨能在高聚物的表面形成一坚韧的炭层，从而起到阻燃的作用。
2.3无机阻燃剂
2.3.1硅系阻燃剂
有机硅系阻燃剂是近年来开发的一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂，它在赋予高聚物优异阻燃抑烟性的同时，还能改善材料的加工性能及提高材料的机械强度，特别是低温冲击强度[17]。这些含硅的物质不论单独作用、与聚合物混合使用还是作为共聚体，都是有发展前途的阻燃剂。在有金属氢氧化物存在时，硅胶与有机醇反应生成多种有机硅化物。多羟基聚合物在燃烧过程中与硅胶等添加剂作用，结果会使聚合物发生交联，从而形成Si—o—C类型的保护炭层。
随着环保意识的日益加强，硅系阻燃剂及以硅阻燃剂为基础的复合物将是今后研究和开发绿色化阻燃剂的主要趋势之一。
2.3.2硼酸系阻燃剂
硼酸锌是一种有效的、多功能阻燃剂、抑烟剂。它含有结晶水，在火焰中，这些水释放出来，吸收热量，减少了火焰蔓延所需要的热量并稀释了氧含量。硼酸锌还可以与其他金属化合物在材料表面形成熔融的硼酸盐隔离层，并形成硼酸盐骨架，对氧气起到很好的阻隔效果。
2.4纳米高聚物/无机复合材料阻燃剂
纳米复合材料是指将材料中的一个或多个组分以纳米尺寸或分子水平均匀地分散在另一组分的基体中，它的研究只有十几年的历史。但是试验证明，因其存在超细的尺寸，所以各种类型的纳米复合材料的性质比其相应的宏观或微米级复合材料均有较大改善，材料的热稳定性和阻燃性能也有较大幅度提高[18]。
某些鳞片状无机物能够碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般在零点几到几个纳米，它们不仅可以让某些聚合物嵌入到其纳米尺寸的夹层空间中，形成“嵌入纳米复合材料”，如蒙脱土（mmt）属于Si—o四面体和al-o八面体的2：1型紧密堆积结构的黏土矿物，聚合物/蒙脱土纳米复合材料热稳定性提高的原因不仅在于嵌入型聚合物特殊的“夹心型”结构，且与热降解能量及离子极性有关。也就是说，“嵌入型聚合物”热稳定性提高不仅与其特殊结构有关，也与“平躺”于蒙脱土片层之间聚合物链段的空间位阻效应使其热运动受到限制有关[19]。
DuJX等用X射线光电子光谱法（XpS）对聚苯乙烯（pS）/黏土纳米复合材料和聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）/黏土纳米复合材料的热降解以及阻燃机理进行了研究。通过XpS分析发现，当样品热降解时，样品表面氧的含量会有所升高，而同时碳的含量会减少，这是样品表面聚合物量减少而硅酸盐含量相应增加的缘故。同时，在200℃～250℃蒙脱土会分解生成al2o3和Sio2，而Sio2由于其较低的表面能主要集中在样品表面，这种现象在嵌入型、剥离型和嵌入-剥离混合型纳米复合材料中都是相似的[20-21]。
国内外对聚合物/层状无机纳米复合材料的研究相当活跃[22-24]。利用多孔或层状无机化合物的特性，在高聚物中形成纳米复合人工微结构材料，在热分解燃烧过程中，可能形成碳及无机盐多层结构，它起到隔热及阻止可燃气体逸出的作用。由于这是从纳米或分子水平设计上来考虑高聚物复合材料的结构，从而其阻燃性能和力学性能得到提高，因此这类阻燃材料是一种充满希望的无卤型绿色环保助剂。
3绿色阻燃剂在纺织品中的应用
随着科技的发展，人们对于纺织品安全性能的要求也越来越高，纺织品阻燃安全性能已经成为国际上纺织品检测的重要指标之一，而国内对阻燃安全性能的检测要求也越来越重视。除了使用本质阻燃面料，如芳纶、腈棉、杜邦凯夫拉、诺梅克斯、澳大利亚pR97等，后整理阻燃面料也已经在大量地使用过程中，使用更加绿色安全的阻燃剂对纺织品进行阻燃整理也日趋为各国的纺织品市场所接受。这些绿色的阻燃剂不仅应用于那些特殊工种服装，如焊工服、消防服，也可以应用于日常的纺织面料中，如居家装饰和被褥用织物，军用品和汽车构件材料中也大量用到了阻燃纺织品。因此，安全、绿色、手感良好的阻燃剂市场占有率也会增加。
