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　　关于生物质和生物质能的概念界定，笔者基于前期研究曾在资料[1]中简要阐述，生物质是与生物有关的物质的总称，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质；可以作为能源利用的生物质主要有木材残余物、农业废弃物、动物粪便和城市固体垃圾等。生物质能是绿色植物借助于光合作用将太阳能予以转化和储存，将生物质资源的潜在价值转化成生物质能，相对于化石能源和以石油为原料生产各类工业产品的综合价值评估而言，对CO2、SO2、氮氧化物和二恶英类化学物质[2]造成的环境污染可以实现减量化，研究表明，二恶英类化学物质是一类由碳、氢、氧及卤族元素组成的环状分子，环境中过量的二恶英类化学物质会引起人类各种疾病，对此类污染物的控制已经引起人们的高度重视，利用生物质能无疑属于可持续发展的有效路径之一。将生物质转化成生物质能时，必须充分考虑其以下主要因素：使用的便捷性、成本的经济性、技术的可靠性和生态的安全性等。

　　可以利用的生物质中，按照来源可以分为废弃物类生物质、未利用的生物质、资源作物和新作物四类[3]，按照资源种类可以划分为林业生物质资源、农业生物质资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废弃物和禽畜粪便五大类[4]。生物质作为物质资源和能源，与人类的繁衍生息密不可分，以农林废弃物作为薪柴或生物质粗放式的加工制作技术，可以枚不胜举。随着全球人口的持续增长和生态环境被人为破坏，引发的环境恶化问题，已经成为全球性高度关注的热点之一，在大量的科技文献中可以找到佐证，笔者不再赘述。仅从生物质和生物质能的转化过程来分析，普遍存在以下问题：基于生物质资源的分布特点，对于生物质的收集、预处理、运输主页[超凡注册]主页、储藏、深加工、转化物再利用等各个环节中，由于缺乏技术数据、工业化手段、科研成果的支撑和对该区域生物质自然属性的认识，工程项目建设完毕或运行不久后即被迫停产，诸如生物质直燃发电项目多处于此尴尬局面；对各类生物质的能源利用过程中，经常出现生物质潜在价值被严重浪费、生物质能利用率低、二次能源消耗增加、生态环境持续污染、能源商业化装置造价过高等现象；生物质转化成生物质能的工艺路线虽然成型甚至通过中小试验收，开展工业化大规模生产后，产品没有市场竞争力，多是依赖政府性补贴来推动生物质能利用；对关于生物质的物理特性、化学特性、生化特性和资源持续利用状况，就局部目标区域缺乏系统的评估。

　　有效利用生物质能的基本出发点是研究和解决上述各项关键问题，让人类在利用此类可再生能源逐步替代化石能源时，成为顺理成章之行为，为此在物质和能量转化的理论与实践框架下，必须研究生物质能的形成机理、生物质能的最佳转化方案、生物质能的有效利用形式和环境影响评价。

　　田宜水等在资料[4]中就生物质能的形成机理给予阐述，简言之，自然环境中，借助绿色植物的叶绿体和太阳能之光合作用，把二氧化碳和水合成为C6H12O6并释放出氧气，而C6H12O6作为基本碳源的有机体，一方面可以作为动物、许多微生物和少数微生物的营养源，另一方面作为其它直接或间接依靠植物生存的生物提供有机物或能量。

　　基于此，生物质的本质是通过光合作用形成的各种有机体；生物质能的本质是把太阳能以化学能形式储存于生物质中，将生物质中的这部分能量转化出来被人类有效利用。

　　生物质主要由C、H、O、N、S、Cl及部分金属等元素构成，基于生物质中含有C、H、S等可燃元素，使得各种复杂的有机混合物作为可燃物质以潜在的能量被储存，这些可燃成分和氧化剂发生强烈的化学反应，产生相应的热量。换言之，生物质能主要以燃烧形式被释放，C、H、S等与O发生氧化反应，表现为直接燃烧或间接燃烧两种形式，如H直接完全燃烧时可释放142.256MJ/Kg的热量（相当于4.86千克标准煤的热值），H也可能会与生物质中的C、S等在受热过程化合成各种可燃化合物或可燃气体，释放出较上述热值低的热量，H与O化合成结晶水时，将不释放热量；C在完全燃烧时，可以释放34.045MJ/kg的热量，生物质能在转化过程中是一个复杂的体系，除掉与生物质自身潜在热值有关外，还与燃烧的装置、燃烧的外在条件有关。

　　生物质自身含有的潜在热值或理论热值可以用热值测定仪直接测量，也可以采用元素组成进行推论。根据生物质基质中各种可燃元素在燃烧过程中的作用和产生的热量，将除C以外的H、S等元素折合成对应碳的热值，笔者根据研究提出基于碳当量准则的生物质能计算模型。

　　按照101.325kPa、25℃标准态下的热力学反应，生物质中各种可燃元素所产生的热量值可以分别给出，如H2与O2完全燃烧时放出的热量为285.830±0.042kJ/mol，故推出H的完全燃烧热值为142.915±0.021MJ/Kg，通常取142.256MJ/kg；C与O2完全燃烧时放出的热量为34.045MJ/kg，即使C与O2产生不完全燃烧生成CO，而CO再与O2产生燃烧时，其综合放出的热量几乎等同于一次性完全燃烧形成的热量；S与O2完全燃烧时放出的热量为297.28kJ/mol，S的完全燃烧热值可以表达为9.29MJ/kg；在燃烧过程中产生的水蒸气变成液态水要吸收热量，其抵消的热值为44.01kJ/mol，意味着生成液态水吸收的热量也可表达为2.445MJ/kg。

　　生物质热能的产生过程很复杂，如氢在生物质中有可燃氢和化合氢之分，化合氢与氧结合成水，不能燃烧和放热[6]；尽管有些资料中对于生物质各种元素在燃烧过程中生成的热值给出不同的数据，本文仍以上述数据作为论证依据。

　　依照上述热量生成原理以及放热及吸热数据，可以推断出以碳元素为基准的生物质含有的固有热值为如公式（1）：

　　考虑到燃烧过程中水分从气态到液态的变化吸热过程，生物质在燃烧结束后，生物质中水分蒸发和氢燃烧的汽化潜热没有释放出来，影响热量的产生，故推出如下公式（2）（此公式符合学界提出的低位热值的概念）：

