生物燃料的应用精选(九篇)

第1篇：生物燃料的应用范文

新型案例教学设计

基于对微生物燃料电池多年的研究基础及对环境工程专业的认识，笔者总结了微生物燃料电池与以下课程的结合。

1.水质工程学教学

微生物燃料电池作为一种有应用前景的新技术，近年来得到广泛关注，也取得了进展。而微生物燃料电池可以作为案例，引入到水质工程学的教学中来。在讲授生物处理部分，可以引入微生物燃料电池这项新技术。首先需要向学生讲清楚微生物燃料处理废水的原理。在微生物燃料电池阳极室内，同时发生着厌氧生物处理、电化学氧化、生物氧化与生物混凝等多个过程，并逐一介绍此四个过程的原理特征。然后向学生介绍当前应用微生物燃料电池技术进行污染处理的研究状况。近年来，一系列富含生物可降解有机物的废水，在微生物燃料电池中逐渐被尝试用来产电，同时废水本身得到降解。在介绍完整体研究状况后，任课教师可以根据熟悉的特征废水，展开而深入地向学生展示。需要提及的是，氮污染控制是当下环境保护工作的重点，微生物燃料电池处理含氮废水是该技术在废水处理领域最重要的应用之一，也与中国地质大学（北京）以地下水污染防治为特色的环境工程教学特点密切相关。微生物燃料电池生物脱氮的研究最早开始于2004年，研究者发现当阴极电势控制在-500mV时，微生物能够直接以阴极作为电子供体将NO3-还原[7]，这对微生物燃料电池处理含氮废水的实际应用具有十分重要的意义。同时也需要向学生说明，当前受制于材料成本，微生物燃料电池处理废水还只停留在实验室研究，还未真正应用。这样既向学生传授了生物水处理的相关知识，又激发学生进行深入了解研究的动力，培养了学生善于思考与联想的能力。在讲授水处理系统部分时，在讲解完生活污水传统的处理工艺的基础上，可以针对当下相对难以处理的工业废水，介绍基于微生物燃料电池的新型处理工艺。如笔者所在的课题组尝试用UASB-MFC-BAF的组合工艺处理糖蜜酒精废水[8]，高效去除污染物的同时，并获得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中，在UASB单元高效去除COD并进行硫酸盐还原，MFC单元氧化硫化物的同时产电，BAF单元去除色度并降解苯酚衍生物。与常规工艺的结合为MFC在污水处理方面的应用提供了新的思路，成为一种很有前途的处理方式。这除了向学生传递了水处理工艺的相关知识，也示范了工艺组合的特点与基本规律，培养了学生讲自己所学的水处理技术融会贯通，灵活运用的能力。

2.固体废物处理处置工程教学

堆肥处理是主要的资源化技术之一，在讲到堆肥部分时，可以介绍微生物燃料电池固体废物堆肥中的应用案例，即微生物燃料电池既可以处理废水，也可以处理固体废物，展示了该技术良好的发展前景。其在固体废物堆肥中，底物不需要频繁更换，而且有机质含量高，堆肥过程自身产热可提高温度，为堆肥过程中形成的高度复杂的微生物种群的富集和生长提供了更加稳定的外部环境，当前以厨余垃圾和园林肥料为原料的堆肥微生物燃料电池也已经有报道[9]。剩余污泥是城市污水处理厂运行中最为头疼的问题，在讲授城市污水处理厂剩余污泥处理处置部分时，可以着重介绍微生物燃料电池在剩余污泥资源化过程中的应用，微生物燃料电池可以将剩余污泥中的化学能转化为最清洁的电能，为污泥资源化提供了新的思路。具体包括直接利用剩余污泥与间接利用剩余污泥两方面，前者是直接以剩余污泥为燃料，在输出电能的同时，能达到良好的污泥减量效果；后者是分别以剩余污泥微波预处理上清液与剩余污泥发酵产生的挥发性脂肪酸作为燃料，可以有效地资源化利用剩余污泥，同时达到污泥减量的目的。将此类案例介绍给学生，既可以传授了固体废物资源化与处置的相关知识点，又可以激发学生的学习热情，提高教学质量，并且进一步培养了学生环境工程意识和环境工程研究的能力，进一步培养了学生分析和解决环境工程实际问题的能力。

3.环境学教学

环境学是环境类专业本科生的专业基础课程，旨在使学生正确理解和掌握与环境问题有关的基本概念、基本知识以及基本原理，以便为学习后续课程奠定必要的基础。而微生物燃料电池与其课程教学也有密切联系，可以成为增强教学效果的有力工具。污染物是环境工程的处理目标，而污染物指标是检验环境技术优劣的标准，在水体污染教学方面，五日生活需氧量（BOD5）的含义与测定是教学中的一项重要内容。常规BOD5测定主要采用呼吸法，该法测定较为复杂，而且耗时长，基于微生物燃料电池工作原理的BOD5传感器具有良好的应用前景，其电流或电压与污染物浓度呈现良好的线性关系，而且能够快速响应，并且测量范围较宽，结果具有良好的重复性，因此成为微生物燃料电池实际应用领域较为重要的直接应用方向。在利用微生物燃料电池类型的传感器测定BOD5时，以待测废水为阳极液，通过之前测定的电压与浓度对应关系，读取电压值，便可换算为BOD5的浓度。此测定方法发现电池转移电荷与BOD5之间呈明显的线性关系，相关系数达到0.99，标准偏差为3%~12%。而且微生物燃料电池类型的BOD5传感器响应快，恢复能力强，当污水浓度发生变化时，电流滞后1h即可达到稳定。而且微生物燃料电池型BOD5测定方法的另一突出优点是可连续运行，无需路外保养。通过介绍微生物燃料电池在测定BOD5中的应用，可以加深学生对BOD5的理解，传授了水体污染指标的概念，也培养了学生触类旁通、理论联系实际的能力。在环境学课程讲授中，会涉及全球的能源与环境问题，也会提到一些新型的清洁能源如氢能、核能等。此时可以介绍微生物燃料电池电助产氢的相关知识，这也是微生物燃料电池可能直接利用的主要形式。根据电化学理论，电解水的分解电压为1.6V，而在无氧气存在的条件下，在双室微生物燃料电池阴极施加一个远小于水的分解电压的小电压（一般小于0.8V），可以促进外电路转移至阴极的电子和阳极转移至阴极的质子结合而生成氢气，从而达到利用微生物燃料电池系统产生氢气的目的，该工艺产生的氢气纯度较高，并可以积累和储存以及运输，克服了以前微生物燃料电池输出功率低、无法直接应用的缺点，从而促进微生物燃料电池技术朝着实际应用又迈进了一步。这一方面可以吸引学生更深的了解微生物燃料电池技术，而且培养学生的研发兴趣与爱好，另一方面传授了氢能等清洁能源的相关知识，拓展了氢能的来源，启发了学生深入探究、勤于联想的能力，取得良好的教学效果。

课堂教学实践

在中国地质大学（北京），笔者主要参与环境工程专业基础课与专业课的教学。在实际教学中，将微生物燃料电池的研究心得与实际教学相结合，对教学起到很好的促进作用。如在环境专业基础课有机化学的教学中，在讲授烯烃部分时，讲到石墨烯作为微生物燃料电池阳极的优点，更多地利用了其比表面积大、易于微生物附着的特征，促进了微生物燃料电池的产电与污染物去除，使得学生对于石墨烯的应用有了更直观的认识，对教学起到了促进与拓展的作用，符合当下理论联系实际的教学思路。在环境专业主干课环境生态学的教学中，将水生生态系统部分引入微生物燃料电池的概念，介绍了产电微生物的工作原理及特性，并介绍了沉积物微生物燃料电池的工作原理及应用，这不仅向学生传递了水生生态系统中的环境微生物的类群与功能，以及污染物在水生生态系统中的迁移转化规律等知识点，而且可以使学生明晰微生物燃料电池的在其中所起的作用，形象地展示了微生物燃料电池参与污染迁移转化的过程，对于此部分知识的教学，起到很好的促进作用。讲到这些案例时，学生的学习热情都比较高涨，教学效果明显提升。可见微生物燃料电池确实是良好的教学载体，有助于提高环境工程教学的质量，笔者在后续教学中还需进一步完善提炼。

第2篇：生物燃料的应用范文

关键词：整芯输送带阻燃方法，研究

 

1前言

目前，织物整芯输送带成为煤矿井下主要运输工具，它具有重量轻、寿命长、耐磨性好、抗撕裂性好、防腐蚀等特点。但由于织物整芯输送带所用的整体带芯材质多为涤纶和锦纶工业丝以及棉线，因涤纶、锦纶丝和棉线易于燃烧，故织物整芯输送带的阻燃性能很难得到保证，严重威胁煤矿的安全生产。因此，煤矿用织物整芯输送带的阻燃问题越来越引起人们的重视和关注。本文主要探讨煤矿用织物整芯输送带如何实现阻燃的方法，以期指导煤矿用织物整芯阻燃输送带的生产。

