能源的综合利用

能源的综合利用（精选十篇）

能源的综合利用 篇1

关键词：建筑,节能,新能源,性能

0 引言

在我国, 伴随着社会经济水平以及科学技术水平的不断进步和发展, 我国的建筑行业发展也非常的迅猛。但是在发展的过程中, 也出现了很多问题, 所以为了人与自然以及建筑物之间的和谐发展, 我们需要发展建筑物的综合节能技术, 不断的将建筑物建设的健康、舒适。

1 屋面绿化设计施工中的技术要点

1) 承重。

在进行设计的时候, 一定要对屋顶的承载能力进行充分的考虑。要求必须做到屋顶所允许的承载重量一定要大于“一定厚度的种植层的最大湿度重量、一定厚度的排水物质的重量、植物的重量、植物的风载力以及其他别的物质的重量”。

2) 防水。

所建造的屋顶上的花园, 一定要进行第二次的防水处理, 进而可以保证建筑物的质量和安全。

3) 根系阻拦。

需要在防水层的上面设置植物根系的阻拦层, 进而可以避免植物破坏建筑屋顶的防水层。一般情况下, 植物根系的阻拦层均都使用低密度的聚乙烯土工膜、铝合金的卷材、聚氯乙烯以及高密度的聚乙烯等材料进行设置。

4) 排水系统。。

屋顶安装排水系统以及其设计的工作是十分重要的, 排水层应该设置在植物根系的阻拦层的上方, 如果屋顶的排水不通畅的话, 那么就可能导致植物出现烂根的现象。一般情况下, 一般会控制屋面的坡度以及在屋顶上安装合成的树脂、塑料制品的排水面、排水管或者排水沟等可以将屋顶的积水及时的排出, 还可以使得植物避免出现烂根的现象。

5) 设置隔离层。

在排水层的方面应该设置隔离层, 设置隔离层是为了将种植层之中由于下雨或者浇水之后的剩余的水通过隔离网进行过滤之后能够及时的排出, 进而保护植物的根, 与此同时还可以把种植层之间的介质存下来, 避免其流失。隔离层的设计需要使用聚酯纤维土工布或者是无纺布, 而且其重量需要大于250 g/m。

6) 种植层。

应该在隔离层的上面进行种植层的铺设。因为屋顶绿化的立地条件较为特别, 所以就要求其种植层的土壤一定要具有以下几个性能:保水保肥、重量较轻、容重较小、疏松透气、适宜植物的生长以及能够清洁环保等。

7) 喷灌设施。

主要使用的浇灌方法是滴灌方式、人工浇灌的方式以及微喷头喷灌的方式等, 通过这些方法可以使得土壤和水分对于屋顶的腐蚀以及渗漏的程度减轻。

8) 防风系统的设置。

通常情况下, 由于屋顶上风力相比平地来说较大, 所以需要在植被层的表面加一层砾石进行覆盖, 尤其是在植被屋面的周围。

2 外墙隔温

外墙保温主要是使用石板、天然木板或者各种人造板, 通过钉铆、胶粘合等方式在外墙上进行固定的装修工艺。外墙保温板材具体种类主要有:挤塑板、岩棉板等和石膏板、复合板、木板、胶合板、金属板、纤维板等复合工艺。外墙板材具有很多的优点, 比如:表面光洁平整、优良的化学稳定性、较高的耐火阻燃性、较强的保温性、强度高、硬度大、安装方便、清洗方便等等。由面板和骨架两部分构成外墙板材装修。骨架又分为金属骨架和木质骨架两种。一般的施工工序为:先进行放线定位、找平处理, 然后安装连接件、骨架、板材连接安装, 此后进行板缝、犄角的平面处理, 最后进行板面清理。从目前来看, 铝塑板为最常见的板材, 它自20世纪80年代末进入我国, 具有性价比良好、加工安装简易、丰富多彩的装饰效果、显著的节能环保性、高贵的气派等优点, 得到建筑外墙行业高度认可。

在我国, 由于光伏的建筑才刚刚开始, 所以其发展有着较为广阔的前景。我们把在实际工程之中累积的经验, 运用到不断的探索光伏建筑技术中, 进而可以创造出较为符合国情的光伏建筑设计全面的施工技术。外墙可以通过采用光伏电板当作遮阳板, 取代呈现锯齿的形状安装在建筑物的外部, 要求每块模板的晶片必须分开进行封装, 产生具有一定的视觉穿透性。这样才可以使建筑物的采光、通风、遮阳设计都处于较好的水平。而且光伏电板具有较高的保温特性, 可以取代普通的保温材料发挥作用。有效的利用建筑物外部面积, 产生环保清洁的电源为其建筑物提供电能, 依据各户分配的面积产生的电量可满足居住、办公、写字楼使用。依据国家电网政策, 光伏电源可并网使用。不仅可以保温而且还可以产生清洁能源。

3 地热能

所谓的地热能主要是利用地下水 (温度) 交换产生的压缩热量进行采暖或降温。地热能是可再生资源的一个重要组成部分, 受到了世界各国的关注。

中国地热能的利用现状如下:

1) 地热发电。地热发电成本多数情况下比水电、火电、核电要低, 设备的寿命长, 建设投资低于水电设备, 更不受气候和季节变化的影响, 供热、发电性能稳定, 对环境“零”污染。对于具有高温地热资源的地域, 地热发电、居民生活供暖、热水使用地热利用是首选。目前地热供热、电站利用的热载体主要是地下的天然热水和蒸汽。

2) 地热采暖与制冷。地热采暖初步投资较高, 但总成本只相当于燃油锅炉供暖的1/4, 燃煤的1/3, 零污染, 可不间断的提供热源。同时还可节省大量的能源、免去了运输费用和占地资源等, 社会经济效益显著, 是唯一理想的采暖能源。除用于生活取暖外, 还可利用地热给工厂供热源, 干燥粮食作物和副食品、食品加工, 还能作为工业生产如木材、造纸、制革、纺织、酿酒、制糖等生产的热源。我国利用地热供暖和供热水、发电发展十分迅猛, 在京津鲁等地区已成为新能源普遍利用的首选方式。

地热采暖与制冷、发电的发展得益于地源热泵技术的广泛应用, 截止2010年年底, 窝沟地区地源热泵面积已突破1亿多平方米, 总装机容量已达到近521万多千瓦, 每年以20%左右的速度递增。据不完全统计, 目前江苏省地源热泵工程有60多个, 供暖与制冷面积达75万m2。另外, 作为省会城市南京, 在浅层地热能的开发利用上规模也越来越大, 发展前景令人看好。

3) 地热还可用于医疗保健。地热在医疗领域的应用有着诱人的潜力, 目前热矿水被视为一种宝贵的新资源。地热水从很深的地下提取到, 常含有丰富的特殊的化学元素, 使它具有一定的保健疗效。

