時間：2023-10-30 10:33:30
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基因工程技術的出現讓各個國家都開始對該領域進行重視，因此該技術不僅是生物科學中的前沿技術，也對社會的各個領域發展具有重要的推動作用。基因工程技術的出現的時間雖然是比較晚的，但是它已經在很多領域都創造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學價值，將其應用在生物燃料領域也必定具有很大的發展，對全球可持續發展的能源戰略目標實現具有非常重要的意義。
一、基因工程技術的概述
基因工程技術指的就是將人工分離和經過修飾的基因導入到生物體基因組當中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對于基因工程技術來說，它與傳統生物技術是一脈相承的，但是兩者在基因轉移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統的生物技術一般只能在生物種內的個體間進行基因重組，但是基因工程技術的基因轉移是不會受到種間親緣關系限制的;其次，傳統的雜交和選擇技術一般只能在生物個體水平中進行，不能準確的選擇某個基因，但是基因工程技術轉移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現形式是可以進行準確預期的。就此來看，基因工程技術可以說是傳統生物技術的一個發展和補充。
二、生物燃料技術的現狀
(一)生物柴油生物柴油是優質石化燃料的重要替代品，它在性能方面與普通柴油是及其相似的，因此被稱為是“綠色柴油”。生物超有一般都是從動植物油脂中提取出來的，基本上都是自然界中可持續供應得到的原料。對于生物柴油來說，它的發展瓶頸之一就是原料的供給問題。生物柴油的原料發展具有多樣性，一般是因地制宜，通過這樣的方式來推動生物柴油的產業的發展。對于我國來說，想要發展生物柴油，就需要因地制宜，走原料多元化的發展道路，其中比較關鍵性的內容就是對生物原料的拓展。一般來說，制備生物柴油的方法主要可以分為物理法和化學法，物理法主要是包括直接使用法、混合使用法和微乳液法;化學法主要包括高溫熱裂解法和酯交換法，其中的酯交換法是目前工業生物柴油生產比較常用的方法。1．酸或堿催化法在酸或堿的催化之下，油脂和低碳醇會進行酯化和酯交換反應，在反應之后對下層的粗甘油進行去除，然后回收出售，上層的油脂在經過洗滌干燥之后就會得到生物柴油。酸或堿催化法對于原料的油脂要求是比較高，一般會產生一定的廢物，并且在回收利用方面也存在著一定的難度，整體的生產工藝也比較復雜。2．生物酶法生物酶法就是油脂和低碳醇在酶催化劑的作用下進行酯化反應聲場的生物柴油。對于生物酶法來說，它的主要特點就是清潔、環保且高效，但是因為脂肪酶具有較高的價格，因此會有比較高的成本，反應的條件也較為嚴格，因此的在進行大規模應用的時候還會面臨很大的挑戰，需要加強深入研究的力度。3．工程微藻法微藻再生生物質能源生產方面具有巨大的潛力，因為它的生物柴油產量是比較高的。使用這種方式來制備生物柴油主要就是通過基因工程技術來構建和培養富油的微藻，從藻類中提取油脂成分，再進行酯交換反應。對于工程微藻法來說，它的優越性主要在于生產力上，還可以對農業資源進行節省，對環境也不會造成嚴重的破壞。
(二)纖維素乙醇纖維素原料的來源比較廣，總量也比較豐富，因此纖維素乙醇的開發和利用會受到更煩的關注和重視。近些年來，纖維素乙醇的研究和發展在全世界都受到了很大的重視，它作為先進的生物能源典型代表產品，如果進行了技術的突破，就會得到很大的發展。對于纖維素乙醇技術來說，需要進行進一步的開發，主要有五個方面需要進行重視:一是開發可搞笑水解新型木質纖維素原料;二是對新型溫和預處理工藝進行發展;三是開發新型搞笑纖維素降解酶系;四是開發研究木質素高效利用技術;五是開發乙醇發酵菌株。通過這些技術的開發，可以更好的降低工藝成本和酶成本，同時也能降低相關的環境成本，對突破成本瓶頸具有重要的意義。
三、基因工程技術在生物燃料生產中的應用
(一)基因工程技術增加生物丁醇產量生物丁醇是新時代的生物燃料，它的原料生產工藝與生物乙醇有著極大相似性，并且比生物乙醇具有更高的熱值。但是就目前來說，生物丁醇的轉化率是比較低的，需要相關的研究人員對生物丁醇的生物轉化機制進行深入的研究，只有這樣才可以尋找出更為有效的解決方法。一般來說，使用生物基因工程技術可以對生物定存的合成途徑進行一定的編輯和修改，也可以通過對其他分支途徑進行抑制刪除的方式，進一步的提高生物丁醇的產率，進而更好的提高生物燃料的成本競爭優勢。
(二)基因工程技術提高微藻油脂含量在對生物柴油進行生產的過程中，微藻已經成為新一代的原料，它具有非常強大的潛力價值，但是因為多種因素的影響，在開放的環境中，微藻油脂積累的數量是很難超出30%的，想要對油脂含量進行有效的提升，就需要繼續開發和研究，對新的基因工程藻類菌株進行研究。就目前來看，基因工程改造的微藻菌株在脂質積累的研究中已經取得了重要的進展，對于未來的微藻原料在生物燃料中的生產的來說，它將發揮出巨大的潛力。
(三)基因工程技術提高微生物對產物的耐受性在微生物的發酵過程中，乙醇等產物的生成會對生物本身的生理活性造成一定的抑制，這樣就會讓降低微生物細胞的密度，進而影響到生物燃料的產率。想要對這些不利影響進行降低，相關的研究人員需要加強這方面的研究，對微生物產物抑制機制所涉及到的基因進行分析，進一步提升微生物對產物的耐受性。
關鍵詞：生物質燃料 發展現狀 致密成型
中圖分類號：TS64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0253-02
中國擁有豐富的生物制能源.據估計每年產生的可供開發的各種生物制資源達6.56億噸標準煤。[8]居世界能源消費總量第四位的生物質能源具有可再生性，存量豐富，可代替化石燃料，易長期儲存，含硫量低，灰分小，二氧化碳排放接近于零的特點。其供應安全可靠。
生物質致密成型技術是用機械加壓方法，將原來分散沒有一定形狀、密度低的生物質原料壓制成具有一定形狀密度較高的各種固體成型燃料的過程。研究說明，生物質成型燃料加工設備的性能好否，直接與生物質原料的壓縮特性如壓縮力、壓縮密度、壓縮量，一次粉碎的粒度，成型燃料的密度、生產率、能耗等因素有關。
1 成型原理
生物質原料由纖維構成，被粉碎后的生物質原料質地松散，受一定外部壓力后，顆粒經歷位置重新排列、顆粒機械變形和塑性流變等階段。開始時壓力較小，一部分粒子進入粒子間的空隙內，粒子間的相互位置不斷改變，當粒子間所有較大空隙都被能進入的粒子占據后，再增加壓力，只能靠粒子本身變形去充填其周圍的空隙。這時粒子在垂直于最大主應力平面上被延展，當粒子被延展到與相鄰的兩個粒子相互接觸時，再增加壓力，粒子就會相互結合。原來分散粒子被壓縮成型，其體積大幅度減小，密度顯著增大。因非彈性或粘彈性的纖維分子之間的相互纏繞和咬合，外部壓力解除后不恢復原來的結構形狀。
2 含水量研究
林維紀等的實驗研究表明，木質素含量因原料不同有所差異，但生物質致密成型的適宜含水量則近似相同。
樊峰鳴[9]以玉米秸稈、大豆秸稈為原料，采用改進型生物質秸稈成型機，就大粒徑秸稈粒度、含水率等對成型密度、抗水性影響因素進行了研究.結果發現，原料含水率在8%～15%時均很容易壓縮成型，在12%左右成型效果最好。[1]