2输送带材料的着火燃烧经过、阻燃机理以及解决方法

2.1输送带材料的着火燃烧经过

生产煤矿用织物整芯输送带的主要原料是以聚氯乙烯（PVC）为主的高分子材料，为了达到阻燃的目的，首先必须弄清这些材料的燃烧经过。

生产输送带所用高分子材料的燃烧是一个非常复杂、激烈的氧化反应，其燃烧的过程是在外界热源不断加热下，输送带材料先与空气中的氧发生自由基链式降解反应，产生挥发性可燃物，当达到一定温度和浓度时，就开始燃烧。燃烧一般都经过（1）材料的分解；（2）挥发性燃烧气体的液相扩散；（3）燃烧气体的气相扩散；（4）燃烧气体进行氧化反应；（5）燃烧热进行辐射；（6）在材料内经传热继续进行氧化反应而继续燃烧。

2.2输送带材料的阻燃机理

针对上述生产煤矿用织物整芯输送带所用材料燃烧所经历的过程，输送带材料的阻燃机理，不外乎干扰氧、热和可燃物这三个维持燃烧的基本要素，一般通过以下途径来实现：

1） 阻燃剂产生较重的不燃气体或高沸点液体，覆盖于输送带材料表面，将氧和可燃物的联系阻断。科技论文，研究。

2） 阻燃剂产生大量不燃气体，冲淡燃烧区域的可燃性气体的浓度和氧的浓度。

3） 通过阻燃剂的吸热分解和吸热升华，降低聚合物表面的温度，使之难燃或延缓燃烧过程。

4） 阻燃剂捕捉燃烧链锁反应中的活性自由基，中断链式氧化反应，抑制燃烧。[1]

2.3煤矿用织物整芯输送带的阻燃方法

为使煤矿用整芯输送带达到所需的阻燃性能，确保煤矿井下使用的安全性，选用自身阻燃性能良好的PVC作生产输送带的主要原材料，并且采用一组协同性和相容性很好的阻燃体系组合。科技论文，研究。

2.3.1 煤矿用织物整芯阻燃输送带主要原材料PVC的选择

为了获得良好的物理机械性能以及优良的阻燃性能，以满足煤矿井下安全生产的需要，我们采用PVC作为生产整芯阻燃输送带的主要原材料。PVC不仅具有较好的力学性能，而且还具有良好的阻燃性，因为PVC含氯量高，受热发生分解时，首先脱出氯化氢（HCl）和活性氯原子，活性氯原子又与燃烧反应的活性氢原子结合，而终止一个燃烧链，并生成一个氯化氢分子（HCl），生成的氯化氢气体冲淡燃烧区域的可燃性气体的浓度以及氧的浓度，同时隔离氧气，达到阻碍燃烧的目的。

2.3.2 阻燃体系组合

PVC本身的氧指数是很高的，硬质PVC塑料的氧指数在46以上。但在PVC整芯输送带加工过程中，大量增塑剂的加入使其氧指数大大下降，降低了PVC整芯阻燃输送带的阻燃性能。[2]

1.鉴于上述情况，并兼顾PVC的加工性能，本次煤矿用织物整芯阻燃输送带的阻燃体系组合主要为卤系阻燃剂+含锑阻燃剂+水合硼酸锌+磷酸酯类阻燃增塑剂+氢氧化铝阻燃剂等。科技论文，研究。含卤化合物的阻燃

在高温下含卤阻燃剂分解产生的卤原子（Br或Cl）与PVC聚合物反应生成卤化氢，卤化氢与高活性羧基自由基反应生成水，从而中断链式氧化过程，使燃烧减缓，以至停止。同时生成的水又形成水蒸汽带走大量热量，降低PVC聚合物表面温度，防止火焰的蔓延。[1]其燃烧反应式如下：

含卤阻燃剂 M （M代表Br或Cl）

M + RHR + HM

OH + HMH2O + M

2.三氧化二锑与含卤化合物并用的阻燃

三氧化二锑本身并无阻燃作用，但在卤化物的存在下却显示出很大的协同效应，因其在高温下与卤化物反应生成挥发性的卤化锑和卤氧化锑，卤氧化锑受热后继续反应生成卤化锑，它们的挥发吸收了大量热量；同时产生的卤化锑又是一种比重较大的不可燃气体，它从输送带燃烧物中分解出来后就形成浓密的烟雾紧紧的覆盖在输送带燃烧物表面，隔绝氧气和冲稀可燃气体以达到灭火作用。其反应式如下：

Sb2O3 + 6HM 2SbM3+ 3H2O （M代表Br或Cl）

Sb2O3 + 2HM 2 SbOM +H2O

5SbOM Sb4O5M2 + SbM3

4 Sb4O5M2 5 Sb3O4M + SbM3

3 Sb3O4M 4 Sb2O3 + SbM3 [3]

3.水合硼酸锌与含卤化合物并用的阻燃

水合硼酸锌含有结晶水，它在吸热分解脱水时能够吸取大量热量，抑制输送带燃烧部分及其附近的温度上升；分解出的水蒸汽反过来阻止可燃气体的释放，使输送带在燃烧时产生的热量和表面温度降低。同时硼酸锌又与卤系阻燃剂反应生成不可燃固体卤化硼和卤化锌，残存在输送带燃烧物表面，这两种物质热熔状态下是一种致密的玻璃状熔融物，在输送带燃烧物表面形成一层保护覆盖层，把可燃物质封闭在内部，隔绝氧气，起到良好的阻燃作用。其燃烧反应如下：

2ZnO3B2O33.5H2O + 22RM 2ZnM2+ 6BM3 + 11R2O + 3.5H2O [3]

（M代表Br或Cl）

4.磷化合物和氢氧化铝的阻燃

首先，磷酸酯类阻燃增塑剂的加入，不仅使PVC树脂变得易于加工，制得的输送带成品有良好的物理机械性能，更为重要的是它的阻燃效果相当好。因为磷化合物燃烧生成的聚偏磷酸是一种不易挥发的稳定化合物，在输送带燃烧物表面形成隔离层，隔绝氧和可燃物，并且聚偏磷酸的脱水作用，也促使输送带表面材料炭化形成碳化层，隔断氧和可燃物的联系。燃烧时磷与卤素反应生成的卤化磷具有较大蒸汽密度，它覆盖于火焰表面，起到了隔绝氧气和冲淡可燃物作用，同时产生的卤化氢捕捉活性自由基，中断了链式氧化反应。科技论文，研究。[1]

其次，环保型无机阻燃剂氢氧化铝[Al(OH)3]的加入，在大大降低生产成本的同时，起到了一定的阻燃作用。科技论文，研究。氢氧化铝受热分解时，放出结晶水，吸收大量的热，降低燃烧物表面的温度，从而防止PVC输送带的着火和火焰的蔓延，同时氢氧化铝又能减少烟雾和有毒气体的产生。科技论文，研究。

2.4 阻燃体系组合在煤矿用织物整芯阻燃输送带中的应用试验

煤矿用织物整芯阻燃输送带的阻燃体系组合的配比见表1：

表1 阻燃体系组合配比表

第3篇：生物燃料的应用范文

一、生物质能炉具的燃烧技术必须过关

生物质能炉具的燃烧技术核心是燃烧器，而燃烧器的主要功能就是首先要解决燃烧农作物秸秆燃料的结渣和结焦问题，这样才能实现高效燃烧和低排放。

目前。在国外，如加拿大、瑞典、芬兰等欧美国家，生物质能专用炉具使用的生物质燃料，仍停留在木质颗粒燃料上。原因是像农作物秸秆及野草质之类的成型燃料，由于含氯和钾成分大，容易结渣，不仅无法实现自动燃烧，更主要是无法实现高效燃烧和低排放，所以许多国外专家正在研究用基因技术改良秸秆、野草类植物的成份含量。

我国是一个树木少、农作物秸秆多的农业大国，要大力推广生物质能专用炉具，只能大量使用农作物废弃物做燃料，而秸秆里吸收土壤里的氯和钾的成分相对很高。同时，如果压制密度低的话。在燃烧过程中挥发分也很多，显然，与国外的木质原料有着天壤之别，导致生物质能专用炉具在燃烧过程中容易出现结渣的问题。这不仅影响产品的正常运行，而且过多的烟焦油还会导致锅炉的热效率降低，更会引起对燃烧器周围各个部件以及烟囱等产生严重的腐蚀现象。

