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生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)范文第1篇

關(guān)鍵詞 新能源汽車；鋰離子電池；燃料電池；生物燃料

中圖分類號(hào) F4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0194-02

當(dāng)下，我國(guó)汽車保有量增長(zhǎng)快速，一方面導(dǎo)致對(duì)石油的需求量大幅增長(zhǎng)，自上世紀(jì)以來(lái)我國(guó)石油進(jìn)口依存度迅速上升，1993年尚處于原油凈出口國(guó)，1995年石油進(jìn)口依存度則變?yōu)?.3%，2007年達(dá)到49%[ 1 ]，2015年我國(guó)石油進(jìn)口量超越美國(guó)，達(dá)到740萬(wàn)桶/日，成為世界上最大的石油進(jìn)口國(guó)[ 2 ]。另一方面汽車在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中加重了環(huán)境污染，危及了人類的日常生活。2013年我國(guó)只有約1%的城市空氣質(zhì)量符合世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)，2014年國(guó)家減災(zāi)辦、民政部于正式將霧霾天氣列為自然災(zāi)情，2015年我國(guó)東北部、華北中南部、黃淮及陜西北部等地陸續(xù)出現(xiàn)重度污染天氣。因此迫于資源、環(huán)境的雙重壓力，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的必然選擇。按照動(dòng)力提供方式的不同，新能源汽車主要可分為充電式電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、燃?xì)馄嚒⑸锶剂掀嚨阮悇e分述如下。

1 新能源汽車的分類

1.1 充電式電動(dòng)汽車

充電式電動(dòng)汽車以蓄電池為動(dòng)力源，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供動(dòng)力。這種汽車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、排放少、能量轉(zhuǎn)換效率高、適用范圍廣等等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也較多，比如過(guò)分依賴充電設(shè)施，充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)駛里程短，電池壽命短、制造成本較高等，因而在商業(yè)化的過(guò)程中困難重重。目前，研制經(jīng)濟(jì)的、持久的、高效的電池是充電式電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題，經(jīng)過(guò)20多年的研究發(fā)展，目前已開發(fā)出多種適用性較強(qiáng)的蓄電池，如早期的鉛酸電池、在混動(dòng)汽車中采用的鎳氫電池以及在當(dāng)前及以后有著極大發(fā)展空間的鋰離子電池等等。鋰的原子序數(shù)為3，是最輕的堿金屬元素，其化學(xué)特性十分活潑，易形成電荷密度很大的氦型離子結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的儲(chǔ)能能力是在電動(dòng)自行車上廣為應(yīng)用的鉛酸電池的3倍，其在地殼中的蘊(yùn)藏量第27位，可利用資源較豐富，因此有很大的發(fā)展前景。

以目前應(yīng)用最為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，鋰離子電池的工作原理如下：整個(gè)電池以含鋰的磷酸鐵鋰作為正極材料，負(fù)極為碳素材料（常用石墨）。兩極之間為聚合物隔膜，一方面可分隔正負(fù)極，另一方面也是鋰離子在正負(fù)極往返的通道所在。當(dāng)對(duì)電池充電時(shí)，正極發(fā)生脫嵌，形成的鋰離子在電解液的幫助下，通過(guò)隔膜，進(jìn)入負(fù)極碳層的微孔中，同時(shí)正極產(chǎn)生的電子也會(huì)通過(guò)外電路向負(fù)極遷移。放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極碳層中脫嵌，又嵌回正極。

目前，歐洲、美國(guó)、日本等主要發(fā)達(dá)國(guó)家均斥巨資進(jìn)行鋰電池技術(shù)的研發(fā)，在中國(guó)由于國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)鋰離子電池制造業(yè)也得到了篷勃發(fā)展，各種鋰離子電池技術(shù)不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)商業(yè)化電動(dòng)汽車用鋰離子電池的企業(yè)更是達(dá)到300家之多，但是鋰離子電池的核心材料比如正負(fù)極材料、電池隔膜以及電解液卻“技不如人”，過(guò)度依賴進(jìn)口，因而生產(chǎn)成本難以下降，目前其價(jià)格3倍于鉛酸電池，因此，產(chǎn)品難以規(guī)模化生產(chǎn)。近幾年來(lái)，我國(guó)鋰離子電池核心技術(shù)取得巨大突破，所有關(guān)鍵性材料均初步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本降幅較大，不少產(chǎn)品價(jià)格僅為剛面市的1/3左右，這與鉛酸電池相比，已形成明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池成本的下降，使得充電式電動(dòng)汽車的商業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)不再是一句空話。

1.2 燃料電池汽車

在諸多的新能源汽車中，燃料電池汽車目前被公認(rèn)為是21世紀(jì)最核心的技術(shù)之一，可以說(shuō)它對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展的重要性，不亞于微處理器之于計(jì)算機(jī)業(yè)。燃料電池汽車直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量利用率高達(dá)45%～70%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%；燃料電池汽車最終排放物為H2O，幾乎不排放氮氧化物和硫化物，CO2排放量遠(yuǎn)低于汽油的排放量（約其1/6）。

整車的核心部件燃料電池并不需要充放電的操作，在一定程度上它很類似于汽油汽車，直接將燃料（常用H2、甲醇等等小分子燃料）注入貯存箱，即可獲得動(dòng)力。根據(jù)所用電解質(zhì)類型的不同分為五個(gè)大類，分別為熔融碳酸鹽燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池、堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。目前在汽車工業(yè)中應(yīng)用的多為聚合物電解質(zhì)燃料電池，它以荷電的薄膜狀高分子聚合物作為電解質(zhì)，以離子交換的形式選擇性地傳導(dǎo)離子（H+，OH-），達(dá)到導(dǎo)電的目的[3]。工作時(shí)與直流電源相當(dāng)，陽(yáng)極作為電池負(fù)極，燃料在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極作為電池正極，氧化劑在陰極發(fā)生還原反應(yīng)；反應(yīng)生成的離子通過(guò)隔膜在電池內(nèi)遷移，而電子則通過(guò)外電路對(duì)外做功輸出電能，整個(gè)體系形成回路。

燃料電池但其在商業(yè)化的過(guò)程中仍存在著一些困難與瓶頸急需解決，比如由于采用貴金屬催化劑鉑及造價(jià)高昂的全氟磺酸膜，因此生產(chǎn)成本極高；再如由于工作環(huán)境多為酸堿性較強(qiáng)的溶液，對(duì)部分元件具有一定的腐蝕性，因而耐久性較差。目前隨著非鉑催化劑及無(wú)氟耐久性膜材料研發(fā)的成功，生產(chǎn)成本呈下降趨勢(shì)，燃料電池汽車的市場(chǎng)普及率逐年上升。雖然以家用小汽車的形式進(jìn)入普通家庭尚有一段時(shí)間，但燃料電池大巴已經(jīng)完全可以產(chǎn)業(yè)化。目前，國(guó)外生產(chǎn)一輛燃料電池大巴造價(jià)約在400萬(wàn)元左右，若引入其核心部件及技術(shù)，采用國(guó)內(nèi)人工生產(chǎn)，采用國(guó)內(nèi)輔件及包裝，可將其成本降至100萬(wàn)元左右，這一價(jià)格已與傳統(tǒng)大巴接近，如果我國(guó)能搶占先機(jī)，與行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的外企緊密合作，加快研發(fā)核心技術(shù)，假以時(shí)日，燃料電池大巴完全可能成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)綠色增長(zhǎng)的支柱產(chǎn)業(yè)。

