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各位领导、专家、与会代表上午好！中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国林业生物质能源转化技术产业化趋势报告的题目：作者：蒋剑春报告人：刘军利中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国林业科学研究院林产化学工业研究所报告的内容：1、生物质能源的概念与资源潜力2、生物质能源的地位3、生物质能源技术研究开发现状4、国外研究概况5、国内生物质能源转化利用技术研究现状6、我国生物质能源的发展趋势一、生物质能源的概念与资源潜力中国林业科学研究院林产化学工业研究所•绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而蕴藏在生物质内部的一种能量形式，是一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用而产生的各种有机体。•生物质能是可再生而不会枯竭的能源，又是绿色能源，是理想的可再生能源之一。•。中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质包括以下几个方面：•各种速生的能源林、薪炭林、经济林、用材林、灌木林，木材及森林工业废弃物；•农业废弃物,如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、蔗渣等；•水生植物；•油料植物；•城市和工业有机废弃物；•动物粪便。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国生物质资源的特点中国生物质资源的构成及其能源潜力•每年的生物质能源总量达4.87亿吨油当量，其中有约3.7亿吨可用于发电和供热，占总量的76%，其余的1.17亿吨在农村地区则用作饲料、粪肥等其他用途。农业废弃物62.232.979.910.812.520.15.626.5稻谷麦子玉米豆类块茎作物油料作物棉花甘蔗（稻谷、麦子和玉米三大粮食作物的生物质比例占70%）农业废弃物产量及能源潜力（百万吨油当量）中国林业科学研究院林产化学工业研究所林业生物质资源潜力•林区主要分布在东北、西南、西北和南部丘陵地区。•据2004年完成的第六次国家森林资源调查（1999—2003），林木生物质总资源量近200亿吨。•可获得的林木质资源种类为：薪炭林、林业三剩物（采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物）、森林抚育间伐、灌木林平茬复壮、苗木截杆、经济林和城市绿化修枝，总量约8-10亿吨。•木材的消耗主要为三部分：44.2%用于制造木制品，32.1%由木材厂和农场自身消耗，其余用于生活燃料。•薪柴及木材废弃物估计约2亿多吨吨，合1亿吨油当量。然而，由于过度采伐，实际消费量要大得多。中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国森林资源类型以及生物量测算表林木生物质能类型蓄积/面积（亿m3/万hm2）总生物量（亿吨）可获得生物量（亿吨/年）1森林124.6/14,200153～1666～7（用材、防护、特有和能源林）成熟、过熟林27.4/147036～403～3.5（采伐剩物和死木清理）近成熟林50/354062～661.8～2（抚育修枝）中龄林34.3/443040～421～1.2（抚育间伐）幼龄12.9/476015～180.2～0.3（抚育）2各种林地/33009～120.4～0.8经济林/21406～70.1～0.2（修剪）竹林/5001～20.1～0.2（剩余物）四旁、散生、疏林/6602～30.2～0.4（抚育修枝等）3灌木林4529.683～40.8～1（隔年轮平茬）4其他Others15～180.8～1.2林下灌丛8～90.4～0.5苗圃苗木3～40.2～0.3（截杆）城市绿化、绿篱4～50.2～0.3（抚育修剪等）总计136.2/2,2030180～2008～10禽畜排泄物•2000年，中国禽畜的组成为：1.515亿头大型动物如马、牛、驴、骡和骆驼等，4.47亿头猪，2.9亿头羊，52.8亿头家禽。