像这种技术未过关的产品，燃料在燃烧过程的各种排放包括颗粒物排放等也会高于北京市一类地区的空气标准和各地环保部门的规定，很难突出新能源的优势。因此，要大力推广生物质成型燃料和专用炉具，生产企业首先必须研发过关的燃烧技术。老万公司从我国的国情出发，一直以秸秆、树木类等生物质燃料为应用目标，公司技术人员与国外专家合作，研究新型转换技术，开发新型装备。经过上千次的试验，发明出的辊子燃烧器，基本解决了生物质燃烧时容易结渣的世界性难题，经过国家有关权威单位测试，燃料燃烬率达99％，做到了锅炉“上不冒烟，下不结渣”的效果，产品实现了“环保高效、节能减排、经济实惠、使用便利”等优点，为生物质炉具和成型燃料规模生产应用奠定了基础。

老万生物质系列产品，所使用燃料纯粹是颗粒燃料或压块燃料，极大地提高了燃料的燃烬率和锅炉热利用率，降低了挥发份，无论是取暖、炊事、洗浴，其热能利用远远高于燃煤的利用率。在运行使用成本上，颗粒燃料我们出售900元／t，如果按100m2的房间计算，一个采暖期大约需要4～6t燃料；压块燃料500元／t，如果按100m2的房间计算，一个采暖期大约需要5～7t燃料，因此，运行费用跟燃煤几乎一样，并且是燃油炉的20％，燃气炉的33％，电空调的28％，对北京城乡结合地区的一般家庭和农村家庭的取暖，在费用上是最经济的。

老万生物质能锅炉采用先进的自动控制清洁燃烧技术，产品的燃烧器是负压半气化燃烧方式配合分层三区燃烬技术，热效率达80％以上，拥有主、副两个燃室。由于是温控设置，所以自动点火、自动进料、自动泄灰，数显温度设置便于控制，同时，在运行当中，基本是日加一次料和倒一次灰。方便操作，在使用过程中具有很大的便利性。同时，锅炉使用过程中，强制排烟与自然抽风混合，常压运行并配备泄压阀，拥有超温保护、炉体保温、回火防护功能，确保安全使用。

二、生物质燃料的质量、数量和供应必须保障

为落实和享受国家对生物质能事业的政策，目前国内众多的厂家都在纷纷研发生产生物质能锅炉的同时，也在研究生产生物质燃料。因为国内生物质燃料市场还没有形成，多数用户使用的锅炉还是依靠炉具厂家提供的燃料，所以，炉具厂家不仅要使锅炉的技术过关，而且必须解决好燃料的质量控制、数量保证和配送工作，这是生物能产品能否大力推广的关键问题。

同行人都明白，燃料的种类、质量和容积密度不同，在锅炉燃烧的效果、效率就不同。比如，玉米秸秆、棉花秆和锯末等压制成的燃料，其热值、效果就不一样。

所以，厂家选择什么样的燃料种类、质量如何控制以及供应是否及时，是决定能否达到锅炉运行标准和满足用户需求的关键因素。这就要求炉具厂家，在自己生产燃料或是与其他燃料厂家合作过程中，一定要有诚信的合作态度，坚持质量稳定，互利互惠，服务用户，同步发展；即：一是双方要签订具有法律效力的合同，确定燃料品种、质量、数量、价格和配送标准等，同时，双方合作过程的一切活动，都要严格按照合同办事。二是炉具厂家要派懂技术、懂质量的专人，深入燃料生产单位加强监督管理，既要对燃料厂进行技术方面的指导，更要严把燃料质量关；同时对燃料的生产数量和供应给予保证。

例如：老万公司在生物质燃料的质量、数量和供应上具有很大的保障性。近年来，公司在北京地区累计推广生物质颗粒燃料锅炉1000多台，供应用户燃料8000多t。为了解决燃料供应问题，公司从2007年就开始利用社会资源。采取信用合作的方式，与北京地区周边的延庆、廊坊、大厂、承德、赤峰、东光等地的十多家工厂进行玉米秆颗粒、棉秆颗粒和锯末颗粒燃料的配套加工。协作单位主要负责加工生产，老万公司主要负责燃料质量管理和配送。2008年。这些合作厂的燃料年产能力已达10万t，能够满足1万家以上用户的燃料供应。为了保证满足目前北京市城乡结合地区居民家庭使用10万吨燃料的供给，公司首先挑选信誉度高的厂家签订《燃料质量、供应合同》，其次，公司在北京远郊的昌平、顺义、通州、大兴这四个郊区交通方便又远离人口稠密区的地方，租赁燃料存储库8个，并设配送服务中心，及时为用户配送燃料和服务。今年年初，河北、山东、山西和东北等地具有加工成型燃料能力的厂家，纷纷与公司联系，寻求合作机会。据初步估计，生物质成型燃料的潜在供应量应在100万t以上，完全能够满足10万家以上用户的燃料供应。

在这里特别提出的是，由于燃料的国标没有出台，社会上一些不法厂家，为了谋取私利或短期利益，干些伪劣投机活动，燃料市场出现了鱼目混杂、参差不齐的现象，甚至误导一些不懂技术和质量的消费者进行购买。使其产品不能正常运行而抱怨炉具厂家锅炉不好。因此，我们呼吁政府要加强整合和监管力度。采取多种措施支持一些有实力、有技术、愿意奉献生物质能事业的企业正常经营，以落实国家政策，促进新农村建设步伐。

三、售后服务必须到位

服务是令消费者满意的重要因素，它跟产品一样甚至比产品更重要，相信很多的企业在这方面认识程度很深。随着国内生物质能炉具行业“百家争鸣”局面的出现，服务的重要性日益凸现出来，在这种情况下，企业不仅需要单纯的产品优势来吸引消费者的眼球，而能在服务上真诚、及时、规范，将无疑得到用户最广泛的青睐和认可，所以，服务已成为一个公司有别于其竞争者的原因之一，是一个注重发展潜力的公司一定要做好的重要事情之一。这就要求我们必须进行优质的服务，用良好的声誉赢得市场。

生物质能专用炉具不仅锅炉本身容易出现故障或由于用户不按规定来操作、保养等，在运行上出现这样那样的问题，而且循环系统由于安装不当依然会使锅炉运行受到影响，导致居室采暖效果差。这就要求我们生产企业必须有专门的服务人员，及时到位，现场诊断，解决锅炉或循环系统上的问题，以推进生物质能产品大面积的推广使用。否则，如果我们的服务不到位，顾客得不到他所期望的或更好的服务，用户就会把所有的问题和抱怨都转嫁到锅炉和燃料上，导致他们不仅怨声载道，而且由于信息的传递，致使影响市场上大批顾客对公司的看法，进而对生物质能产品推广产生抵触情绪和消极影响。

怎样搞好服务?首先公司要有真诚服务的理念，在服务过程中区分不同类型的客户，了解他们不同的心理、不同的需求，从而采取不同的服务方法。同时，公司服务人员必须具备良好的产品知识，掌握产品结构和循环系统原理等。

老万公司一直把服务称作“也是生产力”，把尊重、关心用户当作是自己应尽的义务，因此，公司售后服务宗旨是“用户第一”。为了以百倍的努力为用户服务，公司专门抽调技术能力强的人员，组建了几十支专业服务队伍对用户进行售后服务，并且贯穿于交货、验收、安装、调试、维护、保养等服务全过程。

第4篇：生物燃料的应用范文

关键词：高分子 材料阻燃技术 应用 发展

中图分类号：TQ31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有优良的性能，其应用的范围也越来越广，特别是在建筑、交通、家具、电子电器等行业领域被大量使用，美化和方便了人们的环境和生活，获得了显著的经济效和社会效益，已逐渐代替传统材料。然而大多数该分子材料都易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率快、火焰传播速度快、发热量高、不易熄灭，还产生大量浓烟和有毒气体。随着高分子材料的广泛应用，其潜在的火灾危险性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成为当前消防工作急需解决的一个问题。

1 高分子阻燃技术应用

1.1 高分子阻燃材料分类

关于阻燃高分子材料目前尚无明确分类，通常可按照获取阻燃性能的方式划分，可将其分为本质阻燃高分子材料和非本质阻燃材料两种。一种是材料本身具有阻燃性；另一种是通过加入添加阻燃剂获得阻燃性能。非本质阻燃材料可根据阻燃剂添加方式分为添加型阻燃高分子材料和反应型高分子材料。所谓添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工过程中，将阻燃剂以物理方式分散于基材中而赋予材料的阻燃性；反应型阻燃高分子材料的阻燃剂是在高聚物的合成中加入的，它作为一种单体参与反应，并结合到高聚物的主链或支链上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2 高分子阻燃技术

