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农林生物质能转化利用技术论文的统计分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-11-03

     进入21世纪,能源安全和环境保护已成为全球化的问题,许多国家把发展可再生能源(风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源)作为缓解能源供需矛盾,应对气候变化的重要措施。生物质能作为惟一具有储存和运输的可再生能源,其高效转化和洁净利用越来越受到重视。
    据初步估计,我国现有的农林废弃物约合7.4亿吨标煤,可开发量约为4.6亿吨标煤;预测2020年将分别达到11.6亿吨和8.3亿吨标煤。可作为能源化利用的农林生物质资源有薪炭林,油料植物,森林抚育间伐、木材采伐以及加工剩余物(枝桠、树叶、板皮、截头、木屑等),各种农作物秸秆以及加工剩余物(如稻壳、果壳等)。分析一段时间内有关农林生物质能转化利用技术论文的发表数量和研究主题,可以看出该领域的科研动态、研究水平和开发利用程度,富通新能源生产销售的木屑颗粒机秸秆压块机专业压制生物质成型燃料。
1、论文统计分析
    本文选择维普《中文科技期刊数据库》进行农林生物质能转化利用技术论文检索。检索范围:全部期刊;检索时间:2001~2007年。检索论文包括生物质发电、生物质成型燃料、生物质热解、生物质气化、燃料乙醇和生物柴油等6方面技术。经过筛选,去掉重复和不相关的论文,最后用于统计分析的论文1 005篇,论文发表年度分布及年均增长率如表1所示。从年均增长率可以看出,发表论文增长最快的是生物柴油(139.4%),依次是生物质成型燃料(67.9%)、燃料乙醇(65.4%)、生物质发电(52.5%)、生物质热解(液化39.7%)和生物质气化(35.2%)。
1.1生物质发电论文检索及主题分析
    生物质发电技术主要分为燃烧发电和气化发电。论文检索项:题名;检索词:秸秆发电、生物质发电、气化发电、直燃发电。检索并筛选出有效论文72篇,论文发表年度分布见表1。2003~2007年生物质发电论文年均增长率为52.5%。目前,我国引进丹麦技术在山东等地建成5个25MW秸秆直接燃烧发电厂,在江苏建成具有国内常识产权的4MW生物质气化燃气一蒸汽循环发电系统示范工程。生物质发电上网在我国尚处于起步阶段,农业秸秆等废弃物资源分散、收集运输困难、季节性强及原料供应稳定性差,因此需要因地制宜采取不同的形式的发电技术和发电规模。生物质发电论文内容涉及到生物质发电技术比较、气化发电系统运行特性测试、生物质与煤共燃发电尝试、生物质发电上网电价测算、发电燃料资源可靠性分析、燃料物流成本分析、生物质发电产业化前景等方面。结合论文论述的主要内容,把论文主题分为:发电技术及特点、应用与研究、影响因素与评价和商业化趋势等4个方面,见表2。
1.2生物质成型燃料论文检索及主题分布
    检索项:题名:检索词:颗粒燃料、成型燃料、成型技术、压缩成型、致密成型、成型机。检索并筛选出有效论文101篇,论文发表年度分布见表1,论文年均增长率为67.9%。生物质成型燃料技术是将各种分散的、没有一定形状的农林废弃物经干燥、粉碎后,在一定压力条件下,压缩成具有较大密度的颗粒状、棒状、球状或块状的固体燃料。同其他生物质能转化利用技术相比,生物质成型燃料生产过程简单,生产成本低,成型燃料可以直接替代煤炭、燃气等作为民用燃料进行炊事、取暖,也可以用于工业锅炉燃料,包括供热、发电/热电联产等。目前国内生物质成型燃料技术成熟,产品有颗粒状、棒状和块状燃料。研究人员对成型燃料进行了燃烧理论和燃烧特性研究,研制了秸秆成型燃料专用双层炉排锅炉.开发出各种用于燃烧颗粒燃料的燃烧炉具等系列产品,热效率可达到86.07%。根据论文论述的主要内容,将论文主题分为:成型技术及特点、成型设备研制、锅炉(炉具)研制、成型研究、燃烧特性研究、经济分析、推广应用探讨和其他等8个方面,见表3。成型燃料推广政策建议、制定成型燃料标准建议等归在其他类。
1.3生物质热解论文检索及主题分布
    检索项:题名;检索词:生物质热解或热(裂)解、生物质快速热解或热(裂)解、生物质闪速热解或热(裂)解、生物质裂解或快速(闪速)裂解。检索并筛选出有效论文166篇,论文发表年度分布见表1,论文年均增长率为39.7%。生物质热解是将生物质在完全缺氧或少量氧供给的条件下,通过加热的方法使生物质发生化学反应,而获得固体焦炭、生物原油和可燃气体3个产物组成的过程。根据不同的工艺参数可以尽可能多的得到其中某种产物产量。热解液化产物——生物原油通过进一步加工可接近柴油或汽油等常规动力燃料的品质,生物原油也是一些重要化工产品的原料,可以从中提取具有商业价值的化工产品,是目前国际上很关注的新能源产品。热解液化技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术,国外研究机构对生物质热解液化进行了大量的快速热解试验,研究了多种生物质快速热解工艺和反应器。近年来我国在生物质快速热解液化方面也开展了相关研究工作,在76篇热解试验研究论文中快速热解试验研究论文有23篇,占30%。根据论文论述的主要内容,将论文主题分为:生物原油特性及精制、设备(系统)l技术研究、热解试验研究、热解机理及模型研究、热解技术及研究进展和其他等6个方面,见表4。
