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生物燃料问题范文1
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.160
1 概述
生物质发电技术是上世纪七十年代以来，为了应对国际石油危机逐步发展起来的，能够将大自然广泛存在的可再生生物质能源转化为电能的一种新型技术，主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电燃料。到了21世纪，随着化石燃料的进一步紧张，生物质能源利用也越发的重要起来，利用生物质能源能够有效地节约煤、石油、天然气等一次不可再生能源，是目前国际国内研究的前沿课题。
目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源、保障国家能源安全、实现CO2减排、保持国家经济可持续发展的目的。但是由于国内生物质直燃发电起步晚，没有成熟的经验，设备制造水平低，而且我国的农作物品种繁多，种植方式多样，导致电厂燃料组成复杂，项目当地既有玉米、小麦秸秆等堆积比重较低的燃料，又有树皮枝桠、木材下脚料、棉花秸秆等堆积比重较高的燃料，不同的燃料热值、规格不一致，这就导致常规的燃料输送系统难以适应国内多种类生物质燃料的输送要求，为了将不同种类的燃料安全可靠的输运至炉前料仓，迫切需要开发适合于中国国情的燃料输送系统。
2 输送方式简介
生物质燃料的物理特性与煤炭不同，因此燃料的输送方案也有很大区别。通常情况下，从生物质燃料性质上来划分有“黄色燃料”和“灰色燃料”两种。“黄色燃料”主要是指玉米、小麦、水稻等轻质秸秆燃料；“灰色燃料”又称硬质燃料，主要是指棉花秸秆、树皮枝桠、荆条等木质燃料。由于“黄色秸秆”与“灰色秸秆”的物理特性、燃烧特性不同，因此两种燃料的输送系统也有非常大的区别。
2.1 黄色燃料输送系统
黄色燃料普遍密度较小，为了使收集和运输经济合理，所以在收集输送中一般采用打包压缩增加单位体积重量的方式，以减少运输成本。所以在国内黄色燃料输送系统设计时一般考虑燃料采用打包形式进行输送。近年来黄色燃料输送系统主要采用了秸秆捆抓斗起重机加链式输送机和解包机上料的方案，但是在什么地方进行解包，现在常用的有两种方案，一是将大包在上料系统中解包然后以散状物料型式输送至炉前，二是以包料型式输送至炉前，在炉前解包方案。方案一的核心技术是大包在上料系统中解包，即设置新型大包解包机。方案二在炉前解包，需要在锅炉炉前配有立式螺旋解包机，依靠不等径螺旋叶片旋转实现对料包的破碎。
经过对运行的电厂调研发现，单一的黄色燃料输送系统存在一些问题：首先，由于解包机对料包加工尺寸及工艺要求都比较严格，但是在技术、成本等因素影响下，国内燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以经常造成秸秆燃料在输送中频繁堵料或者掉包，导致电厂不得不在厂内再利用打包机进行二次打包，提高了电厂的运行成本。其次大包上料系统在运行时经常会发生秸秆捆抓斗起重机抓取包料时，会发生掉包现象，了解后发现可能是因为打包不规格或者司机操作不熟练所致，在输送大包时，链条输送机上会发生卡包的现象，需要运行人员进行人工调整。
综上所述，单一的黄色燃料输送系统不仅存在以上难以解决的问题，而且由于这种输送系统只能够输送大包黄色秸秆燃料，一旦黄色燃料收购出现困难，难以利用其它燃料进行代替，适应性较差。
2.2 灰色燃料输送系统
由于灰色燃料粉碎后其物理特性与煤炭有些类似，可以部分参考燃煤电厂的输送方案，但是又有所区别，生物质电厂灰色燃料由于种类比较复杂，既有堆积比重较轻的树皮等纤维燃料，也有板材下脚料、树根等堆积比重较大的木质燃料，既有有木片、树皮及枝丫柴以切碎后的成品燃料进厂，也有树根、板材下脚料等大块的燃料进厂。灰色燃料的输送常采用两种布置方案：装载机或者其他上料设备和地下料斗配合上料方案，桥式抓斗起重机和地下料斗上料方案。
经过对电厂的调研发现，单一的灰色燃料输送系统同样会存在一些问题：在输送燃料的过程中容易出现篷料、洒料问题，而且由于输送系统只能输送散状物料，如果在灰色燃料短缺时候使用黄色燃料，就需要对黄色大包秸秆燃料进行人工或者利用其它设备解包，造成了运行的不方便，对各种燃料的输送适应性一般。
2.3 黄色和灰色燃料输送系统
我国国土面积辽阔，生物质资源种类繁多，当一个地区同时有黄色燃料和灰色燃料时，考虑到单一的一套黄色或者灰色燃料输送系统无法满足电厂燃料的输送要求，这就极大的制约了电厂的燃料收购，造成了电厂只能收购有限的几种燃料，提高了发电成本，也是对其它生物质资源的一种浪费。为了解决上料线功能单一的问题和适应多样的生物质来源，需要将黄色包状燃料输送和灰色散状燃料输送结合起来，不能简单设为两套系统的叠加。根据现有电厂运行经验和两种燃料的混合地点来看，现在大致有两种布置方案：系统在炉前料仓处进行混合，也可以在系统中部进行混合。
两种方案均能实现散状灰色燃料和包状黄色燃料的输送，其中方案一为单独设置的两套输送系统，由于炉前料仓位置较高，受皮带机倾角的限制，散料输送系统带式输送机的长度较长，初始投资较高。方案二散料输送系统通过转运站与包状燃料输送系统融合，散料输送系统带式输送机长度短，初始投资相对较省。
方案二燃料输送系统由大包线、散料线组成，大包线、散料线任意一条单独运行时均能能够满足机组满负荷的需要。散料线皮带输送机尾部设置有一台双螺旋给料机（小解包机）和辅料螺旋料斗，与大包系统配合，使整套上料系统既能满足上大包的需要，而且能够上小包和散状燃料，对燃料供应形式的适应性强。
3 总结
生物质发电工程与燃煤、油、气发电工程从原理上讲所使用的技术是基本相同的，最大的不同点是燃料不一样，生物质发电工程的燃料是生物质，其燃料流动性差、比重轻、体积大、颗粒不规则、热值低、热值波动大、化学成分变化大、自热霉变快，降解快、易燃，在生物质电厂中，从而导致燃料输送系统设计较为复杂，然而燃料输送系统在生物质电厂中又是一个极其重要的环节，针对各种
燃料的输送适应性，系统设计及设备选型均没有成熟经验可以借鉴，黄色、灰色两种燃料共同输送成功突破了国内单一物料输送的局限性，无论大小包、整散料、灰色还是黄色燃料，都能实现顺利输送，为生物质电厂不受农作物种类、大小等因素的限制，在全国大范围的推广奠定了基础，解决了黄色包状燃料和灰色散状燃料的混和输送问题，增加了可供锅炉燃烧的燃料种类，确保了电厂燃料来源的可靠性和稳定性。
参考文献：
[1]吴伟.单县生物发电示范项目燃料输送系统设计研究[J].电力建设，2006（12）：64-67.
