生物质预处理制成型燃料研究进展

生物质能具有CO_2零排放、普遍易得、价格低廉等优势。生物质成型处理有利于其远距离运输与长时间储存。但是,生物质细胞壁高分子聚合物形成了物理和化学抗降解屏障,严重阻碍了生物质成型燃料品质的提高,因此,采用预处理技术是实现生物质能源高效利用的必要手段。目前,生物质预处理技术主要分为物理法、物理-化学法、化学法和生物法四大类。由于各种预处理技术对生物质化学组分占比以及结构的影响不同,预处理后的生物质成型燃料所体现出的物理性质和燃烧特性各有特点。本文介绍了生物质原料中的纤维素、半纤维素以及木质素等主要化学成分的结构特点及其对成型过程的影响,并从提升生物质成型燃料的物理性质和燃烧特性角度总结了蒸汽爆破预处理、低温热解预处理及水热预处理3种预处理技术的研究进展。总体而言,水热预处理技术使处理后生物质成型燃料在燃烧热值、能量密度、耐久度以及机械强度等各方面性能得以全面提升,但是水热预处理成本较高且对环境有影响。未来生物质成型燃料预处理技术的研究方向应从平衡生物质燃料品质与预处理成本之间的关系、减少污染物排放、预处理过程流程配置差异性集成和精确工艺参数匹配等方面为基础,开发适于规模化灵活生产的节能高效生物质预处理技术。上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室利用水热预处理技术制备高机械强度生物质成型燃料及成型炭燃料,并获得过程副产物——木醋液,开发了多产品、环境友好的生物质综合利用技术。     

木质纤维素基平台化合物催化转化制备液体燃料及燃料添加剂

随着不可再生的石化资源的不断消耗以及生态环境的不断恶化,可再生资源和能源的开发和利用受到越来越多的重视。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,蕴藏量和产量巨大,具有广阔的开发利用前景。本文在介绍国内外木质纤维素资源开发利用研究的基础上,结合当今世界生物质能领域的研发现状,分别概述了经由呋喃类化合物及乙酰丙酸等木质纤维素基平台化合物分子,制备液体燃料和燃料添加剂的最新研究进展。在总结归纳合成途径的同时,分析了现阶段面临的主要问题及可能的解决办法,以期能为木质纤维素类生物质能源化利用的研究提供有益的参考与借鉴。     

生物质炭成型燃料的制备及性能研究进展

概述了生物质炭成型燃料的制备工艺,重点介绍了成型胶黏剂的种类,包括:有机类、无机类及有机-无机复合类。此外,讨论了生物质炭成型燃料性能的影响因素,包括胶黏剂、添加剂、成型工艺及原料粒度等。最后,指出了生物质炭成型燃料的发展方向。     

燃料乙醇发展现状及思考

自20世纪70年代以来,生物燃料乙醇作为车用燃料的研究和产业化受到广泛重视,被认为是未来最重要的可再生燃料之一。本文介绍了燃料乙醇的发展概况,综述了近年来国内外研究开发历程、产业政策和最新进展,对化学合成乙醇路线（合成气催化制乙醇、乙酸加氢制乙醇工艺）和生物发酵制乙醇路线（粮食发酵、非粮原料发酵、合成气发酵工艺）的技术特点、纤维素燃料乙醇产业化存在的困难和问题进行了分析,并对影响燃料乙醇产业发展的因素进行了分析,提出了我国燃料乙醇技术研发和产业发展的相关建议,认为我国应加强非粮原料供应体系建设,积极进行技术研发,加强工业示范并优化燃料乙醇使用环节,促进非粮燃料乙醇产业发展。     

生物质热化学转化制液体燃料的研究进展

生物质是唯一可转化成可替代常规液态石油燃料和其它化学品的可再生碳资源。热化学高效转化利用技术是生物质能源开发利用的最主要途径。本文综述了国内外生物质热化学转化制备液体燃料技术的主要研究途径、产业化进程的现状,论述了生物质液体燃料的产业化发展的可能性和存在的问题。对中国生物质热化学转化的发展趋势提出了研究开发利用的发展前景和建议。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅰ)

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本文综述了我国年可获得生物质资源量达到3.14亿吨煤当量,其中秸秆和薪材分别占 54% 和 36%;现有180多亿吨林木生物质资源量、8~10亿吨可获得量和3亿吨可作为能源的利用量。生物质能转化利用的主要途径是:热化学高效转化利用的热解气化发电(供热、供气)、快速热解制备液体燃料和生物质气化合成液体燃料,以及生物化学转化技术等。同时,论述了目前已经进行的生物质研究开发技术和产业化利用进展。     