1.4生物质气化论文检索及主题分布
    采用二次检索。第一次检索项:题名;检索词:生物质;第二次检索项:题名;检索词:分别为气化和制氢。检索并筛选出有效论文183篇,论文发表年度分布见表1,论文年均增长率为35.2%。实际上,生物质气化是为了增加可燃气的产量而在高温状态下发生的热解过程。目前,作为一种重要的新能源技术,生物质气化技术的研究重新活跃起来,各学科技术的渗透使这一技术发展到新的高度。生物质气化可以将生物质转化为气体燃料,用于供暖、锅炉辅助燃料或内燃机发电。此外,通过净化调整气化气,然后用催化合成的方法产生醇、醚及各种烃类燃料。近年来,这种间接液化技术越来越引起研究人员的兴趣。生物质气化制氢技术也是近几年研究人员感兴趣的研究内容,生物质制氢主要有催化气化制氢、超临界水中催化气化制氢和等离子体热解气化制氢。根据论文论述的主要内容,将论文主题分为:气化技术及应用进展、气化试验、去除焦油研究、焦油废水处理、气化设备、甲醇、二甲醚试验、制氢试验、气化模型、集中供气研究和其他等10个方面,见表5。
1.5燃料乙醇论文检索及主题分布
    检索项:题名:检索词:燃料乙醇、燃料酒精、生物乙醇、生物酒精、纤维素乙醇。检索并筛选出有效论文171篇,论文发表年度分布见表l,论文年均增长率为65.4%。燃料乙醇是近年来全球最受关注的石油替代燃料之一。生产燃料乙醇的主要原料有糖类原料(甘蔗、甜高粱等)、淀粉类原料(玉米、小麦、薯类等)、纤维素类原料(秸秆、林木等)。  “十五”期间我国在吉林等地建立了以陈化粮(玉米)为原料生产燃料乙醇的试点厂。但是我国人多地少,粮食生产燃料乙醇发展空间受到极大限制。地球上富含纤维素的各类植物是可供燃料乙醇的低价原料,植物纤维原料中的纤维素和半纤维素可降解为糖,继而发酵成乙醇,统计论文涉及到以纤维素为原料制取燃料乙醇的论文数量最多,其中以农作物秸秆和林木废弃物为原料制取燃料乙醇技术是当前研究热点。利用纤维素原料生产燃料乙醇水解糖化是关键,研究主要集中在生物降解和生物转化上,关键技术包括纤维素原料的预处理、纤维素酶制备和水解糖化、戊糖己糖同步发酵等技术。根据论文论述的主要内容,将论文主题分为:淀粉类原料利用分析、糖类原料利用分析、纤维素原料利用分析、纤维素酶及水解、燃料乙醇检测、发酵菌种、发酵研究、纤维原料预处理、副产物综合利用、乙醇生产线改进和燃料乙醇应用前景等11个方面,见表6。
1.6生物柴油论文检索及主题分布
    检索项:题名;检索词:生物柴油。检索并筛选出有效论文312篇。论文发表年度分布见表1,论文年均增长率为139.4%。生物柴油也是近年来全球最受关注的石油替代燃料之一。生物柴油的制备主要是利用植物油、动物油脂与甲醇或乙醇进行酯交换反应获得。酯交换法主要有酸催化酯交换、碱催化酯交换、酶法催化酯交换、多相催化酯交换、均相体系催化酯交换和超临界酯交换。由于生物柴油生产原料的广泛性和生产工艺的多样性,可使生物柴油品质、生产成本具有很大差别,因此寻找低成本原料和适当的工艺流程、研究最佳工艺条件(醇油配比、催化剂用量、反应温度、压力、时间),提高生物柴油品质、转化率和产出率,减少生产对环境的影响等,是生物柴油产业化开发的研究方向。目前我国开发了酶法生物柴油生产新工艺,建成中试研究装置。开发出一步法废油化学催化生物柴油新工艺,已建立了数个利用食用废油的生物柴油工业示范工程,年生产能力达5万吨左右。林业部门在木本油料植物方面也进行了大量研究工作,对麻疯树油、光皮树油等进行了制取生物柴油的试验.检测表明生物柴油品质优良。筛选出可以利用荒山、沙地营造生物柴油原料油的木本植物有黄连木、文冠果、麻疯树、光皮树等。根据论文研究的主要内容,将论文主题分为:生物柴油制备方法、生物柴油性能研究、原料利用分析研究、生物柴油应用前景、碱催化试验、酸催化试验、酶催化试验、超临界试验、转化效果测定、甘油利用研究、催化剂研究、联产化工产品研究和其他等13个方面,见表7。生物柴油标准制定研究,能值分析方法对生物柴油生产体系的研究归在其他类。
2、结语
    近几年,我国对农林生物质资源高效能源化利用的重视程度逐渐提高,国家也相应加大了研究经费投入,从事生物质能利用新技术的研究单位和人数明显增多,其中有的研究已取得较大进展。生物质成型燃料技术方面已研制出多种类型的成型设备,成型燃料已得到推广应用。生物质气化技术(集中供气与小型发电)也已进入应用阶段,建立了示范点。燃料乙醇、生物柴油由于原料来源以及需要研发新工艺等问题,现阶段大规模化发展受到了限制。总的来说,目前我国生物质能的高效利用水平还很低,欠缺相关技术的产业化研究。今后农林生物质资源能源化的开发研究工作,重点应当研究开发高效、低成本、规模化农林生物质的培育、收集与转化关键技术,因地适宜的发展生物质能的高效清洁能源,    富通新能源不但生产销售木屑颗粒机秸秆颗粒机等生物质燃料成型机械设备,而且还大量销售玉米秸秆和杨木木屑生物质颗粒燃料。

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