1.3 燃?xì)馄?/p>

燃?xì)馄囀且砸夯蜌狻嚎s天然氣及氫氣為燃料的氣體燃料汽車。目前市場(chǎng)供應(yīng)以天然氣為主要燃料。與常規(guī)燃油汽車相比，燃?xì)馄嚨呐欧盼廴竞苄。U，CO排放量減少90%左右，碳?xì)浠衔锱欧艤p少60%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，且尾氣中無(wú)硫化物和鉛，因此它是一種較為實(shí)用的低排放汽車。此外這種汽車能大幅度降低使用成本，一方面由于目前天然氣的價(jià)格低于汽油及柴油，營(yíng)運(yùn)過(guò)程中能使燃料費(fèi)用下降50%左右；另一方面由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用天然氣做功，運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)積碳，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、也無(wú)需頻繁更換火花塞及機(jī)油，維修費(fèi)用亦可下降50%以上。但它也有不少缺點(diǎn)，比如由于存有大量高壓系統(tǒng)使用的零部件，安全系數(shù)及密封性要求高；天然氣汽車動(dòng)力性比常規(guī)燃油下降約5%～15%；受到能源不可再生的約束限制；燃?xì)飧渍嫉孛娣e大等。

天然氣汽車工作時(shí)，高壓天然氣經(jīng)過(guò)減壓調(diào)節(jié)器減壓后送到混合器中，與凈化后的空氣混合后，利用傳感器、動(dòng)力閥和計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)混合氣的空燃比，以使燃燒更加充分，再經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒做功。我國(guó)于1988年正式推行燃?xì)馄嚕嗖捎脷?油混動(dòng)改裝的形式，并于同年建造了第一座加氣站。發(fā)展迄今，我國(guó)已經(jīng)加氣站近千座，改造汽車數(shù)十萬(wàn)輛。中國(guó)從對(duì)燃?xì)馄嚨耐茝V力度仍逐年上升，各大城市均有部署，可見目前以氣代油，是最切實(shí)可行的一條新能源汽車之路。

1.4 生物燃料汽車

生物燃料汽車的創(chuàng)新之處在于從農(nóng)林產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物和生活垃圾中提取燃料，比如從玉米出發(fā)制備的汽車用乙醇燃料，利用回收食用油為源料獲得的生物柴油等等。生物燃料與傳統(tǒng)的石油燃料不同，它是一種可再生能源。近年來(lái)，生物燃料汽車得到了迅速發(fā)展，美國(guó)認(rèn)為生物燃替代汽油切實(shí)可行并將其列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，目前使用生物柴油燃料的汽車己經(jīng)累計(jì)運(yùn)行1 600萬(wàn)km；歐盟于2005年也推行法規(guī)，要求成員國(guó)2010年生物柴油消費(fèi)量從占交通運(yùn)輸油料總消費(fèi)量的2%提高到5.75%，2020年進(jìn)一步提高到占20%。生物燃料汽車降低了對(duì)石油的需求，且其運(yùn)行中的排放污染也大大降低，以常規(guī)燃油汽車相關(guān)數(shù)據(jù)為分母，生物燃料汽車尾氣中有毒物含量?jī)H為10%，顆粒物約20%以下，CO和CO2排放量?jī)H為10%，硫化物和鉛含量為0，同時(shí)，燃料燃燒較為徹底，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)要求低[4]。

盡管生物燃料有較多的優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)展遇到難以克服的瓶頸。第一，產(chǎn)能有限。在生物燃料汽車推行力度最大的美國(guó)，據(jù)有關(guān)資料顯示，即便將所有玉米和大豆都拿來(lái)制造生物燃料，也僅能滿足國(guó)家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是糧食產(chǎn)品，只能將其少量產(chǎn)品用于生產(chǎn)生物燃料。在我國(guó)，若能將農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品秸桿加以利用，則將對(duì)生物燃料汽車的推廣有很大的促進(jìn)。第二，耗水量太大。生物燃料主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)，每年農(nóng)業(yè)消耗掉的水資源高達(dá)70%，若將其產(chǎn)品大量用于制造燃料，往往是得不償失的。而我國(guó)是人均水資源擁有量位于世界后列，用大量的水換回少量燃料，只能說(shuō)看上去很美，實(shí)際操作性較低。第三，存在與糧爭(zhēng)地的問(wèn)題，生物燃料的推廣已經(jīng)造成美國(guó)和墨西哥玉米價(jià)格上漲，并可能導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家糧食短缺，因此有業(yè)內(nèi)人士指出使用糧食生產(chǎn)生物燃料是“反人類的罪行”。

2 結(jié)論

當(dāng)下，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了篷勃發(fā)展的大好機(jī)遇。但由于多數(shù)新能源汽車造價(jià)過(guò)高，許多關(guān)鍵技術(shù)還未完全攻克，而且配套基建設(shè)施遠(yuǎn)不足以支撐行業(yè)的發(fā)展，這些因素嚴(yán)重阻碣了新能源汽車行業(yè)的良性發(fā)展。從我國(guó)新能源汽車近幾年發(fā)展的態(tài)勢(shì)來(lái)看，目前還難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。從價(jià)格方面來(lái)看，新能源汽車的造價(jià)普遍高于傳統(tǒng)汽車，如果國(guó)家不提高購(gòu)車補(bǔ)助，很難提高民眾對(duì)新能源汽車的購(gòu)買熱情。從技術(shù)角度來(lái)看，我國(guó)的電池、燃料等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)才剛剛起步，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。從配套設(shè)施角度來(lái)看，我國(guó)目前的配套設(shè)施基本處于空白狀態(tài)，比如很多城市未建設(shè)電動(dòng)車充電站，如果不能及時(shí)充電，電動(dòng)車無(wú)法前行，這給使用帶來(lái)不便。雖然在當(dāng)今中國(guó)新能源汽車的推廣困難重重，但從國(guó)家對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展部署來(lái)看，發(fā)展新能源汽車己經(jīng)被確定為汽車工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。因此，我國(guó)汽車企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)必須抓住機(jī)遇，在提高自身實(shí)力的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部，等.中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2009）[M].北京：社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2009.

[2]中國(guó)石油新聞中心.“中國(guó)成為最大石油進(jìn)口國(guó)”意味著什么[EB/OL].[2015-05-19（7）：59].http：//pc. /system/2015/05/19/001542111.shtml.