回彩娟[2]以鋸末和小刨花為原料，認為鋸末和小刨花含水率在15%左右得到的壓塊密度最大，成型效果最好，常溫高壓致密成型允許原料最大含水率為22%左右，原料經室內自然風干后達到的含水率可達成型加工要求且成型效果較好。
李美華[10]以鋸末和小刨花為原料，在主缸壓力不同的情況下，對多個含水率原料進行致密成型試驗，認為在生物質致成型時，使含水率最好控制在5%～15%左右，最高不超過20%，此種狀態下成型率，壓塊密度，成型效率，表面光潔度等指標均較為理想。
郭康權，趙東[11]等曾做過相應模型，解釋含水量對成型的影響，當含水率過低時，粒子沒有充分延展，與四周粒子結合不緊密，不達到成型條件，當含水率過高時，粒子在垂直于最大的主應力方向上充分延展，粒子間能夠嚙合但由于原料中水分過多，被擠出后分布于粒子層之間，使層間不能緊密貼合，也不成型。
張百良[9]等認為，熱壓成型中含水量過高會影響熱量傳遞，并增大物料與模子的摩擦力，在高溫時由于蒸汽量大，會發生氣堵或放炮現象；含水量過低會影響木質素的軟化點，原料內摩擦和抗壓強度增加，造成壓縮能消耗。
P.D.Grover，S.K.Mishra，J.S.Clancy[13]等認為活塞擠壓的物質含水率在10%～15%左右，螺栓擠壓的物質含水率在8%～9%左右為宜。Arun.K.Tripathi；P.V.R.Iyer；TaraChandraKandpal[14]等認為物質含水率在10%～15%經濟效益較好，因為過小的水分磨壓困難，能量消耗大。
Wamukonya等研究表明，當壓力不變且含水量在要求范圍時，隨著含水量升高，壓縮密度可達到最大值。松弛密度一定時，隨含水量升高所需壓力變大，最大壓力值正好對應著含水量上限。在建立的恒定壓力下松弛密度與含水量的指數關系式中，認為壓塊的松弛密度隨含水量升高以指數級下降。
目前國內外文獻來看，研究生物質壓縮含水量范圍還存在較大的差別，這是因壓縮方式、成型模具、成型手段、生物質原料處理方式有較大差異，如活塞沖壓比螺旋擠壓對含水量要求范圍寬，原料顆粒度的大小也是影響壓縮成型的重要因素。
3 成型壓力研究
成型壓力是植物材料壓縮成型最基本的成型條件。只有施加足夠的壓力，原材料才能被壓縮。試驗說明：當壓力較小時，密度隨壓力增大而增大的幅度較大，當壓力增加到一定值以后，成型物密度的增加就變得緩慢。
刺槐枝粉碎后，主油缸壓力在10～60 MPa之間。在壓力較低時（10～20 MPa）壓塊密度隨成型壓力的增大以較大的幅度增大，壓力大于20 MPa條件下，壓塊密度隨成型壓力增大變化趨于穩定，壓縮前后體積比分布在5.16～5.97之間。四倍體刺槐枝韌性好，纖維量高，在較小壓力下壓致成型塊也很堅實。[8]
【關鍵詞】生物質電廠；輸送系統；設備選型
前言
勉縣凱迪生物質電廠1×30MW機組工程是利用當地林業廢棄物、農作物秸稈和稻殼等燃料發電的項目，電廠性質為可再生能源項目。本工程一次建設1×30MW高溫超高壓供熱機組。對于生物質電廠來說，其燃料系統的性能優劣直接影響到機組運行的安全和經濟性，本文就其燃料輸送系統的設計特點進行介紹和總結。
1 燃料設計資料
1.1 燃料分析資料
本項目燃料分析資料見下表：
檢測項目 符號 單位 設計燃料 校核燃料
固定碳 Fcar % 11.2 11.2
收到基水分 Mar % 28.69 40.8
收到基灰分 Aar % 7.3 3.408
收到基揮發分 Var % 52.81 45
可燃硫 St，ar % 0.052 0.048
收到基低位發熱量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55
1.2 燃料消耗量
燃料消耗量見下表：
燃料 小時耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）
設計燃料 30.228 665.016 24.18
校核燃料 33.945 746.79 27.156
注：日運行小時數按22小時計，年運行小時數按8000小時計。
2 燃料系統設計特點
本項目燃料系統設有四個干料棚，干料棚內的燃料通過組合式給料機或螺旋給料機送到皮帶機上，然后通過皮帶直接輸送至鍋爐。由于爐前料倉存在堵料、蓬料的風險，為了保證鍋爐的運行穩定性，本項目采用的是物料通過皮帶直接輸送至鍋爐的方案。
2.1 卸料系統
燃料全部通過汽車運輸進廠，進廠燃料分為兩大類，一類為整包料，主要是玉米、小麥秸稈等軟質秸稈燃料；另一類燃料為成品料，主要是破碎好的林木廢棄物等其它硬質秸稈。
對于軟質秸稈，考慮采用整包進廠，大部分物料采用橋式抓斗起重機或移動卸料設備卸至破碎機料斗內經破碎直接輸送至鍋爐進行燃燒，這樣可以減少倒運環節，降低運行成本，超過破碎機破碎能力部分整包料堆放在燃料棚內。
對于硬質秸稈，部分成品料直接由自卸汽車卸到干料棚內，通過給料機、帶式輸送機直接輸送至鍋爐進行燃燒。對于不是采用自卸汽車進廠的成品料，可以采用移動機械進行卸料，輔助以人工清掃車廂的殘料的卸料方式。
2.2 給料設備
除鍋爐燃燒外，生物質發電的另一個設計難點就是給料系統。由于生物質燃料供應的多樣性，不同種類燃料的分份、比重、外形都有較大的不同：即使是同種燃料，其物理性質受外界的影響會很大；另外燃料供應的季節性也較強，不同時間段內可能將燃用不同的燃料。因此，給料系統在方案設計時要充分考慮以上因素的影響。
目前，用于生物質電廠給料設備主要包括以下幾個方面：板式給料機，活底料倉給料機，無軸螺旋給料機，有軸螺旋給料機。
板式給料機，一般安裝在汽車卸車溝中，為滿足來料變化的要求，啟動平穩，對破碎后的燃料給料能力強，缺點是造價偏高，帶負荷啟動能力差。
活底料倉給料機，適用于破碎后硬質燃料，對于粒度≤50mm的燃料輸送效果較好，但是存在給料不均勻，出力不穩定的問題。
無軸螺旋給料機適用于纏繞性不強、物料粒度大的燃料，由于本項目設計燃料有小麥秸稈類軟秸稈，同時螺旋體剛性不夠，易斷裂損壞。由于此類設備存在問題較多，目前在新建電廠中此類給料設備基本已經不再應用。
有軸螺旋給料機是目前使用最多最普遍的生物質燃料給料設備，應用非常廣泛。針對本項目，由于主要燃料為包含樹皮、林業丟棄物以及小麥玉米秸稈等，種類各異，軟硬質秸稈均有，所以本工程破碎后的燃料采用有軸螺旋給料機。
2.3 破碎設備
目前在國內生物質發電項目中，不同規格不同出力的破碎機產品比較多，使用效果是各不一樣，價格差別很大，主要是兩類產品。
第一類，小出力的破碎機，這種設備以國產為主，設備性能較好，產品比較成熟，缺點是刀具易鈍化，基本每天要求磨刀幾次，不適宜長期穩定運行。
第二類，大出力的破碎設備，這類產品國內市場上廠家較少。
在進口破碎機產品上，在中國市場上在生物質發電領域有應用業績目前有2家，一個是丹麥的M&J破碎機，一個是美國的威猛破碎機，此類產品的特點是價格昂貴，產品性能好，能夠長期穩定運行。
針對該項目，根據選定的燃料技術方案，在本工程中，廠內破碎設備使用進口破碎機作主要破碎機型；廠外使用國產破碎機作為補充備用。這樣能保證機組的穩定運行，又節約了工程投資。
2.4 輸送設備
根據對國內大部分的生物質發電項目進行調研和收資，燃料輸送系統一般都能滿足使用要求，輸送設備主要包括以下幾種：普通帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、擋邊帶式輸送機、鏈式輸送機、管狀帶式輸送機等。