[2]谢忠泉.生物发电黄色秸秆输送系统的研究[J].起重运输机械，2009（12）：5-7.
[3]张建安，刘德华.生物质能源利用技术[M].北京：化学工业出版社，2009（01）：1-3.
生物燃料问题范文2
关键词 秸秆；易货合同；生物质；成型颗粒燃料；新能源
中图分类号 X71
文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2015）09-0108-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.014
秸秆禁烧是社会关注的热点问题：一方面，秸秆禁烧令无法根本上阻止农民继续大规模焚烧秸秆，并由此带来严重的雾霾天气[1]。2014年10月25日，长春市空气质量指数AQI“爆表”，高达500，秸秆焚烧是主要原因[2]。另一方面，现有生物质发电厂普遍存在秸秆收集难、即便是在国家大量补贴的情况依然很难实现收支平衡的现象。为什么政府年年发通知禁烧秸秆，年年禁不住？为什么农民宁愿冒着被罚风险去“偷”烧秸秆，也不把秸秆卖给生物电厂呢？有没有一条秸秆能源化利用的有效途径？
带着这些问题，中国社会科学院工业经济研究所能源经济研究中心的专家们于2014年11月专程到吉林长春进行调研。通过调研发现：第一，在国家能源局与吉林省能源局共同支持下，吉林长春用“易货合同模式”――一种秸秆能源化利用的新模式，发展秸秆颗粒成型燃料（以下简称颗粒生物质能），在治理秸秆禁烧、替代煤炭、解决农民冬季取暖、改善农村生活环境、提供农民就业等方面，表现出良好的经济社会价值，值得有条件的地区学习借鉴。第二，颗粒生物质能是农村作物秸秆能源利用的重要方式，是改变农村用能习惯和能源消费结构的重要途径，对发展农村循环经济、提高农民生活质量具有重要的现实意义。第三，农村用能革命是全面小康社会的物质基础，它关系到农村家庭生活水平的提高、能源公平和中国能源发展的全局。用“易货合同模式”发展秸秆生物质能，将为我国部分地区农村生物质能源规模化、工业化发展，提供了一条经济适用的途径，也是传统农业县乡发展新能源、实现农村用能革命的重要手段。
1 秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式
秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式是农村秸秆能源化利用的一种新模式，它是指以秸秆颗粒燃料加工企业为主导，通过农民用秸秆换取秸秆成型颗粒燃料，实现秸秆收集、颗粒燃料加工生产的一种颗粒生物质能的发展模式。
该模式将解决农民用能问题与新能源产业稳定发展结合起来、禁烧秸秆与秸秆能源化利用结合起来、秸秆收集与秸秆成型颗粒燃料市场开拓结合起来，解决了农民炊事、取暖的能源需求，实现了禁烧秸秆和秸秆能源化利用的目标。具体做法就是：秸秆颗粒加工企业与农户签订“能源易货合同”。合同核心内容主要包括：第一，农户每年用15 t-20 t秸秆跟企业换5 t秸秆成型颗粒燃料，同时要求农户与当地政府签订秸秆禁烧责任书。第二，企业为签约户无偿提供秸秆成型颗粒燃料炉具和技术服务，用易货贸易的方式向签约农户每年提供5 t的颗粒生物质能。
该模式的核心是农民不花钱用自家地里的秸秆，换回清洁的颗粒生物质能替代煤炭取暖做饭；企业在少花钱实现秸秆资源收集的同时，锁定了颗粒生物质能用户，降低了经营风险。秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式的魅力在于：自己不花一分钱、不要国家一分钱，农民就能用上清洁的颗粒生物质能，较好地解决了企业发展生物质能时的秸秆收集瓶颈和市场开拓问题，是低成本秸秆能源化利用的有效途径之一。
在易货合同模式颗粒生物质能产业链条上，各利益关系见图1。
2 “易货合同模式”发展成型颗粒燃料新能源的优势分析
我们从产业链条下的利益主体，即农户、企业、政府，分析“易货合同模式”发展成型颗粒燃料新能源的优势。
2.1 农户利益分析
调查发现，用秸秆颗粒燃料取暖炊事对农户来说有三大好处。
2.1.1 变废为宝，农户不花钱用上了清洁的新能源
过去用秸秆烧火做饭，一家人需要2-3车秸秆，剩余的大部分没什么用；6个月的冬季，平均每户烧炕取暖得用2-3 t散煤，要花1 000元；现如今不花一分钱，农户用自家地里产的颗粒燃料，15 t秸秆换5 t成型颗粒，就够自家一年取暖做饭用能了。东白_村之所以写入我们的报告，是因为东白_村第10小组，一个自然屯的村民们基本都用上了颗粒燃料取暖做饭。东白_村位于吉林长春农安县城北偏西约40 km处，属杨树林乡。白_村下辖17个村民小组，1 265户，分布在16个自然屯。东白_村第10小组约有土地100 hm2，每公顷玉米地可产8-9 t玉米秸秆，地里产的秸秆足够全屯60户人家取暖做饭了。每年少烧散煤150 t，少花钱6万多元。
目前这种“易货合同模式”使用颗粒燃料取暖做饭，已在吉林长春杨树林乡2 000农户中推广，杨树林乡政府、医院、学校、敬老院和10个商业用户全部采用颗粒燃料供热[2]。由于秸秆收集、加工和农民用能相结合，农民既是秸秆的提供者，也是颗粒燃料受益者。正是因为不花钱可以用上清洁能源，让农户有了收集秸秆的积极性、禁焚秸秆的自觉性。
2.1.2 实现农田秸秆清理目的
农民大规模焚烧玉米秸秆主要是农业生产做好土地清理准备工作。目前主要是焚烧和秸秆粉碎还田，但是大规模秸秆焚烧和秸秆还田对农业生产可能产生一定的不利影响：一是焚烧秸秆会破坏土壤结构，形成板结，造成农田质量下降；还会直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业收成。二是秸秆焚烧后留下的钾素和磷素，多呈不溶解状，很难被农作物吸收。三是秸秆粉碎还田，一方面还田后的秸秆不易腐烂，影响下茬播种质量，另一方面，秸秆粉碎还田须要深埋，这样就会把生土翻出，也会影响作物产量与质量。通过“易货合同模式”发展秸秆成型颗粒燃料，可以达到了农田清理准备的目的。