4 门窗节能

一般门窗在围护结构隔热、保温以及节能的环节是相对薄弱的, 在冬季, 由于门窗保温性能较差, 导致空调消耗能耗以及采暖消耗的能耗过高, 在夏季, 隔热性能较差导致室内热环境过高。在对房屋进行设计时, 我们将推拉门窗的设计替换为隔热型彩色铝合金推拉门窗, 因为隔热型彩色铝合金推拉门窗具有保温节能的良好性能。

4.1 技术要求

1) 采用穿条式的隔热材料。

2) 采用83系列的隔热型彩色铝合金推拉窗, 采用94系列的隔热型彩色铝合金推拉门。

3) 选用中空浮法玻璃的铝合金窗, 厚度为4.5 mm, 双层中空间隔8 mm。

4) 未经过面层处理的铝合金门窗型材, 实测最小壁厚:一般为铝合金门料:2.1 mm, 铝合金窗料:1.5 mm。

5) 密封材料:a.采用经过硅化的丙纶纤维密封毛条;b.采用硅橡胶热塑性密封胶条;c.密封堵件、密封垫片等必须符合密封的相关标准;d.采用硅酮结构的密封胶;e.五金件附件、以及紧固件的性能材料必须符合相关标准。

4.2 物理特性

1) 抗风压性能:不小于2 100 Pa。2) 气密性能:不大于7.0 m3/ (m2×h) 。3) 水密性能:不小于240 Pa。4) 保温性能:大于Ⅳ级。

使用隔热型 (断桥铝) 彩色铝合金门窗虽然比普通的门窗费用要高, 但是, 使用隔热型 (断桥铝) 彩色铝合金门窗, 有效的减少门窗对房间内空气渗透的热量损耗, 有效的提高了建筑房屋的保温隔热性能, 不仅提高建筑物房间内的实用性还能提高建筑的安全性, 美观性, 节约能源。

5 结语

建筑物的综合节能技术和新能源技术结合应用对现代文明具有着深远的影响, 在保护大自然的同时还能有效地节约和利用新型能源, 减少对传统资源的依赖, 解决未来日益贫乏的资源困难。因此, 建筑物的综合节能技术不断研发完善, 会得到广泛的发展。在不断促进社会经济的可持续发展的同时, 加速城市化的发展进程, 逐步实现祖国碧水蓝天的梦想。

参考文献

[1]周鸿春.促进建筑节能的对策建议[J].决策咨询通讯, 2009 (1) :90-91.

能源的综合利用与环境保护说课稿 篇2

氢氧燃料电池：2H2+O2=2H2O

二、酸雨的成因及危害

1。酸雨成因：a、硫酸酸雨

SO2+[O]=SO3

SO3+H2O=H2SO4

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3+[O]=H2SO4

b、硝酸酸雨

NO+[O]=NO22

2NO2+ H2O=HNO3+HNO2

2。酸雨的危害：

使大片森林死亡，农作物枯萎;使湖泊、河流酸化，毒害鱼类;加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程;危及人体健康。

三、温室效应的危害

地球上的病虫害增加;海平面上升;气候反常，海洋风暴增多;土地干旱，沙漠化面积增大。

四、新型能源

氢能、太阳能、地热、风能、生物能、海洋能

六、参考文献

【1】裴传友，熊言林，阮志明。检验烟花爆竹燃放中产生的的实验。设计与思考[J]化学教育，20xx，29(3)：59

【2】吴兴华，袁诗海。酸雨模拟实验设计。化学教学，20xx。 05：9―10

【3】陈锦。温室效应模拟实验的商榷【J】。化学教育，20xx，29(10)：61

【4】娄进，刘小敏。探究多彩的化学实验与教学设计。北京：北京师范大学出版社，20xx：71

【5】A。K。贝茨[美]。《气候危机――温室效应与我们的对策》。1992，03，第1版

【6】吕康社，王欣。新课程理念下开展STSE教育的思考[J]。陕西师范大学继续教育学报，20xx，(02)

能源的综合利用 篇3

发展节能型建筑是我国实现节约型社会和节俭型社会的重要组成部分。是建筑领域发展的战略性课题，是实现全行业可持续发展的极其重要理念及举措。节能型建筑不仅可以减少对能源的消耗，起到保护环境的目的。虽然节能型建筑在某种程度上会增加一部分初投资，但是可以极大降低运营成本和提高舒适度，就社会效应和经济效应而言，都是有益的。因此，在建筑设计中要集思廣益，以经济、环保、降低能耗为出发点和落脚点，全方位、多角度积的利用现有的建筑节能措施。

1、建筑节能的意义

能源问题是目前全世界面临的重要课题，是我国可持续发展战略中的攻坚性难题。建筑能耗占社会总能耗的30%以上，比例较大，因此建筑节能对节能型社会的建设意义重大。建筑设计作为建筑工程的先行环节，应该在准确计算的基础上，综合考虑各种节能方法、手段、和措施。因地制宜，以前瞻性、全面性、整体性等原则为准绳，大力推进我国的建筑节能建设。笔者认为，以我国建筑节能的现状为出发点，建立相关的规章制度，采取行之有效的措施，着力加大建筑节能技术的推广力度，推动全建筑行业的节能减排，对于建设‘两型社会具有十分重要的意义。

2、建筑设计中的建筑节能的现状分析

2.1目前，我国在建筑节能技术的应用上与发达国家存在着较大的距离，在研究、设计、施工和运营管理水平上，还有很多需要改善的地方。同时，也说明我们有极大的提升空间。我国在节能设计技术的推广过程中存在的问题主要有：缺乏较为完善的相关配套政策，管理体制和监管缺乏力度甚至缺失；国家和地方对于建筑节能的推广在资金投入上较少，奖惩机制不健全；建筑节能的基础研究水平还很低。

2.2应该看到，在改革开放以来的三十年来，通过相关从业人员的努力，我国在建筑节能技术上取得了一些进展，建筑节能的领域和范围都在进一步扩大，节能型建筑的数量也在逐年增加。同时，一些新型能源也得以在建筑上进行应用，总体形势是向好的，节能的综合效益越来越明显。

3、建筑设计中建筑节能的基本原则

3.1气候条件的适应性原则。我国地域辽阔，经纬跨度大，海拔差异显著。我国温度带，从北到南可以划分为5个：寒温带，中温带，暖温带，亚热带，热带。同时，我国东西的海洋性气候和内陆型气候差异也极为明显。气候适应性原则是建筑设计中建筑节能的重要原则，对于不同的温度带来说，气候条件存在着较大的差异，加上不同地区的建筑有着不同的地域特色甚至民族特色。因此，在建筑设计的过程中，就应该结合当地气候条件特点，充分地利用当地较为丰富且环保、可循环使用的自然能源资源，例如：太阳能、风能、潮汐能和地热等等。在可以避免极端气候调件的影响的前提下，在趋利避害的理念之上，结合建筑设计的总体结构特点，智慧的使用更利于节能、环保的建筑材料，提髙室内的舒适感。