　　式中，Ceq 代表生物质的碳当量，k1、 k2 、k3分别为H、S、H2O的热量折算系数，C、H、O、S分别代表生物质中元素百分比组成，W代表生物质中水分的百分比。

　　根据资料[6]中提供的数据，表1给出了典型生物质的元素测定值和对应的低位热值，通过试验数据和计算值对比分析，采取基于碳当量准则的计算与实测值有一定的吻合度，误差较小。

　　经过试验研究和大量数据比对分析，认为基于碳当量准则计算生物质的低位热值是可行的，某区域的某类生物质的C、H、O、S、N、P或K2O等组成一般是固定的，水分含量有相当大的变化，依此计算模型，在工业化生产过程中，面对不同种类的生物质，可以实现快速配料，也可以降低基础试验和分析成本；同时有利于规范生物质能的基础研究。笔者曾对国外学者给出的热能经验性计算公式进行比对性研究，认为本计算模型具备计算简便和准确率较高的特点。

　　以农林废弃物质为主，利用秸秆类生物质开发气化、炭化、液化和沼气等燃料化工艺技术，与传统的直接燃烧相比，虽然热能利用率有所提升，但秸秆固化成型以及运输、储存和能源转化装置的成本控制、适宜的工业化或商业化规模等核心问题，仍是制约生物质能转化技术大量使用的主要因素。生物质能转化过程的社会效益、经济效益和生态效益的综合评价体系，以废治废的综合能源利用技术和生物质能转化装置的不断优化等，都有待进一步研究和运用。

　　[1]马德金，孔宪迪，唐根生.生物质制沼气的相关技术参数分析[J].科技传播，2010(24)：135-136.

　　[2]马德金.二恶英类化学物质的分类及其危害分析[J].科技传播，2011(38)：72-73.

　　[3]李大寅，蒋伟忠，译.日本生物质综合战略[M].1版.北京：中国环境科学出版社，2005：1-7.

　　[4]田宜水，孟海波.农作物秸秆开发利用技术[M].1版.北京：化学工业出版社，2009：22-39.

　　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；

　　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；

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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

　　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。

　　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。

　　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m。锅炉按半露天。布置进行设计。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　[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.

　　为认真贯彻落实《国务院办公厅关于加快推进农作物秸杆综合利用的意见》文件精神，建设资源节约型、环境友好型社会，实现节能减排总目标，我县在农作物秸杆综合利用方面做了大量的工作，对农村秸杆露天焚烧、乱堆乱弃、污染环境、破坏土壤表层有机质、影响交通安全等问题进行了综合治理，科学系统地制定了农物作秸杆综合利用发展规划。2009年，我县秸杆综合利用总量约53万吨，其中用于养殖21万吨(青贮饲料占16万吨)，全县食用菌主要利用玉米秸杆，转化秸杆总量25万吨，农作物秸杆资源得到了有效、合理的综合利用和发展。

　　在该项目的核心区率先推广大面积的秸杆还田技术，同时制定出秸杆还田的技术规程，包括还田方式、秸杆数量、施氮量、土壤水分、还田时间以及防治病虫害、防止杂草方面的技术要求，并分析秸杆还田增产效果的作用机理。

　　随着农业、畜牧业的发展需要，扩大饲料来源，开发新的饲养资源，提高饲料质量和饲料效率已日趋重要，具体处理一般有微生物处理和饲料化加工两类，秸杆中都含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛酮和有机酸等，所以要科学地开发利用秸杆饲养。

　　随着我县农村户用沼气池项目的建设发展，农作物秸杆经粉碎加工处理后，与人畜粪便等有机物在沼气池的厌氧环境中通过微生物分解转化，即可产生沼气、沼液、沼渣，俗称“三沼”，根据它们各自的特性，在生产、生活领域中广泛应用，既有降本增效的功能，又能改善环境，保护生态。

　　目前，我县畜禽粪便的综合利用开发主要是通过一定的技术处理，将其变成资源，即变成农业肥料、饲料和燃料。

　　畜禽粪便经发酵后就地还田作为肥料使用，是减轻环境污染、充分利用农业资源最经济有效的措施。从我县畜禽粪便利用的情况来看，不同畜禽粪便使用有一定差异。鸡肥含有的营养成分较高、含水量较低，大中型鸡场、养鸡专业户、专业村的鸡肥都充分供给农民作为肥料和沼气池原料，使鸡肥得以充分利用。而牛粪和猪粪含水量较高，运输不方便以及与农业使用存在季节性差异，猪牛粪的还田利用率较低。根据调查，个别地方的猪牛粪还田利用率仅达30％～50％，除做为沼气池原料外，还有一部分没有得到充分利用，造成了资源的浪费。

　　畜禽粪便用作饲料，是其综合利用的主要途径，根据各种动物粪便的营养成分，畜禽粪便的营养最适合于反刍动物。

　　畜禽粪便饲料化处理的方法，当前我县主要采取干燥法：主要以自然干燥、塑料大棚自然干燥为主；其次是青贮法，即单独或与其他饲料一起青贮，该方法处理费用低，能源消耗少，产品无毒无味，适口性强，蛋白质消化率和代谢率都能显著提高，间接的节约了饲料费用；再者就是发酵处理，主要采取自然发酵和酒糟发酵两种方法。

　　随着我县农村户用沼气和大中型沼气的蓬勃发展，畜禽粪便已成为沼气池的主要原料。实践证明，畜禽粪便经过厌氧发酵不仅可产生沼气做为燃料，而且对处理大中型畜禽养殖场的污染和使粪便资源化方面，是一项切实可行的综合利用途径。同时农村户用沼气有效的改善了农村公共卫生脏、乱、差的现状，促进了农民传统生活方式的改变，使广大农民走向清洁、卫生、健康的生活道路。

　　为加快我县农村可再生能源的开发利用，尽快解决能源资源紧张结构不合理、利用率低下和环境污染等问题，我县积极争取能源项目。2008年实施了省农村户用沼气池项目。上半年已全部完成，共建沼气池1600个。项目区主要分布在我县的西湖乡、七级镇、大布乡、阿城镇、闫楼镇等乡镇。2009年实施了新增50亿元农村户用沼气池项目。我县计划任务为3000户，截止2009年年底已完成1100户，占任务的36.6%，预计2010年上半年全部完成。项目区主要分布在我县的侨润、狮子楼、博济桥三个办事处，及西湖、定水、大布、高庙王、阿城、闫楼、七级、郭屯等乡镇。