2.1.3 改善了农民自家的生活卫生环境
以往用秸秆直接做饭，燃烧效率低（20%）、灰尘多，用农民的话来说，就是特别“埋汰”，到了春季秸秆生虫，家里环境卫生更差。如今用加工好的颗粒燃料做饭取暖，燃烧效率高（85%），火焰稳定接近天然气，几乎无灰尘，存放取用方便，干净卫生。
2.2 社会经济与环保效益分析
通过调研发现，农村发展成型颗粒燃料新能源，对当地经济发展、秸秆资源商品化利用起着积极的作用，具有较好的经济社会效益与环境效益。
2.2.1 带动当地农村劳动力就业，经济效益显著
秸秆转化为成型燃料，涉及资源收集、加工、储运、锅炉燃具制造和服务五大领域，产业链条长，辐射范围广，可以促进农民就业。我们调研的吉林农安县杨树林乡年产5万t秸秆成型燃料示范项目，该项目直接吸纳就业180人，年创造工业产值3 700万元，拉动社会投资3 000万元。吉林是产粮大省，年产秸秆产量4 000万t左右，按照吉林省规划，到2020年前开发秸秆成型燃料300万t（折标煤150万t），按我们调研的示范项目数据推算，吉林秸秆成型颗粒燃料产业的潜在吸纳就业1多万人，直接带动社会投资18亿元，年创造工业产值22.5亿元。如果按我们调研的林农安县杨树林乡年产5万t秸秆成型燃料示范项目数据，即那么吉林400万t需要投资24亿元，每年将创造工业产值30亿元，为企业带来收入3.6亿元。
2.2.2 环境效益和节能减排效果显著
替代农村散煤，环境贡献大。调研的年产5万t颗粒燃料项目，如果其中3万t为易货模式，那么每年直接可为2 300户农民提供1.17万t的易货生物质能源，为农民节省了285万元取暖支出（假如散煤价格为350元/t），直接少用散煤5 800 t。替代2.5万t标煤的煤炭，减少CO2排放6.55万t、SO2排放600 t和NOX排放185 t。
如果吉林易货合同模式的成型颗粒燃料产业规模达到300万t，那每年可为减少煤炭200万t标煤，减少CO2排放390万t、SO2排放3.6万t和NOX排放1.11万t。为农村通过易货模式提供生物质能源70万t，为城市提供商品生物质能230万t，可供热6 000万m2，同时可以解决30万农户炊事和取暖用。
2.2.3 解决了秸秆野外焚烧问题
在调查中农户们反映，过去总为处理多余的秸秆伤脑筋，晚上偷偷摸摸到地里烧秸秆还怕被罚。如今因为秸秆可以免费换秸秆颗粒新能源，还免费给装炉子，所以大伙都愿意把秸秆收集起来送到站上（企业设立的秸秆代换便民服务站）换颗粒。如今全屯没有一户在野外焚烧秸秆，改善了空气质量，家里也干净了。
2.3 企业利益分析
在吉林长春我们还调研了生物质发电企业和传统模式的生物质颗粒燃料企业，通过比较分析发现秸秆颗粒企业有以下几个特点：
2.3.1 降低了企业的运行风险
“易货合同模式”降低了企业的资金成本，锁定了部分市场需求，极大地降低了企业的运行风险。在传统经营模式下，颗粒生产企业的资金占用量较大，是影响企业经营效益的重要因素。例如，一个年产5万t颗粒的企业，一个月收秸秆约5 000 t，每吨270元-300元，需要占用资金至少135万元。由于供暖的季节性及秸秆收集的季节性，必然带来颗粒的消费具有季节性特征，而工业生产是全年连续性的，若以存货2个月秸秆，那么资金占压将超过700万元，由此产生的货款利息对企业来说也是不小的成本增加，势必将直接影响颗粒燃料生产企业的经营效益。“易货合同模式”使颗粒燃料生产企业大大降低了秸秆收集和存货的资金占用及财务费用。
2.3.2 市场竞争能力更强
与生物质发电企业及传统模式生物质颗粒燃料企业相比，易货合同模式的颗粒燃料企业的市场竞争能力更强。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，在电厂上网电价0.75每度电补贴0.346元的前提下，在同等秸秆收购价格的前提下，电厂毛利润是40万元，传统模式颗粒燃料厂的毛利润是1 560万元，易货贸易模式颗粒燃料厂的毛利润是1 850万元，这里生物质颗粒市场价格为750元/t。“易货合同模式”颗粒燃料生产企业的颗粒燃料市场价格盈亏平衡点是655元/t，传统模式的颗粒燃料市场价格盈亏平衡点是710元/t左右。
2.3.3 投资更低，就业和环境效益更显著
与生物质发电企业相比，易货合同模式的颗粒燃料企业，其投资成本更低、吸纳就业和化石能源替代能力更强。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，投资比是1∶0.63。目前具有经济规模的生物质电厂，装机规模3万千瓦，秸秆能源化利用量为25.6万t/a，初始投资在2.1亿元。具有规模经济效益与经济收集半径的生物颗粒企业年产5万t，初始投资3 000万元，与秸秆发电厂秸秆能源化利用量相当的颗粒厂，初始投资1.5亿元只有电厂的 63%。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，就业比是1∶5，化石能源替代率比是1∶4.9。
与生物质发电相比，生物质颗粒燃料的产业链更长。颗粒燃料生产是秸秆利用的中间加工环节，不是最终环节。要实现秸秆的最终利用，还需要有城市供热、发电及农户等最终用户完成，其产业链条包括秸秆收集粉碎、成型加工、炉具和锅炉推广等。而生物质发电厂是通过燃烧直接将秸秆转换为电力送到电网。
3 问题及建议
3.1 秸秆成型颗粒燃料发展中的问题