生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)范文第2篇

關(guān)鍵詞：餐飲廢水；可再生綠色能源；微生物燃料電池

隨著我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，餐飲業(yè)作為龍頭產(chǎn)業(yè)正在逐年加速發(fā)展，隨之排放的餐飲廢水也在逐年遞增［1-2］。據(jù)國(guó)內(nèi)幾大城市對(duì)餐飲業(yè)排放污水污染指標(biāo)檢測(cè)的結(jié)果顯示：BOD為300～400mg/L，SS為300～400mg/L，COD為1～4mg/L，油脂在150mg/L以上［3］。此類廢水中成分復(fù)雜，懸浮物較多，既有較高濃度的動(dòng)植物油，也有含量很高的有機(jī)物，未經(jīng)處理直接排放到市政管網(wǎng)將引起較大的經(jīng)濟(jì)損失和危害人體健康。近年，由于大量有機(jī)能源浪費(fèi)和全球可再生綠色能源危機(jī)的發(fā)生，合理利用可再生能源成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，餐飲廢水中含有大量的有機(jī)物，將其預(yù)處理后與新興的微生物燃料電池結(jié)合，不僅可以去除餐飲廢水中的有機(jī)物，還可以產(chǎn)生電能。

1餐飲廢水的特點(diǎn)

（1）餐飲廢水中含脂肪類及動(dòng)植物油居多，漂浮于水面的油，影響空氣和水界面的氧交換，分散于水中的油可被微生物氧化分解，故油類不僅降低復(fù)氧速率，而且消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。若要利用廢水中的有機(jī)物需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使其不影響后續(xù)裝置的運(yùn)行。（2）餐飲廢水的排放時(shí)間較集中，且流量變化較大。（3）餐飲營(yíng)業(yè)場(chǎng)所較分散，且大多布置緊湊，空間狹小，可利用空間有限。（4）國(guó)內(nèi)已研制出處理餐飲廢水的一體化設(shè)備，可因處理能力有限，且一次性投資較大，許多餐飲店一般都不采用。

2餐飲廢水的處理技術(shù)

根據(jù)餐飲廢水的組成及污染物的性質(zhì)，其主要處理任務(wù)是去除高濃度的動(dòng)植物油、有機(jī)物及大量的懸浮物質(zhì)。目前，我國(guó)對(duì)于餐飲廢水處理的主要技術(shù)方法有混凝法、電化學(xué)法及生物處理法等。其中生物處理法又包括SBR法、厭氧-好氧聯(lián)合工藝法、膜生物反應(yīng)器法等。2.1SBR法SBR是序批式活性污泥處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是一種使用間歇曝氣方式的活性污泥污水處理技術(shù)。蒙溫婉等［4］選用SBR工藝，考察曝氣時(shí)間、污泥沉降比及溶解氧對(duì)處理效果的影響，從而確定出該工藝的最佳運(yùn)行條件。SBR法運(yùn)行效果穩(wěn)定，有較強(qiáng)的耐沖擊能力，工藝簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短、處理效果好，具有較好的脫氮除磷效果且維護(hù)管理方便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。SBR法對(duì)于流量時(shí)變化系數(shù)大和流量變化較大的餐飲廢水來(lái)說(shuō)是一種較好的選擇。餐飲廢水經(jīng)SBR法處理后，出水水質(zhì)一般能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。SBR法的不足之處是不能連續(xù)進(jìn)水和出水，且單池造價(jià)相對(duì)較高。2.2厭氧-好氧聯(lián)合工藝法對(duì)于COD含量常常大于1000mg/L的餐飲廢水，可以考慮用厭氧-好氧聯(lián)合工藝來(lái)處理，廢水常見的工藝有：巴顛甫脫氮除磷工藝、水解酸化-缺氧-好氧聯(lián)合工藝、厭氧-缺氧-好氧聯(lián)合工藝等。這些工藝通常是先進(jìn)行厭氧處理，去除廢水中大部分溶解性有機(jī)物，并將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，再用好氧裝置進(jìn)行進(jìn)一步降解，去除殘余的含碳有機(jī)物質(zhì)。趙錦輝等［5］采用厭氧—好氧填料床聯(lián)合工藝處理餐飲廢水中有機(jī)物、懸浮物、氨氮、磷素，當(dāng)水力停留時(shí)間（HRT）為8h，即厭氧4h和好氧4h，進(jìn)水流量為260L/d，工藝對(duì)CODCr的去除率可達(dá)到90%以上，其中出水CODCr、氨氮、S、磷酸鹽指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)。2.3膜生物反應(yīng)器法膜生物反應(yīng)器法是指把生物反應(yīng)與膜分離相結(jié)合，利用膜作為分離介質(zhì)代替常規(guī)重力沉淀固液分離獲得出水，并能改變反應(yīng)進(jìn)程和提高反應(yīng)效率的污水處理方法。此法是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，膜分離技術(shù)大大提高了生物反應(yīng)器的處理效率。MBR工藝的不利之處在于膜價(jià)格高，系統(tǒng)投資較大，膜易污染等。尹艷華等［6］在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究了膜生物反應(yīng)器處理餐飲廢水。此試驗(yàn)在長(zhǎng)達(dá)近3個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，膜生物反應(yīng)器法對(duì)餐飲廢水處理效果較好，且運(yùn)行穩(wěn)定，出水不僅能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-96》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且還可達(dá)到中水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3微生物燃料電池處理餐飲廢水

微生物燃料電池（MFC）是近年來(lái)新興的一種產(chǎn)電和水處理結(jié)合的方法，其原理是利用微生物代謝活動(dòng)將儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)電的同時(shí)也能達(dá)到去除污廢水中的有機(jī)物、凈化水質(zhì)的效果。微生物燃料電池利用污廢水中的有機(jī)物，在處理污廢水的同時(shí)產(chǎn)生電能，而且產(chǎn)電的整個(gè)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生任何污染環(huán)境的有害氣體和液體，被看作是一種高效益、低能耗、清潔環(huán)保的新型廢水處理工藝［7-9］。微生物燃料電池簡(jiǎn)單易操作，成本較其他產(chǎn)電裝置低，其燃料的來(lái)源較廣泛。樊立萍和苗曉慧［10］在研究不同電解液及污水稀釋比條件下，雙室MFC處理食堂餐飲廢水的污水處理效果和產(chǎn)電性能，得到較好的適合MFC廢水處理與同步產(chǎn)電的運(yùn)行環(huán)境。當(dāng)濃度為0.4mol/L的NaCl作為陰極電解液且在污水稀釋比為2∶1的條件下，微生物燃料電池系統(tǒng)的產(chǎn)電量最大，穩(wěn)態(tài)電流密度為8.8mA/m2。此時(shí)得到污水處理效果比較理想，且COD去除率為33.3%。

4結(jié)語(yǔ)

生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)范文第3篇

關(guān)鍵詞：焦化 廢水處理 技術(shù)

焦化廢水是煤在高溫干餾過(guò)程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過(guò)程中形成的廢水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，成分復(fù)雜，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機(jī)廢水。它的超標(biāo)排放對(duì)人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都構(gòu)成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，已成為擺在人們面前的一個(gè)迫切需要解決的課題。