目前國內采用普通帶式輸送機的生物質電廠用的較多；管帶機在節約占地、密封輸送等方面有一定的優勢，但由于在給料段和卸料段需要一定的展開距離，本項目輸送系統距離較短，管帶機無優勢；鏈式輸送機只能整包上料，不應用于燃用多種燃料的電廠。大傾角帶式輸送機一般適用于場地受限的情況。針對本項目的具體特點，輸送設備采用普通帶式輸送機，通過加大一級帶寬和降低帶速，來防止運行過程中撒料現象的發生。
2.5 其它輔助設備的選型
燃料系統其它輔助設備主要包括汽車衡、計量裝置、噴霧抑塵設備、除鐵器等，都是廠用設備，是比較成熟的產品。由于目前還沒有適合生物質電廠的采樣設備，目前投產的生物質電廠均采用人工采樣，因此本項目也按人工采樣考慮。
3 總結
生物質發電工程中燃料輸送系統是一個極其重要的環節，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異；每個生物質電廠受地域影響，導致燃料特性差異較大；受氣候的影響，燃料的處理和儲存工藝差異較大；受燃料收集影響，導致實際燃料和設計燃料的差異較大，多方面的原因導致燃料輸送系統的設計方案多樣化。本項目在設計時，考察和調研了國內眾多的生物質電廠及燃料設備制造廠家，進行了多次技術交流。在以后進行生物質電廠設計時，根據項目的具體特點和燃料特性來選擇合適的相關設備，從而保證燃料輸送系統的設計是安全可靠性和經濟性。
1、固體生物質燃料
生物質成型燃料燃燒是把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統燃煤設備燃用,該技術將低品味的生物質轉化為高品味的易儲存、易運輸、能量密度高的生物質顆粒(pellets)狀或狀(briquettes)燃料,熱利用效率顯著提高,能效可達45%(如瑞典的Kcraft熱電工廠),超過一般煤的能效。歐洲在生物質成型燃料方面起步較早,900萬人口的瑞典年顆粒燃料使用量為120萬噸,瑞典20%集中供熱是生物質顆粒燃料完成的;600萬人口的丹麥年消費成型燃料70萬噸。瑞典還開發了生物質與固體垃圾共成型燃燒技術,解決了垃圾燃燒有害氣體二惡英(dioxin)超標問題。
直接燃燒作為能源轉化形式是一項傳統的技術,具有低成本、低風險等優越性,但效率相對較低,還會因燃燒不充分而污染環境。鍋爐燃燒采用現代化的鍋爐技術,適用于大規模利用生物質;垃圾焚燒也采用鍋爐燃燒技術,但由于垃圾的品味低及腐蝕性強等原因,對技術水平和投資的要求高于鍋爐燃燒。通過技術改進,生物質直接燃燒的能效已顯著提高,直接燃燒的能效已達30%(如丹麥的Energy 2秸桿發電廠,瑞典的Umea Energy垃圾熱電廠)。美國生物質直接燃燒發電約占可再生能源發電量的70%,2011年美國生物質發電裝機容量為9799MW,發電370億Kwh。
1)生物質固體燃料生產技術
目前國內外普遍使用的生物質成型工藝流程如圖1-1所示。壓縮技術主要包括螺旋擠壓式成型技術、活塞沖壓成型技術和壓輥式成型技術,其中前兩種技術發展較快,技術比較成熟,應用較廣。但一般的成型技術需要將生物質加熱到80°C以上才能使其成型,所以能耗較高,增加了生物制成型燃料的成本。
1.生物燃料的概念
生物燃料是指通過生物資源生產的燃料乙醇和生物柴油，用于替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響，20世紀70年代以來，許多國家日益重視生物燃料的發展，并取得了顯著的成效。中國的生物燃料發展也取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產，已初具規模。
2.生物燃料的發展現狀
盡管如此，我國的生物燃料產業仍處于初級發展階段，還有很長的路要走。而美國、巴西等國的生物燃料產業發展已經相對成熟，在美國，用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油已成為較普遍的現象。美國提出的目標是到2025年通過大量使用生物燃料，替代從中東進口石油的75%以上。
巴西是世界領先的生物燃料生產國，其50%的甘蔗作物用于生產該國非柴油運輸燃料的40%以上。在美國，谷類作物的15%用于生產非柴油運輸燃料的約2%，乙醇生產以更快的速度在增長。據估算，巴西和美國生產的乙醇成本低于汽油。2007~2011年間巴西石油公司在可再生燃料方面投資將超過3億美元。
生物燃料是清潔能源，發展生物燃料對促進經濟可持續發展、推進能源替代、控制城市大氣污染具有重要的戰略意義。對許多石油公司而言，墨西哥灣漏油事故對環境造成的負面影響進一步促使他們將目光投向生物燃料。
可以看出，世界各國對于生物燃料的重視程度越來越高。但由于世界糧食危機日益嚴重，因此，生物燃料長期的發展潛力在于使用非食用原料，包括農業、城市和林業廢棄物以及高速增長的富含纖維素的能源作物，如換季的牧草等，以此緩解生物燃料與糧食的競爭。
3.生物燃料的發展前景
進入21世紀后，隨著全球環境問題的日益突出和石油價格的持續上漲以及其他一些因素的影響，生物燃料得到了進一步的重視，成為了可再生能源開發利用的重要方向。它不是一個新鮮事物，早在上世紀70年代，一些國家就已經開始嘗試利用生物燃料，以減少對石油的依賴。國外在生物燃料的開發和應用上起步較早，目前已實現規模化生產和應用。
我國從上世紀末開始發展自己的生物燃料技術，主要是利用相對過剩的糧食，開發應用生物燃料乙醇。經過5年的試點和推廣使用，我國生物乙醇汽油在生產、混配、儲運及銷售等方面已擁有較成熟的技術。我國生物燃料發展潛力巨大，前景廣闊。盡管如此，由于我國生物燃料仍處于起步階段，未來發展受到眾多因素的制約。首先是原料的問題。我國以陳化糧為原料開展生物乙醇汽油的試點，然而我國陳化糧數量有限，不具備再擴大規模生產的條件，而利用新糧則成本過高。燃料乙醇的新原料包括甜高粱、木薯、甘蔗及生產生物柴油的原料如麻風樹、黃連木等油料植物，這些原料能否落實成為制約生物燃料規模化發展的重要因素；其次是技術問題。據發改委的報告稱，有些技術雖較為成熟，但發展潛力有限。而另一些技術尚處于技術試驗或研究階段，距離工業化生產還有較大差距。因此，生物燃料技術產業化基礎薄弱也制約著生物燃料規模化發展；此外，產品價格和國家政策等問題也是影響發展的重要因素。總的來說，我國生物燃料的發展雖然受到一些因素的制約，但未來前景廣闊，我國生物燃料技術將會得到較快發展。
關鍵詞 生物質固體燃料；煙葉；烘烤；現狀；前景；云南景谷
中圖分類號 S572；S216 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0243-02
Abstract The biomass solid fuel is a new high efficience and clean fuel.Its utilization status in tobacco flue-curing of Jinggu County was introduced.The application prospect of biomass solid fuel was analyzed，and in view of the existing problems，countermeasures were proposed for further development.