第一，调研中我们发现，在我国农村能源贫困问题依然存在的大背景下，我国秸秆能源化利用政策较少考虑农民用能问题。从上世纪90年代开始，中国规划了一系列的政策来促进农村能源发展，特别是近年来，国家加大了对农村能源建设的投入，如农村电网改造、农村水电站、小型光伏发电、小型风电发电、农村户用沼气、节能炕、节能炉等的建设，使农村能源利用条件得到了明显改善。但是，我国大多数农村地区，特别是中西部地区农村的能源基础设施落后，能源服务体系不健全，农村能源消费的商品化程度还比较低，能源贫困问题依然突出[3]。所谓能源贫困是指人们缺乏获得足够的便捷的现代能源服务的方法和途径，而长期使用传统生物质燃料（稻秆、薪柴等）的现象。当前，我国农村生活能源中非商品性用能仍然占主导地位，秸秆、薪柴依然是大多数农户炊事取暖的主要燃料。据《中国农村监测报告》数据显示，我国农村60.2%、
约1.61亿户农户仍以柴草为炊事和取暖的燃料。秸秆是重要的生物能源资源，但是在目前无论是生物质发电、还是秸秆颗粒燃料这些商品化能源的发展模式设计，都较少优先考虑解决农民用能问题，这也许是我国长期能源发展战略向城市和工业倾斜的一个折射。据2012年《中国农业统计资料》显示，我国秸秆能源化利用形式主要有秸秆固化成型、秸秆炭化、秸秆沼气集中供气、热解气化集中供气等，其中秸秆热解气化集中供气和秸秆沼气集中供气的用户为29.08万户，占全国农户总数的0.11%；秸秆固化成型和秸秆炭化量382.05万t，占全国非商品化能源生活消费秸秆总量3.4亿t的1%左右。造成这种情况的原因是多方面的，但是如果在秸秆能源发展中，能够结合农村易货贸易习惯、并把生物质能源发展重点放在农村用能上，或许可以探索一条从根本上改善中国农村能源现状的途径。
第二，农民生活能源消费支出习惯不利于秸秆能源化利用。我国农村生活用能支出较低，根据2010年《中国农村住户调查年鉴》的数据显示，户均生活用能支出316.5元/a。特别是吉林省户均生活用能支出只有87元/a，户用煤不足100 kg/a。这些数据从另一个侧面说明，像吉林冬天取暖长达半年的北方省，农村商品能源的缺乏程度。究其原因既有收入水平和能源服务缺失的原因[4]，也有用能习惯的原因。从吉林农村户均生活用能源的统计数据中可以看出，吉林农村多数农户是很少花钱取暖过冬。我们调研的东白_村，有些农民是有能力花钱买煤，取暖过冬。
第三，“易货”秸秆颗粒燃料发展模式尚处初期探索阶段，还存在不少需要解决的问题。一是政府在相关领域缺乏顶层设计，缺少行业标准；扶持政策不到位，用当地能源部门相当负责人的话就是“没有扶在点子上”。二是生产企业装备的技术含量不高，生产工艺、生产流程，以及生物质高效炉具等都有待改善，秸秆颗粒燃料生产过程耗能较高的问题也需要解决；多数生产企业规模小，产业链条不完整，可持续发展能力弱。三是秸秆颗粒燃料新能源“易货合同”模式还不成熟，需要更多企业和农户进行探索实践，也需要得到社会的支持和认同。四是秸秆分散收集成本高，替代大集中燃煤供热的成本高，但在替代小型燃煤锅炉和居民用煤上有价格优势。
3.2 对策建议
由于农林废弃物的采收成本较高，农林废弃物能源化利用的发展潜力受资源条件和经济性的限制，考虑到生物质成型颗粒的能源利用效率明显高于秸秆发电、生物质成型颗粒的易货合同发展模式明显好于传统模式，建议在作物秸秆富集的地区和林业“三剩物”较为集中的地区重点发展生物质成型颗粒燃料，探索我国生物质能源的持续发展模式。
第一，在重点地区开展“易货合同模式”发展生物质颗粒燃料的试点工作，探索一条将农民用能、秸秆能源化利用与秸秆禁烧有机结合起来的新能源发展之路。我国秸秆资源丰富，每年仅玉米秸秆就超过3亿t，其中约1.5亿t的玉米秸秆集中在黑龙江、吉林、河南、河北、山东等五省，这些省份都有发展“易货”秸秆颗粒燃料的资源基础和气候条件。建议在秸秆富裕、冬季时间长的北方省份设立示范项目，探索总结不同地区的“易货”生物质颗粒燃料发展模式。
第二，建议农业部设立国家“农村能源贫困扶助基金”和“农村秸秆能源化利用基金”，重点支持农业省区和农村能源贫困地区发展秸秆颗粒燃料。建议国家相关部门在制定新能源发展政策和节能政策时，适当向秸秆能源化利用倾斜，适当支持农民用秸秆颗粒燃料代替煤炭和薪柴。建议科技部门加大对秸秆收储设备的研发支持力度，加大对生物质成型颗粒燃料生产设备的研发投入，加大对生物持炉具的研发投入。
第三，积极鼓励探索适合农林废弃物能源化利用的各种发展模式。例如，我国农村户用沼气发展中存在许多问题，是否可以通过“易货合同”模式，建立分布式大型沼气发电-有机肥综合利用项目，解决农村用能、用肥问题。
通过调查，我们深切感受到，用“易货合同模式”发展秸秆成型颗粒燃料新能源，可以调动政府、企业和农民三方的积极性，改变农民以柴草为主要炊事取暖能源的现状，让农民用上清洁、高效的生物质能源，是农村能源生产、农村能源消费革命的抓手，它也是解决秸秆野外焚烧的有效手段。
参考文献（References）
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生物燃料问题范文3
关键词：生物质锅炉；运行；难点；处理
中图分类号：TK229文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0040－02
生物质锅炉比燃煤锅炉具有更为复杂的燃料结构，同时，由于运行人员对此运行经验不足，常常会出现诸多问题，因此，在运行方面需要全体生物质从业人员不断探索，总结经验。
1生物质锅炉运行难点
1.1入厂燃料种类繁多