3.2前瞻性原则。建筑设计建筑设计作为建筑工程最先具体实施的内容，应该在一开始就有意识的利用一切有利条件，大胆、创新的使用节能技术。在准确计算的基础上，降低可能带来的能源消耗。为行为节能提供条件。目前，在我国，由于设计时计算不准确，保险系数过大，造成个别建筑冬季过热、夏季过冷，甚至于用户长时间打开窗户，以使温度适宜。这不仅造成极大的能源浪费，也使得用户的舒适度反而是下降了。

3.3整体规划的原则。建筑工程中所述的整体规划原则，是指在建筑工程的勘验基础上，在设计、施工和管理的一系列过程中，全方位进行节能方面的思考和认识，全盘考虑，以使在各个步骤的实施中，均可进行有效的节能。从整体出发进行建筑节能的规划和实践，说到底就是一种宏观层面的管理，它更加侧重对于建筑设计的规划、整体结构的设想和反思，是整个设计过程不可缺少的环节。整体性的缺失或者不严谨，极易造成管理混乱，适得其反。因此，在设计时，必须在宏观层面多角度对建筑节能方式、方法深入的探索，细致的布局，充分考虑各环节特点，以保证整个建筑系统可以达到节能和保障舒适度的目的。

3.3多手段协同配合的原则。对建筑节能问题的探讨除了宏观层面的控制和管理，还需要对其进行系统的管理，即深入建筑设计的具体工作之中去，进行综合性地分析，不能够只是从某个环节入手，重视其中的一个环节，忽视了各个环节的衔接和系统性。从建筑物的勘测、选址、规划、设计至建造和使用一系列过程中，都要有意识的、积极的考虑节能的可能。比如：如何利用当地气候条件，哪些地方适用怎样的节能材料，可以将怎样的清洁可循环的自然能源充分利用，甚至是使用者管理可以发挥怎样的效果。

4、因地制宜考虑多种能源利用

4.1太阳能的运用。太阳能储量是无限的，不枯竭的能源，是公认的最有前途、最方便、清洁的能源，存在是普遍性、开发的清洁性、消费的经济性、使用的安全性、无限的循环性使得太阳能的性价比极高。尤其在我国西部高原地区，日照时间长，人员分散广，非常适宜利用太阳能。

4.2风能的运用。风能的储量极大，是人类可控能源中最丰富的能源之一，全世界每天燃烧煤炭所获得的能量，不及同一时刻风能的1%。合理利用风能，可以减少污染，降低我们对矿物能源的依赖，减少能源短缺带来的压力。对于建筑工程而言，也是一种非常重要的可利用资源，使用起来相对便捷，更环保清洁。建筑工程中，风能的使用主要是将风能通过能量转换的设备，变成可利用的电能，在其它电能消耗单位上使用。风能的另外一个特点，就是它经常是与太阳能有极好的互补性，例如在阴雨天的时候，太阳能一般较差，而此时常常是风力较大，此时就可以较多的利用风能；而在晴天，风力相对不足的时候，又是太阳能最为充足的时候。如果条件容许，可以利用两者的交替补充性，有效降低建筑工程的使用耗能，保证能源持续地、不间断地运行。

4.3地热能的运用。所谓的“地热能”，一般是地下水通过吸收地壳中浅层岩浆的热量，成为温度较高的地下水，而我们将其转换为可以利用的能量。地热资源也是一种相对洁净环保且可循环使用的能源，它在我国分布较为广泛。地热能在建筑工程的使用中，也是一种非常重要的资源。与太阳能、风能一样，它们都是属于可再生能源。但是，我国的很多地方地下水温度不高，地热品味偏低，可以考虑地源热泵等补充方式，提高能源品味，以达到节能的目的。

5、结束语

建筑设计作为建筑的重要环节，也是最先实施的环节，应该具有前瞻性、先进性和严谨性，在准确性的基础上，因地制宜的综合考虑各种节能措施和综合利用绿色环保能源。为实现我国的‘两型社会建设做出切实的贡献。

能源的综合利用 篇4

关键词：污水处理厂,能耗,节能,能源及污泥综合利用

目前,国内外对污水处理能耗以及运行优化研究相对有限,滞后于水质特性相关的机理和应用研究。Owen W F[1]以直接能耗和间接能耗的概念,阐述和比较了各种污水处理与污泥处理工艺。Karlsson 提出了潜在耗氧势概念,研究了氮磷排放导致藻类生长在环境中分解所需耗氧的二级需氧要求。国内的羊寿生对我国典型一级、二级污水处理厂各单元进行过能耗估算,给出了估算值[2],但未揭示各部分能耗的影响因素,也未根据各部分能耗的特点给出估算值和未揭示不同单元的能耗特点,不利于进行进一步节能潜力和节能途径的分析研究,不便作为能耗管理的依据。在此基础上,许多研究者做了进一步研究[3,4]。

污水处理厂的能耗包括电耗与热耗,其电能的主要来源为外部电网,热能消耗主要用于污泥加热及厂区供热。污水厂热能来源为外部供热管网、厂内利用外来燃料或厂内沼气产生的热量。

1 污水处理厂的一般工艺流程及耗能设备

目前,城市污水处理厂均采用以生物处理工艺为主体的二级或二级以上处理工艺。该工艺是指将二级出水再通过絮凝、过滤方法进一步去除水中的悬浮物和少量有机物,使其达到回用目的,工艺流程见图1。

污水处理厂的耗能设备有:粗细格栅、污水提升泵、曝气沉砂池吸砂泵、初沉池刮泥机、二沉池刮吸泥机、浓缩池刮泥机、鼓风设备、回流泵、加药设备的搅拌机、消化池的污泥加热设备、污泥泵、脱水和照明设备。其中,主要的耗能设备是污水提升泵、回流泵、鼓风机和污泥加热设备。

2 主要设备的能耗

在污水处理厂中,由于处理工艺的差别,非主要设备不尽相同,其能耗相对较小,因此不进行详细计算,通常非主要设备的耗能量不会大于污水厂总耗能量的30%[5]。

2.1 污水提升泵和回流泵的耗能

污水提升泵是污水处理厂预处理段的主要耗能设备,它与回流泵(包括混合液内回流泵和污泥外回流泵)一样,与要求的提升高度有密切关系,其耗能量估算公式为[3]:

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式中,N为配用电机功率(kW);r为污水比重,取9.8×103N/m3;Q为污水流量(m3/s);h为污水提升高度(m);η1为水泵效率,取0.65—0.85;η2为电极效率,取0.95。在污水处理厂的设计中,污水提升泵是按最大流量进行配置的,而回流泵则是根据污水平均流量与设计回流比配置的。