Key words biomass solid fuel；tobacco leaf；curing；status；prospect；Jinggu Yunnan
生物質固化燃料是將作物秸稈、稻殼、木屑等農林廢棄物粉碎后送入成型器械中，在外力作用下壓縮成需要的形狀，然后作為燃料直接燃燒，也可進一步加工形成生物炭[1]。生物質固體燃料的主要形狀有塊狀、棒狀或者顆粒狀等[2]。生物質固體燃料具有體積小、容重大、貯運方便，易于實現產業化生產和大規模使用；熱效率高；使用方便，對現有燃燒設備包括鍋爐、爐灶等經簡單改造即可使用；容易點火；燃燒時無有害氣體，不污染環境；工藝和設備簡單，易于加工和銷售；屬可再生能源，原料取之不盡，用之不竭等特點[1，3]。
1 景谷縣煙葉烘烤燃料使用情況
景谷縣位于云南省普洱市中部偏西，地處東經100°02′～101°07′、北緯22°49′～23°52′，總面積7 550 km2，人均占有土地2.67 hm2，人口密度38人/km2。有熱區面積48.8萬hm2，占總面積的64.6%，北回歸線從縣城附近通過，總地勢由北向南傾斜，最高海拔2 920 m，最低海拔600 m，典型的南亞熱帶地區。由于生態環境良好、土地資源豐富、光熱水氣條件優越，適合烤煙種植，煙葉清香型風格特征較明顯，具有香氣綿長、透發、明快，留香時間較長，飽滿豐富感較好，煙氣較為柔和等特點，具有較高的使用價值，深受省內外卷煙工業企業的喜愛。目前，烤煙已成為景谷縣重要的農業經濟作物之一，成為財政收入的重要來源和煙農脫貧致富的重要途徑。2016年景谷縣煙葉種植面積4 546.67 hm2，收購煙葉1.075萬t，全縣煙葉烘烤燃料以煤炭為主，按照1 kg干煙葉耗煤量1.5～2.0 kg[4]計算，景谷縣2016年的煙葉烘烤用煤達到16 125～21 500 t，在煙葉烘烤中大量使用燃燒煤炭釋放出的煙塵、SO2、NOX、Hg、F等對大氣環境造成污染[5]。
2 生物質固體燃料應用現狀
2.1 生物質固化成型設備研發現狀
生物質固化成型技術根據不同加工工藝可以分為熱成型工藝、常溫成型工藝、碳化成型工藝等幾種類型；根據成型壓縮機工作原理不同，可將固化成型技術分為螺旋擠壓成型、活塞沖壓成型和環模滾壓技術[6]。我國在生物質固化成型設備上也進行了較多的研究，王青宇等[7]O計了斜盤柱塞式生物質燃料成型機，可以完成連續出料，為生物質顆粒成型提供了一種新思路。張喜瑞等[8]設計了星輪式內外錐輥固體燃料平模成型機，整機工作過程中噪音低，經濟效益與生態效益明顯，為熱帶地區固體燃料成型機的發展與推廣提供了參考。目前，我國生物質固體成型設備的生產和應用已實現商業化，可以滿足生物質燃料固化成型加工需求。
2.2 生物質固體燃料在煙葉烘烤中的應用現狀
20世紀90年代，葉經緯等[9]在煙葉烘烤上研制了生物質氣化燃燒爐，使用這種生物質氣化燃燒爐能源利用率提高了50%以上，同時優質煙葉的比例也有所提高。張聰輝等[10]研究表明，使用煙桿壓塊的生物質燃料部分代替煤炭，可以滿足煙葉烘烤的需求，并且烘烤成本比使用煤炭更低。徐成龍等[11]通過對比不同能源類型密集烤房在烘烤成本、經濟效益及烤房溫度控制方面的烘烤效果，認為使用生物質燃料的燃燒機烤房改造方便、空氣污染小、節能環保，是最具推廣價值的烤房。
3 應用前景分析
景谷縣為云南省第二大林業縣，全縣林地總面積為595 862.4 hm2，活立木蓄積48 324 350.0 m3，每年森林采伐量約1 537 300.0 m3；全縣農作物平均種植面積40 385.9 hm2，糧食平均產量為467 425.2 t，具備開發生物質燃料的潛力。路 飛等[12]研究表明，景谷縣生物質理論資源量高達1 355 647.3 t，資源優勢較為明顯，可以加工成生物質固體燃料，滿足全縣煙葉烘烤需要。2014年，普洱市申報的國家綠色經濟實驗示范區獲得國家發改委批復，為普洱市的發展提供了巨大的機遇，目前全市已開展多個生物質能源項目[13]。景谷縣在煙葉烘烤中，創新煙葉烘烤模式，推廣使用生物質固體燃料，降低煙葉烘烤能耗，減少主要污染物的排放，改善環境質量，符合普洱“生態立市，綠色發展”的發展需求。
4 存在的問題
4.1 認識不到位
目前，煙葉烘烤主要以燃煤作為原料，烘烤設備較為成熟且烘烤工藝較為完善；使用生物質固體燃料，可降低煙葉烘烤污染、維護農村生態環境、促進煙葉烘烤可持續發展等優勢，但尚未引起廣泛關注。
4.2 配套不完善，投入成本高
開發生物質固體燃料前期投入高，不確定因素較多，風險較大，收益難以控制。目前，景谷縣尚無生物質固體燃料加工企業，生物質固體燃料產業配套不完善，燃料使用成本高。將傳統烤房改造成生物質燃料烤房需對原有設備進行改造更換，短期內難以大量推廣。
4.3 缺乏政策支持
生物質固體燃料在煙葉烘烤中具有良好的社會效益，但政府、煙草行業對生物質固體燃料的生產、傳統烤房的改造等未制定明確的扶持措施和獎勵辦法，沒有形成加工使用生物質固體燃料的長效機制。
5 對策
5.1 加強宣傳力度，樹立可持續發展理念
大力宣傳使用生物質固體燃料在節能減排、農林廢棄物循環利用、減工降本、提質增效方面的積極作用，讓全社會都充分認識到使用生物質固體燃料所具有的良好的經濟效益、社會效益和生態效益，為全面推進使用生物質固體燃料營造良好的輿論氛圍。
5.2 開發利用生物質固體燃料，提高綠色生態烘烤能力
景谷縣林產工業較為發達，農林廢棄物資源豐富，目前國內生物質固體成型燃料技術和設備已較為成熟，可就地規劃建設生物質固體燃料生產基地，就地消化農林廢棄物，保護環境衛生，實現綠色烘烤。
5.3 加大政策和Y金扶持，調動參與積極性
在生物質固體燃料生產、廢棄物回收、烤房設備改造利用等方面出臺相應的扶持和補貼政策，提高社會和煙農參與使用生物質固體燃料的積極性和主動性。
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一、中國生物質能源開發利用現狀
20世紀70年代，國際上第一次石油危機使發達國家和貧油國家重視石油替代，開始大規模發展生物質能源。生物質能源是以農林等有機廢棄物以及利用邊際土地種植的能源植物為主要原料進行能源生產的一種新興能源。生物質能源按照生物質的特點及轉化方式可分為固體生物質燃料、液體生物質燃料、氣體生物質燃料。中國生物質能源的發展一直是在“改善農村能源”的觀念和框架下運作，較早地起步于農村戶用沼氣，以后在秸稈氣化上部署了試點。近兩年，生物質能源在中國受到越來越多的關注，生物質能源利用取得了很大的成績。沼氣工程建設初見成效。截至2005年底，全國共建成3764座大中型沼氣池，形成了每年約3.4l億立方米沼氣的生產能力，年處理有機廢棄物和污水1.2億噸，沼氣利用量達到80億立方米。到2006年底，建設農村戶用沼氣池的農戶達2260萬戶，占總農戶的9.2%，占適宜農戶的15.3%，年產沼氣87.0億立方米，使7500多萬農民受益，直接為農民增收約180億元。生物質能源發電邁出了重要步伐，發電裝機容量達到200萬千瓦。液體生物質燃料生產取得明顯進展，全國燃料乙醇生產能力達到：102萬噸，已在河南等9個省的車用燃料中推廣使用乙醇汽油。
（一）固體生物質燃料
