1 引言

    胡锦涛十八大报告首次提出“美丽中国”，提出坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，从源头上扭转生态环境恶化趋势，为人民创造良好生产生活环境。为全球生态安全作出贡献。

    2013年中国爆发的雾霾天气对我们生活影响越来越大，政府对环境的重视史无前例，国家十二五生物质能规划和相关支持政策相继出台，各地政府取缔燃煤锅炉的步伐加快，生物质燃料以环保、节能、成本、安全等优势，成为改善中国乃至世界能源结构和环境重要的可再生清洁能源。

    上海市对节能减排，控制污染也提出了许多要求并出台相关支持政策，在市区对于高污染的纺织印染厂己全部关闭，目前在郊区还保留了四十个纺织印染厂，并规定2014年底以前，所有郊区还保留的四十个纺织印染厂的锅炉一律不能燃煤，需改为燃油锅炉，这将会使印染厂的成本大大增加。以至无法承受，所以必须寻找替代能源，目前比较可行的是利用太阳能和生物质能，今天主要介绍生物质颗粒燃料在纺织印染厂的利用。

2 生物质能概述

2.1 什么是生物质能

    生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而形成的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括所有的动植物和微生物。

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，同时也是唯一一种可再生的碳源。其特点是可再生性，低污染性，广泛分布性。

    生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。

有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。

2.2 生物质能资源

    生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，是世界上最为广泛的可再生能源。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。到下世纪中叶，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。

    生物质能资源十分丰富，根据生物学家估算，地球陆地每年生产l000～1250亿吨生物质，海洋年生产500亿吨生物质。总量就达l440～1800亿吨(干重)，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3％。

    我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展，特别是炭薪林的推广，生物质资源还将越来越多。

    目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。

2.3 生物质能的分类

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。

(1) 林业资源  

林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和采伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等：木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等生物质能。

(2) 农业资源

    农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等)；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物。通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

(3) 生活污水和工业有机废水

    生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。

(4) 城市固体废物

    城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。

(5) 畜禽粪便

畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。沼气，沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体，通常可以供农家用来烧饭、照明。

2.4 生物质能的特点

(1) 可再生性

    生物质能属可再生资源，由于生物质能是通过植物的光合作用所以可以再生，它与风能、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；   

(2) 低污染性

    生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的S0_X、N0_X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；

(3) 广泛分布性

    缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

(4) 生物质燃料总量十分丰富

    生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。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。我国可开发为能源的生物质资源到2010年已达3亿吨。随着农林业的发展，特别是炭薪林的推广，生物质资源还将越来越多。

2.5 生物质能的利用

    生物质能的利用途径：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三种途径。

(1) 生物质的直接燃烧是当前我国生物质能利用的主要方式。其热效率很低，仅为10％左右，因此改造这种低效的传统烧柴灶，推广效率可达20％一30％的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。

(2) 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。

生物质能木质压缩颗粒燃料也是生物质的热化学转换的一种产品。它是利用木屑，树枝，农作物秸杆，稻壳等植物废弃物，经粉碎→混合→在高压下挤压升温烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料。

(3) 生物质化学转换。

    生物质 - 沼气转换和生物质 - 乙醇转换等都是生物质化学转换的一种。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气、乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。

2.6 生物能源的开发和利用的研究

    目前，生物质能技术的开发和利用的研究，已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。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，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4％、l6％和l0％。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过l万MW，单机容量达l0～25MW：在欧美，针对般居民家用的生物质颗粒燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已非常普及。美国纽约的斯塔藤生物质能的应用垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电。同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50％以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。

    我国也十分重视生物能源的开发和利用。20世纪80年代以来，我国政府一直将将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提高。但我国生物质能的利用研究主要集中在大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目。对于生物质能颗粒燃料产品的生产加工与直接燃烧利用的研究还刚刚起步。