目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后，外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標(biāo)仍然很難達(dá)標(biāo)。針對(duì)這種狀況，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用等4類。

一、焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)

焦化廢水中部分有機(jī)物不易生物降解，需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)。

常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機(jī)理是通過(guò)厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后，可以提高難降解有機(jī)物的好氧生物降解性能，為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。

二、焦化廢水的二級(jí)處理技術(shù)

（一）物理化學(xué)法

（1）吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水。

（2）利用煙道氣處理焦化廢水

由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國(guó)緯達(dá)環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國(guó)家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng)，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。

該方法投資省，占地少，以廢治廢，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果好，環(huán)境效益十分顯著，是一項(xiàng)十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，這就在一定程度上限制了方法的應(yīng)用范圍。

（二）生物處理法

生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機(jī)物的方法。目前，活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸；溶解性的有機(jī)物被細(xì)胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物（主要是CO2）。非溶解性有機(jī)物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物，然后被代謝和利用。

生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設(shè)施規(guī)模大，停留時(shí)間長(zhǎng)，投資費(fèi)用較高，對(duì)廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格，這也就對(duì)操作管理提出了較高要求。

（三）化學(xué)處理法

（1）焚燒法

焚燒法治理廢水始于20世紀(jì)50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機(jī)物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無(wú)機(jī)物灰分。

焚燒處理工藝對(duì)于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染，但是處理費(fèi)用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步，在我國(guó)應(yīng)用較少。

（2）催化濕式氧化技術(shù)

催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機(jī)物氧化，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于其催化劑價(jià)格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運(yùn)行，對(duì)工藝設(shè)備要求嚴(yán)格，投資費(fèi)用高，國(guó)內(nèi)很少將該法用于廢水處理。

（3）化學(xué)混凝和絮凝

化學(xué)混凝和絮凝是用來(lái)處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對(duì)可溶性有機(jī)物無(wú)效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費(fèi)用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的強(qiáng)氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會(huì)造成二次污染，操作管理簡(jiǎn)單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點(diǎn)。同時(shí)若操作不當(dāng)，臭氧會(huì)對(duì)周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。在美國(guó)已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。

（5）光催化氧化法

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿Α５怯袝r(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對(duì)光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。

（6）電化學(xué)氧化技術(shù)

電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明，電化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。

（四）廢水循環(huán)使用

高濃度的焦化廢水經(jīng)過(guò)脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后，送往熄焦池以供熄焦，實(shí)現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運(yùn)行等費(fèi)用。但是此時(shí)的污染物轉(zhuǎn)移問(wèn)題也值得考慮和進(jìn)一步研究。

三、結(jié)語(yǔ)

焦化廢水治理技術(shù)能否成功應(yīng)用，主要受3個(gè)因素制約：處理效果、投資運(yùn)行費(fèi)用以及是否會(huì)造成二次污染。目前的各種治理技術(shù)還不能完全滿足這三方面的要求。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，這就需要因地制宜地選擇適合自身特點(diǎn)的技術(shù)方法，以及對(duì)現(xiàn)有方法的有機(jī)結(jié)合來(lái)取得比較滿意的效果。同時(shí)，還要進(jìn)一步研究開發(fā)處理效果更好、投資運(yùn)行費(fèi)用更低、無(wú)二次污染、易于操作管理的新技術(shù)，這樣才能更加適合國(guó)情，才會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)范文第4篇

(一)化石能源儲(chǔ)量及開采情況

化石能源(石油、天然氣和煤炭)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和提高人民生活水平的物質(zhì)基礎(chǔ)。世界化石能源的剩余探明可采儲(chǔ)量為9000億噸油當(dāng)量(toe)。其中，石油和天然氣均為1600億toe左右；煤炭?jī)?chǔ)量最為豐富，為6000多億toe。

石油資源分布極不均衡。中東、俄羅斯和非洲的石油探明可采儲(chǔ)量占世界總量的77％，是世界商品石油的主要來(lái)源。亞太地區(qū)的石油探明可采儲(chǔ)量和消費(fèi)量分別占世界總量的3.3％和30％。中國(guó)相應(yīng)的份額分別為1.3％和9.3％，是石油資源相對(duì)短缺的國(guó)家。

石油是重要的化石能源資源，在全世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油所占的份額中約為40％左右，是形成現(xiàn)代工業(yè)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力。

煤炭是古老的燃料，從19世紀(jì)60年代開始大規(guī)模開采、使用。至今，在中國(guó)、美國(guó)等一些國(guó)家中，煤炭仍用作主要的發(fā)電燃料。中國(guó)是煤炭資源豐富的國(guó)家，煤炭仍然是主力一次能源，份額保持在70％左右。

為提高使用效率、減少排碳和對(duì)環(huán)境的污染，煤炭應(yīng)用的創(chuàng)新方向是發(fā)展?jié)崈舻拿禾考夹g(shù)和煤炭液化、轉(zhuǎn)化技術(shù)，生產(chǎn)運(yùn)輸用液體燃料和化工產(chǎn)品。

(二)石油消費(fèi)情況

世界石油年消費(fèi)總量近40億噸，工業(yè)化國(guó)家(經(jīng)合組織和俄羅斯)的消費(fèi)量占62％；占人口大多數(shù)的非工業(yè)化國(guó)家(新興市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體)，石油消費(fèi)量?jī)H為38％。

美國(guó)是石油消費(fèi)量最多的國(guó)家，年消費(fèi)量為9.4億噸，相當(dāng)于其他5個(gè)消費(fèi)大國(guó)(中國(guó)、日本、德國(guó)、俄羅斯和印度)消費(fèi)量的總和；人均石油消費(fèi)量3噸多。中國(guó)的石油消費(fèi)量為3.6億噸，人均消費(fèi)量較低，僅為0.28噸左右。

不同國(guó)家的民用、商業(yè)和工業(yè)的能源消費(fèi)量和消費(fèi)品種均各不相同。交通運(yùn)輸部門的能源消費(fèi)以石油產(chǎn)品為主，石油總消費(fèi)量中約有70％用作運(yùn)輸燃料油，此份額的多少各國(guó)均不同。在氫燃料和燃料電池汽車大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)之前，這種消費(fèi)形勢(shì)將不會(huì)有太大的變化。

中國(guó)是經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)、尤其是以制造業(yè)為主的發(fā)展中國(guó)家，為了給生產(chǎn)廠增加原材料和能源供應(yīng)，運(yùn)輸服務(wù)功能就需要加強(qiáng)。人均收入提高之后就會(huì)促進(jìn)道路和航空運(yùn)輸服務(wù)的發(fā)展。近年來(lái)，中國(guó)運(yùn)輸、郵電和倉(cāng)儲(chǔ)的石油消費(fèi)量約占石油總消費(fèi)量的25％左右；中國(guó)仍然是人均燃料油消費(fèi)量較低的國(guó)家。隨著汽車數(shù)量的增長(zhǎng)，運(yùn)輸部門的燃料消費(fèi)量就會(huì)相應(yīng)上升。