阻燃剂是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。在现代化社会中，阻燃剂具有着诸多的类型，旨在能够为了切实满足不同环境下的防火需求，就其所包含的类型来看，主要可以分为以下3种。

第一种，是有机阻燃剂，主要用于针对有机物的燃烧预防，比如包括磷酸酯、卤系和纺织物等等，具有着耐久性的特点。

第二种为无机盐类阻燃剂，包括的产品主要有氯化铵、氢氧化铝等等材料，这种类型的阻燃剂具有着无烟、无毒与无害的优势，因此成为了目前应用领域最为广泛的一种阻燃剂。

第三种为有机和无机混合类型的阻燃剂，这种类型的阻燃剂通常被科学界认为是无机阻燃剂的升级版，拥有着和无机阻燃剂同等的优势，但相对来说具有着较高的成本，因此并未普及应用。而从不同阻燃剂的阻燃元素上看，又可以划分为几种，包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂等，其各自有着相应的优势和缺点，但依然凭借着不同的特点被广泛应用于不同的防火领域当中[2]。

受到近些年科学技术飞速发展的影响，高分子材料的阻燃技术水平也获得了突破性的发展，包括阻燃剂微胶囊技术、交联与接枝改性等等，无论是何种新技术的应用，其作用原理都大体相一致，区别主要在于对人工合成技术的依赖程度有所不同，最明显的技术优势更是在于对传统材料阻燃之后所产生的有毒有害气体的转化，最具代表性的便是现代阻燃技术领域的纳米技术应用，不仅能够有效降低阻燃过程中各类反应对环境的污染，同时更凭借较高的技术水平全面提高了阻燃技术的安全性。

1.3 高分子材料燃烧及阻燃技术应用机理

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物，当可燃物浓度和体系温度足够高时，即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括6个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技术的研发动向分析

2.1 高分子材料阻燃技术的现代化发展体现

在现代工业领域当中，阻燃材料凭借着自身所具有的阻燃优势，已经获得了越来越广泛的发展前景。传统的添加阻燃剂，在热量不断加升的同时，其有毒气体也将被释放出来，产生有毒气体将会严重危害心肺功能，因此，在传统阻燃剂中，也相应增加了磷酸酯等化学物质，以便于通过磷酸酯来提升材质的气体吸附能力，相比较来讲磷氮化合物拥有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃剂中存在以上不同的化学物质，因此，阻燃剂安全系数也将被提升。由此也就确定了磷系阻燃剂的地位。伴随着现代技术的发展各类阻燃产品均获得了良好的发展应用空间，各类阻燃产品的优势也开始越来越突出，由于阻燃材质中的阻燃性能受到影响，才最终达到阻燃的实际效果。相对来讲，阻燃技术也通过阻燃剂的化学功能，改变其传统的分子结构，以至于实现阻燃价值。因此，阻燃技术应具备一定的高分子材料脱水碳化功能，并在此基础上，吸收相关的有毒气体，当值在材料燃烧中，产生有毒气体，威胁相关人员的生命健康。对此应当进一步加大对现有阻燃剂的研发力度，并在科学技术的支撑作用下对现有的阻燃剂进行改善与功能领域的创新，使现有的阻燃剂能够具备传统的阻燃性能优势，还同时具有更多的现代化功能比如耐热、抗辐射等等[4]。

2.2 高分子阻燃材料的绿色发展趋势

高分子阻燃材料的绿色发展方向已经开始被充分重视，其是社会的现代化发展需要，阻燃剂在各个行业领域当中的应用量有着明显的增加，所有新材料与新产品的更新换代频率都在不断加速。而与此同时，人们的环保意识也在不断提升，因此，阻燃剂的技术发展方向也开始逐渐趋向于绿色化发展。尤其是近些年社会开始重点关注对可持续发展的建设，由此直接决定了阻燃剂的发展需要契合生态的关系。目前，国际当中已有一部分发达国家开始致力于从环保角度出发来限制对污染环境阻燃剂的生产与使用，该文认为，这样的现状本质上也是对人们生命财产安全负责的另一种形式。不可否认，中国作为生产制造大国，高分子产业的发展具有着显赫的地位，在国际阻燃材料飞速发展的大势所趋之下，消防部门同时出台了新的规定，旨在为阻燃材料的科学化更新提供明确的方向指引。在当前市场竞争激烈的形式下，阻燃技术的开发在外界的推动下有了技术上的提高。尤其是低毒低烟、无卤高效的环保阻燃剂更是起到了不可估量的作用。综上，不管是卤系阻燃剂还是无卤阻燃剂，其必然趋势都是向环保型无卤阻燃剂发展，发展方向都以低毒化、环保化、高效化、多功能化为主[5]。

3 高分子材料阻燃技术的优化改革动向

当前，对于阻燃技术的研究，我国还有待加强，在相关技术研发力度，以及自主研发等环节，相对于国外先机技术仍然存在较大的进步空间。但根据我国当前研发技术来讲，已经较传统技术提升了许多。近些年国家积极进行科研技术支持，在研究经费中，研究技术中，积极给予帮助，使得各项技术研发工作中逐渐扩大，研发力度也逐渐加深，在国家技术支持上，当前各项技术研发应用皆取得了良好的成绩，阻燃技术便是其中一项，在国家的扶持帮助下，阻燃技术应用价值逐渐得到挖掘，阻燃技术研发也渐渐深入到人们的视野之中。

由从传统阻燃技术当前的阻燃技术研发，期间经历中众多变迁，最早阻燃技术是由物理作用的帮助喜爱，实现对氧气的阻隔，最终达到阻燃的效果，当前新型阻燃技术的研发，使得性质阻燃上升至化学反应界面中，通过对材质化学分子的改变，使得可燃性材质逐渐具备阻燃技术，从融合阻燃逐渐转变成为无机阻燃，并在阻燃技术研发的过程中，更加注重了对有害有毒物质的处理，通过添加可吸附分子，将有毒有害物质进行吸附，在实现了阻燃技能的基础上，实现了无污染的目标。这种科技研发的成果符合了绿色发展以及可持续发展理念的要求。当前在阻燃技术研发中，微胶囊技术、纳米技术等其他技术的影响，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也随着阻燃效果不断变化。在阻燃技术应用中，复合型材料的应用也为阻燃技术提供了发展方向。

该文认为，在今后的发展中，随着阻燃技术的提升，阻燃性能的变化，必将使阻燃形态以及其他性能达到提高，并在科研技术的研发过程中，随着可持续发展理念的贯彻，坚信可燃材料阻燃技能将会更加环保。

4 结论

综上所述，通过对阻燃技术的研究可知，阻燃技术经历了从物理阻燃向化学阻燃技能的转变，在化学阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。随着阻燃技术研发的不断加深，我们坚信，阻燃材料的发展也会与之相适应，产品结构也会相应调整，我们必然会找到解决的办法，开发出符合人们需求的高分子阻燃材料。

参考文献

[1] 郭永吉.高分子材料阻燃技术的应用及发展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2] 郭晓林，李娟，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技术现状与发展趋势[J].中国塑料，2014（12）：6-11.

[3] 高建卫.我国建筑保温技术进展及存在问题分析[J].材料导报，2013（S1）：276-280，284.

第5篇：生物燃料的应用范文

关键词：催化剂；生物燃料电池；能源短缺

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.243

随着人口的不断增加，能源短缺的问题也日益暴露，寻找新的绿色能源已经迫在眉睫。生物燃料电池则是应用微生物或者酶作为催化剂，把燃料中的化学能转化成电能，这种生物燃料电池原料易得，拥有非常高的能量转化率，对环境产生的危害更小，可以广泛的应用在很多行业之中。

1 生物燃料电池优势

生物燃料电池和其他电池有着很大的不同，它主要是通过生物原料经过催化剂的催化从而生成氢离子，生成的氢离子又与空气中的氧气或者其他氧气中的氧相结合从而生成电流[1]。以葡萄糖分子为例，完全氧化葡萄糖分子的过程中能够让24个电子生成电流，通过光合作用产生的葡萄糖在氧化过程中碳元素不会发生变化，更有利于对环境的保护。而且生物燃料电池的原料非常易得，可以是有机物、无机物还可以利用污水。相对于其他类型的电池，生物燃料电池在操作的时候只需要在一般的温度和压力的环境下操作就可以，因为生物电池的催化剂一般采用的是酶或微生物，所以不需要创造额外的环境和条件。此外，生物燃料电池还能够通过和人体内的葡萄糖、氧气相结合，帮助被移植在人体中的人造的器官产生电能。