复旦推出生物废弃物综合利用技术

复旦大学近日推出将生物废弃物转化为生物基化学品、生物燃料、生物碳等新产品的综合利用技术。其中,生物质纤维素制备呋喃类及糠醛类化合物、藻类生物质液化制备脂肪酸烷基酯的方法等8项技术已申请发明专利。     

农村生物质能利用发展模式分析

本文归纳并提出了我国农村生物质能利用的3种主要发展模式,包括户用循环利用型、分布式能源型和商品化燃料产品型,并分析了这些发展模式的主要特点和发展瓶颈。同时就如何发展我国农村生物质能源,推进产业化的发展思路提出了建议:1)基于不与粮食争地和发展循环型农业考虑,优先发展利用农业废弃物原料的生物质能转化技术;2)启动能源农业采取先易后难的发展战略,优先应用现有的现代农业技术和传统高产的农产品原料;3)选择发展模式要根据当地气候、农作方式和经济发展水平,因地制宜,强调多能互补;4)重视生物质能源技术多学科交叉的特点、尤其要注重高新技术应用, 加强技术引进。     

纤维素类生物质炼制燃料乙醇的多产品共生模式研究

利用纤维素类生物质炼制燃料乙醇是世界可再生能源发展的主要趋势.以纤维素类生物质玉米秸秆为研究对象,在系统工程、生态工业指导思想下,对纤维素类生物质炼制燃料乙醇副产物资源化过程开展研究.通过对生物质玉米秸秆炼制燃料乙醇过程主要副产物资源化的利用方案比较论证,综合技术、经济、环境、市场等因素,提出了纤维素类生物质炼制燃料乙醇生产过程的副产物CO2、预处理废液、木质素、酒精废糟液资源化利用的多产品共生模式.并对该共生模式的能量和水进行了集成分析,提出了该共生模式的生态环境风险防范措施.     

生物质气化技术应用现状及发展前景

生物质能作为清洁可再生能源,可缓解能源紧缺问题、环境污染问题和“三农”问题等国家重大战略问题,国内外关注生物质气化技术的研究和开发,并取得了较大的进展。本文在分析总结生物质气化技术国内外应用现状的基础上,指出了今后生物质气化技术发展面临的机遇和挑战。     

液态生物质燃料重整及其在固体氧化物燃料电池中的应用

固体氧化物燃料电池（soild oxide fuel cell,SOFC）是一种清洁高效的发电装置,它可以利用氢气或碳氢燃料发电。液态生物质燃料是一种可再生碳氢燃料,它通过将生物质进行快速催化热解后,经过进一步催化加工制得,主要包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油及其副产物生物甘油等,将SOFC与液态生物质燃料结合,具有便携、清洁和高效等优点。本文分析了包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油以及生物甘油在内的液态生物质燃料的重整研究及其在SOFC中的应用进展,包括重整转化机理与效率、产物选择性、应用于发电存在的优势与难题等。通过对液态生物质燃料进行催化重整,可有效抑制SOFC直接使用液态生物质燃料发电存在的阳极积炭失活现象,从而提高发电效率,延长SOFC使用寿命。总结了目前液态生物质燃料直接用于SOFC发电的研究进展,提出了未来的研究方向,以期提高液态生物质燃料在SOFC中的利用效率和稳定性。     

超临界流体在生物质转化技术中的应用

生物质能作为具有潜力的清洁可再生能源已经成为共识,且日益受到人们的重视。超临界流体因其自身的特性能够提高生物质转化利用效率,本文分析介绍了超临界流体技术在生物质利用中的主要应用即生物质超临界预处理、制氢、液化以及生物柴油超临界制备和生物油超临界提质,提出生物质超临界利用技术的研究意见和发展建议。     

论生物质能源标准体系(Ⅱ)——生物质燃料乙醇标准化研究进展

生物质能源是清洁可再生能源,本系列讲座以生物质能源主要产品为对象,以产品的物理形态为分类依据,在分析研究国际主要产品标准化的基础上进行我国生物质能源标准体系的构建。本讲在对国内外生物质燃料乙醇产业发展状况进行深入剖析的基础上,重点介绍了世界上典型国家燃料乙醇产品标准,并对产品的性能指标进行了对比。针对我国燃料乙醇的产业及标准化现状,提出我国燃料乙醇标准化应加强非食用生物质基和木质纤维基乙醇的相关标准的研究。可通过采标的方式,大力推进我国燃料乙醇相关标准的制订。     

生物质炭成型燃料的成型机理及制备工艺研究进展

概述了生物质炭成型燃料的制备机理,重点介绍了胶黏剂的选择,对有机胶黏剂中的淀粉基、木质素基和羟甲基纤维素基胶黏剂以及无机胶黏剂的优缺点进行了分析,并浅析了水及生物质颗粒粒径对燃料成型的影响;总结并比较了不同设备成型工艺,指明了未来开发具有高附加值的新型生物质炭成型燃料的研究方向。     