　　目前，已建成的沼气池运行正常，给农民带来的好处是多方面的，也是实实在在，显而易见的。一方面可以产生很可观的经济效益。经统计，我县所建“一池二改”或“一池三改”沼气池，使用年限为20—25年，每户每年可节约增收1600元左右，其中沼气用于做饭、照明一年可节约800元，养殖增收500元，用沼液、沼渣做肥料，可节省化肥、农药费用300元，有蔬菜大棚的农户利用沼液冲施、喷施蔬菜效益更可观，每个大棚每年可节约增收2000—3000元；另一方面，改变了农村传统的生产、生活方式，农村环境脏、乱、差的状况得到治理，提高了生活质量。同时促进农业和农村经济的良性循环，实现经济效益、社会效益、生态效益的统一，为优化环境，保护水、土、大气等自然资源，奠定了良好的基础。

　　2009年度我县新建两处大型沼气工程。一是华鑫养殖有限公司（年出栏3万头猪）大型沼气工程，计划投资199.6万元，其中中央投资50万元，省投资13万元，县配套37万元，政府债券贷款企业自筹99.6万元，已全部完成投资。09年10月已竣工运行，目前运行良好，对沼气、沼液、沼渣进行科学合理的利用。二是绿源牧业有限公司（年出栏3.2万头猪）大型沼气工程，总投资为420万元，其中中央投资100万元，地方配套100万元，项目单位自筹220万元，09年11月份已竣工完成，目前处于调试和试运行状态。

　　尽管我县在生物质能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。

　　由于资源分散，收集手段落后，我县的生物质能利用工程的规模很小。为降低投资，大多数工程采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低效。

　　生物质能属于高新技术和新兴产业，其技术研发和市场培育需要大量资金投入，但目前投融资渠道较为单一，投入严重不足，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。

　　我县近几年生物质能产业有了一定的发展，并且也取得了一定的成效，但是总体看，如何根据不同地区的情况来发展生物质能产业，思路还不够清晰，认识还不够成熟；对于生物质能资源的区域分布、发展潜力等基础情况，掌握得还不够清楚，分析得还不够深入；还缺乏通盘考虑和科学规划。

　　民众对于生物质能资源缺乏足够的认识，宣传和普及工作不到位。政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制。生物质资源的利用项目初始投资高，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。

　　根据国家颁布的《可再生能源法》等法律政策，研究制定适合生物质能发展的法规和政策措施，出台财政补贴、投资政策、税收优惠、用户补助等经济激励政策。加大对生物质能产业的补贴力度，对从事生物质能技术研发和设备制造等企业给与所得税优惠。另外，尽快完善生物质能标准体系，并组织做好标准宣贯工作。

　　充分发挥政府在投入中的引导作用，通过财政直接投入、税收优惠等多种财政投入方式，增强政府投入调动全社会科技资源配置的能力，调动企业自筹资金投入生物质能建设的主动性。创造良好的投资环境，积极争取金融部门、国际组织等的资金支持，广泛吸引社会、个人和外资的投入。设立生物质能发展专项资金，用于支持技术进步、人才培养、产业体系建设和新技术示范项目的建设。充分发挥政府投资的引导作用。

　　充分利用网络、电视、报纸、杂志等多种媒体，采取多种形式，广泛宣传加快生物质能开发利用的重要意义，宣传先进典型和成功经验，形成全社会关心、支持生物质能开发利用的良好氛围。重点抓好技术培训和职业技能鉴定工作，建立生物质能技术培训基地，组织开展不同形式、不同层次、不同内容的技术培训，对从事生物质能利用的技术工种实行职业准入和持证上岗制度。

　　要想更好地发展生物质能产业，就应该清楚资源分布以及产量。并且制定生物质能资源评价技术规范，提出生物质能资源评价方法和指标体系。深入开展能源作物普查工作，摸清主要能源作物品种的性能、适宜的边际性土地等资源数量、区域分布现状，科学制订能源作物的种植规划。在种植基础好、资源潜力大的地区，规划建设一批能源作物种植基地，为生物燃料示范建设和规模化发展提供可靠的原料供应基础。在摸清畜禽养殖数量、分布和发展趋势的基础上，对畜禽粪便的可获得性及未来供应潜力等进行评价。

　　目前，世界上使用的能源主要为矿物能源，主要包括煤炭、石油、天燃气。矿物能源的不断开发将最终将导致能源的短缺，也造成了全球环境污染严重等问题。人类在经济持续发展过程中正面临着人口、资源和环境的巨大压力，如何使能源、社会、经济、环境协调和可持续发展是当前需要解决的核心问题。

　　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，生物质作为新能源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液化、气化、固化、热分解和直接燃烧等方面。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。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、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。随着社会经济的发展，生活水平的提高，环保意识的加强，对生物质能的高效合理的开发利用，必然愈来愈受重视。科学利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。

　　我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷，理论上生物质资源可达65亿吨/年以上。以平均热值为15,000kJ/kg计算，折合理论资源最为32.5亿吨标准煤，相当于我国目前年总能耗的3倍以上。我国生物质能研究开发工作起步较晚。随着近年经济的飞速发展，政府开始重视生物质能利用研究工作，现今已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，我国现阶段生物质能源主要用于秸秆发电。

　　农作物秸秆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、美国、加拿大等国。目前我国秸秆发电主要工艺分三类：秸秆锅炉直接燃烧发电、秸秆～煤混合燃烧发电和生物质气化发电。

　　目前国内外广泛应用的生物质直燃技术为振动炉排直接燃烧锅炉，该技术在国外已经有成熟经验，并已大量投产。目前国内一些锅炉厂家也拥有这项技术，向在国内辽宁、吉林、黑龙江、山东等省陆续建成投产。

　　振动炉排秸秆直燃炉的工艺流程：粗处理后的燃料经给料机送入炉堂，燃料自然落入炉排前部，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热、干燥、着火、燃烧。燃料边燃烧边向炉排后部运动，直至燃尽，最后灰渣落入炉后的除渣口。

　　直燃炉易存在的问题：由于秸秆灰中碱金属和氯的含量相对较高，因此，烟气在高温时(450℃以上)对过热器具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。针对这些问题各锅炉厂家在锅炉设计上，在锅炉结构、锅炉材料等方面采取了相应措施来解决这些问题，效果仍需实际运行中不断检测改进。

