1.3 生物質能轉化利用技術

通常把生物質能通過一定方法和手段轉變成使用起來更為方便和干凈的燃料物質或能源產品的技術統稱為生物質能轉化利用技術。生物質能主要轉化利用技術如圖1.6所示，不同的利用方式具有各自的技術特點。

1.成型燃料技術

生物質材料的力傳導性極差，通過縮短力傳導距離，給其一個剪切力，可使被木質素包裹的纖維素分子團錯位、變形、延展，在較小壓力和較低溫度下，可使其相鄰相嵌，并借助于木質素的黏結而重新組合成型。利用這一原理將經過粉碎后的農林廢棄物采用機械加壓方式壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體燃料的技術，即為生物質成型燃料技術。

生物質成型燃料工藝根據是否向原料中添加黏結劑可以分為加黏結劑成型和不加黏結劑成型兩種，根據原料熱處理方式不同又可以分為常溫壓縮成型、熱壓成型和炭化成型三種。

壓縮成型不僅提高了生物質的能量、密度，減小了生物質的體積，使之便于運輸和存儲，而且還解決了生物質直接燃燒效能低的問題，使之能夠替代煤炭用作鍋爐燃料，或作為居民采暖和炊事燃料使用。

2.直接燃燒技術

直接燃燒是最原始、最實用的生物質能利用方式。但傳統的燃燒利用方式技術相對落后，熱能轉換效率較低。隨著社會發展和科技進步，燃用生物質的設施和方法也在不斷改進和提高?，F代的生物質直接燃燒技術主要有生物質直接燃燒發電技術和生物質與煤混合燃燒技術兩種。

3.熱解技術

生物質通過熱解可轉化為三種能源產品，即生物油、生物質炭和可燃氣。控制熱解反應條件（如溫度、壓力和滯留時間等）可以改變三種產物的比例。根據反應溫度和加熱速率的不同，可將生物質熱解工藝分成慢速、常規、快速熱解等工藝。慢速熱解主要用來生產木炭，低溫和長期的慢速熱解使得炭產量最大可達30%，約占50%的總能量；中等溫度及中等反應速率的常規熱解可制成相同比例的氣體、液體和固體產品；快速熱解是在傳統熱解基礎上發展起來的一種技術，相對于傳統熱解，它采用超高加熱速率、超短產物停留時間及適中的熱解溫度，使生物質中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和產物氣降到最低限度，從而最大限度獲得液體產品。

4.氣化技術

氣化是以O₂（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或H₂等作為氣化劑，在高溫的條件下通過熱化學反應將生物質中可燃部分轉化為可燃氣（主要為CO、H₂和CH₄等）的熱化學反應。氣化可將生物質轉化為高品質的氣態燃料，直接應用作為鍋爐燃料或發電，產生所需的熱量或電力，或作為合成氣進行間接液化以生產甲醇、二甲醚等液體燃料或化工產品。目前主要開發了上吸式固定床氣化爐，下吸式固定床氣化爐和循環流化床氣化爐。

5.液化技術

液化是把固體狀態的生物質經過一系列化學加工過程，使其轉化成液體燃料（主要是指汽油、柴油、液化石油氣等液體烴類產品，有時也包括甲醇、乙醇等醇類燃料）的清潔利用技術，根據化學加工過程的不同技術路線，液化可分為直接液化和間接液化。直接液化就是把固體生物質在高壓和一定溫度下與H₂發生反應（加氫），直接轉化為液體燃料的熱化學反應過程。間接液化是指將由生物質氣化得到的合成氣（CO+H₂），經催化合成為液體燃料（甲醇或二甲醚等）。

6.生物乙醇技術

乙醇又稱酒精，是由C、H、O三種元素組成的有機化合物，也是一種優質的液體燃料，不含硫及灰分，可以直接代替汽油、柴油等石油燃料，是最易工業化的一種民用燃料或內燃機燃料，也是最具發展潛力的一種石油替代燃料。

生物質可以通過生物轉化的方法生產乙醇，由淀粉類或糖類生物質采用發酵方法生產燃料乙醇的技術已經相當成熟，但采用木質纖維素類生物質生產乙醇，則必須要解決大規模、低成本生產纖維素酶的瓶頸問題。

7.沼氣技術

沼氣是人畜糞便、工業有機廢液和農作物秸稈等，在厭氧條件下經過微生物的發酵作用而生成的一種混合氣體。由于這種氣體最先是在沼澤中發現的，所以稱為沼氣。沼氣一般含CH₄ 50%~70%，其余為CO₂和少量的N₂，H₂和H₂S等。

沼氣發酵的過程，實質上是微生物的物質代謝和能量轉化過程，這些微生物在分解代謝過程中獲得能量和物質，以滿足自身生長繁殖，同時大部分物質轉化為CH₄和CO₂。

8.生物柴油技術

植物油雖然可以直接用作內燃機的燃料，但由于它的黏度高、揮發性差等缺點，為避免燃用設備出現故障和問題，需要對其進行酯化處理以生產生物柴油，使其在性質上更接近柴油，成為較理想的柴油代用燃料。目前，國內外生物柴油的生產技術主要以化學法為主，即采用植物油（或動物油）與甲醇或乙醇在酸性、堿性或生物酶等催化劑作用下進行交換反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。