入厂燃料一般有树皮、稻草、麦草、玉米杆、树枝、木屑等。由于热值不一样，燃烧起来特性也不一样，而生物质锅炉的入炉燃料多以混合料的形式为主，加之燃料掺配人员责任心不强，因此，入炉燃料的燃料品种比例随时都在变化，运行调整工作较复杂。
1.2燃料水分高
设计值与实际运行时偏差太大，由于早期的生物质锅炉在设计时经验缺乏，参照燃煤锅炉水分设计在15%以内，而实际运行中入炉混合料的水分均在45%左右，因此燃料进入炉膛中产生的烟气量远大于设计值，存在引风机出力不足的问题，导致锅炉一二次风风量不能按需配给，燃料燃烧不充分；其次燃料中的水分偏大，刚进入炉膛中不易着火，经过一段时间的烘烤后，水变成水蒸汽，一旦炉排振动，聚集在料层下的水蒸气瞬间释放，极易形成正压，燃料将从炉排上掀起进入到出渣系统中，同时大量热烟气反串，经给料机进入料仓，引起料仓爆燃，进而造成停炉的事故现象时有发生。
1.3杂质较多
由于追求经济利益最大化，因此一旦燃料入场把关不严或稍有松懈，就会在燃料中掺有泥土、细沙，这些细颗粒的物体进入到炉膛中在燃烧后随烟气流动，在锅炉烟气流速较快的省煤器弯头部位形成局部磨损，由于锅炉设计人员一般认为，草木灰的硬度远小于粉煤灰，且质地轻不易造成磨损，因而多数不设防磨装置。
1.4灰分高、碱金属含量高等特点
由于生物质燃料灰熔点的影响，燃料在炉膛内燃烧后，极易在锅炉受热面上结焦与积灰，而且形成灰垢后影响锅炉的换热，据实验所得的数据：积灰层的导热系数为0.0 581～0.116 w/m2・℃，而锅炉受热面金属管壁的导热系数为46.5～58.1 wm2・℃，导热系数相差500～800倍，因此在运行中不采取相应的技术措施，一般清洗后启炉运行20 d以后主汽温度就难以维持，与额定值偏差越来越大。
1.5输送系统故障率高
由于生物质燃料的韧性较大，比重小，料仓不能存较高的料位，否则会发生料仓卡堵，因此输送系统正常是运行24 h，转动部件易磨损，故障率高；同时草料切碎后的长度难以保证在正常值8～15 cm，在炉前给料机处极易发生卡堵现象，而清理较困难，对于锅炉的负荷影响较大。
1.6布袋除尘器布袋损坏较多
由于生物质锅炉的燃料水分大，而布袋的材料（一般材质为PPS）在高温、高湿度的情况下发生水解、氧化，导致布袋的基布强度下降，进而导致布袋损坏；此外燃料水分大，在炉膛内不能完全燃烧，以致在除尘器中发生燃烧，也是导致布袋损坏的一个重要原因。
2针对难点提出的对策
2.1燃料种类多，入炉成分不易控制的处理方法
首先，要求锅炉运行人员加强与燃料管理及掺配人员之间的联系，及时掌握入炉燃料的品种；其次要求锅炉运行人员勤看火，观察炉排上燃料的燃烧情况，及时进行燃烧调整。
2.2燃料水分高的处理方法
首先，应做好市场调研，掌握燃料的正常水分，以此制定收购标准，抓好燃料收购入场关；其次，根据热值、水分之间的关系，制定燃料优劣品质表，确定优先收购对象，减少高水分、低热值燃料的收购；第三，如场地允许，可在入炉前做适当的摊晒或与低水分燃料进行合理掺配；第四，采用新工艺，进行技术革新，如本公司针对木屑水分高易爆燃的现象，采用了木屑烘干装置，投运后效果明显。
2.3杂质较多，受热面易磨损的处理方法
首先，严把入场质量关；其次，制定防磨计划，在锅炉受热面易磨损部位增加防磨护瓦，减少弯头部位的局部磨损，同时在每次停炉后进行相应的“四管”测厚工作，发现问题及时处理。
2.4灰分高、碱金属含量高，易在受热面表面积灰结焦的处理方法
由于蒸汽吹灰在生物质锅炉系统运行中效果不尽理想，因此本厂在多次调研的情况下，最终选用燃气脉冲吹灰及结合除焦抑制剂的使用方法，用来除去受热面的积灰结焦问题，效果明显，基本能保证连续运行两个月以上主汽温度符合相关要求，而且受热面积灰现象大为改观。
2.5输送系统故障率高的处理方法
首先，为减小磨损，延长设备使用寿命，一般电机采用变频调节，减慢设备运行速度，控制燃料的上料速度，使料仓的物料堆积高度始终在合理的范围内，给料机能够均匀进料，最大程度减少堵料次数；其次，根据进料量及燃料的品种，选择相应尺寸的给料机，从根本上解决设备因素带来的卡堵问题。
2.6布袋除尘器布袋损坏较多的处理方法
第一，在设计充分考虑燃料水分大可能带来的运行问题，选择合适的引风机，如已运行的电厂其引风出力设计不足，则从长远的经历运行角度考虑进行更换；第二，在引风足够的情
况下，对一二次风进行合理分配，一般来讲水分大，质地轻的燃料如木屑、稻草、麦草等加大二次风量；对于树皮、杂柴等宜采用加大一次风的办法；第三，增加灰斗的巡查及观察测温点，发现异常及时处理，防止布袋整仓烧坏现象的发生；第四，采用强度更高的滤袋基布，运行时严格控制过剩空气系数及排烟温度，防止滤袋氧化、水解。
生物燃料问题范文4
厂址选择
直燃生物质发电项目的选择重点应考虑项目厂（场）址的交通条件、原料供应条件、并网条件、水源供应条件及与规划的符合性。环评单位依据的选择基本原则要求主要有：
《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2006]82号）及《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2008]82号）要求“地方政府应根据当地生物质资源分布情况和合理运输半径，进行综合规划、合理布局，制定农林生物质直接燃烧和气化发电类项目发展规划；在采暖地区县级城镇周围建设的农林生物质发电项目，应尽量结合城镇集中供热，建设生物质热电联产工程；大中城市建成区和城市规划区、城市建成区、环境质量不能达到要求且无有效削减措施的或者可能造成敏感区环境保护目标不能达到相应标准要求的区域，不得新建农林生物质直接燃烧和气化发电项目”。
在实际工作中，直燃生物质发电厂选址的可行性分析中还会遇到下列几个问题。