2.2 鼓风机的耗能

鼓风机是污水处理厂中耗能最大的设备,主要是为曝气沉砂池和生化池提供所需的空气。城市污水处理厂常用的鼓风机主要为离心鼓风机和罗茨风机。离心鼓风机与离心泵的工作原理相似,噪音小,风量、风压可调,但效率低,一般用在生化池的供气上;罗茨风机的噪音大、效率高,但风量、风压不可调,一般用在曝气沉砂池的供气上。鼓风机的能耗与供气量和出口风压有关,一般根据供气量和出口风压选定设备能耗。在曝气沉砂池中,鼓风机的供气量与水量有关,出口风压则与有效水深和管路损失有关。在生化池中,鼓风机的供气量不但与水量有关,而且还与有机污染物去除量、风压与有效水深和管路损失有关。

2.3 污泥消化池的能耗

污泥消化池的能耗表现为新鲜污泥的加热、消化池壳体的散热和管道部分的散热,其计算过程为[6]:

新鲜污泥的加热量:Q1=VC(T1-T0) (2)

式中,Q1为新鲜污泥加热量(kJ/h);V为新鲜污泥体积(m3/h);T1为消化温度,取35℃;T0为新鲜污泥温度(℃);C为污泥比热,取4.18×103kJ/(m3·℃)。

壳体的散热量:Q2=Fk(T1-T2) (3)

式中,Q2为壳体散热量(kJ/h);F为壳体总面积(m2);k为传热系数(kJ/(m2·℃)),一般为1.67—2.51;T2为环境温度(℃)。

管道散热量:输泥管道的散热计算是比较复杂的,且散热较小,故管道的散热量可用Q1、Q2之和的10%计入,即Q3=0.1(Q1+Q2)。污泥消化池的总能耗即为上述三项之和。依据德国的污水处理厂运行情况统计[7],用于污水生物处理过程的电耗约占全厂用电的70%、污泥处理电耗占20%、其他用电占10%。国内部分污水处理厂设计的能耗见表1(未考虑污泥消化的能耗)。由表1可见,污水提升和鼓风供气的电耗占污水处理厂污水处理耗电量的60%以上。

注:括号内为能耗所占的比例。

3 污水处理厂的节能

3.1 污水提升的节能措施

污水提升泵站是污水处理厂的能耗大户之一,占污水处理电耗15%以上。因此,泵站的节能对降低污水厂的能耗具有重要意义。提升泵的节能首先应从设计入手进行节能设计,对已投产的污水厂仍能通过加强管理或更换部分设备进行节能。

精确计算水头损失,合理确定泵扬程:从(1)式可见,当r、Q一定时,N与h呈正比,因此降低泵扬程的节能效果显著。目前在进行污水厂设计时,水头损失估算普遍偏高,导致泵扬程计算值偏高。降低泵扬程可采取以下措施:①总体平面布置要紧凑,连接管路要短而直,尽量减少水头损失。②改非淹没堰为淹没堰[8],落差可由35—40cm减少到10cm。

水泵梯级搭配:目前污水处理厂水量往往随时间、季节波动,并在污水处理厂运行初期水量也会与设计水量有较大的差距。在这种情况下,污水处理厂运行初期可按污水提升泵的大小进行泵梯级搭配,这样就可保证泵站集水池中的水位长期稳定在高水位上,从而使水泵的工作扬程减小,最终达到节能目的。

3.2 曝气系统的节能

选择高效率的曝气设备和鼓风设备:鼓风曝气设备主要有微孔气泡、中气泡、大气泡和水力剪切等几种类型。其中,微孔曝气具有气泡微小、比表面积大和氧转移效率高等特点,通过提高氧的传质效率起到节能效果。如绵阳塔子坝污水处理厂、长沙第一污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂等污水处理厂均采用微孔曝气器进行曝气。鼓风设备是活性污泥法生物处理的主要动力设备,因此选择高效的鼓风机也是污水处理厂节能的一个重要环节。通过变频等技术手段提高鼓风机的运行效率,使曝气设备一直能在较高的状态下稳定运行,起到节能效果。目前,一般多采用离心式鼓风机并辅助变频控制。因为离心鼓风机不但效率高,而且还可根据水质、水量的变化调节风量,避免能量损失。

曝气器的合理布置:活性污泥法的曝气器应根据生化池内的微生物反应规律布置,使供气量在曝气池的各段内与该段微生物反应的需氧量相适应。如采用传统活性污泥法就应布置成渐减曝气的形式;否则,就会出现前段供氧不足,后段供氧过剩的现象,既不节能又影响处理效果。采用阶梯式曝气方式可使池内形成局部混合,提高充氧效率。此外,布满曝气池底部的微孔曝气系统比传统曝气方式的传氧效率有很大提高。

根据生物曝气池对氧的实际需要自动调节供气量:污水处理厂的进水水质和水量是变化的,需要调节控制曝气量,以适应其变化。由于曝气的目的是保证曝气池中有一定的溶氧浓度,因此可根据曝气池中的溶氧浓度调节曝气量。实践证明,根据溶氧浓度调节曝气量可节省空气量10%[9]。溶氧控制方式主要有:①直接控制。在完全混合式曝气池中的任何一点设置溶氧仪,按设计的溶氧浓度(0.5—2.0mg/L)调节曝气量。这种方式不适用于推流式曝气池。②气水比控制。根据污水量的变化按固定的气水比调节供气量,使溶氧浓度维持在一定的范围内。由于这种方式的气水比是固定的,所以对水质和水温的变化适应性较差,处理效果不稳定。但这种方式简单、易操作,而且投资较少。③溶氧多点控制。推流式曝气池可认为是一系列串联的、独立的池子,在每个单独的池子中按混合液的需氧量各不相同,因此采用上述单点溶氧控制不是最佳的方法。最好的方法是将曝气池分为几个控制区,在每个控制区均设置溶氧监测仪,实现溶氧多点控制,按各控制区所需的溶氧浓度控制鼓风机的运行,以达到按需供气的目的,最终达到节能和保证出水水质的双重效果,溶氧多点控制具有较好的节能效果。

3.3 污泥消化池的节能

目前多数污水处理厂对污泥的处理采用浓缩减容并外运至垃圾填埋厂填埋的处理方式,但污泥消化的深度无害化处理是必然的趋势。污泥消化的能耗主要包括对污泥加热并保持其消化温度为35℃所消耗的能量。其节能主要可考虑:①选择效率高、能耗低的加热设备。②对污泥消化壳体和污泥输送管道系统采取保温措施,尽量减少热量散失。