固體生物質燃料分生物質直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質燃燒技術是傳統的能源轉化形式，截止到2004年底，中國農村地區已累計推廣省柴節煤爐灶1.89億戶，普及率達到70%以上。省柴節煤爐灶比普通爐灶的熱效率提高一倍以上，極大緩解了農村能源短缺的局面。生物質成型燃料是把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統設備燃用，這種燃料可提高能源密度，但由于壓縮技術環節的問題，成型燃料的壓縮成本較高。目前，中國（清華大學、河南省能源研究所、北京美農達科技有限公司）和意大利（比薩大學）兩國分別開發出生物質直接成型技術，降低了生物質成型燃料的成本，為生物質成型燃料的廣泛應用奠定了基礎。此外，中國生物質燃料發電也具有了一定的規模，主要集中在南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東和廣西兩省（區）共有小型發電機組300余臺，總裝機容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣電廠。中國第一批農作物秸稈燃燒發電廠將在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設，裝機容量分別為2×12兆瓦和25兆瓦，發電量分別為1.2億千瓦時和1.56億千瓦時，年消耗秸稈20萬噸。
（二）氣體生物質燃料
氣體生物質燃料包括沼氣、生物質氣化制氣等。中國沼氣開發歷史悠久，但大中型沼氣工程發展較慢，還停留在幾十年前的個體小厭氧消化池的水平，2004年，中國農戶用沼氣池年末累計1500萬戶，北方能源生態模式應用農戶達43.42萬戶，南方能源生態模式應用農戶達391.27萬戶，總產氣量45.80億立方米，相當于300多萬噸標準煤。到2004年底，中國共建成2500座工業廢水和畜禽糞便沼氣池，總池容達到了88.29萬立方米，形成了每年約1.84億立方米沼氣的生產能力，年處理有機廢物污水5801萬噸，年發電量63萬千瓦時，可向13.09萬戶供氣。
在生物質氣化技術開發方面，中國對農林業廢棄物等生物質資源的氣化技術的深入研究始于20世紀70年代末、80年代初。截至2006年底，中國生物質氣化集中供氣系統的秸稈氣化站保有量539處，年產生物質燃氣1.5億立方米；年發電量160千瓦時稻殼氣化發電系統已進入產業化階段。
（三）液體生物質燃料
液體生物質燃料是指通過生物質資源生產的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。近年來，中國的生物質燃料發展取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產已初步形成規模。“十五”期間，在河南、安徽、吉林和黑龍江分別建設了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產廠，總產能達到每年102萬噸，現已在9個省（5個省全部，4個省的27個地（市））開展車用乙醇汽油銷售。到2005年，這些地方除軍隊特需和國家特種儲備外實現了車用乙醇汽油替代汽油。
但是，受糧食產量和生產成本制約，以糧食作物為原料生產生物質燃料大規模替代石油燃料時，也會產生如同當今面臨的石油問題一樣的原料短缺，因此，中國近期不再擴大以糧食為原料的燃料乙醇生產，轉而開發非糧食原料乙醇生產技術。目前開發的以木薯為代表的非食用薯類、甜高粱、木質纖維素等為原料的生物質燃料，既不與糧油競爭，又能降低乙醇成本。廣西是木薯的主要產地，種植面積和總產量均占全國總量的80%，2005年，木薯乙醇產量30萬噸。從生產潛力看，目前，木薯是替代糧食生產乙醇最現實可行的原料，全國具有年產500萬噸燃料乙醇的潛力。
此外，為了擴大生物質燃料來源，中國已自主開發了以甜高粱莖稈為原料生產燃料乙醇的技術（稱為甜高粱乙醇），目前，已經達到年產5000噸燃料乙醇的生產規模。國內已經在黑龍江、內蒙古、新疆、遼寧和山東等地，建立了甜高粱種植、甜高梁莖稈制取燃料乙醇的基地。生產1噸燃料乙醇所需原料－－甜高粱莖稈收購成本2000元，加上加工費，燃料乙醇生產成本低于3500元，噸。由于現階段國家對燃料乙醇實行定點生產，這些甜高粱乙醇無法進入交通燃料市場，大多數摻入了低質白酒中。另外，中國也在開展纖維素制取燃料乙醇技術的研究開發，現已在安徽豐原生化股份有限公司等企業形成年產600噸的試驗生產能力。目前，中國燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一種液體生物質燃料。生物柴油的原料來源既可以是各種廢棄或回收的動植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻風樹（學名小桐子）、黃連木等。中國生物柴油產業的發展率先在民營企業實現，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發展公司等都建成了年生產能力l萬～2萬噸的生產裝置，主要以餐飲業廢油和皂化油下腳料為原料。此外，國外公司也進軍中國，奧地利一家公司在山東威海市建設年生產能力25萬噸的生物柴油廠，意大利一家公司在黑龍江佳木斯市建設年生產能力20萬噸的生物柴油廠。預計中國生物柴油產量2010年前約可達每年100萬噸。
二、中國生物質能源發展政策
為了確保生物質能源產業的穩步發展，中國政府出臺了一系列法律法規和政策措施，積極推動了生物質能源的開發和利用。
（一）行業標準規范生產，法律法規提供保障
本世紀初，為解決大量庫存糧積壓帶來的財政重負和發展石化替代能源，中國開始生產以陳化糧為主要原料的燃料乙醇。2001年，國家計劃委員會了示范推行車用汽油中添加燃料乙醇的通告。隨后，相關部委聯合出臺了試點方案與工作實施細則。2002年3月，國家經濟貿易委員會等8部委聯合制定頒布了《車用乙醇汽油使用試點方案》和《車用乙醇汽油使用試點工作實施細則》，明確試點范圍和方式，并制定試點期間的財政、稅收、價格等方面的相關方針政策和基本原則，對燃料乙醇的生產及使用實行優惠和補貼的財政及價格政策。在初步試點的基礎上，2004年2月，國家發展和改革委員會等8部委聯合《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》，在中國部分地區開展車用乙醇汽油擴大試點工作。同時，為了規范燃料乙醇的生產，國家質量技術監督局于2001年4月和2004.年4月，分別GBl8350－2001《變性燃料乙醇》和GBl8351－2001《車用乙醇汽油》兩個國家標準及新車用乙醇汽油強制性國家標準（GBl835l一2004）。在國家出臺相關政策措施的同時，試點區域的省份均制定和頒布了地方性法規，地方各級政府機構依照有關規定，加強組織領導和協調，嚴格市場準入，加大市場監管力度，對中國生物質燃料乙醇產業發展和車用生物乙醇汽油推廣使用起到了重大作用。
此外，國家相關的法律法規也為生物質能源的發展提供保障。2005年，《中華人民共和國可再生能源法》提出，“國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料、鼓勵發展能源作物，將符合國家標準的生物液體燃料納入其燃料銷售體系”。國家“十一五”規劃綱要也提出，“加快開發生物質能源，支持發展秸稈、垃圾焚燒和垃圾填埋發電，建設一批秸稈發電站和林木質發電站，擴大生物質固體成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生產能力”。
（二）運用經濟手段和財政扶持政策推動產業發展
除制定相應法律法規和標準外，2002年以來，中央財政也積極支持燃料乙醇的試點及推廣工作，主要措施包括投入國債資金、實施稅收優惠政策、建立并優化財政補貼機制等。一是投入國債資金4.8億元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企業建設；二是對國家批準的黑龍江華潤酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽豐原生化股份有限公司4家試點單位，免征燃料乙醇5%的消費稅，對生產燃料乙醇實現的增值稅實行先征后返；三是在試點初期，對生產企業按保本微利的原則據實補貼，在擴大試點規模階段，為促進企業降低生產成本，改為按照平均先進的原則定額補貼，補貼逐年遞減。