2 工作原理与分类

2.1 微生物电池

微生物电池是将燃料放置在阳极室内，微生物不断的发生代谢和氧化反应，在外电路的连接下电子达到阴极，而质子则是利用交换膜到达阴极，已经发生了氧化的物质受到催化剂的影响在阴极室发生氧化还原反应[2]。在最理想的操作状态之下，每包含 0. 4 g 湿微生物细胞（相当于 0.1g干细胞） 的电池能够输出电压0. 4 V输出电流0. 6 mA。因为电子转移形式的不同微生物燃料电池又被分为两种，其中燃料在电极上直接发生氧化反应的是直接微生物电池，燃料在其他地方发生氧化反应并通过一些特定的途径将电子传递在电极上的为间接微生物电池。

2.2 酶生物电池

微生物电池虽然在工作期间比较稳定，催化燃料的程度比较彻底，但是将化学能转化为电能的转化率可能会因为在传输过程中受到生物膜的影响而大大降低。但是酶生物电池就能够克服这一问题。因为酶催化剂拥有非常高的浓度，在电能传输的过程中能够不收到生物壁垒的影响，所以能够输出更多的电流和电压。它的工作原理为，葡萄糖被氧化辅酶进行催化从而变化为葡萄糖酸，利用介质将产生的电子进行转移，并由氢离子利用隔膜进行扩散。在阴极中获得电子的过氧化氢经过催化剂催化和与氢离子进行反应，从而产成水。

3 研究现状与应用

现在对生物燃料电池的研究还处于不断探索的阶段，生物燃料电池还存在着电能转化和输出效率低，使用的时间较短等问题[3]。有研究表明，科学家利用从菠菜叶叶绿体中分解出来的多种蛋白质放入特殊导电装置进行电池的制作，但是这样的电池使用寿命仅有21天，将光能转化成电能的转化率仅仅只有12%，但是电能的转化了率可能会随着科技的不断发展，提高为 20% ，到那时这种生物燃料电池的能量转换率就将超过太阳能硅电池，所以这项研究也吸引了很多的关注，相关的研究人员也在一直积极的探索者这种电池对环境变化的适应情况。可以预见生物燃料电池在很多领域都能得到应用。

3.1 交通运输供能方式更换

现阶段的交通运输采用的能源主要是利用一些化石燃料燃烧所产生的能量，最主要的就是应用石油。但是化石燃料的燃烧会对环境产生极大的危害而且不便于携带储存量较小。但是应用生物燃料电池，就能够应用其他材料作为能源，有效的缓解化石燃料燃烧造成的不好影响，减轻相关的环境问题研究证实1L 浓缩的碳水化合物溶液可以驱动一辆车行驶 25～30km。

3.2 可植入的能量来源

生物燃料电池能够在生物的身体内进行工作，而且产生电能所需要的氧和燃料能够直接从生物体内获得，应用在医学中，能够为移植在人体内的医学装置提供能量。比如说，葡萄糖生物传感器就可以应用生物燃料电池，其中葡萄糖氧化酶为阳极，一个细胞色素 C 的最为阴极，为装置提供电能。

3.3 污水处理

废水也可以作为生物燃料电池原料的来源，产生电能。这样一来不仅能够获得能源，同时也能将废水中的有机化合物提出出去，对污水起到净化的作用。有研究表明150000 人口的城镇的废水如果效率为100%的话甚至能够产生2.3Mwof 的能量。

4 前景展望

生物燃料电池原料来源广泛，操作方便的同时对环境的危害也很小，是一N新型的优质可再生的绿色能源。虽然现阶段生物燃料电池还存在着不够稳定，电能转化率低等问题，但是随着科技的不断进步，生物燃料电池将被不断的发展和完善，在今后的智能电网发电体系中发挥出重要的作用。同时还需要加强对材料稳定性、增加生物催化效率以及电子转移等相关知识的研究，配合生物燃料电池的探究和开发。

5 结束语

生物燃料电池是一种新的能源，虽然对生物燃料电池的研究还处于初级阶段，但是可以预见生物燃料电池未来会在污水处理、智能电网建设、交通、医疗等方面发挥出巨大的作用，对我们的生活和环境产生巨大的影响。

参考文献：

[1]葛小萍，刘财钢，石琰Z.微生物燃料电池在污水处理方面的应用研究进展[J].科学技术与工程，2010，10（14）：3419-3424.

第6篇：生物燃料的应用范文

1、固体生物质燃料

生物质成型燃料燃烧是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统燃煤设备燃用,该技术将低品味的生物质转化为高品味的易储存、易运输、能量密度高的生物质颗粒(pellets)状或状(briquettes)燃料,热利用效率显着提高,能效可达45%(如瑞典的Kcraft热电工厂),超过一般煤的能效。欧洲在生物质成型燃料方面起步较早,900万人口的瑞典年颗粒燃料使用量为120万吨,瑞典20%集中供热是生物质颗粒燃料完成的;600万人口的丹麦年消费成型燃料70万吨。瑞典还开发了生物质与固体垃圾共成型燃烧技术,解决了垃圾燃烧有害气体二恶英(dioxin)超标问题。

直接燃烧作为能源转化形式是一项传统的技术,具有低成本、低风险等优越性,但效率相对较低,还会因燃烧不充分而污染环境。锅炉燃烧采用现代化的锅炉技术,适用于大规模利用生物质;垃圾焚烧也采用锅炉燃烧技术,但由于垃圾的品味低及腐蚀性强等原因,对技术水平和投资的要求高于锅炉燃烧。通过技术改进,生物质直接燃烧的能效已显着提高,直接燃烧的能效已达30%(如丹麦的Energy 2秸杆发电厂,瑞典的Umea Energy垃圾热电厂)。美国生物质直接燃烧发电约占可再生能源发电量的70%,2011年美国生物质发电装机容量为9799MW,发电370亿Kwh。

1)生物质固体燃料生产技术

目前国内外普遍使用的生物质成型工艺流程如图1-1所示。压缩技术主要包括螺旋挤压式成型技术、活塞冲压成型技术和压辊式成型技术,其中前两种技术发展较快,技术比较成熟,应用较广。但一般的成型技术需要将生物质加热到80°C以上才能使其成型,所以能耗较高,增加了生物制成型燃料的成本。

第7篇：生物燃料的应用范文

关键词：燃煤锅炉改造；生物质燃烧机；生物质成型燃料；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.057

0 引言

燃煤锅炉在使用过程中排尘浓度大，产生的二氧化硫含量高，对大气环境造成较大的污染，为加强大气环境治理，采用天然气、生物质、等清洁能源对现有的燃煤锅炉进行整治改造，完成燃煤锅炉大气污染治理，已势在必行。

考虑到采用生物质燃烧机对燃煤锅炉进行改造，现有的锅炉设备和辅机设备不动，只配套一台生物质燃料机和除尘设施，构成简单，总投资少，改造时间短，施工工程量小，能有效的降低二氧化硫、烟尘排放量，达到环保要求。另一方面可避免改用燃气炉带来的经济负担（采用天然气改造，现有锅炉主机拆除，订购天然气锅炉全部设备，加上天然气公司管道配置和调压箱等配套设备，投资较大，而且运行费用也比生物质燃料高）。根据我公司实际情况，综合考虑，决定采用生物质颗粒燃烧机对现有的4吨燃煤锅炉进行改造。

1 生物质颗粒燃烧机的构成特点

生物质颗粒燃烧机是一种使用生物质颗粒作为燃料，提供热能转换的设备。其燃烧过程为：燃料被螺旋给料机送入燃烧室引燃后，颗粒以半气化悬浮状态进行低温燃烧，火焰与切线旋流配风会合，形成高温喷射状火焰喷出。

燃烧机采用沸腾或半气化燃烧加切线旋流式配风设计，燃烧充分、稳定，效率高，在微压状态下不发生回火和脱火，热负荷调节范围宽，无污染，环境效益明显。而且投资和运行费用低，运行时比采用天然气的锅炉加热成本降低40%以上，在小型燃煤锅炉改造中得到了大量应用。

我们选用临沂木子原热能科技有限公司自主研制生产的生物质智能燃烧机，整机由控制系统，自动送风系统，点火系统，自动除焦系统组成，主要特点为：

（1）采用耐高温稀土合金材料，无负压开放式燃烧，可连续持久运行，故障率低。

（2）采用双绞笼双进料电机，解决运行中卡料、堵料、进料不畅及回烟，回火问题。

（3）采用公司专利产品，自动除焦除灰装置，可自主设定除焦流程，时刻保持燃烧室内配氧充足，燃烧充分。

（4）采用PLC可编程控制，燃烧设备中送风，送料电机同时接受锅炉压力、水位、温度信号与控制信号，实现运行过程中自动调节。

（5）用于燃煤锅炉改造直接对接即可，无需改变锅炉以前所有配置，且操作简单、使用方便，维护量小。

2 燃烧机的安装使用

（1）拆除原燃煤锅炉上煤系统，在前炉拱中间位置根据燃烧机燃烧室出口口径开口，并用耐火水泥将周边密封。将燃烧机燃烧室头端与锅炉开口处对接，固定密封。

（2）检查锅炉供电，供水，风机系统，检查锅炉气泡水位情况，清理炉膛积灰，将生物质原料加入烧燃机料仓。

（3）将锅炉引风机风量调至较小，开启燃烧机。手动启动时，点击控制器面板上的手动键，手动进料，同时按（点火）“启动”键和（鼓风）“小火”键，60秒后，喷火口喷出火焰，按（点火）“停止”键，燃烧机开始工作。