生物质吸附剂在制备燃料乙醇中应用的研究进展

在最近的几十年中,由于能源短缺和环境恶化,生物质燃料乙醇（BFE）因为其所具有的可循环无污染的优点,引起了人们越来越多的关注。但是在生物燃料乙醇的制备过程中,存在着乙醇脱水工艺能量消耗过大的问题。因此优化乙醇脱水过程一直是人们研究的重中之重。本文简述了国内外吸附法分离乙醇和水工艺中使用的吸附剂,指出了生物质吸附剂在燃料乙醇中优于其它吸附剂的特点,重点分析了生物质吸附剂的研究成果及对其的改性研究。分析表明改性后吸附剂不但拥有良好的吸附效果,还可以在吸附操作结束后重新作为发酵制乙醇的原料,以实现资源的充分利用。最后展望了生物质吸附剂在制备燃料乙醇工艺中的发展趋势,即获得更优秀的脱水效果与更完善的循环利用过程。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅱ) ——生物质压缩成型燃料生产技术和设备

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要综述生物质成型燃料的种类、研究与开发利用进展状况。重点讨论了生物质成型燃料的生产技术和设备,并指出了目前存在的主要问题和今后的发展方向。     

生物气化合成燃料关键技术获突破

中国科学院广州能源所通过引进意大利先进的生物质富氧气化技术，完成了生物质气化系统和燃气净化系统的优化设计，目前已经建成生物质气化合成燃料中试示范系统。这标志着我国在生物气化合成燃料关键技术方面取得新进展。广州能源所生物质气化合成燃料中试示范系统项目在生物质富氧气化技术、粗合成催化重净化与组分调变技术与装置、生物合成气的...     

生物质液体燃料2,5-二甲基呋喃的催化合成进展

2,5-二甲基呋喃（DMF）是一种可替代化石能源的新型液体生物质燃料,对于缓解当今能源危机具有重要意义。鉴于其优良的性质和广阔的应用前景,以生物质资源为原料通过绿色、经济的方法制备DMF逐渐成为科学研究的热点。本文归纳和总结了近年来国内外由生物质糖类化合物出发制备DMF的一些催化技术研究新进展,着重从活性中心和载体的构效关系出发对比了不同金属催化剂的催化效果,讨论了影响多相反应体系的关键因素,分析了不同反应路线和制备方法。对进一步研究和开发从生物质糖类化合物“一锅法”转化成DMF的催化新技术提出了一些建议和展望,为探索高效、经济、绿色、可持续的DMF合成途径提供科学依据和创新思路,促进生物质制DMF的工业技术发展。     

生物质替代燃料在水泥行业的应用进展

水泥工业是重要的基础原材料行业，同时也是高耗能、高碳排放行业。我国生物质资源丰富，生物质替代燃料应用于水泥行业有助于降低化石能源消耗和碳排放，是实现我国水泥工业碳中和的主要途径之一。系统梳理并分析了生物质替代燃料在水泥行业的应用进展以及存在的相关问题，并给出了解决思路。较传统化石燃料，生物质燃料具有水分含量高、热值低、尺寸大等特点，应用于水泥生产时，可能造成燃料燃尽率降低、烟气量增大、热耗增加、熟料碱含量增加及波动增大等。国外建立了完善的固体回收燃料标准体系，为包括生物质在内的固体回收燃料规范化制备、规模化使用奠定了基础。全球水泥和混凝土协会发布数据显示，2020年全球水泥行业生物质燃料占比6.7%,其中，农业废物、有机废物、纺织废物占比最大，达32%;捷克、德国、波兰等国家生物质燃料占比超22%。与之相比，我国水泥行业使用生物质等替代燃料起步较晚，截至2021年使用替代燃料的水泥生产线占比不超过3%,热量替代率约为2%。从国内的应用情况来看，生物质替代燃料有助于降低单位熟料煤耗，仍存在与现有热工系统不适应、热量利用效率偏低、影响熟料产质量等问题。为降低生物质燃料直接投喂带来的负面影响...     

生物质能源转化技术与应用(Ⅲ)——生物质热解液体燃料油制备和精制技术

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石资源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要综述了生物质高压液化、快速热解液化制备液体燃料油技术现状、工艺及设备,并在总结生物质热解液体燃料油特性的基础上,总结了生物热解液体燃料油的物理法精制技术(包括脱水、添加溶剂和乳化)和化学法精制技术(包括催化加氢、催化裂解、催化酯化、水蒸气重整)的研究现状,并对其精制机理、优缺点进行了分析。随着制备和精制技术的深入研究,生物质热解液体燃料油可望替代汽油、柴油等化石燃料而越来越受到人们的关注。