生物质燃料和化石燃料特性比较

目录

1 引言 .................................................................................................................. 1 2 生物质和生物质燃料定义及分类 .................................................................. 2

2.1 生物质.................................................................................................... 2 2.2 生物质能................................................................................................ 3 2.3 生物质能源利用途径............................................................................ 3 3 化石燃料定义及分类 ...................................................................................... 4

3.1 化石燃料................................................................................................ 4 3.2 化石燃料分类........................................................................................ 4 4 生物质燃料与化石燃料性能指标 .................................................................. 5

4.1 燃料主要指标........................................................................................ 5 4.2 术语及其它指标.................................................................................... 5 5 生物质燃料与化石燃料特性比较 .................................................................. 6

5.1 生物质燃料的基本特性........................................................................ 6

5.1.1 生物质基本成分 ......................................................................... 6 5.1.2 燃烧特性 ..................................................................................... 7 5.2 以煤为例的化石燃料的基本特性........................................................ 8

5.2.1 物理特性 ..................................................................................... 8 5.2.2 煤的燃烧特性 ............................................................................. 9 5.3 生物质燃料与煤特性比较.................................................................... 9 6 全文总结与后续展望 .................................................................................... 15

6.1 全文总结.............................................................................................. 15 6.2 后续展望.............................................................................................. 17 参考文献.............................................................................................................. 18 致谢 21

1 引言

在踏入全球现代化的步伐20世纪至21世纪中，化石燃料（fossil fuel）潜在着能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。现时，全球正趋向发展可再生能源和核能，这可以帮助增加全球的能源所需。

人类不断地燃烧化石燃料而排放二氧化碳，是加快全球变暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是来自大气层，因此发展生物燃料可以减少在大气层上的二氧化碳，因为可靠种植来减少二氧化碳的含量，从而减低温室效应。

到目前为止，世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。自然界经历几百万年逐渐形成的化石燃料，可能在几百年内全部被人类耗尽。

目前，我国的主要能源供应构成为煤炭、石油和天然气等化石燃料，我国电力生产以煤电特别是煤粉燃烧发电为主。近年来，因电力需求的急剧增加，煤炭相对短缺的现象相当严重。而我国生物质能占一次能源比重 33%左右，是仅次于煤的第二大能源。目前生物质作为能源利用的比例并不高，专门用于发电的则更少，因此开发生物质能用于发电在我国具有重要意义[1]。

2013年6月发布的《BP世界能源统计2013》显示，从2009年开始，中国一次能源消费量连续４年位居世界第一，而且能源消费量的增量也位居世界第一。随着能源消费量的增长，能源利用带来的环境污染问题也日益严重；严重的环境污染也影响了居民生活。因而，如何处理化石资源的有限性及化石能源开发利用过程中所引起的能源安全、环境污染等问题，促进经济社会的可持续发展，是我国现阶段面临的重大战略问题。目前，我国正在不断地优化能源结构，降低化石燃料使用，提升可再生能源和新能源在能源结构中的比重。在这种背景下，生物质这种具有可再生、CO2零排放、资源储量巨大、环境友好型等特点的能源引起了人们的关注[2]。

生物质是一种分布广、资源量丰富的清洁可再生资源，其能源化利用过程可导致 CO2零排放，因此生物质能的研究与开发日益受到各国政府、专家、工业界的关注。目前生物质能的主要开发利用技术包括生物质的固化、气化、液化以及燃烧技术，其能源产品包括成型固体燃料、炊事燃气、液体燃料 (生物油、柴油、汽油等)、电、热 (或暖气)。生物质因具有挥发分高、炭活性高，N、S 含量低 (含 N 量0.5% ～ 3%、含S量一般仅 0.1%～0.5%),灰分低,生命周期内燃烧过程 CO2零排放等特点,特别适合燃烧转化利用，是一种优质燃料。在我国，发展生物质燃烧技术既能缓解温室效应，又能充分利用废弃生物质资源，改善或提高农民的生活条件，而且对现有的燃烧设备不需作较大改动，因此具有明显的

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社会意义与经济意义，符合我国现阶段国情和生物质开发利用水平[3]。

2 生物质和生物质燃料定义及分类

2.1

生物质

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。

生物质燃料是通过一定的处理从天然生物质资源生成技术性固体，液体或气体燃料。

根据生物的多样性和来源，生物质固体燃料资源分类见表2-1[4]：

表2-1生物质资源分类[4]

生物组

1.木材及木质生物质(WWB)

一年生或多年生和场基或加工为基础，例如：

2.1草和花（苜蓿，芦竹，竹，彼岸花，油菜，甘蔗，辛娜拉，芒草，柳枝稷，蒂莫西，其他）

2.2秸秆（大麦，大豆，亚麻，玉米，薄荷，燕麦，油菜，水

2.草本和农业生物质(HAB) 稻，黑麦，芝麻，葵花，小麦，其他）

2.3其他残余物（水果，壳，皮，壳，坑，点子，谷物，种子，椰壳纤维，秸秆，玉米棒，粒，甘蔗渣，食品，饲料，纸浆，蛋糕，其他）

3.水产生物质

4.动物和人类的生物质废料(AB)

5.生物污染和工业废物生物质（HAR半生物质）

城市生活垃圾，废木料，垃圾衍生燃料，污水污泥，医疗垃圾，纸张纸浆污泥，废纸，废旧纸板，刨花板，纤维板，胶合板，木托盘和箱子，铁路枕木，制革废水，其他

海洋或淡水藻类; 大型藻类（蓝，绿，蓝，绿，棕，红色）或微藻; 紫菜，海带，湖草，水葫芦，其它

骨头，肉，骨粉，鸡粪，各种肥料，其他

生物小组，品种和种类

针叶或落叶;被子植物裸子植物或; 软或硬; 茎，枝，叶，树皮，片，块状，颗粒，煤球，锯屑，锯木等人从不同的木种

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生物组 6.生物质混合物

生物小组，品种和种类 从以上品种的共混物

2.2

生物质能

目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。生物质能是重要的可再生能源资源，具有资源种类多、分布广的特点，在当今能源日趋紧张的情况下，越来越引起人们的关注。生物质中硫含量和灰分含量较低，利用过程中对环境污染小，不会增加自然界碳的循环总量，对于未来的能源战略具有深远意义。根据BP公司2013年统计年鉴可知，世界生物燃料的产量由 2002 年的11830千吨油当量增加到2011年60286千吨油当量。根据EL Insights于2010年9月发布的报告，从2010年到2015年，全球生物制造市场预计将从5729亿美元增加至6937亿美元，相当于在此期间的复合年增长率(CAGR)为3.9%[5]。

生物质能：生物能是从生物质燃料产生的能量，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。

生物质能源的特点[6]：

（1）可再生性（2）清洁、低碳（3）替代优势（4）原料丰富（5）安全性 2.3

生物质能源利用途径

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。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。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。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[7]。

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