　　循环流化床是一种新型的环保锅炉，它主要采取了炉内物料循环、低温燃烧、可进行炉内脱硫的新技术。由于它采取了炉内物料循环，对燃料的适应性强，它可以燃用低位发热值2000～7000kcal/kg的矸石、原煤、煤泥和洗中煤等；还可以燃用热值比较低的糖渣、木霄、各种生物质秸秆及各种垃圾等。

　　该炉虽然有燃用各种燃料的特性，但是在燃烧的过程中却有不同的效果，或多或少对锅炉都有一定的影响。掺烧糖渣、木屑、各种生物质秸秆及各种垃圾，需要重新计算风量等，并有稳定的燃料来源，相对固定的掺烧比例。循环硫化床锅炉对燃料的适应性非常强，无论燃烧哪种燃料首先要核算经济性，而后计算掺烧量、最后再进行人员培训、注意事项、运行调整等。

　　根据国家关于可再生能源的相关法律规程规定，生物质发电项目主要为农林生物质直接燃烧和气化发电、生活垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电项目。 现阶段，采用流化床焚烧炉处理生活垃圾的发电项目，因采用原料热值较低，其消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20%。其他新建的生物质发电项目原则上不得掺烧常规燃料，否则不得按照生物质发电项目进行申报和管理。国家鼓励对常规火电项目进行掺烧生物质的技术改造，当生物质掺烧量按照热值换算低于80%时，应按照常规火电项目进行管理。

　　生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点，所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。气化发电过程包括三个方面，一是生物质气化，把固体生物质转化为气体燃料；二是气体净化，气化出来的燃气都带有一定的杂质，包括灰份、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提高发电效率，发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。

　　目前国际上采用的生物质气化发电技术有生物质整体气化联合循环（B/IGCC）和CAPS-II/250MT型热分解系统。

　　传统的B/IGCC技术包括生物质气化，气体净化，燃气轮机发电及蒸汽轮机发电。由于生物质燃气热值低，炉子出口气体温度较高（800℃以上），要使IGCC具有较高的效率，必须具备两个条件，一是燃气进入燃气轮机之前不能降温，二是燃气必须是高压的。这就要求系统必须采用生物质高压气化和燃气高温净化两种技术才能使IGCC的总体效率达到较高水平（>

　　40%），否则，如果采用一般的常压气化和燃气降温净化，由于气化效率和带压缩的燃气轮机效率都较低，气体的整体效率一般都低于35%。

　　从纯技术的角度看，生物质IGCC技术可以大大地提高生物质气化发电的总效率。目前国际上有很多先进国家开展这方面研究，但由于焦油处理技术与燃气轮机改造技术难度很高，仍存在很多问题，如系统未成熟，造价也很高，限制了其应用推广。以意大利12MW 的IGCC示范项目为例，发电效率约为31.7%，但建设成本高达25000元/kW，发电成本约1.2元/kW.h，实用性仍很差。

　　CAPS-II控气型秸秆燃料热分解系统，由热分解系统+余热（燃气）锅炉+蒸汽轮机+尾气处理设备组成。

　　CAPS-II热分解系统的热分解气化反应室在缺氧和微负压状态下工作。热分解过程中所释放的热量可通过调整热分解气化反应室供风量对其进行控制，使其少于完全燃烧所释放的热量。在这种亚化学当量的条件下，农作物秸秆燃料燥、加热和高温分解，释放出水气和可挥发性组分。秸秆燃料中不可分解的可燃部分在热分解气化反应室末端中燃烧，同时为热分解气化反应室提供热量直至成为灰烬。在热分解气化反应室中所释放出的可燃气体通过一个紊流混合区后进入燃气锅炉燃烧室，点火器位于紊流混合区内，附加的助燃空气使氧化反应过程得以完全、彻底地实现。

　　余热锅炉与CAPS-II热分解气化反应室连接形成一个整体，对热分解气化反应室产生的可燃气体的完全氧化燃烧，并通过热交换将烟气中的热量转化成过热蒸汽。过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。

　　当控制工况允许在热分解气化反应室中出现过载状态时，污染控制作用被降低并造成两个不良后果。首先，气体流速将增大到一定范围，使长链的化合物无法完全氧化分解并送入燃气锅炉。大量的烟尘流入燃气锅炉将超过其燃烧容积，使未反应的烟尘由烟囱排入大气。其次由于农作物秸秆在热分解气化反应室的停留时间可能会被缩短，使排放的灰渣含碳量增加，无法达到环保要求。所以当用户有过载燃烧的要求时或用户经常需要过载燃烧，将会加重尾气处理系统的负荷，同时也不能保证排放灰渣中的含碳量。

　　生物质能源在未来将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔，但化石能源资源有限，生物质资源丰富，发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。合理开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的生物质发电技术的利用前景将会越来越广阔。

　　[1]《可再生能源中长期发展规划》中华人民共和国发展和改革委员会，2007年9月.

　　生物质的原料主要为玉米等农作物的秸秆、稻草、稻壳、木屑、芦苇、蒿草、树枝、树叶等生物质废弃物。这些农林剩余物经粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料，可直接作为生物质燃料熄灭，具有熄灭时间长、炉膛温度高、经济实惠等特性，因而能够作为煤炭、自然气、电、油等能源的补充以至是替代能源。

　　如今我国大力倡导能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油，煤，天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。在我国冬季采暖常用的方式就是应用煤炭、燃油供暖。耗能高、污染大，是这些供暖方式是有很大的弊端的。一到冬季，矿物质燃料在供暖中的大量运用，严重地污染着我们身边的空气环境。国内能源专家普遍以为：生物质燃料是很好的清洁性可再生能源，在环保形势日益严峻的今天，应该依据实践，以生物质燃料取代煤、油燃料。

　　据调查，采用生物质燃料的取暖锅炉，1小时耗费生物质颗粒约8kg，依照冬季取暖时节5个月计算，共需求耗费生物质颗粒约124吨，以每吨650元计，需求消费近9000元，相比过去燃煤的破费，每个冬季可俭省1612元，并且无污染，有利于维护环境。此外，当前采用电、油、燃气的供暖及供气企业，由于各类清洁燃料价钱的上涨，迫切需求清洁、经济的替代燃料。因而物质燃料锅炉的推行具有重要意义。

