生物燃料 张舒琪-18307130311 摘要:能源是发展国民经济的重要物质基础,随着国民经济水平的不断提 髙,各国整体上对石油、煤炭等传统的不可再生能源的依赖程度增加,石油资 源的供应和消费平衡成为制约国家经济发展的新的重要因素。而根据对世界资 源现状的分析,这种长期依赖传统不可再生资源的状态不仅威胁着经济发展, 更是正在对全球的环境造成不可逆的危害。本文主要围绕生物燃料这个主题 阐释其内涵、技术原理,分析其利弊。 关键词:能源生物燃料代用燃料 我一直都在关注关于生物燃料的研究进展。因为出生于农村地区,我经常看 到收获过的土地上遗留的秸秆和玉米秆,不能够被充分利用。出于对大气质量 的考虑,实施的禁焚政策让秸秆遗留问题日益凸显,加之其腐败周期长,导致 农民在原有土地上的耕种活动难度增加。另外,某年国庆出游时的堵车造成的 大量尾气排放现象也让我对这个研究的进展更加关注 简介 生物燃料就是目前正在开发和推广过程中的一种有前景的能源形式。生物燃 料,泛指由生物体组成或转化而成的固体、液体或气体燃料,目前我国重点研 发以木薯、甜髙粱等淀粉质或糖质非粮作物及木质纤维素为原料的生物燃料技 术。不同于石油、煤炭、核能等传统燃料,生物燃料是新兴的可再生资源。 生物燃料主要分为生物质成型燃料(图一)、生物柴油、生物乙醇、生物丁 醇(图二)等[注:后面三种合称为生物质液体燃料],生物质液体燃料在现阶 段主要是与传统能源混合使用,如我国的能源战略建议汽油中掺入10%的生物 乙醇,美国强制在汽车燃油中添加2%的生物柴油 (图一) (图二) 技术原理 根据产品的不同,自然会有不同的生产方式。生物质成型燃料以农林剩余物 为主原料,经切片-粉碎-除杂-精粉-筛选-混合-软化-调质-挤压-烘干-冷却-质 检-包装等工艺制作而成。 而液体燃料,以日常生活中最为常见的生物燃料一一生物乙醇为例(图 ),其主要原材料是普通的农作物玉米和秸秆(稻草),在反应设备中经过 系列研磨、蒸浆、发酵、蒸馏等过程,生产髙纯度的生物乙醇。由下图可以 清楚地看到,生产过程中相关的反应设备目前已相对较成熟,这表明,生物乙
生物燃料 张舒琪-18307130311 摘要：能源是发展国民经济的重要物质基础，随着国民经济水平的不断提 高，各国整体上对石油、煤炭等传统的不可再生能源的依赖程度增加，石油资 源的供应和消费平衡成为制约国家经济发展的新的重要因素。而根据对世界资 源现状的分析，这种长期依赖传统不可再生资源的状态不仅威胁着经济发展， 更是正在对全球的环境造成不可逆的危害。本文主要围绕生物燃料这个主题， 阐释其内涵、技术原理，分析其利弊。 关键词：能源 生物燃料 代用燃料 我一直都在关注关于生物燃料的研究进展。因为出生于农村地区，我经常看 到收获过的土地上遗留的秸秆和玉米秆，不能够被充分利用。出于对大气质量 的考虑，实施的禁焚政策让秸秆遗留问题日益凸显，加之其腐败周期长，导致 农民在原有土地上的耕种活动难度增加。另外，某年国庆出游时的堵车造成的 大量尾气排放现象也让我对这个研究的进展更加关注。 一．简介 生物燃料就是目前正在开发和推广过程中的一种有前景的能源形式。生物燃 料，泛指由生物体组成或转化而成的固体、液体或气体燃料，目前我国重点研 发以木薯、甜高粱等淀粉质或糖质非粮作物及木质纤维素为原料的生物燃料技 术。不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，生物燃料是新兴的可再生资源。 生物燃料主要分为生物质成型燃料（图一）、生物柴油、生物乙醇、生物丁 醇（图二）等[注：后面三种合称为生物质液体燃料]，生物质液体燃料在现阶 段主要是与传统能源混合使用，如我国的能源战略建议汽油中掺入 10%的生物 乙醇，美国强制在汽车燃油中添加 2%的生物柴油…… （图一） （图二） 二．技术原理 根据产品的不同，自然会有不同的生产方式。生物质成型燃料以农林剩余物 为主原料，经切片-粉碎-除杂-精粉-筛选-混合-软化-调质-挤压-烘干-冷却-质 检-包装等工艺制作而成。 而液体燃料，以日常生活中最为常见的生物燃料——生物乙醇为例（图 三），其主要原材料是普通的农作物玉米和秸秆（稻草），在反应设备中经过 一系列研磨、蒸浆、发酵、蒸馏等过程，生产高纯度的生物乙醇。由下图可以 清楚地看到，生产过程中相关的反应设备目前已相对较成熟，这表明，生物乙