為進一步推動生物質能源的穩步發展，2006年9月，財政部、國家發展和改革委員會、農業部、國家稅務總局、國家林業局聯合出臺了《關于發展生物質能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》，在風險規避與補償、原料基地補助、示范補助、稅收減免等方面對于發展生物質能源和生物化工制定了具體的財稅扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，醞釀中與之配套的各項行政法規和規章也開始陸續出臺。財政部2006年10月4日出臺了《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》，該辦法對專項資金的扶持重點、申報及審批、財務管理、考核監督等方面做出全面規定。該《辦法》規定：發展專項資金由國務院財政部門依法設立，發展專項資金的使用方式包括無償資助和貸款貼息，通過中央財政預算安排。
三、中國生物質能源發展中存在的主要問題
盡管中國在生物質能源等可再生能源的開發利用方面取得了一些成效，但由于中國生物質能源發展還處于起步階段，面臨許多困難和問題，歸納起來主要有以下幾個方面。
（一）原料資源短缺限制了生物質能源的大規模生產
由于糧食資源不足的制約，目前，以糧食為原料的生物質燃料生產已不具備再擴大規模的資源條件。今后，生物質燃料乙醇生產應轉為以甜高粱、木薯、紅薯等為原料，特別是以適宜在鹽堿地、荒地等劣質地和氣候干旱地區種植的甜高粱為主要原料。雖然中國有大量的鹽堿地、荒地等劣質土地可種植甜高粱，有大量荒山、荒坡可以種植麻風樹和黃連木等油料植物，但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學規劃。目前，雖然在西南地區已種植了一定數量的麻風樹等油料植物，但不足以支撐生物柴油的規模化生產。因此，生物質燃料資源不落實是制約生物質燃料規模化發展的重要因素。
（二）還沒有建立起完備的生物質能源工業體系，研究開發能力弱，技術產業化基礎薄弱
雖然中國已實現以糧食為原料的燃料乙醇的產業化生產，但以其他能源作物為原料生產生物質燃料尚處于技術試驗階段，要實現大規模生產，還需要在生產工藝和產業組織等方面做大量工作。以廢動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但發展潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的生產技術還處于研究階段，一些相對成熟的技術尚缺乏標準體系和服務體系的保障，產業化程度低，大規模生物質能源生產產業化的格局尚未形成。
（三）生物燃油產品市場競爭力較弱
巴西以甘蔗生產燃料乙醇1980年每噸價格為849美元，1998年降到300美元以下。中國受原料來源、生產技術和產業組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產成本比較高，目前，以陳化糧為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸3500元左右，以甜高粱、木薯等為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸4000元。按等效熱值與汽油比較，汽油價格達到每升6元以上時，燃料乙醇才可能贏利。目前，國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元，在目前的技術和市場條件下，擴大燃料乙醇生產需要大量的資金補貼。以甜高粱和麻風樹等非糧食作物為原料的燃料乙醇和生物柴油的生產技術才剛剛開始產業化試點，產業化程度還很低，近期在成本方面的競爭力還比較弱。因此，生物質燃料成本和石油價格是制約生物質燃料發展的重要因素。
（四）政策和市場環境不完善，缺乏足夠的經濟鼓勵政策和激勵機制
生物質能源產業是具有環境效益的弱勢產業。從國外的經驗看，政府支持是生物質能源市場發育初期的原始動力。不論是發達國家還是發展中國家，生物質能源的發展均離不開政府的支持，例如投融資、稅收、補貼、市場開拓等一系列的優惠政策。2000年以來，國家組織了燃料乙醇的試點生產和銷售，建立了包括燃料乙醇的技術標準、生產基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優惠等在內的政策體系，積累了生產和推廣燃料乙醇的初步經驗。但是，由于以糧食為原料的燃料乙醇發展潛力有限，為避免對糧食安全造成負面影響，國家對燃料乙醇的生產和銷售采取了嚴格的管制。近年來，雖有許多企業和個人試圖生產或銷售燃料乙醇，但由于受到現行政策的限制，不能普遍享受到財政補貼，也難以進入汽油現有的銷售渠道。對于生物柴油的生產，國家還沒有制定相關的政策，特別是還沒有生物柴油的國家標準，更沒有生物柴油正常的銷售渠道。此外，生物質資源的其它利用項目，例如燃燒發電、氣化發電、規模化畜禽養殖場大中型沼氣工程項目等，初始投資高，需要穩定的投融資渠道給予支持，并通過優惠的投融資政策降低成本。中國缺乏行之有效的投融資機制，在一定程度上制約了生物質資源的開發利用。
四、中國生物質能源未來的發展特點和趨勢
（一）逐步改善現有的能源消費結構，降低石油的進口依存度
中國經濟的高速發展，必須構筑在能源安全和有效供給的基礎之上。目前，中國能源的基本狀況是：資源短缺，消費結構單一，石油的進口依存度高，形勢十分嚴峻。2004年，中國一次能源消費結構中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然氣占2.6%，水電等占7.0%；一次能源生產總量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然氣占3.O%，水電等占7.9%。這種能源結構導致對環境的嚴重污染和不可持續性。中國石油儲量僅占世界總量的2%，消費量卻是世界第二，且需求持續高速增長，1990年的消費量剛突破1億噸，2000年達到2.3億噸，2004年達到3.2億噸。中國自1993年成為石油凈進口國后，2005年進口原油及成品油約1.3億噸，估計2010年將進口石油2.5億噸，進口依存度將超過50%。進口依存度越高，能源安全度就越低。中國進口石油的80%來自中東，且需經馬六甲海峽，受國際形勢影響很大。
因此，今后在厲行能源節約和加強常規能源開發的同時，改變目前的能源消費結構，向能源多元化和可再生清潔能源時代過渡，已是大勢所趨，而在眾多的可再生能源和新能源中，生物質能源的規模化開發無疑是一項現實可行的選擇。
（二）生物質產業的多功能性進一步推動農村經濟發展
生物質產業是以農林產品及其加工生產的有機廢棄物，以及利用邊際土地種植的能源植物為原料進行生物能源和生物基產品生產的產業。中國是農業大國，生物質原料生產是農業生產的一部分，生物質能源的蘊藏量很大，每年可用總量折合約5億噸標準煤，僅農業生產中每年產生的農作物秸稈，就折合1.5億噸標準煤。中國有不宜種植糧食作物、但可以種植能源植物的土地約l億公頃，可人工造林土地有311萬公頃。按這些土地20%的利用率計算，每年約可生產10億噸生物質，再加上木薯、甜高粱等能源作物，據專家測算，每年至少可生產燃料乙醇和生物柴油約5000萬噸，農村可再生能源開發利用潛力巨大。生物基產品和生物能源產品不僅附加值高，而且市場容量幾近無限，這為農民增收提供了一條重要的途徑；生物質能源生產可以使有機廢棄物和污染源無害化和資源化，從而有利于環保和資源的循環利用，可以顯著改善農村能源的消費水平和質量，凈化農村的生產和生活環境。生物質產業的這種多功能性使它在眾多的可再生能源和新能源中脫穎而出和不可替代，這種多功能性對擁有8億農村人口的中國和其他發展中國家具有特殊的重要性。