　　减少和防止锅炉四管漏泄要从备件的运行操作和检修工艺等最基本方面人手，坚持预防为主，质量第一的方针。组织由锅炉检修、锅炉运行、热工、电气、化学、金属和热力试验人员组成的攻关小组，做好基础工作，分析原因，提出合理的措施，开展长期、经常性的防止受热面漏泄的工作。进行了较为全面的工业性试验。根据锅炉生物质料层的高度和布置要求，对燃煤锅炉的前墙水冷壁管进行重新设计制作，增加前锅炉的排表面的距离，增大其空间，对生物质粉料喷口和二次风，增加链条炉排长度并在炉前新设片状生物质小料斗，根据热力计算工况增大省煤器受热面，以适应生物质燃料燃烧特性。

　　锅炉内壁温随负荷的变化。从炉内壁温曲线上可以看出，炉内壁温随着负荷的增加而增加，同时总体壁温水平偏高。处于水平烟道右侧和入口在三通涡流区中的管壁温水平最高。这是热偏差与水利偏差相叠加的结果，实际运行证明了这一点，该管在管材提高档次前常发生爆管。炉内壁温测点采用金属喷涂法安装热电偶，测量值是正误差，曾做过标定，试验值偏高10℃-15℃。热偏差在通过调节炉膛火焰中心位置以达到调节再热气汽温的目的。燃烧器下摆，炉膛出口烟温下降，各级受热面的壁温也随着下降，对改善对流受热面的运行条件，作用是非常明显的。调整好喷嘴角度，由于喷嘴角度检修不当，使火焰冲刷水冷壁及炉墙而结焦。应根据结焦规律和炉膛结构调整喷嘴方位，一般是将火焰尽可能调向炉膛中心中心切圆附近以减少结焦。在此使用优质生物质在锅炉内燃烧，在稳定燃烧区域比较集聚。生物质燃烧得很干净，不留过多灰烬。同时在大量增加燃烧量的情况下，加大鼓引风至最大保证其压力平衡，可以降低其燃烧热度。并且能源节省也很明显。

　　生物质中硫的含量极低，基本上无硫化物的排放。所以，利用生物质作为替代能源，对改善环境，减少大气中的CO2含量，在“温室效应”都有极大的好处。因此，将生物质作为化石燃料的替代能源，便能向社会提供一种各方面都可被接受的可再生能源。下面表2典形生物质成型燃料和煤的工业分析及元素分析

　　（2）相比与煤炭生物质含量很高，一般超过50%，它的含氧量也多于煤炭，容易燃烧火势旺。然而，碳的含氧量较低，因此它的发热值较相对低，要想达到锅炉的热力，必须加大燃料供给量，同时还要满足完全燃烧的条件。

　　从矿物能源资源有限和因大量使用会造成环境状态恶化的战略观点出发，结合我国拥有丰富生物质资源的现实，逐步发展工业锅炉生物质的燃烧技术，对节约常规能源、优化我国能源结构，将有积极意义。

　　常规热电联产业配备的燃煤锅炉进行改燃生物质的改造，取得了成功，为我国家节能减排工作作出了贡献。对新能源的开发利用做好榜样，起到了较好的实践示范作用。同时为各企业今后的发展开启先导。

　　在发展中国家中，好的锅炉能提高效率减少燃料垃圾的收集的排放，使得生活环境得到提升，新的先进技术替代陈旧的工业市场中的燃烧技术。在生物能源项目和市场规模不断扩大。在各类市场应用大规模的转换装置的趋势将会持续。增加燃料适应性，降低风险，使得费用最小化，并通过将燃煤锅炉改造为生物质能锅炉其节能减排的功效较为明显，同时也将生物质能利用效率大大提高。采用规模经济对生物质能整体来说非常重要。能源系统的发展是个整体，生物质的使用将日渐成为人们生产运输燃料或生物材料的重要工具。

　　随着社会发展，我国的煤炭、石油、天然气等化石能源日益减少，环境问题同时变得更加严峻。生物质能作为一种不受天气条件约束的能源，相对于风能、太阳能而言，具有独特的特点。由于生物质能源中，挥发分含量所占比例高达60%～80%，对生物质原料进行气化是生物质能开发中较为重要的一个利用方式。温度不但对物料的气化产物也产生一定的影响[1]，合适的气化温度可使生物质燃气中的焦油进行分解[2]。

　　本试验中，所用的实验物料为常见的稻壳，稻壳的物理特性见表1，稻壳的灰成分分析见表2。实验装置为循环流化床实验装置，系统简图见图1。该流化床气化装置高为3000m，气化炉炉体直径为200mm。

　　1-风室；2-布风装置；3-进料斗；4-气化炉炉体；5-旋风除尘器；6-返料装置；7-风机；

　　本实验以河沙为床料，以天然气为加热热源，首先对床料进行加热，床料加热到400℃以上时，向炉内加入原料稻壳。随着炉内温度逐渐上升，当炉内各温度测点温度稳定时，逐渐调整燃料与空气的比例将气化炉由燃烧状态向气化状态切换。适当调整空气和燃料的比例，依次对稻壳在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃的温度范围内进行气化实验。

　　当炉内气化温度为800～900℃时，燃气热值为1050～1100kcal，燃气热值有所提高。当炉内气化温度为900～1000℃时，由于距离稻壳的变形温度较近，实验过程中发生床料板结及结渣现象。不同气化温度下燃气热值及燃气组分见表3。

　　由表3对比气化炉内不同的气化温度下的气化效果，可以看出稻壳的气化温度对燃气品质有呈现出的关系为正相关性，燃气热值随着炉内气化温度的升高而逐渐升高，即温度越高，稻壳的气化效果也就越好。

　　本文对稻壳在循环流化床中不同的气化温度下进行气化实验，通过实验可以得出以下结论：

　　1）气化温度为600～700℃时，燃气的热值较低，同时炉内物料的料层阻力不断增加，排灰中含有大量的残炭，此温度范围内不利于物料进行气化。

　　2）气化温度为700～800℃、800～900℃时，炉内存在的残炭比较少，同时燃气中的焦油得以进行分解，燃气的品质得到提高，气化温度为800～900℃时所得到的燃气的品质要优于气化温度为700～800℃时燃气的品质。