一是由于部分生物质发电厂的选择缺乏长远规划，往往与当地的一些单项规划存在一定的不符合性，主要表现在城市总体规划、土地利用总体规划、供热规划、各类专项规划、乡镇规划、电网规划、生态功能区规划等存在一定的不符合性。如果存在不符合之处，应与当地政府进行项目厂址比选，重新调整相关规划或调整项目位置、规模等，使项目厂址与相关规划协调、可行，并附相关支撑性材料。
二是燃料分散、供应距离远，有些区域由于地形、地质、农作物种类等原因，农作物秸秆产量较少或较分散，增加了电厂收购成本或不能满足电厂额定负荷要求。因此，应对生物质电厂区域秸秆剩余量及运输距离进行详细调查统计。同时，当地政府应承诺在该电厂燃料供应范围内不再引入大规模损耗生物质资源的工业企业，以免导致燃料供应不足。
三是项目所在地环境质量不能满足相关环境质量标准要求，不具备项目建设所需的环境容量。如果项目所在区域尚无剩余环境容量，应重新选址或采取有效削减、替代措施，所实施的削减和替代措施需要具有可操作性和有效性。
在环境影响评价中，还需对厂区供水、交通等条件进行分析，需要对多个厂址进行比选，从各方面对照分析选址的合理性，确定最为合理的厂（场）址。
工程分析
工程分析是建设项目环评的重要组成部分，是环评报告的基础数据。直燃生物质发电项目工程分析主要包括项目组成、项目依托情况、燃料供应及贮储、成分、热值分析、厂区平面布置、工程拟采用的工艺技术、主要装置和设备、污染物种类、污染物产生量和排放源强的确定、所采取的各项环境污染防治措施以及非正常工况污染物排放情况。
目前我国现有直燃生物质发电厂主要使用丹麦BWE公司水冷振动炉排技术，由国内生产制造的振动炉排高温高压锅炉。生物质燃料被送入炉内后，燃料在炉排上由于振动而被抛起，边燃烧边跳跃前进，炉渣由炉排末端排出。锅炉一般采用低氮燃烧方式，预留烟气脱除氮氧化物装置空间，除尘一般采用旋风分离器+布袋除尘器除尘，设计除尘效率一般不小于99.90%。由于秸秆含硫量低，一般仅预留脱硫空间。由于秸秆燃烧产生的灰分中含有丰富的钾、镁、磷和钙等营养成分，可用作高效农业肥料，一般生物质电厂可不设大型灰渣厂。直燃生物质发电项目废水主要分为一般性废水及浓盐水，由于电厂锅炉用水对水质要求较高，并且电厂多采用中水作为生产水源，因此，一般直燃生物质电厂都配有中水处理系统、锅炉水除盐系统及厂区综合污水处理站，除盐系统多采用反渗透处理工艺。处理后的污水多回用于循环冷却水及绿化等用水，浓盐水可用于锅炉除灰除渣。对于降雨较多的地区还应考虑燃料堆场雨水。
燃料供应充足是保证生物质电厂正常运行首要条件，在区域燃料供应中应详细调查燃料来源保证性、燃料种类、燃料量、燃料热值、燃料收购方式、燃料的运输，并附燃料热值分析报告，必要时可编制《生物质资源专题收集报告》。
燃料贮存点的分布、交通条件、与周围环境关系、贮存量、防腐、防洪、消防措施、燃料贮存点的扬尘及恶臭防治。为避免燃料长期存放造成自燃或腐烂、发酵降低发热值，燃料贮藏时间最长应不超过一年。燃料储运过程可参照《秸秆燃料储运技术规范》执行。
环境风险评价
由于直燃生物质项目具有火灾风险，因此直燃生物质项目环境影响报告书应设置环境风险影响评价专章，重点分析火灾带来的环境影响。环境风险评价专章应为建设项目的风险管理决策提供科学依据，以便在事故情况下及时采取有效、迅速的防控措施和应急措施，降低风险事故带来的影响。直然生物质项目的环境风险评价，一般应包括环境风险识别、风险事故频率确定、风险事故环境影响预测、风险事故防范措施及应急预案等主要内容。直然生物质项目主要有以下几种事故源项：
（1）燃料堆场发生火灾风险对周围环境的影响；
（2）轻柴油储油罐发生泄漏、火灾、爆炸风险对储油罐周围环境的影响；
（3）火灾事故处理过程中产生的消防废水、燃烧烟气等伴/次生污染影响；
（4）废水事故排放对周围环境的影响。
根据风险事故环境影响预测结果给出可能受影响的范围，并制定切实可行的环境风险防范措施及应急预案，减少因风险事故带来的环境影响。
以“宁夏安能生物质热电有限公司2×15MW生物质热电联产工程”为例，其风险防范措施主要为：对燃料堆场周围设置防火距离，配备相应消防设施；厂区高建筑应采用防雷击设计；燃料堆场四周应设置一定宽度的水沟，炎热、干燥条件下可降低燃料场温度、增加燃料场湿度，在降雨及消防时也可用于燃料堆场排水等。
结语
生物燃料问题范文5
[关键词]:锅炉,污染,生物质燃料,环保
一、引言
我国能源生产结构中煤炭比例始终在67%及以上,煤炭是我国能源的主体。目前,我国已探明煤炭可采储量约1145亿吨,年消耗燃煤12亿～15亿吨,其中大多数直接作为燃料被消耗掉,以煤炭为主的中国能源结构可开采煤炭储量约能使用150年。另外,以煤为主的能源结构直接导致能源活动对环境质量和公众健康造成了极大危害。
二、生物质固体成型燃料简介
生物质固体成型燃料(简称生物质燃料,俗称秸秆煤)是利用新技术及专用设备将农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻草、稻壳、麦秸麦糠、树枝叶、干草等压缩碳化成型的现代化清洁燃料(目前国内外常用的生物质成型工艺流程如图1),无任何添加剂和粘结剂。既可以解决农村的基本生活能源,也可以直接用于城市传统的燃煤锅炉设备上,可代替传统的煤碳。其直径一般为6cm～8cm,长度为其直径的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物质燃料是政府重点扶持的新农村建设项目之一。
三、生物质燃料燃烧技术
根据试验研究及测试资料,生物质燃料燃烧特性为:生物质挥发物的燃烧效率比炭化物质快。燃烧着火前为吸热反应;到着火温度以后,生成气相燃烧火焰和固相表面燃烧的光辉火焰,为放热反应。具体的燃烧性能见表1。