由此产生的排泄物总量干重达3.2亿吨，合1.1亿吨油当量。0.00.51.01.52.02.53.03.519801982198419861988199019921994199719992000禽畜排泄物（干重，亿吨）亿吨油当量禽畜排泄物生物质能量增长趋势中国林业科学研究院林产化学工业研究所城市生活垃圾•年产出量约1.5亿吨，约合1500万吨油当量，并以10%左右的增长率递增%•垃圾成分和产量受很多因素的影响：城市人口、居民收入、燃料结构、饮食习惯、城市建设以及季节变化等。•有机成分的含量：发达城市的垃圾有机成分高，南方城市的垃圾有机成分普遍高于北方城市。•城市生活垃圾热值：北京、广州、上海、深圳等发达城市为4500kJ/kg以上，其他多数地区为3400kJ/kg左右。中国林业科学研究院林产化学工业研究所工业废弃物粮食加工厂、造纸厂、木材厂、酿酒厂、糖厂和食品厂等的工业生产过程中产生的固体废弃物。每年估计达4800万吨油当量。•农作物谷壳大米和小麦加工中大约可产生8100万吨谷壳。其中有30%左右的谷壳被用作生活燃料、乙醇发酵和动物饲料，可作为能源利用的约5500万吨，相当于1800万吨油当量。•造纸废弃物造纸厂约10000家，多数规模较小。产生的生物质估计为320万吨，合110万吨油当量（其中有103万吨生物质由木材纸浆产生，合30万吨油当量）。•木材废弃物1999年木材厂废弃物产量为0.37亿立方米，合600万吨油当量。据估算，中国木材年需求量超过3亿立方米，国内供应量只能满足需求的50%，其余则需从国外进口，木材需求量不断增加。中国林业科学研究院林产化学工业研究所狭义生物质资源概念51.313.822.69.92.4农业废弃物薪柴林业废弃物禽畜排泄物工业废弃物城市生活垃圾中国的生物质能结构（%）中国林业科学研究院林产化学工业研究所中国能源消耗结构二、生物质能源的地位中国林业科学研究院林产化学工业研究所●是人类最早使用的能源●可再生性、资源丰富●世界上约有250000种生物，每秒钟获得太阳能量相当于５００万吨优质煤发出的能量每年经光合作用生成的生物质能总量约为１４４０亿～１８００亿吨，相当于3×1021kJ的能量，大约等于现在世界能源消耗总量的１０倍左右。地球上生物质的潜力可达到现实能源消费的180～200倍●使用无污染与环境可协调发展中国林业科学研究院林产化学工业研究所●能源消耗排列第四位（仅次于石油、煤炭、天然气）占世界总能耗的14%，发展中国家占50%，我国农村生活用能中60%靠生物质能。●生物质能可以进一步加工成化工产品，替代石油、煤化工产品。中国林业科学研究院林产化学工业研究所国家对生物质能的开发利用十分重视（“十五”开始“863”立项，能源技术领域）；中长期发展规划生物质能源是一个重要的内容。作为能源主要是：供气、发电、供热、液体燃料、固化成型等。●生物质是未来能源。中国林业科学研究院林产化学工业研究所世界各国在调整本国能源发展战略中，已把高效利用生物质能摆在技术开发的一个重要地位；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；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。欧盟制定计划要求到2020年生物质燃料代替20%的化学燃料，2010年可再生能源比达12%，每年可代2000万吨石油，80%为成本低的生物质能。中国林业科学研究院林产化学工业研究所•发展生物质能源是我国能源和社会发展的战略需求石油资源严重匮乏（2003年进口9000万吨；2004年进口达1.2亿吨“40%”；2020年预计达2亿吨）；电力供应方面存在较大的缺口（韩国的1/5）；农林废弃物资源十分丰富（近7亿吨农业、2000万吨林业等加工剩余物、2亿吨。农林废弃物的50%作为电站燃料，可达我国总耗电量的30%左右；可增加农村居民收入和就业机会。中国林业科学研究院林产化学工业研究所全球生物质能源消耗全球能源需求三、生物质能应用技术研究开发现状中国林业科学研究院林产化学工业研究所1.