Ciba的FlamesrabnoR116是过程可熔融性非卤素阻燃剂，用于聚烯烃类纤维，包括非织造材料，显示出优异的阻燃效能，可大量用于多种汽车和建筑结构材料。该公司的阻燃产品由于改进了耐紫外线（UV）的稳定性，在产业用和室外织物应用方面也有发展。
金属氢氧化物阻燃剂，如阻燃地毯苯乙烯-丁二烯胶乳中的氢氧化铝，在燃烧时可以大量吸收热量，因此在刚开始燃烧时的阻燃效果亦非常显著。
apexicial公司最近推出了一种非卤素、高含磷的熔融可溶性（meltsoluble）阻燃剂——apexicialpyrapex，可用于聚酯和尼龙织物，由于其聚合物熔融可溶性，特别受到需要阻燃保护的双组分非织造生产企业的欢迎。
膨胀型阻燃剂（iFR）是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，应用于纤维和织物时主要通过两种方式：一是将阻燃剂配制成整理液，通过涂布等方式整理到织物表面，天然纤维大多采用此方法；二是将膨胀型阻燃剂作为一种共聚单体加入到聚合物中，大多用于合成纤维的阻燃。
纳米复合材料阻燃课题研究的前沿是美国Cornell大学以及美国国家标准与技术研究所（niSt），他们研究了尼龙6、聚丙烯和聚苯乙烯纳米复合材料的阻燃性，并获得了初步成果[25]。王增加[26]等人研究发现经改性处理的蒙脱土添加量少（一般为基材质量的2%～5%）分散性好，添加剂与聚合物之间接触面积极大且存在二者界面间的化学键，因而它们具有理想的粘接性，能够在不影响材料力学性能的条件下提高材料的热稳定性能，作为基础阻燃体系具有广阔的应用前景。
4绿色阻燃剂的展望
目前广泛使用的阻燃剂多为含卤阻燃剂，虽然有机卤化物在气相中产生活性卤素基团，能有效地改变高聚物的热氧化过程，利用阻燃剂分解放出的HX（如HBr、HCl及Hi）与聚合物降解产生的H和oH自由基相互作用，使自由基浓度降低，从而延缓或终止燃烧的链反应，但是当火灾发生时，由于这些材料的分解和燃烧会产生大量烟雾，其主要起阻燃作用的HX是有毒、腐蚀性的气体，从而妨碍救火和人员的疏散、腐蚀仪器和设备，造成“二次灾害”，且燃烧产物（卤化物）具有很长的大气寿命，一旦进入大气就很难除去，严重污染了大气环境，更为甚者，它能造成臭氧层的破坏。因此，虽然含卤阻燃剂效果良好且应用很广，但它仍将被逐渐淘汰，取而代之的是更为清洁、环保的绿色产品。
绿色阻燃剂如无卤阻燃剂，因其高效、低烟、低毒等特性，最终可以取代含卤阻燃剂；磷系阻燃剂和无机氢氧化物也应进一步加强研究，特别是在阻燃剂的微胶囊化技术、超细化技术、表面改性处理技术等方面，通过微胶囊化可以降低红磷的吸湿水解性，减少有毒磷化氢气体的放出；膨胀型阻燃剂和高聚物/无机纳米复合材料阻燃剂因其具有优良的阻燃性能和物理性能以及无毒、无污染等优点，必将成为下一步研究开发的重点。随着人们对聚合物阻燃体系环境友好性要求的不断提高，纳米高聚物/无机复合材料与磷-氮系阻燃剂的协同阻燃应当是今后阻燃剂改性研究的主要方向。
绿色化学和技术必将带来新的产业革命；今后绿色阻燃剂工业研究的重点应是开发新型友好的低烟、低毒无卤产品，采用环境友好的化学反应，在工艺过程中使用无毒无害的原料、溶剂和催化剂，真正做到让不同的介质（生物、大气、水和土壤）都无影响或者影响最小。
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生物燃料行业研究篇8
abstract:advancesofdomesticandoverseasbiomassfuelethanolisoutlinedinthispaper.Havingevaluateditseconomic，energy，environmentalandsocialbenefits，thereafteritsimportanceasapartofChineseenergystrategyhadbeenconfirmed.Finally，afeasibleschemeforfuelethanolproductionfrombiomassinlargescaleissuggested，usedforreference.