生物质燃料专用锅炉燃烧原理如下:
①生物质燃料从上料机均匀进入高温裂解燃烧室,着火后,燃料中的挥发份快速析出,火焰向内燃烧,在气(固)相燃烧室内迅速形成高温区,为连续稳定着火创造了条件;
②高温裂解燃烧室内的燃料在高温缺氧的条件下不断地快速分解为可燃气体,并送往气相燃烧室内进行气相燃烧;
③在气相燃烧的同时,90%以上挥发份被裂解为炙热燃料,由输送系统输送到固相燃烧室内进行固相燃烧,完全燃烧后的灰渣排往渣池或灰坑;
④在输送过程中,小颗粒燃料和未燃尽的微粒在风动的作用下于气(固)相燃烧室内燃烧;
⑤从多个配氧处可按比例自动调配、补充所需量的氧气,为炉膛出口的燃烧助燃,完全燃烧后的高温烟气通往锅炉受热面被吸收后,再经除尘后排往大气。
生物质燃料燃烧的特点为:
①可迅速形成高温区,稳定地维持层燃、气化燃烧及悬浮燃烧状态,烟气在高温炉膛内停留时间长,经多次配氧,燃烧充分,燃料利用率高,可从根本上解决冒黑烟的难题。
②与之配套的锅炉,烟尘排放原始浓度低,可不用烟囱。
③燃料燃烧连续,工况稳定,不受添加燃料和捅火的影响,可保证出力。
④自动化程度高,劳动强度低,操作简单、方便,无需繁杂的操作程序。
⑤燃料适用性广,不结渣,完全解决了生物质燃料的易结渣问题。
⑥由于采用了气固相分相燃烧技术,还具有如下优点:
a从高温裂解燃烧室送入了气相燃烧室的挥发份大多是碳氢化合物,适合低过氧或欠氧燃烧,可达无黑烟燃烧及完全燃烧,可有效地抑制“热力――NO”的产生。
b在高温裂解过程中,处于缺氧状态,此过程可有效地制止燃料中氮转化为有毒的氮氧化物。
四、环境影响分析
生物质燃料燃烧污染物排放主要为少量的大气污染物及可综合利用的固体废弃物。
(1)大气污染物
生物质燃料纤维素含量高,为70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于贮存和运输;产品形状规格多,利用范围广;热值与中质煤相当,燃烧速度比煤快11%以上,燃烧充分、黑烟少、灰分低、环保卫生;另在采取配套的脱硫除尘装置后,大气污染物排放种类少、浓度低。根据河南德润锅炉有限公司对生物质固体成型燃料专用锅炉的研究:生物质燃料燃烧后可实现CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,烟尘排放量低于46mg/m3。新建使用生物质燃料锅炉大气污染物排放控制指标执行《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中燃气锅炉的排放标准。查阅该标准可知,燃气锅炉排放标准为:SO2≤100mg/m3、烟尘≤100mg/m3。生物质燃料锅炉燃烧后大气污染物排放浓度远低于国家标准。
(2)固体废弃物
生物质燃料锅炉燃烧固体废弃物主要为燃烧后的灰分,可以回收做钾肥,资源综合利用。
五、环境效益分析
生物质燃料的环境效益主要体现在以下几方面:
(1)生物质燃料代替煤等常规能源,能减少大气污染物的排放量,有效改善城乡空气环境质量。生物质燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃烧能有效地减少大气中二氧化硫的排放量;由于生物质在燃烧过程中排出的CO2与其生长过程中光合作用中所吸收的一样多,所以从循环利用的角度看,生物质燃烧对空气的CO2的净排放为零。煤炭与生物质固体燃料的污染物燃烧排放比较见表2。
(2)燃烧后的固体废物可综合利用
灰分可以回收做钾肥,实现“秸秆――燃料――肥料”的有效循环。
(3)合理处理废弃的农作物,降低对环境的影响
仅秸秆而言,我国每年农作物秸秆产重约为7.06亿千吨,河南省每年达7000万千吨,占全国的1/10。若秸秆等废弃的农作物自然腐烂,将产生大量的甲烷,通常认为甲烷气体的温室效应是二氧化碳的21倍。将废弃的农作物做成燃料,既变废为宝,节约资源,又可减排温室气体,保护环境。
六、结论
生物质燃料利用废弃的农作物作为原料,可实现就地取材、就地生产,降低了农业废弃物运输成本与运输过程中的污染,其产品具有节能、环保、保护不可再生资源等特点。生物质燃料生产的工艺、方法符合我国目前建设节约型社会要求和可持续发展的国策,具有突出的社会效益、经济效益和环境效益,有很好的实用性和推广价值,对缓解我国能源紧张和环境污染具有重大意义,有着广泛的市场前景和应用空间。
参考文献:
[1]洪成梅 徐士洪 魏良国 利用农作物秸秆生产生物质“颗粒”燃料 污染防治技术,2007
[2]江淑琴 生物质燃料的燃烧与热解特性[J] 太阳能学报,1995
生物燃料问题范文6
石元春(中国农业大学教授):虽然目前石油价格有所下降,但随着全球石油储量越来越少,未来的石油价格肯定会越来越高,寻求可再生清洁能源、实现能源的多元化已刻不容缓。生物燃料其实是一个很宽泛的概念,燃料乙醇、生物柴油、固体成型燃料等都属于这个范围,其中一些技术和设备相对成熟,投资少,见效快,宜于分散生产和农村中小规模生产,比如固体成型燃料。
林伯强(厦门大学能源经济研究中心主任):大规模发展第二代生物燃料,面临的困难还是比较大。就拿秸秆来说吧,秸秆是向农民收购的,当没有生产纤维素生物燃料时,秸秆是农业废弃物,可以轻易获取,但是一旦开始生产,农民就会向你要钱了,原料的价格很可能会随之上涨。生物燃料的监管也很困难:我国规定,用固体生物燃料发电的生物燃料电厂使用生物燃料比率须大于80%,而煤的比率必须小于20%,但掺杂更多煤炭可以获利更多,这样一来许多电厂就会掺杂40%或更多的煤。因此国家在审批的过程中必须非常谨慎,不然就会变成小煤电。当然,随着技术的改进,可再生能源的价格还都有下降空间。
在哪里种植生物燃料作物?