4 污水处理厂能量及资源回收再利用

污水处理厂拥有的能量主要为污染物所含的潜能,如按我国目前的污水水质标准折算相当于COD约21.9kg/(cap·a) ,将其转化为能量则相当于87.5kW·h/(cap·a)[7]。由此可见,污水中蕴含的能量是极其丰富的,有必要对其进行回收再利用。污水中有机污染物所含潜能的工程利用主要是通过对所产沼气的利用来实现。沼气是污泥厌氧消化时产生的消化气,主要成分是甲烷气体,约占60%,其燃烧热值约为(2.10—2.52)×104kJ/m3[10]。将沼气用于发电可回收大量电能,同时还可利用沼气发电机的冷却水和废气的热量给消化池加温或生产热水。一般大中型城市污水二级处理厂的沼气发电量可补偿全厂用电量的30%。由此可见,沼气发电对降低污水处理厂的动力费用具有重要意义。

4.1 沼气燃烧利用

许多污水厂利用污泥消化所产生的沼气烧锅炉为污泥消化池加热或为污水厂生活提供炊事、采暖、洗浴的热源。这种沼气利用方式系统组成简单,应用工艺成熟,沼气的能量利用率高(约为70%—90%,因设备不同而异),运行管理及维修和维护方便。

4.2 沼气发电利用

沼气发电机发电:沼气可作为往复式发动机和汽轮机的主要燃料来源,以发动机的动力来驱动发电机发电,将沼气的化学能转变为电能。如高碑店污水处理厂在二期工程中将污泥消化产生的沼气用于发电,共设置了3台沼气发电机,其总发电量2000kW,所发电量并入市政公用电网。沼气发电系统在运行中产生的大量余热可作为加热污泥的热源,这将节约大量热能,达到节省能降耗的目的。图2为沼气回收发电的能源利用流程图。

沼气燃料电池:燃料电池是一种清洁、高效、噪音低的发电装置,近年来日本和欧美国家包括国内许多学者都做了大量研究[11,12,13]。沼气燃料电池是将沼气化学能转换为电能的一种装置,它所用的“燃料”并不燃烧,而是直接产生电能。沼气燃料电池系统一般由3个单元组成:燃料处理单元、发电单元和电流转换单元。与热机效率不同,燃料电池能量转换的效率不受内燃机因素的限制,其值等于电池反应的吉布斯焓变ΔG与燃烧反应热ΔH之比,可达90%左右。若考虑电动机、传动系统的效率,系统的发电效率可达40%—60%,有废热回收系统的总能量利用率可达70%—90%。

污水处理微生物燃料电池:微生物燃料电池是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能的一种装置,它可将废水中的有机污染物转变成电能,并同时处理废水[14]。燃料在微生物的催化作用下在阳极室中被氧化产生的电子通过位于细胞外膜的电子载体传递到阳极,再经过外电路到达阴极,质子通过交换膜或直接通过电解质达到阴极,氧化剂在阴极室与质子和电子反应生成水,从而实现蓄电放电过程。微生物燃料电池是燃料电池中特殊的一类,它利用生物催化剂将化学能转变为电能。微生物燃料电池的发展潜力很大,目前输出功率比较低,运行成本较高。若能降低成本,势必为废水处理节省大量的投资及成本。随着生物电化学、修饰电极及燃料电池的深入研究,必将推动从废水中回收能源的微生物燃料电池技术发展。

污泥的资源回收利用技术: 每年我国城市污水处理厂产生的污泥量都在以10%的速度增加,对污泥的处理处置费用也是污水处理厂正常运行的一大开支。传统的污泥处理方法是填埋法,一方面占用大量土地,另一方面渗滤液、臭气等易产生二次污染。无论从环境效益和经济成本来讲,该方法都不是首选方法。在诸多污泥综合处理及资源利用方法中,生物堆肥和焚烧后的污泥资源利用是研究得比较多的方法,也是相对“绿色”的方法。堆肥是可资源化利用的处理方法。污泥中含有丰富的有机物和一定量的纤维素、木质素以及N、P、K等营养元素和植物生长必需的各种微量元素Ca 、Mg、Zn、Cu、Fe 等,若能进行适当加工处理、综合利用,可实现污泥的资源化,充分发挥消除污染、保护环境的作用。利用纸浆污泥和烟草废料的联合堆肥处理研究表明,不同菌株的协同作用加快了处理速度,降低了物料含水量,提高其过程效率。发酵后得到的有机物可作为无公害生产用肥的原料[15] 。生物堆肥处理的成本相对较低,有利于推广,是污泥实现稳定化、无害化、资源化、减量化的重要方法。

焚烧对污泥减容减量化程度很高,可彻底解决污泥的污染问题,然而设备投资大、运行费用高、能耗高、可产生一些气态污染物等缺点限制了其推广应用。国外学多学者对焚烧后的污泥做了大量研究,在碱性条件下用水热处理焚烧后的污泥可制备沸石分子筛,如A型沸石。分子筛广泛用于石油、化工领域,也常用作吸附分离及催化剂的载体,这在很大程度上提高了污水处理厂污泥的资源回收利用价值。污水处理厂的污泥含有大量的有机物,其含碳量相对较高,一些学者利用低温低压水热碳化方法增加污泥的含碳量和热值用于燃料和发电[16]。该技术在德国、日本已经有相关专利和文献报道,离大规模工业化还有待观察,但为污泥的资源化利用提供了新的途径和思路。

5 结论

浅谈可再生能源的利用 篇5

浅谈可再生能源的利用

文章从太阳能、地源热泵、生物质量、水能及风能进行论述,说明实现建筑节能要从节约能源与开发和利用能源入手.以实现可再生能源在建筑中的应用.

作 者：陈惠君 Chen Huijun  作者单位：运城市建设局规划管理处,山西,运城,044000 刊 名：科学之友 英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS 年，卷(期)： “”(23) 分类号：X785 关键词：可再生能源   利用   山西   经济建设  

能源的综合利用 篇6

2012年12月21-22日, 中国煤炭加工利用协会在上海召开了2012年度煤炭工业能源消费暨综合利用统计年报布置会, 来自山东、山西、河北等省区的24家重点煤炭企业的分管处长及煤炭企业能源统计人员参加了会议。

会议主要通报了2011年度煤炭工业能源消费暨综合利用统计工作情况, 学习了刚刚发布实施的《煤炭企业能源消费统计规范》, 布置了2012年度能源消费暨综合利用统计报表填报汇总工作。协会节能与综合利用部领导在总结讲话中希望全体代表回到单位后, 积极向主管或分管领导传达会议要求, 确保2012年度煤炭工业能源消费暨综合利用统计年报汇总工作顺利完成。

能源的综合利用 篇7

陶凤鸣主任委员在报告中分别从3个方面分析了当前煤炭行业形势及经济运行情况, 包括2010年上半年原煤产量、铁路运量、煤炭进出口量、库存量、煤炭平均售价、吨煤成本、应收账款、企业规模效益、煤炭采选率和安全情况, 并分析了煤炭运行指标的特点;宁宇院长介绍了专业委员会近年来工作取得的成效, 分析了煤炭行业所面临的严峻形势, 指出煤炭工业进一步发展的出路在于全面提高煤炭资源综合利用的技术和能力, 依托资源综合利用和节能及新能源开发利用等技术途径和手段, 整体推进节能减排工作。