Keywords:Syngas;ethanol;Cellulose;Catalyst
全球变暖、化石能源日渐消耗……引发了人们对新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美国、中国等国正积极开发、利用生物质燃料乙醇生产技术。但如果一如既往以大量粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”，造成人类生存隐患，走“非粮”路线是大势所趋。其中，纤维素地球贮量丰富，其能量来自太阳，通过光合作用固定下来，取之不尽，用之不竭，各国正如火如荼地进行着相关研究[1-5]。本文分析了燃料乙醇发展经济、能源、环境、社会效益，肯定了其能源战略地位，提出几条实现我国生物燃料规模化生产的可行性建议以资借鉴。
1国内外燃料乙醇发展概况
目前面临化石能源危机，一些农产品丰富的国家正大力发展乙醇汽油供应市场。巴西从1975年开始实施“燃料乙醇计划”，以其富产甘蔗为原料，目前已形成1000多万吨产能，替代了1／3车用燃料。为推广燃料乙醇，美国制定了积极的经济激励政策，计划从2006年至2012年，可再生能源燃料年用量从1200万吨增加到2300万吨。日本重点研究利用农、林废弃物等植物纤维素制备燃料乙醇。欧盟、加拿大、菲律宾、墨西哥等国也在在积极进行着相关研究[1]。
目前，中国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产和消费国。“十一五”期间将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨。实践证明我国过去以粮食为原料生产燃料乙醇，不符合国情，探索非粮能源资源是大势所趋[1]。全国相关研究正如火如荼进行着，呈现一派“百花齐放，百家争鸣”的景象。特别是筹建中的中国科学院青岛生物能源与过程研究所，顺应时代潮流而生，肩负历史、国家使命，是集中力量办大事的“国家队”。
2中国能源战略
随着全球变暖和化石能源消耗，人们对新型替代能源--乙醇的关注度日益上升，正成为许多国家新能源政策的重要组成部分。以此为契机，8年前中国上马了燃料乙醇项目，也意在解决过剩陈化粮问题。经过1999-2005几年间不懈努力，国家首批4家燃料乙醇定点生产企业完成了规划建设的102万吨产能，基本实现了“十五”提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标。然而我国人口众多，人均耕地少，用大量粮食生产燃料乙醇必然要和人“争食”、“争土地”，造成人类生存空间越来越小，不符合我国国情。因此，2006年12月国家发改委和财政部联合下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理、促进产业健康发展的通知》要求生物燃料乙醇项目建设需经国家投资主管部门核准，未经国家核准不得增加产能[1-5]。
在规划实施中，国家采取国际通行做法，对燃料乙醇生产给予财政补贴和产业政策扶持。财政补贴额逐年减少，2007年每生产一吨燃料乙醇国家给予1373元补贴，到2008年底将采取弹性补贴方式以尽可能避免企业亏损[1]。未来工作依据是国家《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，其总体思路是积极培育石油替代市场，促进产业发展；根据市场发育情况，扩大发展规模；确定合理布局，严格市场准入；依托主导力量，提高发展质量；稳定政策支持，加强市场监管。其基本原则有7条：因地制宜，非粮为主；能源替代，能化并举；自主创新，节能降耗；清洁生产，循环经济；合理布局，留有余地；统一规划，业主招标；政策支持，市场推动[1]。“十一五”期间我国将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨。这一产量的制定主要取决于全国用于非粮生产的盐碱地和荒地面积[1]。并且国家将继续实行生物燃料乙醇“定点生产、定向流通、市场开放、公平竞争”的相关政策[1]。