醇的生产排除了大部分技术障碍,至少在技术上是绝对可行的。关于其他生物 液体燃料生物丙醇、生物柴油的生产大抵类似,在此就不再一一赘述。 锤磨机、斜罐、喷射式落浆锅 收集乙醇 发酵罐 玉米生产 压榨机 分子筛 汽一续反应器 重心分 千维素生产 乙醇运输 废热发电厂 (图三) 三.应用范围 代用燃料的应用领域覆盖了传统燃料应用领域的绝大部分方面。生物质成型 燃料可用于纺织、印染、造纸、食品、橡胶、塑料、化工、医药等工业产品加 工工艺过程所需高温热水。并可供企业、机关、宾馆、学校、餐饮、服务性行 业的取暖、洗浴、空调与生活用所需热水。生物质液体燃料目前主要用于汽车 用油,在更多领域的应用有待探索 四.优缺点 优点 ①绿色能源清洁环保: 燃烧无烟无味、清洁环保,其含硫量、灰分,含氮量等远低于煤炭,石油 等,不含对环境造成污染的芳香族烷烃、废气,对人体损害低于传统矿物燃 料,是一种环保清洁能源 ②成本低廉附加值高 生物质成型燃料热值高,使用成本远低于石油能源,原料供应有保证,价格 较稳定,是国家大力倡导的代油清洁能源,有广阔的市场空间 ③密度增大储运方便(针对生物质成型燃料) 成型后的成型燃料体积小,比重大,密度大,便于加工转换储存,运输与连 续使用 ④高效节能 生物分解率高,挥发分髙,碳活性髙,燃烧率可达98%以上; ⑤应用广泛适用性强 可广泛应用于汽车燃油、发电、供热取暖、烧锅炉等 ⑥性能更髙保护组件(针对生物质液体燃料) 具有较好的润滑性能,使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率 低;具有较好的低温发动机启动性能 缺点: ①生态方面 大规模使用可能带来使农业及生态遭受重大影响的风险。能源作物种植渗 入自然景观这一后果显然将导致栖息地破坏和割 裂,从而直接造成生物多样性的丧失 ②耕地方面 第1页
第 1 页 醇的生产排除了大部分技术障碍，至少在技术上是绝对可行的。关于其他生物 液体燃料生物丙醇、生物柴油的生产大抵类似，在此就不再一一赘述。 （图三） 三．应用范围 代用燃料的应用领域覆盖了传统燃料应用领域的绝大部分方面。生物质成型 燃料可用于纺织、印染、造纸、食品、橡胶、塑料、化工、医药等工业产品加 工工艺过程所需高温热水。并可供企业、机关、宾馆、学校、餐饮、服务性行 业的取暖、洗浴、空调与生活用所需热水。生物质液体燃料目前主要用于汽车 用油，在更多领域的应用有待探索。 四． 优缺点 优点： ①绿色能源 清洁环保: 燃烧无烟无味、清洁环保，其含硫量、灰分，含氮量等远低于煤炭，石油 等，不含对环境造成污染的芳香族烷烃、废气，对人体损害低于传统矿物燃 料，是一种环保清洁能源； ②成本低廉 附加值高: 生物质成型燃料热值高，使用成本远低于石油能源，原料供应有保证，价格 较稳定，是国家大力倡导的代油清洁能源,有广阔的市场空间； ③密度增大 储运方便（针对生物质成型燃料）: 成型后的成型燃料体积小，比重大，密度大，便于加工转换储存，运输与连 续使用; ④高效节能: 生物分解率高，挥发分高，碳活性高，燃烧率可达 98%以上; ⑤应用广泛 适用性强: 可广泛应用于汽车燃油、发电、供热取暖、烧锅炉等； ⑥性能更高 保护组件（针对生物质液体燃料）： 具有较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率 低；具有较好的低温发动机启动性能。 缺点： ①生态方面 大规模使用可能带来使农业及生态遭受重大影响的风险。能源作物种植渗 入自然景观这一后果显然将导致栖息地破坏和割 裂，从而直接造成生物多样性的丧失。 ②耕地方面
可用于能源生物质种植的土地面积是有限的,能源生物质种植可能同现有 的农用土地构成竞争。联合国在《可持续能源:决策者框架》报告指出,生 物燃料的生产会通过占用土地和其他所需资源,进而影响粮食足量供给,而 且那些生产生物燃料的农作物往往需要最好的土地、大量水资源和化学肥 料 ③粮食生产方面 有科学家认为:有些第三世界国家的农民把原本用来生产粮食作物的土 地,拿来种植能源作物,其发展有减少粮食生产的危险性。 总结:发展生物燃料,既是可持续发展口号的响应者,同时还是生态环保 的倡导者。生物燃料不只是为了能源的需求,更应该清醒地认识到环境的问题 已经上升到开始危害人类生活质量的高度,应该作为国家和地区整体上全面发 展计划中的一部分。 参考资料 [1]百度文库《毕业论文-汽车生物燃料的发展及研究》 21360图片(有改动 玉五来生产 轩谁素 第2页
第 2 页 可用于能源生物质种植的土地面积是有限的，能源生物质种植可能同现有 的农用土地构成竞争。联合国在《可持续能源：决策者框架》报告指出，生 物燃料的生产会通过占用土地和其他所需资源，进而影响粮食足量供给，而 且那些生产生物燃料的农作物往往需要最好的土地、大量水资源和化学肥 料。 ③粮食生产方面 有科学家认为：有些第三世界国家的农民把原本用来生产粮食作物的土 地，拿来种植能源作物，其发展有减少粮食生产的危险性。 总结：发展生物燃料，既是可持续发展口号的响应者，同时还是生态环保 的倡导者。生物燃料不只是为了能源的需求，更应该清醒地认识到环境的问题 已经上升到开始危害人类生活质量的高度，应该作为国家和地区整体上全面发 展计划中的一部分。 参考资料 [1]百度文库《毕业论文-汽车生物燃料的发展及研究》 [2]360 图片（有改动）