美國(guó)的年人均運(yùn)輸燃料油消費(fèi)量2.3噸。歐盟各國(guó)平均1.0噸，中國(guó)僅為0.08噸。

(三)能源的轉(zhuǎn)型

在人類發(fā)展歷史中，在能源使用上已經(jīng)歷了好幾次能源轉(zhuǎn)型。從使用木材、薪炭為燃料到19世紀(jì)中葉大量使用煤炭，20世紀(jì)30年代開始向使用石油過(guò)渡，目前正在向以天然氣為主的方向轉(zhuǎn)變。隨著石油資源的逐漸減少，未來(lái)三四十年后產(chǎn)量即將達(dá)到峰值，此后進(jìn)入“后石油時(shí)代”。在石油資源將逐步被替代的前夕，科學(xué)技術(shù)界提出了林林總總的替代方案和工藝路線，替代能源課題涵蓋了眾多的科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)專業(yè)和產(chǎn)業(yè)行業(yè)。替代能源項(xiàng)目的實(shí)施會(huì)受到資源、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和實(shí)施條件等因素的約束，需要根據(jù)一定的時(shí)空條件做出技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，規(guī)劃出發(fā)展路線。

氫燃料時(shí)代：構(gòu)建以氫燃料為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)是一項(xiàng)需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完成的系統(tǒng)工程，包括許多工程技術(shù)課題的研發(fā)，如原料開發(fā)、制氫方法、氫氣儲(chǔ)存運(yùn)輸技術(shù)、氫能燃料電池系統(tǒng)和車輛、氫能安全和氫能系統(tǒng)設(shè)施等技術(shù)。

發(fā)展氫燃料的三大課題是：開發(fā)高功率、長(zhǎng)壽命、廉價(jià)的燃料電池；實(shí)現(xiàn)高能量密度的車載與地面氫燃料儲(chǔ)存設(shè)施；使用可再生能源的廉價(jià)制氫工藝技術(shù)有待突破。

從使用化石能源為主的時(shí)代過(guò)渡到氫燃料時(shí)代也許需要幾十年甚至一個(gè)世紀(jì)。

對(duì)于發(fā)展氫燃料仍存在著不同觀點(diǎn)。

支持者認(rèn)為應(yīng)該接受氫能，因?yàn)闆](méi)有其他有競(jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)輸燃料替代方案。電力、生物質(zhì)和化石基的合成油替代方案都不可行。

由于燃料電池汽車簡(jiǎn)化了汽車的機(jī)械、液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝；汽車制造商就會(huì)接受燃料電池汽車技術(shù)。汽車主了解燃料電池汽車具有加速快、行車安靜、維修量小等特點(diǎn)之后也會(huì)接受這種新型汽車。

反對(duì)氫燃料人士認(rèn)為“氫能是黑色的”，因?yàn)樗壳爸饕獊?lái)自煤炭等能源。發(fā)展氫能不能迅速解決能源、溫室氣體問(wèn)題。發(fā)展汽車用燃料電池和氫氣的系統(tǒng)設(shè)施還面臨許多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的障礙。

總之，氫燃料作為替代石油產(chǎn)品在節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放和改善汽車性能等方面均有優(yōu)點(diǎn)。盡管對(duì)發(fā)展氫燃料仍有爭(zhēng)議、又難確定推廣日程，及早做出發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)論證是有意義的。

(四)石油替代

世界石油資源量終將逐漸減少以致最終枯竭，石油資源匱乏是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于石油產(chǎn)量到達(dá)峰值時(shí)間，不同學(xué)者提出了各種不同論點(diǎn)。一些學(xué)者曾預(yù)測(cè)世界常規(guī)原油生產(chǎn)的峰值將在2010年到達(dá)，有的則認(rèn)為常規(guī)石油產(chǎn)量可持續(xù)增長(zhǎng)20--30年或更長(zhǎng)時(shí)間。按照目前石油年產(chǎn)量和年增長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)，當(dāng)石油年產(chǎn)量達(dá)到峰值(60億噸)后，產(chǎn)量就將逐步下降。

總體形勢(shì)是：(1)勘探、鉆采技術(shù)進(jìn)步可將更多的石油資源開發(fā)成為探明可采儲(chǔ)量；(2)非常規(guī)石油(包括油砂瀝青、特重原油和油頁(yè)巖等)儲(chǔ)量豐富，開采、煉制技術(shù)不斷進(jìn)步，將補(bǔ)充常規(guī)石油的不足；(3)替代燃料生產(chǎn)技術(shù)(包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等可再生能源及核能的推廣應(yīng)用)、非常規(guī)石油資源開采及其加工技術(shù)、天然氣制油(GTL)技術(shù)、煤煉油技術(shù)(cTL)、生物質(zhì)制油技術(shù)(BTL)等的發(fā)展和應(yīng)用將可逐步替代部分石油資源；(4)燃料使用技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步將減緩石油消費(fèi)的增長(zhǎng)。

從目前石油生產(chǎn)形勢(shì)看，約有63個(gè)產(chǎn)油國(guó)的產(chǎn)量處在峰值后期，35個(gè)國(guó)家尚未達(dá)到峰值。世界石油產(chǎn)量達(dá)到峰值的時(shí)間取決于石油消費(fèi)的年均增長(zhǎng)率和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步等條件。較高的石油資源基數(shù)會(huì)推遲峰值產(chǎn)量到來(lái)的時(shí)間。近幾十年來(lái)，石油資源基數(shù)不斷攀升，已從上世紀(jì)40年代的820億噸，升至2000年美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)估算的最高值5310億噸。

盡管石油產(chǎn)量的峰值有可能于本世紀(jì)中期出現(xiàn)(可能會(huì)推遲)，但如不未雨綢繆，屆時(shí)必定會(huì)m現(xiàn)全球性的能源危機(jī)。人們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：至本世紀(jì)中期(2050年)，盡管石油資源將逐漸減少，如果及時(shí)、積極地采取應(yīng)對(duì)措施，在石油產(chǎn)量達(dá)到峰值之前解決石油替代問(wèn)題，那么石油資源匱乏問(wèn)題將得到一定程度的化解。

中國(guó)油、氣資源相對(duì)短缺，發(fā)展替代能源尤其具有重要意義，也是解決能源問(wèn)題的根本途徑。除了具體項(xiàng)目的實(shí)施需經(jīng)反復(fù)地技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證之外，具體發(fā)展方針、工藝路線更需要高層決策者根據(jù)國(guó)家資源條件、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，高屋建瓴地從國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃角度和可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，預(yù)測(cè)到替代能源方案三五十年的發(fā)展前景，進(jìn)行統(tǒng)籌安排、制定替代能源發(fā)展