哈尔滨工业大学同为电气股份公司、北京加朗传奇新能源公司、开滦集团、山西焦煤集团公司、煤炭科学研究总院煤化工分院、中国矿业大学、山东科技大学等企业、科研院所及院校的代表分别在会上介绍了有关新的技术和设备的研制发展情况;部分委员就大家所关心的问题在会上发了言。会议还讨论了专家委员会2012年工作计划, 总体目标是, 要站在全行业的高度, 统筹矿区煤及与煤共伴生资源的综合开发利用, 发展循环经济, 促进节能减排;推进绿色开采, 建设生态矿山;推进煤炭清洁高效利用, 实现高碳产业低碳利用, 促进资源开发、环境保护与节能降耗协调发展。

新能源的开发与利用 篇8

人类社会进入21世纪之后, 随着经济稳步快速发展, 能源耗费呈现空前增长态势, 大量不可再生资源已开采殆尽, 资源瓶颈制约日益突出, 人类迫切需要改变传统的能源消费模式和消费结构。

1 国内新能源的基本情况

新能源一般是指除煤炭、石油、天然气等传统能源以外、直接或间接地来自太阳或地球内部所产生热能的各种能源形式。相对传统能源而言, 新能源一般具有以下特征:第一, 尚未大规模作为能源开发利用, 有的甚至还处于初期研发阶段;第二, 资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别;第三, 开发利用技术复杂, 成本较高;第四, 清洁环保, 可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放;第五, 资源量大、分布广泛, 且大多具有能量密度低的缺点。

2 新能源相较于传统能源的优势

2.1 地域分布均衡、资源蕴藏量大

相较于传统的石化能源, 新能源的分布比较均衡, 且含量巨大。以太阳能为例, 太阳所辐射的能量经过八分钟到达地球之后仍存有原始能量的约20万亿分之一, 我们可将地球上石油、天然气、铀矿以及煤的储量折合为太阳到达地球的能量进行对比分析, 石油等效为3天, 天然气为1天, 铀矿大约为1个星期, 煤大约为1个月。由此可见, 太阳能作为新能源的成员之一, 其开发潜力是无限的。

2.2 清洁、环保、可再生

传统能源如煤、石油等化石能源在利用过程中会释放大量温室气体和有害物质, 给环境造成伤害, 而绝大部分新能源在生产和使用过程中不会产生和排放有害物质, 属于环境友好型能源。

3 中国新能源发展面临的问题

3.1 政策问题

国家和政府的法律政策导向对新能源发展起着至关重要的作用, 但是我国新能源的相关政策体系还不完整, 新能源发展的政策缺乏配套性、衔接性, 特别是缺乏细则。此外, 各地政府缺乏相应的法律政策, 不能很好地贯彻中央的政策, 形成促进新能源产业发展的良好政策环境。

3.2 技术问题

虽然我国拥有巨大的生产新能源的自然优势, 但在技术领域与国外先进技术水平仍有较大差距。在新能源几大关键技术和设备领域, 我国都严重依赖国外, 高技术含量、高附价值的设备和材料几乎全部依赖进口。关键技术的缺乏极大地阻碍了我国新能源产业竞争力的形成。

3.3 人才问题

按照新兴产业的发展规律, 人才队伍培养和聚集至少需要20~30年的时间。虽然经过近几年的发展, 我国在发展新能源方面已经具备了一定的人才队伍基础, 但许多技术人员来自于新能源相近领域的专业人员, 没有接受过系统的技术学习和培养。整个产业的高端技术研发、技术管理方面的复合型人才大量缺乏。

3.4 市场开发和发育问题

虽然我国已经制定了一些新能源产品的相关标准, 但从整体上来说, 缺乏系统的技术规范, 尤其是缺乏产品质量国家标准、认证标准以及相应的法规和质量监督体系, 影响了市场的扩大。同时我国新能源市场规模不大, 与其成本过高不无关系。

4 完善新能源产业发展的有效措施

4.1 政府加强宏观调控, 推行鼓励政策

好的政策对整个行业的发展起着至关重要的作用, 笔者建议政府对此进行全面的分析, 并时刻保持对全球新能源发展形势的关注, 以此来作为参考并实施动态调整, 加强相关法律法规建设, 将新能源的管理细化。

4.2 构建一支专业化的人才队伍

从任何方面来看行业的竞争必然是人才的竞争, 有了充足的人才储备, 才能获得更大的战略发展空间, 为了让新能源产业的发展达到更高的层次, 培养高水平、高素质的人才队伍势在必行。

4.3 规范市场秩序, 完善相关标准

虽然目前我国制定了一些行业标准, 但从整体上看依然缺乏规范整个新能源行业的具体细则, 而这会导致市场秩序的混乱, 所以笔者建议国家根据行业情况制定技术规范, 认证体系等相关细则。

4.4 优化产业投资, 加强成本控制

从设计上进行优化, 加强对产业成本投入的控制, 加大核心技术投资, 加强技术研发力度, 形成自主知识产权来降低整体成本, 从而提升整体的经济效益, 推动行业的发展。

5 结语

中国新能源资源十分丰富, 实现新能源的有效开发能够在一定程度上满足国家的能源需求。但是, 新能源的开发利用难度大, 必须创新理论, 应用新技术、新设备进行规模生产。目前中国新能源的开发利用大多经济效益较低, 政府需要通过正确引导, 促使各大能源企业加大投资力度, 使新能源得到有效开发, 实现中国能源生产的可持续发展。

参考文献

[1]李春曦, 王佳, 叶学民, 等.我国新能源发展现状及前景[J].电力科学与工程, 2012 (4) :99-101.

[2]乔桂银.我国新能源产业发展的基本情况.存在问题与对策研究[J].生产力研究, 2012 (10) :112-114.

[3]“十五”国家高技术发展计划能源技术领域专家委员会.能源发展战略研究[M].北京:化学工业出版社, 2004.