（4）运行中，根据需要调整（鼓风）和（进料）中的“大火”，“中火”，“小火”键来调整火力的大小（即通过变频器控制上料电机和鼓风电机的转速）。一般大风配大料，中风配中料，小风配小料，但尽量不要小风配大料，否则会因配风不足，导致燃烧不尽冒烟。

（5）除灰时间的设置，应根据燃料灰渣情况进行调节，时间短了可导致没有烧尽的燃料推出燃烧室外，时间太长又会导致灰渣太多影响燃烧，一般可在10-20分钟内调节。

（6）自动启动时，点击控制器面板上的“自动”键，10-15分钟后，设备会自动进入工作状态，随锅炉蒸汽压力大小自动调节鼓风、上料参数。

（7）停机时，提前15分钟停止进料，待燃烧室内燃料烧尽后（约0.5小时），停止鼓风，断开电源。

3 应用中的几个问题

（1）选用生物质燃烧机时，其热能输出功率要与配套锅炉标称的蒸汽产量匹配，只有良好的匹配，才能发挥生物质燃烧机的性能，保证炉膛稳定燃烧，达到预期的热能输出，获的锅炉良好热效率。在实际应用在中，可选比锅炉标称蒸汽量大一规格，如4吨锅炉可选300万大卡燃烧机，以确保使用效果。

（2）设备的内置参数设定好后，非专业人员不得随意改变，随便改动设备参数，易导致燃烧机出现异常，不能正常工作。

（3）燃料必须使用直径6-8mm木质生物质颗粒，不能使用颗粒碎屑和杂质太多的颗粒。

（4）严禁将任何金属品进入料斗，以防损坏送料系统。

（5）若出现阻料和卡料，可用木棍捅下来，不能用钢筋、铁丝，以防卷入螺杆，造成螺杆损坏。

（6）燃烧正常使用后。要经常检查观察料仓，及时添加燃料，料仓内燃料不能少于三分之一，严禁无燃料工作。

（7）炉膛应保持负压，严禁正压太大。

（8）运行中，不可因用气量增加而加料过猛，当燃料用量增加时，易导致降低燃烧机效率。

（9）工作过程中可通过炉子观火口，观察燃烧室出口生物质颗粒燃烧情况。

（10）经常清理燃烧室内部灰渣，不工作时将生物质颗粒燃烧完成或清理干净。

第8篇：生物燃料的应用范文

自20世纪中期以来，石油成为世界上最重要的能源物资。石油危机给世界经济发展投下了浓重的阴影，可再生能源发展成为大趋势。此外，汽车尾气对环境的污染也日益严重，成为人类共同面对的一大难题。生物质能源原料来源广、可大规模开发、廉价和清洁的属性，使之成为世界各国新能源竞相发展的战略首选。我国是世界生物质资源大国，加快先进生物燃料技术产业化及高值化综合利用，是加快新能源发展、缓解化石能源危机、减少PM2.5和温室气体排放、提高农业资源综合利用率的核心与关键。

世界许多国家都成立了专门的生物能源开发管理机构，制定了相应的开发研究计划，美国的国家生物质能管理办公室及其“能源农场计划”、“乙醇发展计划”，巴西的国家生物质能委员会及“燃料乙醇和生物柴油计划”，印度的国家生物燃料发展委员会及“绿色能源”工程，以及法国政府的“生物质发展计划”，日本政府的“新阳光计划”等等，这一系列大量积极务实的战略举措与激励政策，加快了世界生物质能源产业技术的发展，并产生了重大社会效益和经济效益。据国际能源署（IEA）的最新统计，目前，全球开发利用的生物质能源已占新能源的77%以上，其中，生物质液态与气态能源占生物质能源利用总量的60%以上，而且这一比例还在加速攀升。

作为生物能源的主力军，燃料乙醇具有无可替代的优势――使用方便，不需要改造现有汽车。添加10%的燃料乙醇到汽油中，可以减少汽车尾气CO排放量的30%，烃类排放量的40%，同时减少CO2和氮氧化合物的排放。因此，燃料乙醇在许多国家得到了大力发展。

燃料乙醇生产推广历程

巴西、美国走在了世界燃料乙醇生产推广的前列，全球大部分的燃料乙醇是这两国生产的。中国、欧盟、加拿大、澳大利亚、中南美洲等国家和地区紧随其后开始了燃料乙醇的生产和推广。全球燃料乙醇年产量从1970年代的数十万吨急速增长到了近7 000万吨（2013年，见表1），推广区域从巴西、美国发展到美、欧、亚、非、大洋各大洲。

表1 2013年燃料乙醇产量（美国农业部） 单位：万吨

1.中南美洲

巴西早在20世纪70年代就开始生产、推广燃料乙醇，是目前世界上唯一不供应纯汽油的国家，也是世界上最早推广使用燃料乙醇的国家。1977年巴西开始使用E20汽油（含乙醇20%），1980年研制出使用含水乙醇的汽车发动机，所用燃料乙醇含水量达7.8%，目前，巴西全国有超过250万辆汽车是由使用含水乙醇发动机驱动的，另有1 550万辆车使用含乙醇22%～100%的E22乙醇汽油。

目前，巴西车用燃油的主要国家标准除柴油外仅有两项，一是Gasolina-E22，即22%燃料乙醇+78%汽油;另一是Ethanol-E100，即93%燃料乙醇+7%水。灵活燃料车主可以自由选择E22和E100的混配比例。政府主要职责是根据甘蔗收成和市场需求确定当年酒精与汽油的混配比例，即在糖价走高时，适当降低乙醇混配比例，反之，则提高比例。这也是政府自1998年开始规定，酒精汽油混配比例从按22%强制性混配调整为可根据酒精的供给情况在22%～25%进行混配的重要原因。2013年，巴西生产燃料乙醇1 872万吨，占全球产量的26.75%。

秘鲁2013年产乙醇约18.9万吨，消费6.7万吨。立法规定自2010年起，汽油中必须混配7.8%的生物乙醇。墨西哥、哥伦比亚等国计划推广E10乙醇汽油，阿根廷计划使用E15乙醇汽油。

2.北美洲

美国是第一大燃料乙醇生产国，2013年产量达3 972万吨，占全球产量的56.77%。在粮食主产区的几个州强制推广E15，其他地区强制推广E10/E85供消费者自由选择。

1979年，第二次石油危机爆发，美国国会为保障国家能源安全考虑，出邦政府燃料乙醇发展计划，大力推广含10%乙醇的混合汽油。美国燃料乙醇产量因此从1979年的3万吨快速增长至1990年的260万吨。1990年，美国国会通过《清洁空气法修正案》规定，1992年开始39个一氧化碳超标地区强制采用10%的乙醇混合汽油。1995年开始9个臭氧超标地区强制使用5.7%的乙醇混合汽油。环保要求的提高为陷入低油价泥潭的美国燃料乙醇行业注入了活力。2007年，美国《能源独立及安全法案》获得通过，其中具体规定了未来15年中燃料乙醇的强制使用标准，到2015年美国一半以上的新车将使用含85%乙醇的混合汽油。美国燃料乙醇再次迎来了一轮高速增长，2010年燃料乙醇产量达3 500万吨。根据美国能源部公布的资料可以看出，近年来美国燃料乙醇的生产与使用获得迅猛发展：1993年年产量突破38亿升，2002年突破76亿升也用了10年时间，2004年则超过了114亿升。根据美国能源部的计划，到2025年可再生物质生产的生物燃料将代替从中东进口的石油的75%，到2030年将用生物燃料代替现在汽油使用量的30%，届时将需要燃料乙醇2 280亿升（1.8亿吨左右）。

加拿大已形成规模生产，并正逐步推广使用乙醇汽油。其各省对燃料乙醇的使用要求不同，其中安大略省已立法，要求汽油中必须含有10%的燃料乙醇，温尼泊省也是10%，而萨斯喀则温省要求为7.5%。