    国内部分高校和科研机构开展了生物质颗粒成型技术的研究，取得了一定成绩。国产化颗粒成型设备已成熟，已经进入规模化生产阶段，同时开发出了适合国情的秸秆颗粒燃料。燃烧生物质固体颗粒燃料锅炉已有系列的产品…我国已成功研制新型生物质颗粒燃料自动高效燃烧设备，并有系列的产品；生物质颗粒燃料生产厂和燃用生物质能颗粒的锅炉生产厂家风起云拥地出现。

    我国曾多次举办中国国际生物质能产业大会暨展览会，展览生物质领域的最新产品技术的同时，并围绕生物质能的最新政策导向、市场应用和最新技术成果和发展趋势，展开深入的研讨与交流。为生物质能源行业的产学研合作、市场推广与应用搭建重要的合作平台与渠道。

    近几年来。在我国每年还举办生物质能利用技术与设备展览会，并以“展览结合论坛、宣传结合推广、项目结合产品”等多种形式，着力宣传国家关于生物能源最新政策，重点展示生物质能发电技术与设备，沼气利用技术与设备，热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术；有效宣传生物能源利用理念，大力推广能源节约、环境保护、农村资源利用等领域科技含量较高的新产品、新技术，新设备。全面促进国家“十二五”生物质能的发展。为全国的生物能源利用领域提供了交流合作的重要窗口。国家有关部委领导、国内省市领导、国际能源人士和相关能源界、企业界代表及专家、学者等也到会参观、交流。

3 生物质能源十二五发展规划及相关扶持政策

    随着化石燃料的不断减少和节能减排的逐步深入，世界各国已然把发展新能源与可再生能源作为新一轮产业发展的重点，而生物质作为唯一可转化气、液、固三种形态燃料并具有双向清洁作用的可再生资源得到世界多数国家的广泛关注。在各国可再生能源发展的政策推动下，生物质能发展利用很快，在能源中比例也迅速提高。

    《生物质能源十二五发展规划》中提出，“  十二五” 期间生物质能源的发展目标是：到2015年底，生物质发电装机将达1300万千瓦，到2020年将达3000万千瓦，在2010年底550万千瓦的基础上分别增长1．36倍和4．45倍。集中供气达到300万户、成型燃料年利用量达到2000万吨、生物燃料乙醇年利用量达到300万吨，生物柴油年利用量达到150万吨。专家预计，到2015年各类生物质利用量至少超过4000万吨标准煤。

    “十二五”   生物质能的发展目标是要通过合理布局生物质发电项目、推广应用生物质成型燃料、稳步发展非粮生物液体燃料、积极推进生物质气化工程。

    “十二五”期间，央财政直补47．5亿200个绿色能源示范县“加速”生物质能，再加上地方政府的配套，将大大刺激生物质能的发展。在国家对绿色能源示范县的整体规划中，中国生物质能技术今后发展重点是开发利用沼气、固体成型燃料和能源作物：4月27日，财政部、国家能源局和农业部三部委联合发布了《绿色能源示范县建设补助资金管理暂行办法》(以下简称《暂行办法》)。根据《暂行办法》，该补助资金由财政预算安排，将按照“政府引导、市场运作、县级统筹、绩效挂钩”的原则使用管理，中央财政对每个绿色能源县的补助资金规模原则上不超过2500万元。

    相信在未来对新能源的开发中，生物燃料将逐渐凸显。生物燃料将有更大的舞台，在全球节能减排。走低碳经济道路的征途中，将发挥越来越重要的作用。

4 生物质颗粒燃料及其燃烧设备

4.1 生物质成型燃料简介

    生物质成型燃料是在生物质锅炉中直接燃烧的一种新型清洁燃料。它是将生物质进行加工、生产出的一种具有一定密度和热值要求的燃料。采用农林废弃物(如秸秆、木屑、甘蔗渣等)作为原材料，经过粉碎、烘干、混合、挤压等工艺流程，制成的成型(如颗粒状、棒状、块状等)燃料。