（三）凈化環境，進一步為環境“減壓”
隨著中國經濟的高速增長，以石化能源為主的能源消費量劇增，在過去的20多年里，中國能源消費總量增長了2.6倍，對環境的壓力越來越大。2003年，中國二氧化碳排放量達到8.23億噸，居世界第二位。2025年前后，中國二氧化碳排放量可能超過美國而居首位。2003年，中國二氧化硫的排放量也超過了2000萬噸，居世界第一位，酸雨區已經占到國土面積的30%以上。中國二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均來自燃煤。預計到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量將分別超過中國環境容量30%和46%。《京都議定書》已對發達國家分配了2012年前二氧化碳減排8%的指標，中國是《京都議定書》的簽約國，承擔此項任務只是時間早晚的問題。此外，農業生產和廢棄物排放也對生態環境帶來嚴重傷害。因此，發展生物質能源，以生物質燃料直接或成型燃燒發電替代煤炭以減少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以減少碳氫化物、氮氧化物等對大氣的污染，將對于改善能源結構、提高能源利用效率、減輕環境壓力貢獻巨大。
（四）技術逐步完善，產業化空間廣闊
從生物質能源的發展前景看，第一，生物乙醇是可以大規模替代石化液體燃料的最現實選擇；第二，對石油的替代，將由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（靈活燃料汽車）促進了生物燃油生產和對石化燃料的替代，生物燃油的發展帶動了傳統汽車產業的更新改造；第四，沼氣將規模化生產，用于供熱發電、（經純化壓縮）車用燃料或罐裝管輸；第五，生物質成型燃料的原料充足，技術成熟，投資少、見效快，可廣泛用于替代中小鍋爐用煤，熱電聯產（CHP）能效在90%以上，是生物質能源家族中的重要成員；第六，以木質纖維素生產的液體生物質燃料（Bff。）被認為是第二代生物質燃料，包括纖維素乙醇、氣化后經費托合成生物柴油（FT柴油），以及經熱裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通過技術研發還將開拓新的資源空間。工程藻類的生物量巨大，如果能將現代生物技術和傳統育種技術相結合，優化育種條件，就有可能實現大規模養殖高產油藻。一旦高產油藻開發成功并實現產業化，由藻類制取生物柴油的規模可以達到數千萬噸。
據專家預測估計，到2010年，中國年生產生物燃油約為600萬噸，其中，生物乙醇500萬噸、生物柴油100萬噸：到2020年，年生產生物燃油將達到1900萬噸，其中，生物乙醇1000萬噸，生物柴油900萬噸。
2006年5月份，一列特殊的火車在瑞典開始正式運營。該火車共有10節車廂，最高速度可達每小時130公里――這是世界上第一列使用生物燃料的火車，使用的燃料是由屠宰場里扔掉的牛油、內臟等經過高溫發酵而產生的沼氣。據報道，瑞典打算用10年的時間，對所有辦公用車、公共汽車、旅游車和校車進行改造，最終使它們能夠使用生物燃料。
生物燃料是指從植物，特別是農作物中提取適用于汽油或柴油發動機的燃料，包括燃料乙醇、生物柴油、生物氣體、生物甲醇、生物二甲醚等，目前以燃料乙醇和生物柴油最為常見。國際市場原油價格持續處于高位，由于生物燃料能有效替代汽油和柴油，并且更具環保優勢，所以近年來，生物燃料成為世界范圍內可再生能源研究的熱點。
在生物燃料的規模化生產方面，巴西、美國、德國和中國處于世界領先位置。2005年全世界燃料乙醇的總產量約為3000萬噸，其中巴西和美國的產量都為1200萬噸。我國每年生產燃料乙醇102萬噸，可以混配超過1020萬噸生物乙醇汽油，乙醇汽油的消費量已占全國汽油消費量的20％，成為世界上第三大生物燃料乙醇生產國。
在生物柴油方面，2005年世界生物柴油總產量約220萬噸，其中德國約為150萬噸。據《南德意志報》報道，2006年，德國生物柴油銷售量已經超過300萬噸，占德國汽車柴油總消費量的10％。
短命的第一代生物燃料
美國的乙醇燃料已占運輸用燃料的3％。2006年美國國會通過的《能源政策法》規定，到2010年，汽油中必須摻入的生物燃料應是目前的3倍。歐盟在2006年春天公布的《歐盟生物燃料實施計劃》稱，到2030年歐洲將有27%至48%的汽車使用生物燃油，這將大大減輕歐盟各成員國對于石油能源的依賴。日本的一項環保計劃透露，日本要在4年內讓國內40%的汽車改用生物燃料。
中國也在積極推廣生物燃料，特別是燃料乙醇。除2004年2月已批準的黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省以外，湖北、山東、河北、江蘇等也將進行乙醇汽油使用試點。東北三省已經實現了全境全面封閉推廣使用車用乙醇汽油。國家發改委報告稱，2005年我國生物乙醇汽油的消費量已占全國汽油消費量的20％。同時，國家有關部門正在研究制定推進生物柴油產業發展的規劃以及相應的激勵政策，提出了“到2020生物柴油生產能力達到200萬噸”的產業發展目標。
國內生產燃料乙醇，主要原料是陳化糧。中國發展生物燃料的初衷，除了能源替代之外，還有消化陳化糧、提升糧食價格、提高農民收入方面的考慮。目前全球各地生產生物燃料，也是大多以糧食作物為原料，如玉米、大豆、油菜子、甘蔗等。
使用糧食作物作為生產原料的生物燃料被稱為第一代生物燃料。盡管第一代生物燃料到現在為止也只不過經歷了區區幾年的發展，并且只是在很少的幾個國家實現了規模化生產，但是它的局限性很快就顯示出來。目前世界各國都在著力研發第二代生物燃料。
第一代生物燃料的最大缺點是占用耕地太多以及威脅糧食供應。紐約理工大學教授詹姆斯?喬丹和詹姆斯?鮑威爾前不久在《華盛頓郵報》上撰文指出：生物燃料不是滿足我們對交通燃料需求的一個長期而實用的解決方案、即便目前美國三億公頃耕地都用來生產乙醇，也只能供應2025年需求量的一半。可是這對土地和農業的影響將是毀滅性的。
美國明尼蘇達大學一個研究小組2006年7月10日在美國《國家科學院學報》上指出，未來的生物燃料應該在產出效率上有明顯提高，其生產用地也不能和主要農作物用地沖突。文章指出，能在低產農田和較惡劣環境種植的作物如柳枝稷、莎草和木本植物等，可能更有前途。
2006年10月份在北京舉行的“2006中國油氣投資論壇”上，國家能源辦副主任徐錠明指出，發展生物能源不可一哄而上，要以戰略眼光，結合各地的資源情況，從實際出發。此前，國家發改委、農業部的官員，也分別對地方政府在發展生物能源方面的沖動提出忠告，要求一定不能與人爭地、爭糧、爭水。
第二代生物燃料漸成氣候
鑒于此，生物燃料業加快了新技術的開發，并將目光投向非糧作物。國際能源機構大力支持推進第二代技術的研發，二代生物燃料不僅有更加豐富的原料來源，而且使用成本很低，草、麥秸、木屑及生長期短的木材都能成為原料。加拿大已建成使用麥秸生產乙醇的工廠，德國開發了使用木材和麥秸等生產生物柴油的技術，哥倫比亞已成功地從棕櫚油中提煉出乙醇。烏拉圭畜牧業非常發達，開始以牛羊脂肪為原料提煉生物柴油。日本已經在大阪建成一座年產1400噸實驗性生物燃料的工廠，可以利用住宅建筑工程中廢棄的木材等原料生產能添加到汽油中的生物燃料。