　　3）气化温度为900～1000℃时，在气化过程中由于气化温度接近于稻壳的变形温度，炉内物料流化过程中会产生局部温度过高的现象，这使得炉内物料发生板结而导致结渣，此温度范围不利于气化。

　　目前，能源紧张及环境污染是困扰世界的难题，寻找可再生、无污染的能源是实现可持续发展的重大课题。可再生能源是指在自然界中可以不断利用、循环再生的一次能源，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。另外，矿井水和城市污水水量大、热容量大，冬暖夏凉，可以作为新型的可再生能源用于作热泵的冷热源为建筑供暖与制冷。

　　但是，可再生能源并非是“取之不竭，用之不尽”的，如果未进行广泛深入的资源分布、储量等调查，就盲目地进行规模应用，可能会导致应用项目得不到足够的冷热源，效率低下，严重的会对自然环境的造成破坏，将可再生能源变成了不可再生能源。因此，对枣庄市范围内可再生能源进行评估具有重要意义。依据相关规范要求与计算方法，利用统计、计算相结合的方法，对枣庄市范围内的太阳能、浅层地能、矿井水热能和污水热能等资源能源储量进行分析评估如下。

　　太阳能一般是指太阳光的辐射能量，是基础性的自然资源，浅层地能、风能、生物质能等形式的可再生能源，都可归集到太阳能。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。为了按照各地不同条件更好地利用太阳能，20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少，将全国划分为4类地区：资源丰富区、资源较富区、资源一般区、资源贫乏区。

　　1.枣庄市属我国内陆城市，纬度为中国中纬度地区，全年日照时数达2345h, 年平均太阳总辐射量5233.6 MJ(m2.a)，为太阳能资源一般的Ⅲ类地区，接近Ⅱ类太阳能资源较富地区。

　　2.枣庄市年日照辐射量受气候影响较大，同时还受其它因素影响如空气质量等。根据历年统计枣庄市可日照时数大于6h的天数为208天，其太阳能资源具有较好的利用价值。

　　3.枣庄市的太阳能资源相对较稳定，长期统计显示只是在季节方面有明显的日照辐射量差异，在太阳能利用方面应考虑太阳能在少数年份不稳定性所产生的问题，对于使用要求严格的地方需要相应的解决措施，如加大蓄热量与贮电量、使用节能设备、预留辅助设施等采用合适方案解决。

　　枣庄市太阳能利用现状与我国的太阳能利用有相似之处，户式太阳能热水器使用已比较广泛，目前枣庄市城区太阳能热水器普及率达到90％以上。太阳能照明方面也有了良好的开端，目前枣庄市已在部分交通路口设置了太阳能照明和太阳能信号设施，安装庭院灯、草坪灯、指示牌等，与太阳能热水器比较用量要少的多，其利用存在广阔的空间。

　　浅层地热能是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200m埋深），温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。本次评估对枣庄地区内浅层地热能赋存的岩土体，进行调查研究、搜集整理相关资料，查明区域内浅层地热能热储条件、分布及特点，对主要岩土体结构类型进行适宜性分类区划。并根据市内已有的浅层地热能利用深度情况，确定岩土体的调查深度为120.0m，采用体积法估算浅层岩土体中的地热容量，通过对浅层地热容量汇总分析，为枣庄市浅层地热能可持续利用及发展规划提供依据。

　　枣庄市地理位置处于北温带季风气候区，日照充足，四季分明，年平均气温13.6℃，地下水温度16-17.8℃，多年平均降雨量815.8mm，地下水地热能可利用量为每年6.31×109kwh，相当于77.46 万吨标准煤的总发热量，地热能储存量十分可观。 利澳招商主管，岩土体全年温度相对比较稳定，波动小，一般为14.5～16.5℃，温度高于当地的平均气温3～5℃。为此，评估区域内采用浅层地热能进行冬天采暖，夏季空调制冷，非常适宜。

　　地表水资源量一般是指河流、湖泊等地表水体的动态水量，即天然河川径流量。枣庄市地表水属淮河流域，共分布有24条河流，全市地表水资源量10.49亿m3，多年平均降水量在750～950mm之间，补给充足，是山东省降雨量最充沛的地区之一。该区域水温度适中，夏季水温一般不超过30℃，可以作为水源热泵的冷源，较深的河流、湖泊或水库冬季可以作为水源热泵的热源。

　　枣庄市属于鲁西北平原松散岩类水文地质区冲积洪积平原淡水水文地亚区和鲁中南中低山丘陵碳酸盐岩类为主水文地质区邹城－枣庄单斜断陷水文地质亚区。枣庄市多年平均地下水资源量7.68亿m3（含山前侧渗），山丘区多年平均地下水资源量4.81亿m3，平原区多年平均地下水资源量2.87亿m3。全市大部分区域单位涌水量大于500m3/(d.m)，局部富水区域大于1000m3/(d.m)，水质条件较好，比较适宜采用水源热泵系统。

　　枣庄市处于山东地台南缘，地层属华北陆台型，地质体条件较好，大部分地区第四系较厚，岩层以石灰岩为主，可钻性较强，成孔工艺简单，成本低，换热情况较好，大部分区域较适宜地埋管（垂直）换热形式。

　　近几年枣庄市浅层地热能开发利用发展较迅速，先后完成了枣庄监狱、枣庄四十四中学、邹坞镇中学等一大批浅层地热能项目，到目前开发利用和在建的建设项目建筑面积近50万m2。但在浅层地热能开发利用上存在盲目性，缺乏规范性和专项研究，对地下岩土体结构、热储条件缺乏地质技术方面的研究没有形成很好的合理开发利用方案，没有系统的浅层地热能利用的环境评价和经济评价。

　　矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水。为了保障矿井生产和安全，矿山企业投入大量人力物力将矿井水排出地面，矿井水在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染，是煤矿和其他矿山具有行业特点的废水，这部分废水经过处理后，可作为生产生活和生态用水。

　　1.水量稳定、温度适宜、水温在应用季节相对稳定，能够很好的满足水源热泵的使用要求，用作水源热泵的冷/热源是完全可行的。

　　2.目前，枣庄市境内煤矿年排放矿井水3040万吨，每天8.33万吨。每天矿井水中赋存的可利用冷量为1.08×106kwh，可供冷面积为22.5万m2矿井水中赋存的可利用热量为1.75×106 kwh，冬季可供暖面积27.65万m2。