3燃料乙醇效益
燃料乙醇是通过对乙醇进一步脱水，再加上适量变性剂制成。目前，中国试点推广的e10乙醇汽油是在汽油中掺入10％纯度达99.9％以上的乙醇制成[2]。简而言之，燃料乙醇发展实现了“十五”规划中提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标[1]，不仅部分解决了汽油紧张，拉动了大宗农产品的消费，为农民增加了收入，也促进了国家可持续发展战略。乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代传统mtBe为汽油抗爆、增氧添加剂，避免了其毒害性(致癌，地下水污染)，具有优良能源、环保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5％时，对汽车行驶性能无明显影响而尾气中温室气体含量降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，还可清洁汽车引擎，减少机油替换使其动力性能增加[3]。事非偶然，联合国工业发展组织就在维也纳乙醇专题讨论会上提出：“乙醇应该被当作燃料和化工原料永久的和可供选择的来源”[3]。
4燃料乙醇生产原料
一次能源必将耗竭，研究、开发可再生能源势在必行。以混配乙醇汽油(e10乙醇汽油)为例，每用1000万吨就可节省1o0万吨汽油，而要提炼这些汽油至少需要300万吨原油，足见乙醇的能源战略地位[1]。
燃料乙醇生产原料主要有玉米(美国)、甘蔗(巴西)、薯类、谷类等。不同原料全生命周期的能量效益也不同，由高到低依次是甜甘蔗、甜高梁>木薯>玉米、小麦。如巴西甘蔗能量比达到1︰8以上，玉米、小麦等粮食作物及木薯、甘薯大约是1︰1.3～1.4，产生正效益[1]。然而以粮食为原料，势必与人“争粮”、“争地”，利用非粮资源是大势所趋。非粮资源包括木薯、甘薯、甜高梁，还有大量粮食作物秸秆，农业、工业、生活废料等纤维素、半纤维素、木素及其它可用生物有机质资源。其中，纤维素是地球上贮量最丰富的有机物，其能量来自太阳，通过植物光合作用固定下来。每年地球上由光合作用生成的植物体总量达1.5×l011kg，40％是纤维素。按全球人口平均，每人每天可分摊到56kg。日本就重点研究利用农、林废弃物等植物纤维素制备燃料乙醇[3]。如我国过去以玉米为原料生产燃料乙醇，成本相对要高，不符合人多地少的国情。因此，现阶段国家对生物燃料乙醇项目建设实行核准制。“十一五”专项规划要求燃料乙醇生产走“非粮”路线。此外，欧盟、加拿大、菲律宾、墨西哥等国也正如火如荼地进行着相关研究[1]。
5燃料乙醇生产路线
对于生物质衍生合成气制乙醇有并存、竞争的化学法、生物法两种转化技术：
（1）生物法：纤维素、半纤维素，酸解或酶解或发酵单糖(五碳、六碳糖)，化学、酶催化及微生物发酵乙醇
（2）化学法：纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物，热解合成气(H2，Co)，化学或酶催化或微生物发酵乙醇
在某些方面，化学法好比西药，强烈、见效快，生物法好比中药，温和、见效慢。两种方法“各有千秋”，其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。总而言之，生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点，但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适于不同反应条件，不能很好耦合。相比，化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点，但为高温、高压过程，对设备要求高[1-5]。
6能效分析转贴于