谈谈能源利用的三步走 篇9

大自然赋予我们的能源有很多,大致可以分为两种。一种是化石能源包括:煤炭、石油、天然气、核裂变材料等。另一种是清洁能源包括太阳能、潮汐能、风能、生物质能等。近年来,化石能源的短缺和其在利用中产生的严重污染、温室效应已经成为世界关注的焦点。由于技术落后,中国传统的发电生产中,火电(完全燃煤机组)发电占所有能源发电的82.9%,水电占15%,核电占1.9%,太阳能、风能、生物能及其他可再生能源只占发电能源的0.2%。由此可以看到,火电的利用是中国能源利用的绝对主力。要保证经济的发展,最大程度的保护环境,降低火电的利用比重,就必须提高清洁能源的利用份额,开发利用新能源,提高能源的使用效率,同时提倡低碳高效的经济生活,这三步走将成为相当长时期内人们生产、生活的主旋律。

一、第一步走,化石能源和生物质能源利用的紧迫性

人类在改变生活条件,促进经济发展的过程中,能源一直扮演着重要角色。中国能源形势一直不为乐观,结构失衡。据国际能源专家推测,中国煤炭、石油、天然气的存储采比分别是82年、15年、46年。今后,一方面要大力节约能源和开发清洁能源,另一方面还要不断探明新的化石能源来支撑经济的发展,但从人类长河中看,化石能源毕竟是有限的,只够我们使用很短的时间。况且化石能源在满足我们生产、生活之必须外,还会带来严重的环境问题。污染、酸雨、二氧化碳造成的温室效应等日趋严重,不容忽视。受传统生活方式影响,中国是煤炭生产和消费大国,每年标准煤用量很大,在所有能源消费结构中,煤炭用量占到能源结构的一多半以上,而煤对大气的污染是最严重的。另外,在中国广大的农村,传统的生物质能的利用比较广泛,这部分能源比重占能源结构的15%,但这部分能源是靠低效、高污染的低级燃烧方式获取的,比如燃烧麦秸秆、玉米秸、树枝、柴草等。这种能量的取得,常常会造成严重的水土流失和大气污染。面对严峻的形式,保护生态环境,降低化石能源和生物质能源的使用量,开发新的可再生利用能源,已经迫在眉睫。

二、第二步走,新能源开发利用的优、缺点

新能源和可再生利用能源,包括太阳能、空气能、潮汐能、风能、生物质能、地热能等,这些能源的开发利用,在中国目前的能源结构中虽然比重不大,但却让我们看到了能源领域的新曙光。长久以来我们一直在寻找稳定而充足的能源供应来满足发电、热水、运输及农村能源的需要。可再生能源可以弥补化石能源的不足,有利于能源经济和环境可持续发展。可再生利用能源,清洁无污染发展潜力很大。是一种取之不尽用之不竭的能源。但目前中国新能源的普及还不够广、虽然发展较快,但所占能源结构的比重还是很低。造成这一状况的原因主要有:

1. 科学技术能力还很低,对技术含量比较高的课题没有

攻破,比如空气动力的应用、磁动力的研究等,很多难题还没有解决。在诸多新能源中,真正可以规模化利用的能源并不多,很多课题都还在试验中,从科学技术到生产力的转换还需要时间。另外,目前中国新能源在开发利用中还不能做到多地域间能源互补、综合利用,开发过程中浪费较为严重,区域间协作较差,比如风电的起步,从资金和技术方面都有要求,需要和大电网协调关系,因地域关系分散作业成本会很大,直接造成一些发展风能的小企业和村镇企业难以维系,甚至倒闭。

2. 中国可再生能源的资源丰富,能源的需求量也很大,但可再生能源能否得到利用,价格是一个瓶颈。

除技术原因外,新能源的推广与国家相应的优惠政策不到位也有关。新能源的前期开发和研究的成本较高,个别新能源的维护成本也很高,所以人们一度称新能源为“贵族能源”。太阳能热水器是中国利用可再生能源的成功典范,但太阳能产品的价格很高,百姓难以接受。目前国家对太阳能产业没有优惠政策,尤其在税收方面,优惠政策没有把太阳能热产业包含进去。价格高,造成太阳能产品的需要量大,但人均拥有率较低。再比如潮汐能电站,它的维护在目前的科技水平下很难实现,潮汐能海下发电设备多为一次性的投入较多,发电成本在可再生能源中是最高的,这些因素使得很多潮汐能产业发展不起来。

3. 中国可再生能源受自然环境影响比较大,资源分散、分布不均衡。

有的地方风力较小,有的地方光照条件差;内陆地区无法发展潮汐能;生物质能利用多在农村,具有能量密度低,资源分散不集中,难以集中收集利用;中国西部荒漠地区面积广阔,可再生能源丰富而巨大,但由于环境艰苦,给人们的生活和工作造成困难等等。这些自然条件从客观上制约了可再生能源的发展。加上这种能源一旦开发很难储存、运输,妨碍了大规模的应用。

所以,任何一种能源的开发与利用都有利有弊。在目前状况下,提倡节约能源、低碳环保就显得尤为重要了。

三、第三步走,节约能源从现实的生产、生活做起

1. 节能从点滴做起。

“清明烧纸还是献花?”“上班走路还是开车?”“爬楼梯还是坐电梯?”“室温26度还是24度?”……在能源如此紧张的今天,这些贴近生活的小事,逐渐成了时下越来越多的人认真考虑的问题。人们开始关注能源和环境,绿色、低碳、环保的字眼慢慢走进了人们的生活,而且越来越细化,从拒绝使用一次性筷子、到每周少开一天车,从拔掉电源上的插头,到无纸化办公,从多种一棵树,到少抽一根烟,节能已被老百姓关注、并接受。

点开“碳排量计算器”的网络页面,会冒出一堆大家关注的节能问题,比如,你家里是否使用节能灯泡?你每年搭乘飞机的总次数是多少?淘米的水你墩地了吗?煮豆子前你先泡豆了吗?你是否少买一件T恤衫,多栽一棵香樟树等等。只要耐心回答完问题,计算器即会算出一定时期内你制造的二氧化碳数量。帮助人们认知各项数据在减排中的重要性,“低碳”是种境界,核心就是节能。

2. 在生活中寻找节能产品。

化石能源的短缺和枯竭,给用油作支撑的行业,特别是交通运输业带来挑战,导致车用能源转型已成必然,并引发了混合动力车、纯电动汽车、磁动力自行车研发的积极性。随着技术的不断成熟,靠着低能、低排量的优点,很可能实现产业化和规模化。近年来,中国国家攻关计划、清洁汽车行动、电动汽车重大科技专项的实施,极大地推动了中国节能和新能源汽车的技术变革。中国汽车也在燃气汽车、节能环保汽车关键技术上取得了突破性进展。人们积极购买节能汽车,已经成为一种生活时尚。

3. 中国目前的可再生能源对国家能源需求的贡献度还很

小,从解决近期的能源需求矛盾来看,可再生能源还很难发挥很大的作用,可再生能源的优势在于环境性和可持续性,但这种优势的价值目前还只体现在社会效益方面,无法与经济效益联系。技术和成本是制约再生能源发展的两个关键因素。中国在能源利用上采取的是“大棒加胡萝卜”的机制。对严重污染环境的企业和用油大户,实行打压、重罚、甚至取缔的政策。对于节能环保的项目或是企业,采取大力支持和辅助的政策。2005年国家出台了《可再生能源促进法》,推进了绿色产业的发展,使其有了立法上的支持,实现了从科学技术到生产力的良性循环。

结论

综上所述,能源的合理利用,离不开高效、减量使用化石能源、加大科技攻关降低成本,发展可再生利用能源,在全社会提倡节能减排的生活理念,使可再生能源真正成为朝阳产业,三者缺一不可,在相当长的历史时期内三者会并存发展。这三步并走的局势,是能源发展之必须,也是能源保护之必然。

摘要：能源是人类生产、生活中赖以生存和发展的重要物质基础,是国民经济的支柱。面对当前化石能源的逐步枯竭和利用中带来的严重环境污染,如何高效、并逐步降低使用化石能源、开发清洁新能源、提倡低碳简约的社会生活,这三步走将成为当今世界能源界永恒的主题。

关键词：化石能源,新能源,节能减排

参考文献

[1]穆献中.新能源和可再生能源发展与产业化研究[M].北京:石油工业出版社,2009:1.