中國在第二代生物燃料技術方面的研發也不落后于其他國家。中國科學院一個實驗室研制出一項最新科技成果，可以將木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料進行熱解液化和再加工，將它們轉化為生物燃料。據統計，中國目前能夠規模化利用的生物燃料油木本植物有10種，這10種植物都蘊藏著盛大潛力。豐富的植物資源，使中國生物燃油的前景非常光明。
中國除了進行以木本植物為原料的實驗外，還擴大了糧食原料的實驗范圍，探索以低產農田和較惡劣環境種植的作物為原料，并在一些技術上取得了突破。2006年8月，河南天冠燃料乙醇有限公司投產的年產3000噸纖維乙醇項目，成為國內首個利用秸稈類纖維質原料生產乙醇的項目。2006年10月19日，中糧集團在廣西開工建設的40萬噸燃料乙醇項目，所用原料為木薯，也屬于非糧作物。加工1噸燃料乙醇，用木薯的成本比用玉米和甘蔗分別低500元和300元左右。而且由于木薯適于在土層淺、雨水不宜保持的喀斯特地區種植，更有助于幫助農民增加收入。
種種跡象表明，生物燃料的發展方向正在悄然轉變，生產生物燃料的原料將由“以糧為主”向“非糧替代”轉變。
一、生物質能在能源系統中的地位
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，目前，全世界約有25億人的生活能源依靠生物質能，僅次于煤炭、石油和天然氣，居世界能源消費總量的第四位，在整個能源體系中占有重要地位。煤炭、石油、天然氣是化石能源，究其根源也是由生物質能轉變而來的。專家認為，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分。預計到本世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40％以上。因此，專家稱生物質能為21世紀的綠色能源。
目前，生物質能技術的研究與開發已成為國際重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制定了相應的開發研究計劃。我國既是一個人口多的農業大國，又是一個經濟迅速發展的國家，面臨著經濟增長和環境保護的雙重壓力。改變能源生產和消費方式，開發利用生物質能等可再生的清潔能源資源，對建立可持續的能源系統，促進國民經濟發展和環境保護具有重大意義，尤其對我國的農村地區更具有特殊意義。因此，生物質能優質化轉換利用勢在必行。
二、生物質能與常規能源相比的三大優點
生物質能具有資源豐富、開發方便、含碳量低的特點。
第一，資源豐富。它是人類可以利用的最豐富的能源之一，我國是農業大國，農林廢棄物特別豐富，可以說取之不盡，用之不竭。
第二，開發方便。地球上，只要有農作物和樹林的地方，就可以就地開發利用，農村更具有利用的價值。
第三，清潔能源。在開發和利用生物質能時，原料易燃燒，污染少，灰分較低，廢渣、廢水、廢氣少，也沒有噪音。更重要的是，不會影響生態平衡。三、開發適合國情的生物質能燃料和設備
在加拿大、瑞典、芬蘭等歐美國家，生物質能鍋爐使用的燃料仍停留在木質顆粒燃料上，原因是農作物秸稈及野草質類的顆粒燃料含鉀等成分高，容易結渣，他們現有的生物能供熱設備和技術不能解決結渣問題，影響設備自動燃燒的正常運行，不得已摒棄秸稈燃料，使用木質燃料。國外專家的研究方向是用基因技術改良秸稈、野草類植物的成份含量，降低顆粒燃料的結渣成分，來保證生物質能鍋爐的燃燒過程正常運行。我國利用生物質能如果直接引用國外現有的設備和技術，顯然不符合國情，而基因改造秸稈的技術距離現實和大規模推廣還遠。
北京老萬生物質能科技公司對自己提出的要求是：既要利用國內現有的生物資源，又要解決自動燃燒的難題。科研人員從我國樹木少、農作物秸稈多的國情出發，確定了生物質能鍋爐以秸稈、樹木類等為生物質燃料的方向。他們與國外專家合作，經過潛心鉆研，克難攻堅，研制出了秸稈顆粒和塊狀燃料的科學加工技術，開發了采用這些燃料的自動燃燒生物質能鍋爐。經過清華大學熱能研究所和熱能工程系聯合檢測，老萬生物質能鍋爐的燃燒效率達到99％，熱效率達到86.07％，各項環保指標都達到了歐洲現行的排放標準。
老萬自動燃燒生物質能鍋爐系列產品隨后通過了國家農業部科教司主持、全國著名專家組成的鑒定委員會的鑒定。評價是設計獨特，結構新穎，造型美觀，自動供料，燃燒充分，屬高新技術產品。其技術國內領先，達到國家先進水平。該技術在解決生物質燃料燃燒結渣和焦油處理上實現了重大突破，填補了我國生物質能高效利用和燃燒的空白。
這正是：小企業擁有高技術，小企業干出大名堂。
四、實現“低消耗、低排放、高效率”，造福百姓
老萬生物質能產品是目前國內外高效利用生物質能的佼佼者。其技術特點和主要優勢有三點：
1 高效便利性
(1)生物質燃料的高效性：老萬公司研發的成型(顆粒、塊狀)燃料，是將農、林廢棄物如玉米秸稈、棉花稈和鋸末等，經過粉碎、烘干、篩選、高壓成型制成的高密度顆粒燃料和壓塊燃料，容積密度大，1000～1100公斤／立方米，具有較高的強度。這種燃料表面細致光滑，發熱量高達3700～4200大卡／公斤，起火速度快，燃燒效率達99％，熱效率達86％以上。它的燃燒性能已經相當于中質煙煤，而硫和灰分等有害物質的含量卻相當低，勝于煙煤。這種再生能源最清潔且廉價，國際公認是化石能源的最佳替代物之一。
(2)鍋爐的便利和安全舒適性：老萬生物質能鍋爐采用先進的自動控制清潔燃燒技術，核心技術在于燃燒器。燃燒器由主燃室和副燃室組成，采用二、三次風火焰擾動和獨特的火焰導流混合燃燼技術。以溫度為控制點，自動點火、自動進料、自動排灰，自動化程度較高，提高了燃料的燃燼率和鍋爐熱利用率。在運行中基本是每日加一次料和倒一次灰，不需要高深復雜的操作，非常便利。由于是常壓運行，強制排煙，又配備了泄壓閥、靜音風機、屏蔽水泵和超溫保護功能，安全性高，工作環境舒適。
2 環境保護性
(1)煙氣黑度和煙塵濃度低：燃料在燃燒中迅速釋放的揮發成份沒有得到充分燃燒時，未燃燼的含炭煙塵被煙氣帶出，就造成煙氣黑度高，煙塵濃度高。老萬生物質燃料的燃燒性能相當于中質煙煤，而二氧化硫和灰分等排放物卻大大低于煙煤。同時，生物質能鍋爐創造了先進的自動控制清潔燃燒技術和火焰導流混合燃燼技術，使燃料在爐內充分燃盡，減少煙塵的產生，消除了黑煙。2008年1月22日，北京京環科環境保護設備檢測中心檢驗結果表明，老萬鍋爐的S02、煙塵排放、氮氧化物等化學排放指標遠遠低于歐洲環保標準，煙氣黑度小于林格曼1級，二氧化碳排放減少100％!所有指標完全符合北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》。
(2)燃燒后的灰渣不存在二次污染：由于燃料全部使用秸稈生物質原料，在成型燃料的加工過程中也不添加任何化學成分和添加劑，所以，燃料燃燒之后全部變成了草木灰，既可當做肥料，也可回收作為建筑材料，不帶來二次污染的問題。
3 經濟節能性
老萬生物質能鍋爐使用的燃料純粹是顆粒燃料或壓塊燃料，極大地提高了燃料的燃燼率和鍋爐的熱利用率，其熱能利用遠高于燃煤的利用率。這一綠色的能源無論是用于取暖、炊事、洗浴，都非常適宜。
以采暖為例，假設一家有150平米的房間面積，如果使用顆粒燃料，一個采暖期大約需要4～6噸，按850元／噸計算，每平米采暖費是23～34元。如果使用壓塊燃料，一個采暖期大約需要5～7噸，按500元／噸計算，每平米采暖費17～23元。如此看來，生物質鍋爐取暖費和集中供暖、燃煤取暖費用相當，遠遠低于使用燃油爐、燃氣爐和電采暖的費用。