生物质直接燃烧热效率很低，只有10％左右，而将它们转化成气体或液体燃料(甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等)热效率可达30％以上，缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题[4]。其次，乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2-3倍，还能使汽车动力性能增加等[3]。
7经济分析
目前中国试点推广的e10乙醇汽油价格按国家同期公布的90号汽油出厂价乘以价格系数0.911。90号汽油目前出厂价不到5000元/吨。由于玉米价格上涨导致生产成本增加，每销售1吨燃料乙醇要亏损数百元且在汽油多次提价之前，每吨亏损一度达到了1000多元[2]。此外，燃料乙醇定价机制不合理，有两个“倒挂”，不能充分体现其价值：一是油价倒挂，我国原油价格和国际市场接轨，但成品油没有实现接轨；二是燃料乙醇产品价格倒挂。原本成品油价格就低，再乘以0.911所形成的价格对燃料乙醇经济性就很差。另外，以燃料乙醇取代高价mtBe，而燃料乙醇各项指标接近或优于mtBe，价格更高才合理，但并非如此，从技术上也没有充分体现其经济性。就目前生产工艺而言，燃料乙醇生产成本本来就很高再加上定价机制不合理，导致生产企业严重依赖于国家财政补贴[1]。
建议
要实现我国生物燃料规模化生产，关键要解决好资源、技术、市场、国家投资、价格和税收政策四个环节问题；在尽量不与粮食作物争地的情况下，积极开发非粮原料种植基地；努力开发自主知识产权，争取生产技术、设备国产化；延长产业链，除燃料乙醇外生产如乙酸乙酯、乙烯、环氧乙烷等化工产品。这样，实现了对资源综合利用，“吃干榨尽”，大大提高了农产品附加值，也在一定程度上减少了企业亏损。
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生物燃料行业研究篇9
一、生物质能在能源系统中的地位
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，目前，全世界约有25亿人的生活能源依靠生物质能，仅次于煤炭、石油和天然气，居世界能源消费总量的第四位，在整个能源体系中占有重要地位。煤炭、石油、天然气是化石能源，究其根源也是由生物质能转变而来的。专家认为，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。预计到本世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。因此，专家称生物质能为21世纪的绿色能源。
目前，生物质能技术的研究与开发已成为国际重大热门课题之一，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。我国既是一个人口多的农业大国，又是一个经济迅速发展的国家，面临着经济增长和环境保护的双重压力。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，尤其对我国的农村地区更具有特殊意义。因此，生物质能优质化转换利用势在必行。
二、生物质能与常规能源相比的三大优点
生物质能具有资源丰富、开发方便、含碳量低的特点。
第一，资源丰富。它是人类可以利用的最丰富的能源之一，我国是农业大国，农林废弃物特别丰富，可以说取之不尽，用之不竭。
第二，开发方便。地球上，只要有农作物和树林的地方，就可以就地开发利用，农村更具有利用的价值。
第三，清洁能源。在开发和利用生物质能时，原料易燃烧，污染少，灰分较低，废渣、废水、废气少，也没有噪音。更重要的是，不会影响生态平衡。三、开发适合国情的生物质能燃料和设备