戰(zhàn)略和路線，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。

本文試圖以我國(guó)資源、技術(shù)條件為基礎(chǔ)，就發(fā)展運(yùn)輸燃料的宏觀經(jīng)濟(jì)評(píng)估問(wèn)題做一探討。根據(jù)國(guó)內(nèi)石油用途及使用情況，論述內(nèi)容以運(yùn)輸燃料的替代為重點(diǎn)。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和資源狀況，著重介紹煤基和生物質(zhì)基的替代燃料生產(chǎn)技術(shù)和交通運(yùn)輸工具及其節(jié)能問(wèn)題。拋磚引玉，供有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和決策者參考，其中涉及到的具體技術(shù)課題，請(qǐng)參閱筆者編著、即將由中國(guó)石化出版社出版的《石油替代綜論》一書。

二、宏觀評(píng)估的基準(zhǔn)

(一)原料資源及其可得性

生產(chǎn)替代燃料的原料種類繁多，性質(zhì)各異、可得性也不同。必須衡量資源量及可供應(yīng)量等做出評(píng)估。

煤炭資源：中國(guó)是煤炭資源較為豐富的國(guó)家，國(guó)土資源部公布的煤炭探明可采儲(chǔ)量為2040億噸。全國(guó)煤炭預(yù)測(cè)資源量約為4.55萬(wàn)億噸。但我國(guó)又是人均煤炭擁有量偏低的國(guó)家(中國(guó)和美國(guó)的人均煤炭擁有量分別為160噸／人和800噸／人)。

中國(guó)的煤炭消費(fèi)以發(fā)電、供熱(占50％)和工業(yè)用煤(包括煉焦、建材等占40％)為主；民用、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和交通運(yùn)輸用煤占10％。

國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，使煤炭消費(fèi)量迅速增長(zhǎng)，煤炭年產(chǎn)量已增至26億噸。

發(fā)展煤制油(CTL)產(chǎn)業(yè)，需耗用大量的優(yōu)質(zhì)煤炭原料(每生產(chǎn)1噸運(yùn)輸燃料油，約需耗煤4噸)，應(yīng)根據(jù)發(fā)電、工業(yè)和服務(wù)業(yè)發(fā)展的用煤量來(lái)綜合規(guī)劃替代燃料生產(chǎn)的煤炭可供應(yīng)量。

天然氣資源：是生產(chǎn)替代燃料、氫燃料的重要原料，我國(guó)的天然氣資源相對(duì)較少。

生物質(zhì)資源：包括谷物和油料植物、木質(zhì)纖維素秸稈和能源作物。數(shù)據(jù)顯示：中國(guó)乃至亞洲均為可再生能源(包括生物質(zhì)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岷退?短缺地區(qū)，人均擁有量?jī)H為100公斤(世界人均值為300公斤)。中國(guó)農(nóng)業(yè)、林業(yè)生物質(zhì)廢料資源不足、也未建成生物能源產(chǎn)業(yè)。有合適水資源的荒漠地區(qū)可發(fā)展生物質(zhì)能源的種植。

生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均為農(nóng)作物，不僅占用良好耕地、光合效率也低。我國(guó)的人均糧食、油料占有率均較低(人均糧食占有率僅0.38噸／人?年)，所以玉米生產(chǎn)乙醇和食用植物油生產(chǎn)生物柴油均不應(yīng)是替代燃料發(fā)展方向。

中國(guó)農(nóng)作物秸桿資源量約為6億噸。扣除飼料、還田用肥料等，可供作能源資源量約折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.7億噸，林業(yè)廢料約折合標(biāo)準(zhǔn)煤3.7億噸。

甜高粱制乙醇是開發(fā)中的技術(shù)。莖桿中的糖分可發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，榨汁后的纖維素和半纖維素也可用作生產(chǎn)乙醇原料。

生產(chǎn)薯類作物地區(qū)可以發(fā)展薯類制乙醇技術(shù)，用木薯制乙醇每畝地可產(chǎn)乙醇0.2噸。除了薯類的前期預(yù)處理過(guò)程與玉米原料不同外，其他工序均相近。薯類發(fā)酵的殘?jiān)鼱I(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，通常用作沼氣或肥料。加工薯類淀粉的水耗量較大，污水處理難度較大。

(二)能耗與能效率

替代石油生產(chǎn)過(guò)程的能耗是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

煤直接液化為高壓高溫操作、生產(chǎn)流程長(zhǎng)。水電等公用工程和氫耗量均較高，生產(chǎn)過(guò)程綜合能效率為50％左右，即使用2噸一次能源(煤)最終轉(zhuǎn)化為1噸油品。

煤間接液化采用一次通過(guò)式合成流程、與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的聯(lián)產(chǎn)流程是生產(chǎn)運(yùn)輸燃料油的優(yōu)化路線。聯(lián)產(chǎn)合成油的IGCC電站系統(tǒng)可以提高能效率(達(dá)到52％--55％，常規(guī)合成僅為42％左右)，并可降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用。

目前玉米生產(chǎn)燃料乙醇的能效率已達(dá)1.34。每生產(chǎn)1公斤高熱值的燃料乙醇需消費(fèi)化石能源0.34公斤(包括玉米耕種、玉米收獲、乙醇生產(chǎn)和燃料乙醇分配)。

生物柴油的能效率為1.313。即每生產(chǎn)1公斤能量的生物柴油需消費(fèi)化石能源0.313公斤。

所以嚴(yán)格說(shuō)，目前的生物燃料并非完全的“綠色燃料”。

(三)環(huán)境影響與溫室氣體(GHG)排放

用碳基化石能源生產(chǎn)替代燃料造成的溫室氣體排放量超過(guò)原油煉制過(guò)程。以煤炭生產(chǎn)合成油為例，煤炭中約70％含碳在合成過(guò)程轉(zhuǎn)化為CO2排入大氣中，造成溫室氣體效應(yīng)。即使采取CO2回收或填埋技術(shù)后，也仍有約10％含碳未能回收而排入大氣中。

在CTL生產(chǎn)流程中應(yīng)考慮CO2回收、利用，以解決溫室氣體排放問(wèn)題。CTL生產(chǎn)過(guò)程中增加碳回收將導(dǎo)致過(guò)程的能效率降低2％--3％，生產(chǎn)成本約增長(zhǎng)25％。建設(shè)投資也將相應(yīng)增加。

以CITL為例：每噸合成油的碳排放量2--2.4噸(聯(lián)產(chǎn)電力的合成油廠，碳排放量約相當(dāng)于進(jìn)料含碳量的72％--77％。CO2回收系統(tǒng)的碳撲集量約相當(dāng)于原料煤含碳量的70％)。

替代燃料生產(chǎn)過(guò)程還可能造成大氣污染物的排放，對(duì)局部的環(huán)境和居民健康構(gòu)成危害。例如：硫氧化合物(SOX)擴(kuò)散范圍可達(dá)幾百公里。形成“酸雨”危害土壤和農(nóng)作物生產(chǎn)。澳大利亞曾計(jì)劃發(fā)展大型油頁(yè)巖工業(yè)項(xiàng)目，由于未能解決二惡英毒害防治問(wèn)題而被迫擱置、停建。