　　3.枣庄市煤矿矿井水冬季热能利用总量约为9.0×107kwh，即每年仅冬季利用就可节约标准煤1.1万吨以上，减少CO2的排放量2.5万吨以上，减少SO2的排放量70吨以上，减少NOx的排放量60吨以上，节能减排效益显著。

　　为更好地开发利用矿井水资源，国内外均开始采用水源热泵系统开发地热资源，使矿井水循环利用。矿井水水温恒定，受外界环境变化幅度小，作为一种稳定的热源，矿井水的特性可以很好地满足水源热泵系统的稳定、高效运行的需要。矿井水水量稳定，流量大，可使水源热泵机组运行稳定，正常发挥机组的工作性能，有较好的节能效果。

　　城市污水是排入城镇污水系统的污水的统称，在合流制排水系统中，还包括生产废水和截留的雨水。近年来，城市污水因一年四季温度变化较小、数量稳定，具有冬暖夏凉的温度特征，且赋存的热量较大、易于通过现有的城市污水管道进行收集，而且随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势，引起了人们的广泛关注。将水源热泵系统技术与城市污水结合起来回收污水中的热能，不仅是城市污水资源净化的新方法，更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径，同时也为可再生能源的应用和发展拓展了新的空间。

　　1.枣庄市城市污水水量稳定、温度适宜、水温在应用季节相对稳定，能够很好的满足水源热泵的使用要求，用作水源热泵的冷/热源是完全可行的。

　　2.目前，枣庄市城市污水处理厂处理量按33万吨/天计算，在夏季赋存的可利用冷量为3.27×106kWh，可供冷面积为68.1万m2。在冬季，每天城市污水中赋存的可利用热量为3.67×106kWh，可供热面积为57.99万m2。

　　3. 枣庄市城市污水在整个冬季可提供热能为1.888×108kWh，即每年冬季利用就可节约标准煤2.3万吨，减少CO2的排放量5万吨以上，减少SO2的排放量200吨以上，减少NOx的排放量150吨以上，节能减排效益显著。

　　生物质能，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，同时也是唯一的可再生的碳源。依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

　　枣庄市可利用的生物质能资源主要为作物秸秆、人畜粪便和城市垃圾和废水等。枣庄市每年秸秆资源实物量约205万吨，充分利用后，可相当于标煤55万吨，可用于发展沼气；人畜粪便量可以供给约60万个沼气池，充分利用后每年可相当于标准煤 12万吨；污水排放总量为每年15000万吨。计算可产生的理论沼气量为4080万m3，折合标煤28560吨。

　　麻疯树适应性强，耐干旱瘠薄，环境友好，种子含油量高、品质好，是目前最有发展潜力的生物质能源树种之一[1-2]。其产业的发展得到了国际上一些政府、国际组织、研究机构和企业的广泛关注和重视。其生物燃料生产的主要原料是种子油[3-4]，因此规模化种植麻疯树是相关生物质能源产业发展的关键环节之一，而提供大量、优质种苗是规模化种植的基础。

　　扦插育苗是从植物母体上切取茎、根和叶的一部分，在适宜的环境条件下促使成为独立的新植株的育苗方法，是一种无性繁殖育苗，相比播种育苗繁殖，扦插育苗具有保持母株优良遗传特性、苗木生长更迅速、结实性较早等特点，是经济林木、果树和用材林木良种繁育的主要育苗方法[5]。不同基质、外源激素及扦插时间会对扦插育苗产生一定影响[6]。相对其他麻疯树育苗技术[7-8]，本研究利用麻疯树枝条无性繁殖特点，同时针对麻疯树的生理特点，通过预处理中麻疯树枝条切口先形成愈伤组织，再扦插于特殊配制的营养土中促进根的形成，这种方法有利于枝条基部大量根的快速形成，扦插苗移栽成活率高达99%。因此，利用该技术可以规模化培育出品质优良的保持母株遗传特性的麻疯树苗木，为相关农户、公司及科研组织提供所需麻疯树苗木。

　　根据母株遗传特性或种植需求，采集进行扦插育苗的麻疯树枝条。采集母株树龄2年以上、树叶已自然脱落的麻疯树枝条，枝条直径为2～4 cm，无病虫害及物理损伤。

　　麻疯树枝条依次进行修剪、浸泡、愈伤化。对枝条的修剪方法为：剪切枝条，使其长度保持在20～30 cm；扦插枝条两端修剪成约45°斜面（图1），这样有利于枝条入土端形成较大的发根面，而另一端有利于利水，避免在其平面积水，引起腐烂。对枝条的浸泡方法为：将枝条两端修剪好后，放置在空气中约30 min，使流出的液体自行干燥，不需要采用高锰酸钾等溶液进行消毒；枝条浸泡部位为将插入营养土的一端，浸泡所用溶液为吲哚丁酸溶液，所用吲哚丁酸溶液浓度为5～10 mg/kg，浸泡时间为3～5 h；对浸泡后枝条的愈伤化方法为：按50株一捆，28～30 ℃处理3～5 h后，每捆枝条用塑料薄膜包好欲扦插端，26～28 ℃下避光放置3～5 d，中途每12 h打开薄膜5 min，该处理可以促进愈伤组织形成。

　　营养土配制使用的原料是椰糠、砂粒和腐熟牲畜粪便，砂粒粒径为0.1～1.0 mm，原料的使用比例是椰糠∶砂粒∶腐熟牲畜粪便=1∶1∶1。配制好营养土之后，将营养土填入底部带小孔的营养钵，营养钵大小为直径10 cm、高15 cm。本发明中配制的营养土装填的营养钵保持了透气、疏松、持水性能好，肥效温和、营养适合麻疯树苗生长的特点。

　　以枝条切口处愈伤形成与否作为判断依据，适时将麻疯树枝条扦插到营养钵里。待有愈伤组织在切开处形成即可以用于扦插（图2），此时扦插的成活率可达99%，相对没有愈伤形成时扦插大大提高了成活率。扦插时枝条插入营养土深度7～10 cm，并保持枝条上有3～6个腋芽暴露在空气中（图3）。

　　将扦插好的营养钵放置在利水、阳光充足的地方，环境温度为25～35 ℃，开始用遮阳网遮挡10 d，之后去除遮阳网；不同生长期，浇水方式不同，在扦插完成后，前5 d采用早上浇水1次，之后在移栽前早晚各浇水1次。

　　根据扦插枝条根的生长情况判断移栽时期，当根生长到一定量时可将营养土包住，可轻松将扦插苗提出营养钵，根在营养土外表面可见时，即可进行移栽（图4）。在适宜种植的环境下，此时移栽存活率可高达99%，而且生长快，通常在移栽后12个月内能开花结果2～4次。移栽时，连同营养钵一起运输，去掉营养钵进行带土种植。

　　[1] 吴军，王胜华，唐琳，等.麻疯树油脂含量遗传性与CSC高油63品种的选育[J].种子，2008，27：100-102.