在加拿大、瑞典、芬兰等欧美国家，生物质能锅炉使用的燃料仍停留在木质颗粒燃料上，原因是农作物秸秆及野草质类的颗粒燃料含钾等成分高，容易结渣，他们现有的生物能供热设备和技术不能解决结渣问题，影响设备自动燃烧的正常运行，不得已摒弃秸秆燃料，使用木质燃料。国外专家的研究方向是用基因技术改良秸秆、野草类植物的成份含量，降低颗粒燃料的结渣成分，来保证生物质能锅炉的燃烧过程正常运行。我国利用生物质能如果直接引用国外现有的设备和技术，显然不符合国情，而基因改造秸秆的技术距离现实和大规模推广还远。
北京老万生物质能科技公司对自己提出的要求是：既要利用国内现有的生物资源，又要解决自动燃烧的难题。科研人员从我国树木少、农作物秸秆多的国情出发，确定了生物质能锅炉以秸秆、树木类等为生物质燃料的方向。他们与国外专家合作，经过潜心钻研，克难攻坚，研制出了秸秆颗粒和块状燃料的科学加工技术，开发了采用这些燃料的自动燃烧生物质能锅炉。经过清华大学热能研究所和热能工程系联合检测，老万生物质能锅炉的燃烧效率达到99％，热效率达到86.07％，各项环保指标都达到了欧洲现行的排放标准。
老万自动燃烧生物质能锅炉系列产品随后通过了国家农业部科教司主持、全国著名专家组成的鉴定委员会的鉴定。评价是设计独特，结构新颖，造型美观，自动供料，燃烧充分，属高新技术产品。其技术国内领先，达到国家先进水平。该技术在解决生物质燃料燃烧结渣和焦油处理上实现了重大突破，填补了我国生物质能高效利用和燃烧的空白。
这正是：小企业拥有高技术，小企业干出大名堂。
四、实现“低消耗、低排放、高效率”，造福百姓
老万生物质能产品是目前国内外高效利用生物质能的佼佼者。其技术特点和主要优势有三点：
1 高效便利性
(1)生物质燃料的高效性：老万公司研发的成型(颗粒、块状)燃料，是将农、林废弃物如玉米秸秆、棉花秆和锯末等，经过粉碎、烘干、筛选、高压成型制成的高密度颗粒燃料和压块燃料，容积密度大，1000～1100公斤／立方米，具有较高的强度。这种燃料表面细致光滑，发热量高达3700～4200大卡／公斤，起火速度快，燃烧效率达99％，热效率达86％以上。它的燃烧性能已经相当于中质烟煤，而硫和灰分等有害物质的含量却相当低，胜于烟煤。这种再生能源最清洁且廉价，国际公认是化石能源的最佳替代物之一。
(2)锅炉的便利和安全舒适性：老万生物质能锅炉采用先进的自动控制清洁燃烧技术，核心技术在于燃烧器。燃烧器由主燃室和副燃室组成，采用二、三次风火焰扰动和独特的火焰导流混合燃烬技术。以温度为控制点，自动点火、自动进料、自动排灰，自动化程度较高，提高了燃料的燃烬率和锅炉热利用率。在运行中基本是每日加一次料和倒一次灰，不需要高深复杂的操作，非常便利。由于是常压运行，强制排烟，又配备了泄压阀、静音风机、屏蔽水泵和超温保护功能，安全性高，工作环境舒适。
2 环境保护性
(1)烟气黑度和烟尘浓度低：燃料在燃烧中迅速释放的挥发成份没有得到充分燃烧时，未燃烬的含炭烟尘被烟气带出，就造成烟气黑度高，烟尘浓度高。老万生物质燃料的燃烧性能相当于中质烟煤，而二氧化硫和灰分等排放物却大大低于烟煤。同时，生物质能锅炉创造了先进的自动控制清洁燃烧技术和火焰导流混合燃烬技术，使燃料在炉内充分燃尽，减少烟尘的产生，消除了黑烟。2008年1月22日，北京京环科环境保护设备检测中心检验结果表明，老万锅炉的S02、烟尘排放、氮氧化物等化学排放指标远远低于欧洲环保标准，烟气黑度小于林格曼1级，二氧化碳排放减少100％!所有指标完全符合北京市《锅炉大气污染物排放标准》。
(2)燃烧后的灰渣不存在二次污染：由于燃料全部使用秸秆生物质原料，在成型燃料的加工过程中也不添加任何化学成分和添加剂，所以，燃料燃烧之后全部变成了草木灰，既可当做肥料，也可回收作为建筑材料，不带来二次污染的问题。
3 经济节能性
老万生物质能锅炉使用的燃料纯粹是颗粒燃料或压块燃料，极大地提高了燃料的燃烬率和锅炉的热利用率，其热能利用远高于燃煤的利用率。这一绿色的能源无论是用于取暖、炊事、洗浴，都非常适宜。