皮门特尔(美国康奈尔大学生态与农业科学教授):美国每年会生产6亿吨草料,用于喂养1亿头牛、7亿只羊、4亿匹马以及大量野生动物,比如鹿、麋鹿等。据美国农业部称,这已严重超过美国草原的承受力,因此根本没有多余的草料可用于生产生物燃料乙醇。
林伯强:我认为土地问题是发展生物燃料最大的瓶颈。尽管第二代生物燃料的原则是不与粮争地,但实际操作起来却有困难:因为作为生物燃料的植物种植起来比其他作物简单,只要这些植物能够卖上好价钱,农民想要在土地上种植什么东西其实很难监管。这就需要有力的地方性监督和合适的经济措施。石元春:绝大多数能源作物是纤维素植物,生物能源不都是柴油。原料主要来源有二,有机废弃物和边际性土地上种植的能源作物,贡献约各占一半。前者不需要额外土地,我国每年产生各类作物秸秆6.5亿多吨,除去秸秆还田、养畜饲料和其他竞争性用途,尚有1.7亿吨秸秆未得到有效处理和利用。边际性土地包括非粮低产农田及可垦荒草地,这些土地种不了粮食。
李十中(清华大学核研院新能源研究所教授):中国本身有很多可以用作生物燃料的资源,比如秸秆,很多是被烧掉了。按现有生产水平,大约六七吨秸秆可以生产出1吨燃料乙醇,今后技术进步,产率还可以提高10%左右。新疆、内蒙古的草原荒漠等种植的防风固沙的草本植物和灌木等也是生物燃料的很好原料。还有石院士提到的边际性土地也可以种植一些很不错的能源作物,比如甜高粱,它对土地肥力,气候等要求都比较低,对旱、涝、盐碱的抗性都很高,从东北到海南都可以生长。甜高粱含糖量高,所以加工起来也比较容易,是非常理想的生物燃料原料。
生物燃料真的清洁吗
蒂尔曼(美国明尼苏达大学生态演化及行为系教授):在巴西,人们开垦草地,种植甘蔗,再用甘蔗去生产乙醇。我们经过仔细调查和分析后发现,这些生物乙醇要抵消在种植、生产过程中产生的二氧化碳,至少要等17年。而用生长在热带泥炭地上的棕榈生产生物燃料棕榈油,要抵消棕榈油整个生产过程中释放的二氧化碳,甚至需要长达数百年的时间。从这些数据中,我们不难得出结论:至少在二氧化碳减排方面,生产生物燃料是得不偿失的。
雅各布森(美国斯坦福大学环境工程学教授):为生产生物燃料而改变土地使用方式,的确会导致二氧化碳排放量增多。
最新数据显示,与玉米乙醇相比,生产第二代生物燃料,比如纤维素乙醇,可能需要更多的土地。其他一些技术,仅需要1/30～1/150的土地就能达到同样的效果,比如风能、太阳能等。而生产纤维素乙醇,如果考虑土地使用面积、使用方式的改变,二氧化碳和其他污染物的排放可能仅是略微降低甚至有所升高。
皮门特尔:我也认为,如果把森林和草原都转变为生物燃料,很可能会造成环境大灾难。
美国农业每年都要生产9亿吨生物质,其中400吨将用作食物,500吨成为农业残留物。但这些残留物不能被收集用于生物燃料的生产,因为这会使土壤侵蚀的程度加剧100倍,破坏农业生产根本。
在美国,森林每年能出产5亿吨木料,其中两亿吨可用于制作木具或其他用途,剩余3亿吨或许可以用来生产生物乙醇,但如果不能赢利或减少二氧化碳排放量,也许就得不偿失。
在很多人看来,第二代生物能源――纤维素生物质在环境友好性方面明显优于第一代生物燃料玉米乙醇,但事实是否如此呢?与玉米乙醇相比,每生产1个单位的纤维素生物质,就需要种植、采集、处理两倍的纤维素原料,而在这一过程中,还需要投入大量的土地、灌溉用水与化石能源。
在生产纤维素乙醇时,原料必须要经过强酸处理,以从木质素中去除碳水化合物。经过酸处理的原料还要接受碱处理,目的是中止酸化过程。被水浸泡之后,木质素会被水稀释,不能直接用作燃料。除非人们把木质素与水分分开,但这个过程需要投入大量能源。从总体上来说,生产纤维素生物质并不能赢利。
李十中:采用干发酵法来处理纤维素,就能够避开上述过程,生产过程中的排放其实也与技术有很大关系。
对生物燃料在种植、收集、制造和运输的全部过程中所消耗的能量,一般采取“生命周期评价法”进行计算,这是一种用于评估产品从原材料的获取、产品的生产直至产品使用后的处置,对环境影响的技术和方法。
现在,纤维素生物燃料生命周期能效水平还不是非常理想。但采用不同原料,不同处理方法,纤维素生物燃料整个生命周期的排放是不一样的,我们就是要找到最佳的原料和处理方法。
