二、生物能发热

生物质是一种潜在的能源资源。是人类未来能源和化学原料的重要的来源。生物质废料如稻壳、瓜籽皮、树叶子等，资源相当丰富，农作物秸杆一般由纤维素（31—40％）、半纤维素、木质素组成，生物质加工利用方法一般有热化学转化法和生物化学转化法两种。热化学转化包括通过气化的间接液化和通过热解与液化的直接液化过程。生物化学转化则包括对不同原料的先酸解或水解，然后发酵。

由于生物质热解过程简单，投资低，且液体产物收率高，是生物质化学加工中有发展前途的方法，因此引起各国学者的广泛关注。热解是指在无氧的情况下的热分解，可用来制取焦炭、液体和气体燃料及化学物质。热解有两种加热方式，即缓慢加热和快速加热。缓慢加热可以制取大量焦炭，而加速加热可制取液体和气体。

生物质能不但可以充分利用现有的生物质资源开发替代能源、变废为宝，而且可从优化农村能源结构减少环境污染。

下面讲讲一些利用生物能的例子。1.城市生活垃圾处理

我们都知道随着经济的高速发展和人民生活水平的提高，城市垃圾污染是越来越严重了。过去一直采用填埋的方式，不仅占地面积大，还造成填埋附近的农田和水源的污染。另一方面，大量有机物填埋后产生的沼气甚至还产生爆炸。目前用这种方式处理生活垃圾已经达到极限，因此，部分城市已开始引进垃圾焚烧设备，建立城市垃圾处理工厂。但这种方式不仅消耗能量多，而且产生大量二氧化碳，污染环境。美、日等工业发达国家已经开始利用微生物技术处理垃圾，获得生物质能，这种新型的既能保护环境又能提供能源的方法，有望解决城市里生活垃圾的环境污染和耗能问题。

现在的一般做法是将厌氧消化和厌氧堆肥过程结合起来，最后生产出足够的沼气，供燃料中电池使用。先将可回收和可堆肥的材料从垃圾中分拣出来，采用高固体厌氧消化新技术将废物中 60—70％的有机物进行堆肥，堆肥过程和有机物料的逐渐分解将产生沼气。物料和废水生物固体混合后进入厌氧消化器。在消化器中留 30 天左右，消化器在一定温度下工作，产生沼气的同时产生湿的消化废渣，废渣清出后，再加上木片，送到有氧的干燥区内，而燃料电池除提供电力外，作为其副产品的热能则用于厌氧过程。

沼气发电和燃料电池

沼气经过处理后，可进入燃气发电机发电，电能供给工厂，为了高效利用沼气，需要一种能量转换率高的发电装置，燃料电池就恰好可以满足要求。

燃料电池是一种把燃料的化学能直接利用转换为电能的电化学装置。燃料电池基本上由两个电极和电解质所构成，燃料和氧化剂分别在两个电极上进行电化学反应，电解质则构成电池的内回路。燃料电池是一种高效、价兼、又无环境污染的发电方法。

木质能源的利用

将城市生活垃圾及工厂有机废水通过处理产生沼气的这样一种环保治理和再生的资源利用方法与燃料电池这样一种高效能量转换装置相结合而形成的高效综合利用系统，不仅能解决日益趋于严重的环境问题，而且可以提供能源。

木质能源是指作燃料的农作物秸杆、森林采伐以及加工剩余物、人工速生林、薪炭林等，属于新能源中的生物质能。

同矿物燃料（煤、石油、天然气）相比，木质能源具有很大的优越性。首先，木质能源来源丰富、分布广泛、价格便宜；其次，木质能源燃烧时二氧化碳的排放量低于其生长期间的二氧化碳的吸收量；第三，木质能源是可再生性能源，不会枯竭。所以在能源供应紧张的今天，充分利用木质能源，不但可以缓解能源供应的不足，而且可以保护生态环境，同时又能获得相当的经济效应。

木质能源利用有三个途径：

用于城乡日常生活
用做工业热能

工业热能的需要非常大，所耗能源也多为矿物燃料，用价廉的木材能源代替一部分矿物质燃料在经济上是合算的。在技术上也是可行的。

生产工业热能装置通常为锅炉，木质能源在其中可以直接燃烧又可以转化为木炭后再燃，甚至可以转化为可燃气体后再燃烧。

木质能源的直接燃烧一般有两种方式：一种方式是采用废材锅炉，完全以木质为燃料。另一种方式是采用燃煤锅炉，以煤炭为主，加上部分木质能源共同燃烧。采用这种方式，锅炉无须改动或改动很小。

用作机械能

目前的汽油机和柴油机耗用的是石油制品。随着石油价格的上涨，寻找石油替代品的工作日趋迫切。而木质能源在这方面可以发挥更大的作用。

用作发动机燃料的木质能源，通常要转换为液体或气体燃料，如甲醇、乙醇及可燃性气体。目前，用木质能源制取乙醇的技术比较成熟，且成本较低，使用效果也很好。

从木质能源的远期利用来讲，直接燃烧仍是主要的方法，但木质能源的利用转化，如气化、液化技术将得到很大的发展，特别是直接液化技术的突破，有可能大大促进木质能源的利用，因此木质能源的前景会越来越好。