以采暖为例，假设一家有150平米的房间面积，如果使用颗粒燃料，一个采暖期大约需要4～6吨，按850元／吨计算，每平米采暖费是23～34元。如果使用压块燃料，一个采暖期大约需要5～7吨，按500元／吨计算，每平米采暖费17～23元。如此看来，生物质锅炉取暖费和集中供暖、燃煤取暖费用相当，远远低于使用燃油炉、燃气炉和电采暖的费用。
生物燃料行业研究篇10
[关键词]造纸污泥；性质；处理技术；焚烧；循环流化床；不足
中图分类号：X793文献标识码：B文章编号：1009-914X（2014）40-0224-02
造纸工业作为我国仅次于电信和钢铁的第三大产业，与国民经济和社会发展息息相关。截止到2012年我国纸及纸板生产企业约3500家，纸及纸板生产量达10250万吨，较上年增长3.22%。而早在2008我国纸和纸板年产量已经超过美国成为纸和纸板年产量世界第一大国[1-2]。然而在产量增长的同时，伴随着大量污染物的产生。据统计，仅造纸工业污水排放量就占我国污水总排放总量的10%-12%[3]。造纸过程中产生的造纸污泥更因其产量大（每生产一吨纸，产生约1200kg造纸污泥[4]。）、成分复杂、含水量高、难处理等因素，给资源环境造成了巨大压力。如何处理造纸污泥使污泥减量化、无害化和资源化一直是造纸工业所面临的重要问题。
1.造纸污泥的性质和危害
造纸污泥是造纸厂污水经过一段二段的水处理后的残余物，按处理过程不同将造纸污泥分为四类，废水经过一级处理产生的污泥称为一次污泥；经过二级生化处理产生的活性污泥为二次污泥；脱墨污泥则是废纸在浮选脱墨过程中形成的废渣；废纸和活性污泥混合在一起称为混合污泥。污泥中混合污泥含量最高，约占全场污泥的60%。不同种类的污泥组成成分也各不相同，一次污泥中主要是废水中的悬浮物。脱墨污泥则含有大量油墨、灰分和各种杂质。二次污泥中含有丰富的营养物质，以及大量的细菌真菌等有机体。因造纸污泥的特殊性，其理化性质也与城市污泥和工业污泥不同，具体特征如下：
（1）含水率高，一般为90%以上，未经脱水处理的造纸污泥基本成液体状，不利于运输。污泥中所含水分分为间隙水、毛细水、吸附水和内部结合水四类。（2）含盐量较高，会明显提高土壤导电率、破坏土壤结构、抑制植物对水分的吸收[5]。（3）含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等有机高分子成分。一旦造纸污泥处置不当，很容易腐化发臭，滋生蚊蝇，造成二次污染。（4）造纸污泥pH值为7.2，显中性，可以用来改良酸性土壤[6]。
2.污泥处理技术
造纸污泥的处理技术主要分为卫生填埋法、堆肥法、脱水法、直接排海法和焚烧法。
造纸污泥的卫生填埋技术是造纸污泥处理采用的最广泛的方式，具体是指采用防渗、覆盖、渗滤液等一系列工程措施将处理过的污泥集中堆、填、埋的处理方式[7]。这种处理技术具有操作简单，投资少，处理量大等优点。但污泥卫生填埋技术只是权宜之计，这种方法严重浪费土地及一旦防渗处理不当，渗滤液会危害水土环境和造成土壤盐碱化。随着人们环保意识的加深，这种处理方式将逐步被淘汰。
造纸污泥作为优质的有机肥料，进行好氧堆肥化后农用，可以提高农作物产量。同时污泥中的有机质，腐殖质可改善土壤结构。污泥堆肥处理因其耗能低、投资少、运行费用低而受到许多专家学者的青睐。相对而言，污泥堆肥处理也存在臭气外排造成二次污染、占地面积大、运输费用高、下渗会影响周边的地表水等瓶颈[8-10]。
常用的脱水处理方式分为自然干燥和机械脱水两种。将造纸污泥自然晾晒，进行蒸发脱水为自然干燥法。这种方式投资少，成本低。但是占地大，周期长，晾晒过程中有臭味。机械脱水则由于污泥粘度很大，很难分散，只能去除部分自由水，脱水后水含量依然很高。如经国内造纸厂普遍采用的链带压滤机脱水后，造纸污泥含水率还在65%～75%之间[11]。
将造纸污泥直接排入海洋的方法因其对海洋生态环境和渔业资源的巨大危害而逐渐被禁止。