[2]朱四海.电力节能减排[M].北京:中国电力出版社,2010:2.

浅析生物质能源的开发利用 篇10

1 燃料酒精

自从20世纪70年代能源危机以来, 人们开始寻找新的可再生燃料来代替石油。利用廉价的生物质生产燃料酒精是解决世界能源危机的最有效的途径。

传统上利用生物质来生产燃料酒精主要有两种工艺:干法制燃料酒精和湿法制燃料酒精。干法燃料酒精制备工艺如下:玉米→清理→碾磨→蒸煮→糖化→发酵→蒸馏→酒精→脱水→燃料酒精。

湿法燃料酒精制备工艺如下:玉米→浸泡→碾磨→精磨→筛分→离心→淀粉→糖化→发酵→蒸馏→酒精→脱水→燃料酒精。

随着研究的深入, 当前以秸秆等废弃生物质为原料生产酒精是制备燃料酒精最新最有前途的方法, 这是因为秸秆类生物质是地球上最丰富的可再生资源, 但是目前仍有大部分未得到很好利用。但是, 秸秆这类生物质中的木质纤维由木质素、半纤维素、纤维素组成, 它们相互缠绕, 而且纤维素结晶度高, 一般不易被微生物降解, 所以首先必须要对秸杆进行预处理, 目前最有希望应用于工业生产的是稀酸预处理和蒸汽爆碎处理。其次, 利用秸秆生产燃料酒精还要找到高效的纤维素酶, 纤维素酶是水解木质纤维酶的总称, 它包括至少3种酶即葡萄糖内切酶、葡萄糖外切酶和β-葡萄糖苷酶。配齐上述3种酶, 才能使木质纤维素完全降解为单糖。最后还要解决酒精发酵的问题, 理想的生物质乙醇发酵菌应能发酵所有生物质来源的糖, 但是由于酿酒酵母没有将木糖转变为木酮糖的酶, 因此不能利用木糖, 而木糖在生物质降解糖中的含量一般高达30%左右, 因此使生产酒精的微生物能利用木糖是生物质酒精的又一关键。

根据当前国内外的研究, 秸秆生物转化生产燃料酒精可能实现的工业途径如下:

秸秆→蒸汽爆破预处理→热水提取→纤维素→酶解→糖液→发酵→脱水→燃料酒精

目前我国加大了对以秸秆为原料生产燃料酒精的投入和攻关力度, 正处于科技突破和实现工业化的前夕, 相信在不久的将来, 我国生物质生产燃料酒精的工业化将处于国际领先地位。

2 生物质热解

生物质热解技术就是在隔绝或少量供给氧气的条件下, 加热分解的过程。根据温度、加热速率、固体停留时间及固体粉碎程度等条件可分为慢速热解、快速热解和瞬时热解。生物质热解过程和产物组成主要受生物质类别、催化剂、热解温度、热解压力、升温速率和气相滞留期等的影响。

热解的产物通常含热解气体、热解液体和焦油三类。其中, 热解气体必须经过加工改进后才能利用。为了提高生物质热解燃气热值, 通常采用催化剂的方法, 将燃气中的CO和氢气转变成甲烷, 通过甲烷化显著改善了燃气质量, 提高了燃气热值。

热解液体主要是指在缺氧或完全无氧的条件下生物质发生热降解反应, 热解蒸气经快速冷却得到的液体生物油。生物油是棕黑色黏性液体, 热值达20~22MJ/kg。其用途十分广泛, 可以替代燃油用于锅炉等燃烧设备, 经催化改良以后可替代柴油和汽油用于内燃机, 还可以提取或衍生出包括食品调味料、合成树脂及肥料等的多种化工制品。

我国是一个农业大国, 有丰富的农业废弃资源。我国农村可以利用的生物质资源每年约有7亿吨左右, 但利用率很低, 且因不正当处置而污染环境。采用生物质热解技术不仅能够有效处理这些废弃物, 而且过程几乎无污染, 其产品对农村还具有深远的意义, 如生物油不但可以发电, 缓解农村地区特别是边远地区用电难的状况, 而且还可以从中提取出各种实用的化工产品, 具有良好的社会经济效益。

3 生物制氢

氢是十分理想的载能体。它在燃烧时不产生任何污染物, 甚至也不产生二氧化碳, 只生成水。氢气与传统的能源物质相比, 还具有能量密度高, 热转化效率高等优点。所以氢被看作是未来理想的洁净能源, 有“未来石油”之称。

生物质制氢技术可以分为两类, 一类是以生物质为原料利用化学原理和技术制取氢气;另一类是利用生物途径转换制氢。由于化学方法制氢要消耗大量的矿物资源, 且在生产过程中产生的污染物对地球环境会造成破坏, 所以该方法已不适应社会发展的要求。而利用生物技术进行氢气生产, 与传统的化学方法相比, 具有清洁、节能和不消耗矿物资源等突出优点, 在氢气生产及其应用技术研究开发中的作用也越来越显著。

利用生物途径转换制氢主要有两种方法, 生物光解法和生物发酵法。而生物光解法主要是利用产氢光合微生物, 包括蓝细菌和光合细菌两类。光合生物制氢有很好的发展前景, 生物光分解途径不仅可以利用丰富的水资源为原料制氢, 作为能量的太阳能也是洁净的并且无处不有的能源。然而, 该方法氢生产率和对太阳能的转化效率仍然较低, 并且氢产率低, 产氢代谢过程的稳定性较差, 这些问题始终是制约光合生物产氢技术发展的主要障碍。

生物发酵法制氢指厌氧细菌在暗环境中利用碳水化合物生产氢气。已知可用于发酵制氢的细菌包括大肠杆菌、杆状菌及梭菌。由于发酵途径和最终产物的差异, 不同的菌种产氢量不同。与生物光分解不同, 发酵法生物制氢无需光源, 不但可以实现持续稳定产氢, 而且反应装置的设计、操作及管理简单方便, 这使得制氢设备的反应容积可达到足够大, 从而可以从规模上提高单台设备的产氢量。同时, 发酵制氢的原料来源广且成本低廉, 可生物降解的工农业有机废料都可能成为生物发酵制氢的原料。所以, 较生物光解制氢来说, 发酵法生物制氢更容易实现规模化的工业性生产。