(四)建設(shè)投資

煤炭直接液化或間接液化工廠的單位油品(噸/年)的建設(shè)投資約1.2萬(wàn)元，煉油能力為500---1000萬(wàn)噸／年的燃料型煉油廠，單位生產(chǎn)能力(噸/年)的建設(shè)投資約在1500--2000元。據(jù)此估算，與投資有關(guān)的折舊費(fèi)、維修費(fèi)用和保險(xiǎn)費(fèi)等項(xiàng)均相應(yīng)增大，煤制油項(xiàng)目的固定成本約為煉油項(xiàng)目的6倍。

煤直接液化過(guò)程包括高苛刻度的加氫過(guò)程和大量的固體物料破碎、研磨過(guò)程；水電等公用工程能耗為20公斤／噸產(chǎn)品，使生產(chǎn)成本增高。

宏觀而言，CTL項(xiàng)目應(yīng)包括相應(yīng)的采煤、鐵路運(yùn)輸、供電及供水等公用工程設(shè)施，綜合投資費(fèi)用就更高了。

(五)生產(chǎn)成本與價(jià)格

替代燃料的生產(chǎn)成本與原料價(jià)格、公用工程消耗量和建設(shè)投資密切相關(guān)。由于CTL是投資密集的工業(yè)，不僅固定成本會(huì)相應(yīng)增加，稅率和資金回報(bào)率也應(yīng)相應(yīng)增加，才能促進(jìn)資金積累和鼓勵(lì)投資信心。考慮這些因素，CTL的投資利潤(rùn)率應(yīng)不低于12％。

上述增加成本因素必然導(dǎo)致替代燃料價(jià)格上升，對(duì)石油燃料的競(jìng)爭(zhēng)力降低。

(六)占用土地

多數(shù)生物質(zhì)能源是靠光合作用、攝取太陽(yáng)能獲得的。發(fā)展生物質(zhì)原料生產(chǎn)需占用大量耕地或開墾荒漠土地。就土地的“能量收獲密度”而言，不同產(chǎn)品差別很大。糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：?jiǎn)挝桓孛娣e的乙醇產(chǎn)量差別很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3噸／公頃。

每生產(chǎn)1噸生物柴油占用耕地面積(公頃)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕櫚油：0.2。

黃連木每畝地可產(chǎn)生物柴油60公斤(產(chǎn)1噸油需占地17畝)，麻風(fēng)樹果可產(chǎn)生物柴油180公斤(產(chǎn)1噸油需占地5.6畝)。

微藻生物柴油每公頃可達(dá)到40--60噸產(chǎn)量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但對(duì)日照強(qiáng)度和二氧化

碳供應(yīng)有特定要求。

(七)水資源

替代燃料生產(chǎn)過(guò)程需耗用一定量的水資源。直接液化CDTL的耗水指標(biāo)為7--8噸／噸生成油；間接液化CITL的耗水量指標(biāo)為8--10噸／噸生成油。若包括原料煤的水洗，則總耗水量可達(dá)10--12噸／噸生成油。水資源也是發(fā)展CTL工業(yè)的制約因素。中國(guó)北方是水資源短缺地區(qū)。

微藻生產(chǎn)生物柴油，在微藻培育過(guò)程需要補(bǔ)充水，可使用鹽堿水或海水等非飲用水源，取決于藻類的品種。在荒漠地區(qū)發(fā)展微藻生物柴油尤其需要考慮水源問(wèn)題。

三、石油替代方案

運(yùn)輸車輛的能耗與客貨運(yùn)輸量、車輛的效率、使用燃料種類有關(guān)、提高運(yùn)輸車輛的效率對(duì)于節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放均具有重要意義。

替代燃料的發(fā)展路線應(yīng)與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)。從使用內(nèi)燃機(jī)汽車、推廣混合動(dòng)力汽車(HEV)到未來(lái)的燃料電池汽車是必然的發(fā)展趨勢(shì)。這一發(fā)展時(shí)程要經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間和逐漸的過(guò)渡。因此，不同時(shí)期需要有不同的替代燃料發(fā)展路線。最先是解決汽、柴油和航空燃料的替代；然后是為推廣插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)或電動(dòng)汽車提供電力；最終則是為燃料電池汽車提供氫燃料。

改進(jìn)、提高運(yùn)輸車輛效率的節(jié)能效應(yīng)是顯著的。例如：常規(guī)內(nèi)燃機(jī)汽車通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)泵負(fù)荷、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和減低車身重量等就可提高汽車的行車效率。汽車內(nèi)燃機(jī)的均勻充氣壓燃技術(shù)可大大節(jié)約油耗。推廣HEV汽車和發(fā)展燃料電池汽車的節(jié)油效應(yīng)更為顯著。1公斤氫燃料就約相當(dāng)于8升汽油。

按照油箱到車輪(TTW)表示的運(yùn)輸過(guò)程能量效率計(jì)算：常規(guī)火花塞式的汽油內(nèi)燃機(jī)汽車的TTW效率為16.7％；混合動(dòng)力汽油內(nèi)燃機(jī)汽車為20.7％；可使燃料經(jīng)濟(jì)性提高24％。未來(lái)的氫氣燃料電池汽車可按40％計(jì)算；燃料經(jīng)濟(jì)性約可提高150％。

生產(chǎn)替代燃料的原料包括煤炭、天然氣、生物質(zhì)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等。不同發(fā)展時(shí)期的使用的替代燃料有：液體替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是電力，最終是使用氫燃料。

以下按不同的原料(煤炭、天然氣和生物質(zhì)等)生產(chǎn)各類替代燃料工藝方案的宏觀經(jīng)濟(jì)性論述如下：

(一)煤炭

在內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代，用煤制油技術(shù)生產(chǎn)液體替代燃料的兩種工藝均有在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化示范的項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)具備了煤制油技術(shù)的工程設(shè)計(jì)和建設(shè)能力

在油價(jià)較高、煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)較低的條件下，在煤資源豐富地區(qū)適合建設(shè)煤制油工廠。

煤制油是投資密集的產(chǎn)業(yè)，還需要配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤礦、交通運(yùn)輸和公用工程系統(tǒng)設(shè)施。全系統(tǒng)的綜合投資可能高于深海天然石油、非常規(guī)石油的開發(fā)，做好CTL建設(shè)項(xiàng)目的綜合宏觀技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證是必要的。

煤制油過(guò)程造成了溫室氣體排放效應(yīng)，需要采用CO2回收和埋存技術(shù)以減少排碳。建設(shè)減排設(shè)施將降低過(guò)程的能效率，還將導(dǎo)致每噸油品增加上千元的減排費(fèi)用。

1、煤直接液化(CDTL)技術(shù)

國(guó)內(nèi)建設(shè)的CDTL項(xiàng)目，在工藝流程、工藝設(shè)備和控制技術(shù)等方面均有改進(jìn)和創(chuàng)新；已進(jìn)展到大型工業(yè)示范階段。