　　[2] 陈丽，吴军，曾妮，等.用GC-MS 分析不同采收和贮存时期的麻疯树种子油的脂肪酸[J].热带亚热带植物学报，2007，15（5）：443- 446.

　　[5] 刘兆祥.扦插育苗的抚育管理[J].中国林业，2007（20）：56.

　　[6] 仲兆清，潘春香.不同基质、外源激素与扦插时间对油茶扦插育苗的影响[J].南方农业学报，2014，45（4）：623-627.

　　2010年6月，他获得美国联邦环保署颁布的“总统绿能化学挑战奖学术奖” （Presidential Green Chemistry Challenge）；2013年，他当选美国工程院院士；2015年4月，他成为了美国科学院院士。

　　20世纪80年代，在台湾地区出国留学是很普遍的事情，在众多的留学生中，大约有60%-70%的人是理工科毕业，廖俊智也是其中之一。

　　“我1980年从台大化工系毕业，当完兵后，1982年到美国威斯康星大学念博士，大概四年半毕业。毕业后去柯达（Eastman Kodak）公司在纽约Rochester总部当生化方面的研究员，那是我第一份工作，也是我唯一一份业界工作，待了几年后我到德州农工大学当助理教授，然后1997年就到加州大学洛杉矶分校了。”

　　据廖俊智回忆，他从业界转换跑道到学界，更多是要做自己想做的研究。业界更加强调实用价值，讲究团队合作，所以限制必然也很多。而学术界则不同，它更加重视基础研究且自由度高，没有那么多的限制，“命运”可以完全掌握在自己的手中。

　　在廖俊智眼里，美国的高等教育很成功，尤其是在研究所以上的层级，许多方面的研究都处于世界领先地位。然而这也是竞争意识所决定的，因为如若领先，必定是站在一定的高度上才能够俯视全局，才能够做到世界的前沿。

　　一个人处于这种竞争机制中，不仅要能够存活，甚至还要能超越其他优秀的人，那这个人所付出的心力是外人难以想象的。廖俊智作为一名学术界的新人、一个外来人，他所付出的辛苦就更不用说了。

　　千里马需要伯乐，廖俊智的学术发展当然也离不开导师的引导与指点。“学术上影响我最多的人是我的博士导师Edward Lighfoot教授，他亦师亦友，让我受益良多。他作研究喜欢看大方向，鼓励我见树又见林，就是有大的一个研究架构，但同时要我扎根基本理论。他以前常常说‘think out of box’，一直强调科研的创意，尝试不同方法去解决困难，我从他身上学到很多，也常常跟学生这样说。”

　　人类科技的进步，离不开石油的贡献。石油经过加工提炼，成为了我们生活中离不开的燃料、油、沥青、溶溶剂，保证了人类生产和生活的正常运转。尽管石油在生产过程中会产生高度污染，而且石油供应不稳定，很容易受国际政治经济局势波动的影响，但在没有找到更好的替代品的时候，石油仍然是常用化学品材料来源，即使它并不那么理想。全球每年消耗约120亿吨石油当量的能源，原油终有开采枯竭的一天。人类在面临能源日渐匮乏之际，急需找寻替代能源。

　　生物质能源不仅具备风能、太阳能、地热等能源取之不尽、用之不竭的特性，同时它还是一种可再生能源，比如林业薪炭林和农作物秸杆等都是生物质能源。

　　“我不是一开始就想作生物质能源，是一路走来不断修正、调整的结果，不是说我是环保分子。原来一般人讲到化学工业就会联想到石化工业，但我想扭转这个现象，想要将化学工业和石化工业脱钩，减少人类对石油的依赖。”

　　一些人认为廖俊智所从事的生物质能源研究是属于环保的范畴，但是廖俊智认为，他现在所做的事情与环保有本质上的区别。“环保是清除污染物，我想做的是从根本上减少污染物，是一项很浩大的工程，不见得在短期看得到成果，对业界来讲短期内也没有商业利润可言。”

　　廖俊智曾这样为他的研究定义“将细菌里的物质转化成化学品”，他举例说：“这几年生物质能源研究很热门，玉米变成制造生物质能源的主要材料。不过你去想想，玉米不是解决能源危机的好方法，因为未来人类会爆发粮食危机。那我是用生物取代石油，来生产同样的化学品。方法很简单，是向大自然取材，直接将二氧化碳转化为化学品，这样能间接避免粮食不足。”

　　“我在办公室工作，在家里工作，在外演讲工作，连看个电视、杂志也会联想到跟研究有没有关系，能不能解决我的问题，工作时间说长不长，说短不短，我也不知道怎么算，所以科学研究不只是一份工作，它是我生命的一部分。”廖俊智曾说。

　　处在美国这样一个充满开拓与竞争的环境中，廖俊智自然也被这种意识与氛围所感染，“狂热”地投身于科学研究工作中。

　　廖俊智对科研的坚持与“狂热”自然收到了相应的回馈。他因为直接从藻类中将二氧化碳转换为燃料，获得了2010年美国联邦环保署颁发的“总统绿色化学挑战奖学术奖”。美国国家工程学院认为，廖俊智在代谢工程和合成生物学应用于生质能源和减少温室气体排放方面取得重大进展，因此在2013年授予廖俊智美国工程院院士。

　　而当这位科研“狂热分子”谈到自己屡获肯定时，十分谦虚地将荣誉归功于学生、同事和家人的支持，对自己像空中飞人一样忙着四处演讲的现状，他说“完全没想过如此”。荣誉对于廖俊智来说也许只是历史、是一段光鲜的回忆，但他的终极目标还是希望通过自己的研究，能够扭转现代文明对石化重工业的高度依赖。