造纸污泥焚烧处理是最彻底的污泥处置方法。焚烧法是指把脱水预处理的污泥焚烧，回收焚烧过程中产生的高温烟气热能同时利用袋式除尘和干式或湿式反应塔脱硫净化达标排放[12]。焚烧过程中可以使有机物碳化，最大限度的减小污泥体积（焚烧后灰渣体积仅相当于机械脱水污泥的10%[13]）。高温还可以破坏污泥里有毒的有机分子结构。焚烧过程中产生的热能，还可以用来发电或供热。焚烧后产生的灰渣同样可以进行资源化利用：舒伟[14]研究发现，用污泥焚烧灰可以制成具有良好透水性能的砖块，砖块的各项理化性能均达到国家相关标准要求。经球磨方式处理的造纸污泥焚烧灰具有较高的火山灰活性，使用平均粒径低于100μm的焚烧灰渣可以等量代替硅酸盐水泥，却不降低水泥的强度等级[15]。由此可以预见，随着污泥产量的持续增长，对污泥的处理技术的研究将集中在焚烧法上。
3.焚烧法处理造纸污泥的试验研究
李春雨[16]等分析了城市湖泊污泥、制革污泥，以及两种造纸污泥的燃烧特性，发现四种污泥都具有高挥发分、高灰分、低热值的特点，燃烧过程分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段。将造纸污泥单独焚烧，易于着火，但燃烧速率较低，燃烧时间长。使用采自广东某造纸厂的脱水车间，自然干燥14d后的造纸污泥与煤粉在不同比例情况下混合燃烧，进行热重分析，结果表明，混合燃烧过程中，造纸污泥和煤基本保持各自的挥发分析出特性，其燃烧曲线基本位于污泥和煤燃烧曲线之间[17]。对造纸污泥和稻草混合燃烧特性和混合物动力学特性进行研究，结果发现，混合物的燃烧过程中，平均活化能呈现先增大后减小，然后再增大的趋势。同时污泥的燃烧过程中存在3个明显的失重峰[18]。早在2010年3月中旬，在“造纸之乡”富阳市，造纸污泥焚烧发电综合利用一期工程调试成功，日均处理量达600吨，实现了将造纸污泥变废为宝的资源化利用。
4.循环流化床焚烧造纸污泥
循环流化床作为近年来快速发展的一种高效率、低污染的清洁燃烧技术，整个装置由循环流化床焚烧炉本体、启动燃烧室、送风系统、引风系统、污泥/废渣加料系统、给煤系统、高温旋风分离器、返料装置、尾部烟道、尾气净化系统、测量系统和操作系统等几部分组成[19]。其基本原理为物料在硫化状态下燃烧。物料进入炉膛，细粒子被一次风带入燃烧室上部燃烧，一般粗粒子在燃烧室下部燃烧。伴随烟气飞出炉膛的细粒子由固体物料分离器分离后，经返料器返回炉膛燃烧。燃烧过程中产生的烟气经尾部净化装置处理后排放。蒲文灏[20]进行了不添加辅助燃料，100%采用造纸污泥在循环流化床中燃烧试验，发现造纸污泥水分含量越高，在流化床内吸热越多，燃烧反应速度越慢；采用增大二次风率的方法，可以增加燃烧的稳定性，提高燃烧效率。曾庭华、孙昕、陈晓平[21-23]等通过试验研究，证实了造纸污泥进入循环流化床后，会形成污泥结团，有利于造纸污泥的高效燃烧。当造纸污泥中含水量降至40%时，造纸污泥能在流化床内燃烧稳定，含水量高于60%的情况下需要加入辅助燃料。使用煤作为助剂和造纸污泥在流化床中混合燃烧，燃烧效率高于92%。燃烧过程中产生的烟气和灰渣中的重金属经过净化处理装置处理后排放均满足环保要求。2004年，常州市排水管理处同东南大学、常州热电公司改造了常州第一热电厂1台20t/h循环流化床锅炉，用来焚烧污泥，运行情况良好[24]。
5.不足和展望
通国外相比，我国对造纸污泥的处理研究相对较晚，主要的处理方式还集中在卫生填埋、和污泥农用等传统方法上。随着对造纸污泥认识的加深，符合环境可持续发展需要的焚烧法必将受到越来越多的重视。然而焚烧法处理造纸污泥也存在许多问题需要解决：焚烧处理设施投资大，处理费用高；造纸污泥充分燃烧过程中需要添加煤等辅助燃料，随着能源价格的不断上涨，污泥焚烧处置成本也随之增加；应增加造纸污泥和煤等助剂在循环流化床中燃烧特性，影响因素，最佳配合比等方面的研究；研究是否可以使用其他引燃助剂代替煤炭等不可再生资源，但是不影响造纸污泥的燃烧特性；深入对煤和造纸污泥混合燃烧过程中硫化、污染物生成机理等方面的研究，为焚烧法提供更详细的实验数据。
参考文献
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