3.欧盟

近十年来，欧盟燃料乙醇产业发展极为迅速，消费量从2002年的0升/天骤增至2011年的1 300万升/天（见表2、3）。已成为重要的燃料乙醇生产区和消费区，2013年产量达409万吨，占全球产量的5.85%。各国推广E5～E8乙醇汽油。

4.亚洲

我国是第三大燃料乙醇生产国，2013年产量达208万吨，占全球产量的2.97%，在部分省市封闭推广E10。2000年以来，我国原油对外依存度由30%上升至国际公认警戒线（50%）以上，达到58%，高于美国的53%。我国能源安全已成为不可忽视的问题（如图1）。

在能源安全受到威胁，并且国内存在存粮需要消化的背景下，我国在2002年前后开始推广用存粮做燃料乙醇（见表5）。

2006年以前，玉米乙醇受政策扶持率先发展，但因“与人争粮”矛盾突出，2006年后政策转而全面限制玉米乙醇的大规模推广，补贴也被不断下调，玉米乙醇产量增速因此大幅下滑。国家批准建设燃料乙醇定点的其中4家企业采用的是1代技术，由于粮食占成本的主要部分，达到70%以上，随着粮食价格的上涨，成本进一步上升。以中粮生化为例，2011年，公司燃料乙醇生产成本为8 182元/吨，而销售价格仅为5 657元/吨，公司完全依赖政府补贴才能维系生存。根据国家政策规划，黑龙江等10个省区已开始燃料乙醇汽油的试点工作。从数据看，国内燃料乙醇供需仍存在一定缺口（见表4）。在玉米乙醇成本高企，政府全面限制国内粮食乙醇产能规模进一步扩张的情况下，以纤维素乙醇为代表的非粮乙醇将逐渐成为国内燃料乙醇的主要组成部分，未来市场空间较大。由于现有燃料乙醇定点资质的多为玉米乙醇企业，其产能扩张受到政策与高成本的双重限制，实际产量增长缓慢。目前，现有试点地区内燃料乙醇需求无法被完全满足，玉米乙醇已无法满足《可再生能源中长期规划》、《可再生能源“十二五”规划》对未来我国燃料乙醇利用量大幅提升的要求。出于国家能源安全、粮食安全与企业发展的战略考虑，燃料乙醇势必走向大规模发展“非粮”的时代。目前，国内以粮食秸秆、玉米芯为原料的2代纤维素乙醇生产已经具备基本技术条件，山东龙力生物、中粮肇东、河南天冠和安徽丰原都已完成纤维素乙醇中试，并开始运行或建设工业化规模的生产线。同时，企业也在积极申报定点供应资质。纤维素乙醇已经燃起星星之火。

我国燃料乙醇的发展还存在很多制约因素亟待解决：

一是燃料乙醇产业的战略定位与政策扶持力度不匹配，国家缺少统一的生物能源管理机构。本世纪初，我国已把发展可再生能源定格为国家战略。先后出台了《可再生能源法》《可再生能源中长期发展规划》等鼓励生物燃料发展的政策法规。但是我国对生物燃料规模化发展对减少PM2.5和温室气体排放上的作用认识和重视不够，特别是随着能源与环境问题的日益突出，美国、欧盟甚至东南亚都在持续加大对生物质燃料生产推广的政策支持，而我国所出台的鼓励政策不配套，实施细则不完善，没有发挥出应有的政策导向作用。特别是对1.5代生物燃料的推广使用、2代生物燃料的技术创新、研究开发缺乏系统、连续和稳定的政策支持，从而导致生物燃料的推广应用积极性受到影响，技术创新投入也步履维艰。2007年以粮食为原料的燃料乙醇停止审批，直到2012年又核准了2家分别以木糖渣和甜高粱为原料的共10万吨产能，2013年核准了4家以木薯为原料的共65万吨产能。目前，我国燃料乙醇产业发展缓慢，2015年前400万吨规划目标很可能落空。政策因素无疑在制约着我国生物燃料的规模化发展。缺乏统一的生物能源管理机构，具体运行中的一些细小问题解决困难。由于国家部门工作程序不一致，使燃料乙醇实际市场需求和指令性计划的矛盾一直得不到及时解决。根据国家发改委推广燃料乙醇的政策要求，为了确保封闭推广区域的市场供应，燃料乙醇生产企业要根据市场的实际需求保证供给，也就是说市场需要多少燃料乙醇生产企业必须生产多少。而国家补助则是按每年年初制定的燃料乙醇计划数执行。另外，为鼓励和引导企业发展非粮燃料乙醇，国家出台了一些扶持政策。由于没有明确的认定程序，虽然天冠集团和安徽丰原分别改造了30万和17万吨木薯乙醇产能并通过了验收，但是近年来两家生产企业销售的木薯燃料乙醇至今没有得到应有的扶持。

二是生物燃料乙醇的功能定位和宣传不够，没有体现出乙醇作为汽油品质改良剂的实质功能，使社会层面对乙醇汽油认识不足。生物燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不是简单替代油品使用，它是优良的油品质量改良剂，它既是增氧剂，又是汽油的高辛烷值调和组分（一般汽油的辛烷值最高为97，乙醇的辛烷值为112。辛烷值为我国汽油的标号值，10%的乙醇加入量可提高汽油近3个标号）。当前我国正面临着油品质量升级（国三到国四、国五）、降低PM2.5排放等问题，但炼油行业普遍采取的限锰、降硫，降烯烃等工艺会导致汽油辛烷值损失较大，而我国高辛烷值组分油资源本身就缺乏。乙醇中既不含硫、烯烃、芳烃，辛烷值又高，同时可以降低50%左右的PM2.5排放，是最绿色环保、安全有效、可再生的汽油辛烷值添加剂。美国、欧盟、加拿大、澳大利亚等国的实践已经充分证明：乙醇作为高品质汽油中不可或缺的重要组分，是对MTBE为代表的传统石化基汽油调和剂的最佳替代品（由于污染地下水问题，美国、澳大利亚等国已禁用MTBE。其中美国走了30年使用MTBE的弯路之后，又回过头来再走乙醇代替MTBE的路子，其经验教训可帮助我们更正确的认识燃料乙醇）。使用乙醇作为汽油的改良剂，是对国家、环境、农民、石化企业、生物能源产业诸方有利、多家共赢的最佳选择。

三是政策扶持力度偏低。生物能源作为具有特殊战略性意义的新兴产业，因其使用的对象是庞大的传统能源产业，世界各国都在定价机制、财政税收、投资金融等方面给予优惠和扶持。我国生物燃料的规模化发展正处于关键阶段，无论是生物质资源的收储运体系构建、产品供应链和市场成熟度都无法与现有的化石能源相比，但在产业政策中又得不到应有的合理的鼓励和扶持。例如，美国给予纤维乙醇等第2代先进生物燃料以高额补助（吨纤维乙醇约2 150元RMB），我国已出台木糖渣生产的纤维乙醇补贴政策为每吨纤维乙醇800元RMB。由于与美国政策力度差距较大，将制约我国在这一新领域长期处于竞争优势的后续发展能力。

日本目前尚未大规模使用燃料乙醇，由于资源缺乏，目前只有含3%乙醇的汽油供应。政府计划2020年前，50%以上汽车使用乙醇汽油，2030年所有汽车使用乙醇汽油。

印度作为发展中大国对能源问题也十分重视，其乙醇年产量在17～30亿公升之间，生产原料主要是糖蜜，目前正在推广使用含乙醇5%的乙醇汽油，每年需从巴西进口乙醇，但印度政府的目标是做到燃料乙醇自给自足，因此巴西方面预计这种进口状况不会持续太久。

泰国政府对燃料乙醇的生产使用十分重视，拟建立年产100万吨燃料乙醇生产能力，在全国推广使用E10乙醇汽油。2013年6月27日，广东中科天元新能源科技有限公司为泰国Ubon Bio Ethanol有限公司设计、建造的以干鲜木薯、糖蜜为原料日产40万升燃料乙醇厂顺利通过验收。为了减少对石油的依赖，泰国能源部正采取多种措施，积极推广乙醇汽油。措施包括：与知名品牌汽车厂合作，在各类现有汽车及摩托车上加装转换装置;从价格等方面实行优惠，推动E85乙醇汽油（85%乙醇）的广泛应用;与邮政部门进行试点合作，对首批200辆至300辆长途运输汽车进行E85乙醇汽油改装试验;加强对民众的宣传，消除老百姓对使用乙醇汽油的误解。

菲律宾2009年2月颁布新的法律：《生物燃料法案》，要求汽车燃料用汽油至少含有5%的乙醇，到2011年达10%。关于生物乙醇使用，法律明文规定本地生产的生物乙醇要高于进口生物乙醇。然而，本地生产的数量远远供不应求。