研究开发的技术概况太阳生物质直接利用碳二氧化碳氢气能量供给可持续车用燃料可再生能源中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质物理转换化学转换生物转换直接燃烧液化气化热解发酵直接液化间接液化合成固体成型燃料热气流高压蒸汽燃料油化工产品乙醇甲醇氢气木煤气氢气甲醇木炭木煤气木焦油、木醋液燃料油甲烷气乙醇水解发酵生物质能转换技术和产品图产品目标：气体（木煤气）用途：发电、民用煤气、合成甲醇、合成氨等原料气化剂：空气、氧气、水蒸汽气化发电工艺:生物质锅炉直接燃烧发电、生物质～煤混合燃烧发电和生物质气化发电。流化床气化炉鼓泡流化床外循环流化床上吸式气化炉下吸式气化炉中国林业科学研究院林产化学工业研究所产品目标：乙醇、酚类化工产品、液化油用途：液体燃料、化工产品方法：直接加压或添加催化剂、水解、发酵、生物酶法产品目标：液体产品、炭、液化油用途：化工产品、液体燃料方法：常压加热分解、快速热分解中国林业科学研究院林产化学工业研究所产品目标：颗粒、棒状、块状成型物用途：燃料（工业或民用）方法：高压挤压成型，一般不添加粘接剂中国林业科学研究院林产化学工业研究所目的：提高燃烧热效率用途：民用炉灶、锅炉方法：直接使用中国林业科学研究院林产化学工业研究所四、国外研究概况1.主要研究开发工作的目标●发电●集中供热●液体燃料：燃料乙醇、生物柴油●化工产品（如乙醇、甲醇、合成氨等）2.美国生物质利用●生物质和玉米生产乙醇450万吨/年计划10年内达到乙醇5300万吨/年●颗粒成型燃料80万吨/年●美国在生物质利用方面，处于世界领先地位，已建立发电站多座，装机总容量700MW大约66000个350工作岗位，计划2010年达到13000MW装机容量。主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂。有40万英亩的能源农作物和生物质剩余物作为气化发电的原料，按排170000个以上的就业人员。能源的4%生物质提供；2020年将达17%以上。●生产乙醇17万吨/年●液化油、流化床快速热解等●气化发电、催化气化3.加拿大生物质研究开发中国林业科学研究院林产化学工业研究所●棒状成型燃料25万吨/年●高压液化油和化学品（乙醇）●催化气化、液化●生物柴油4.日本生物质研究开发中国林业科学研究院林产化学工业研究所●发电（瑞典16%，2010达26%)●液化油●热、电联产●催化气化5.德国、瑞典、新西兰、芬兰、奥地利、印度等国中国林业科学研究院林产化学工业研究所欧洲2%～2.5%，2020年达15%;英国政府的计划，到2010年，英国的再生能源发电将占总发电量的10％;一些世界能源组织(IEA)成员国,生物质能在总能耗中所占份额高达15％。中国林业科学研究院林产化学工业研究所五、国内生物能源转化利用技术研究现状1、从事研究开发的生物质概况★单位有40多家：清华大学、中国科技大学、浙江大学、中国科学院、山东大学、山东理工大学、华东理工大学、上海理工大学、东北林业大学、哈尔滨工业大学、东南大学、沈阳农业大学、北京工业大学、南京工业大学、首都师范大学、山东、辽宁、河南等省的能源研究所、大连环科院、农业部农工院、农机院、成都沼科所、上海沼科所、杭州沼科所、长沙新技术研究所、湖南省林科院、林化所等单位。★近4年发表的论文1994年~目前有关生物质能源的文章有648篇，其中2000年以来近4年发表的有476篇。中国林业科学研究院林产化学工业研究所2、我国生物质能源利用的研究现状1)生物质气化技术研究气化供气，农村小村镇（已经建立400余套装置）气化发电，最大的达兆瓦（500，200，160，30，80，60kw）生物质能发电装机容量约为200万kW，其中蔗渣发电170万kW，其余为稻壳等农业废弃物、林业废弃物、沼气和垃圾发电等。研究开发的气化设备主要是下吸式、上吸式、流态化。中国林业科学研究院林产化学工业研究所2、我国生物质能源利用的研究现状2)生物质生产燃料酒精技术酒精（化学法、生物法）先后开展了稀酸常压、稀酸加压、浓酸大液比水解，纤维素酶水解法的研究；研究生物质原料的高压蒸汽爆破预处理技术、纤维素酶制备技术、大规模酶降解技术、戊糖己糖同步乙醇发酵技术、微生物细胞固定化技术、在线杂菌防治技术、以及副产品木质素的深度加工利用技术等中