5.非洲

肯尼亚、乌干达、南非都在积极发展以甘蔗、甜菜为原料的燃料乙醇的生产。

6.大洋洲

澳大利亚绝大多数新的和许多较老式的汽车及轻量化商用汽车可使用E10，E10已在澳大利亚NSW、ACT和Queensland省的400个加德士加油站出售。加德士澳大利亚公司推出的Bio E-Flex燃料（E85）在一百多个大城市和地区使用，仅适用于灵活燃料汽车。

未来展望

燃料乙醇作为汽油的改良剂和可再生替代品，在石油资源日渐匮乏、环保问题日益严峻的形势下成为世界性发展方向，随着车辆保有量的快速增加，其生产、推广规模迅速扩大的趋势不可逆转，1代燃料乙醇因消耗粮食而饱受争议，未来以木薯、甜高粱、木质纤维素类生物质为原料的非粮燃料乙醇将是主要发展方向。

第9篇：生物燃料的应用范文

关键字：生物质能 成型燃料 可再生能源 生物质锅炉 供热系统 节能技术

中图分类号： TK229 文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着国民经济和工农业生产的迅速发展及人民生活水平的不断提高，我国的供热事业得到了迅速的发展。展望21世纪供热行业的发展，必将是走向一个稳步的可持续发展的道路，供热事业的可持续性发展意味着资源持续利用、生态环境得到保护和社会均衡发展。节约能源、提高能效是实施可持续发展战略的优先选择。开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，改变能源生产和消费方式，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。本文对生物质成型燃料工业锅炉节能技术进行简要分析，提供一项可靠的节约能源的新型供热设备。

1 生物质成型燃料特点

生物质成型燃料是将大量农林剩余物通过生物质固化成型技术挤压而成。因为生物质能源的成分中，硫和氮的含量少，其燃烧产物SO2、NOX都较低，无需再作处理，即可达到现行锅炉大气污染物排放标准要求。生物质固体成型燃料具有体积小、密度大、储运方便；粒度均匀、燃烧稳定、燃烧效率高；灰渣及烟气中污染物含量小等优点。

2 生物质成型燃料对燃烧设备的要求

生物质燃料具有挥发分含量高、点火容易、升温迅速的特点，利用原有燃煤锅炉燃烧生物质燃料将使锅炉供热效率降低，烟气排放也存在问题。根据盛昌公司经验，我们认为生物质成型燃料工业锅炉必须按照生物质燃料的燃烧特性设计和制造，应处理好以下几方面问题：

（1）炉膛严密

生物质燃料挥发分含量高，应利用气化燃料技术使之挥发分充分析出，这样才可能达到理想的燃烧效果，若炉膛密封不严，不仅影响炉膛温度，而且使燃料燃烧不完全，容易结焦。

（2）分段燃烧

生物质燃料燃烧大致分为挥发分析出阶段、挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段和燃尽阶段，炉膛应根据燃料的燃烧阶段进行设置，以适应生物质燃烧的燃烧需求。

（3）合理配风

生物质燃料的含氧量较煤多，燃烧所需空气量较少，由于分段气化燃烧的特点，要求配风合理，风阀动作灵敏，才能达到最佳的燃烧效果。

（4）烟气降尘

生物抽燃料虽然灰分含量低，但由于燃料后灰渣密度小、颗粒细，比较容易随引风飞出，增大了除尘的工作难度。

3 生物质成型燃料工业锅炉

针对以上技术要求，盛昌公司研制了适合生物质成型烧料燃烧的DZL系列生物质成型烧料工业锅炉。该系统锅炉采用链条炉排，特殊的炉墙和炉拱设计，达到了生物质成型烧料按照分段气化燃烧要求，实现了一个燃烧工况下两种燃烧方式（气化燃烧，炭化燃尽），完成了生物质气化燃烧的全过程，提高了锅炉效率。

3.1 结构特点

生物质成型燃料工业锅炉采用链条炉排，炉前进料斗处设有关风机，达到燃烧所需的严密性要求。炉内设有三个燃烧室，由阻尘墙分离，形成独特的燃烧形式。燃料在机械作用下移动燃烧，燃烧室内设有辐射传热面，从而大大的改善了燃烧条件，使燃料缩短了预热挥发过程，实现燃烧的化学能到热能的转换过程。

锅炉的结构示意如图1。

图2 DZL系列生物质锅炉结构示意图

3.2 燃烧特点

炉排的下部设前、中、后三个风室，前风室的供风，作为燃料的预热干馏气化燃烧过程，在干馏挥发的燃气在阻尘墙的作用下，停留在第一燃烧室内在阻尘拱墙和前拱的高辐射下燃烧，再在引风机的作用下由第一燃烧室折出阻尘墙，这样不但可燃气体得到充分燃烧而且高温气体加快了燃料的焦化过程。作为固定碳高温燃烧在中风室（第二燃烧室）进行，得到充分燃烧后的高温气体通过第二道阻尘墙射出，其中少量未燃尽的固定碳块进入后风区继续燃尽，烟气通过阻尘花墙进入后烟箱，炉渣随炉排进入炉渣室内。

3.3 燃烧控制

目前行业内尤其是燃煤锅炉自动燃烧投运效果不理想，主要是这样几个原因：给煤机（或炉排电机）采用滑差控制，没有针对链条式热水炉的特殊控制策略，不能根据供热阶段的不同和煤种的变化及时调整气候补偿曲线和风煤比控制曲线。

生物质工业锅炉根据气候补偿控制要求，采用全自动燃烧控制，可以根据供热负荷需求，保证锅炉供水温度的前提下使锅炉燃烧处于最佳工况。为此，生物质工业锅炉的炉排电机和鼓引风机均采用变频控制。除按照供热负荷调整燃料量和风燃比外，还要保证一定的炉膛负压。炉膛温度和排温度烟也要作为燃烧控制的限定条件。全自动燃烧控制功能在锅炉调整负荷时比人工调整过程更稳定，避免系统超调造成的燃料量浪费。

3.4热工测试

我们依据GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》等相关标准的相关规定，对采取以上技术措施的额定供热量为1.4MW的生物质热水锅炉进行了热工与环保测试。通过测试，检验锅炉的出力及热工、环保状态参数是否达到设计及标准规范的要求。秸秆颗粒成型燃料热水锅炉热工测试主要数值结果见表1。

表1秸秆颗粒成型燃料热水锅炉热工测试主要数值

由测试结果可以看出，盛昌公司研制的生物质成型燃料工业锅炉燃烧完全，锅炉热效率高。充分证明锅炉所采用的技术是有效和可行的。生物质工业锅炉炉膛内设置了阻尘墙，有效降低了烟气中粉尘含量，但要达到北京市要求的大气污染物排放标准，当前采用布袋除尘方式。根据国内外相关资料显示，在锅炉尾部设置烟气冷凝器，有利于锅炉热效率提高，和烟气含尘量降低。现盛昌公司正在研究试制，待实验得出结论后再进行交流。

3.5节能分析

根据生物质燃料燃烧特点，我们采用气化燃烧技术，燃烧充分，燃料利用率高。炉体内阻尘墙的设置有效延长了挥发分在炉膛中的燃烧时间，使挥发分燃烧所需的氧与外界扩散的氧很好匹配，挥发分能够燃尽，又不过多的加入空气，炉温逐渐升高，产物与氧气充分接触，并将热量及时传递给受热面，降低了气体不全完燃烧热损失和排烟热损失。

生物质燃料挥发燃烧后，剩余的焦碳骨架结构紧密，像型煤焦碳骨架一样，运动的气流不能使骨架解体悬浮，使骨架炭能保持层状燃烧，能够形成层状燃烧核心。这时炭的燃烧所需要的氧与静态渗透扩散的氧相当，燃烧稳定持续，炉温较高，固定碳容易燃尽。从而减少了固体不完全燃烧热损失与排烟热损失。

生物质工业锅炉散热表面积小，并采用高效硅酸铝保温材料，有效降低了锅炉本体散热损失。

生物质成型燃料燃烧后产生的灰渣量少，燃烧1吨生物质玉米秸杆颗粒仅产生86kg灰渣，大大降低了灰渣物理热损失。

4 结论

生物质工业锅炉炉体设计合理，易实现燃烧的全自动控制，锅炉供热效率高，燃料采用可再生的生物质能源，可以有效降低一次能源的消耗，其燃烧具有CO2零排放、SO2低排放的特点，是具有节能和环保意义的新型燃料供热锅炉。该锅炉已通过实践证明技术成熟，运行可靠，应该在工农业生产中大规模推广应用。

参考文献：

专著：[1]袁振宏等.《生物质能利用原理与技术》.北京：化学工业出版社，2008

[2]李德英.《建筑节能技术》.北京：机械工业出版社，2009