CDTL為高壓加氫技術(shù)，工藝特點(diǎn)是使用高壓、高溫工藝設(shè)備，操作條件苛刻；耗用大量氫氣。汽油質(zhì)量好、柴油十六烷值低，需經(jīng)過(guò)調(diào)合才能出廠

2、煤間接液化(CITL)技術(shù)

國(guó)內(nèi)正積極推動(dòng)CITL技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，已建設(shè)了3個(gè)示范廠。

主要優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)潔凈的成品油、柴油質(zhì)量好；生產(chǎn)費(fèi)用低于CDTL，適合于在生產(chǎn)過(guò)程中回收C2。

主要缺點(diǎn)：工流程較長(zhǎng)；能效率較低(常規(guī)流程42％，聯(lián)產(chǎn)電力較高、約50％--55％)，石腦油不適合制造汽油，而適合用作裂解(生產(chǎn)乙烯)的原料。

由整體燃?xì)饣?lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電與合成工藝組成的油一電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高系統(tǒng)能效率(55％)，相應(yīng)降低建設(shè)投資。

發(fā)展合成油工廠的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題：

①由大型煤氣化爐、先進(jìn)合成技術(shù)和IGCC發(fā)電系統(tǒng)組成的聯(lián)合工廠在工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行上均缺乏經(jīng)驗(yàn)。

②聯(lián)合工廠耗水量大，(用水指標(biāo)約為8--12噸／噸合成油)，污水處理和對(duì)地下水源污染問(wèn)題也值得關(guān)注。

③煤礦規(guī)模應(yīng)與合成油工廠配套，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)合成油300萬(wàn)噸合成油廠，年耗煤量為1500---1600萬(wàn)噸(包括發(fā)電和燃料用)，需要配置大型煤礦基地。國(guó)家應(yīng)根據(jù)資源條件配合電廠擴(kuò)建考慮建設(shè)油電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。

④溫室氣體排放問(wèn)題：每噸合成油的碳排放量2--2.4。

3、煤電為電動(dòng)車提供能源需要采用潔凈的煤燃燒技術(shù)提高發(fā)電的效率。IGCC煤發(fā)電技術(shù)的能效率達(dá)40％。建設(shè)投資較高(約8000元／kW)

4、煤制氫：在氫燃料推廣初期將以煤制氫為主要方式。采用先進(jìn)技術(shù)的大型煤制氫工廠，氫燃料成本就可降到燃料電池汽車可接受的水平

(二)天然氣

近年來(lái)我國(guó)天然氣資源量有了較快增長(zhǎng)。但是，目前國(guó)產(chǎn)天然氣量和進(jìn)口液化天然氣數(shù)量仍不能滿足城市民用燃料和調(diào)峰發(fā)電的需要。考慮到資源可得性和原料價(jià)格等因素，應(yīng)慎重評(píng)估建設(shè)天然氣制油(GTL)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

(三)生物質(zhì)

在內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代，生物質(zhì)替代燃料的主要發(fā)展路線為燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物質(zhì)制油等項(xiàng)。

1、燃料乙醇

(1)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇。纖維素(如秸稈)制燃料乙醇技術(shù)：用農(nóng)業(yè)秸稈或能源作物生產(chǎn)燃料乙醇可望于5--10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。纖維素制乙醇的技術(shù)課題是提高纖維素水解效率、降低纖維素酶的成本、開發(fā)木糖發(fā)酵用的微生物菌種和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，如果這些關(guān)鍵技術(shù)能在今后10年內(nèi)取得突破性進(jìn)展，2020年將有可能達(dá)到替代率達(dá)到20％的水平。開發(fā)中的技術(shù)包括：

①開發(fā)水解用的纖維素酶：纖維素酶是由具有不同功能多種酶的重組體。美國(guó)研發(fā)目標(biāo)是降低酶的生產(chǎn)成本(把酶的有效成本從170美元／噸乙醇降低lO倍，達(dá)到17美元／噸乙醇)、提高酶的比活性。近期把纖維素酶的比活性提高3倍(相對(duì)于Trichodermareesei系統(tǒng))，最終目標(biāo)是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我國(guó)也應(yīng)制定相應(yīng)的目標(biāo)。

②糖類發(fā)酵用的微生物：為了實(shí)現(xiàn)秸稈生產(chǎn)乙醇技術(shù)的工業(yè)化，需采用DNA重組技術(shù)開發(fā)出一種新的微生物重組體，以便可以同時(shí)將葡萄糖、木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇。研究發(fā)現(xiàn)：植入幾種DNA基因體的發(fā)酵單胞菌可以同時(shí)進(jìn)行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的發(fā)酵。已經(jīng)開發(fā)出了具有乙醇產(chǎn)率高、可在低PH值條件下發(fā)酵、副產(chǎn)物產(chǎn)率低的菌種；適合于工業(yè)生產(chǎn)使用。

③聯(lián)合流程：為了將纖維素生物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為乙醇需要采用聯(lián)合發(fā)酵流程。使用可以同時(shí)將葡萄糖、

木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇的微生物，在生產(chǎn)上可降低耗電量；減少冷卻水用量；將發(fā)酵罐生產(chǎn)能力從2.5克／升小時(shí)提高至5克／升小時(shí)，從而可以大大降低發(fā)酵罐的容量，降低建設(shè)投資。

(2)糧食生產(chǎn)乙醇不是發(fā)展方向，這是因?yàn)椋杭Z食作物的光合作用的效率低；糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：?jiǎn)挝桓孛娣e的乙醇產(chǎn)量(噸／公頃)：甜高粱為4.0；甘蔗為3.1；玉米為1.3；中國(guó)的可耕地面積少，人均糧食水平偏低(僅約為0.38噸／人?年)。

(3)其他原料：非糧乙醇生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐澇耐鹽堿等特性。每畝地可收獲鮮莖桿4--5噸。莖桿的榨汁作為發(fā)酵制乙醇的原料。目前，莖稈的儲(chǔ)存、防止霉化變質(zhì)和木質(zhì)纖維素利用等技術(shù)問(wèn)題尚未解決。薯類：在盛產(chǎn)薯類地區(qū)可適當(dāng)發(fā)展燃料乙醇的生產(chǎn)。

2、生物柴油

2006年世界生物柴油總產(chǎn)量約為750萬(wàn)噸，相當(dāng)于680萬(wàn)噸(油當(dāng)量)。

生物柴油的原料種類繁多。除了食用植物油外、發(fā)展木本油料作物、回收餐飲廢油等非食用油資源是發(fā)展生物柴油的方向。 發(fā)展生物柴油工業(yè)，需要為副產(chǎn)甘油開發(fā)新的用途。生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供選擇。

植物油經(jīng)過(guò)加氫處理生產(chǎn)綠色柴油是第二代生物柴油工藝。產(chǎn)品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烴等特點(diǎn)。國(guó)外已建成了工業(yè)生產(chǎn)裝置。此類裝置適合于建在煉油廠內(nèi)部以充分利用已有的供氫和水電供應(yīng)設(shè)施。

10萬(wàn)噸／年生物柴油工廠的建設(shè)投資約3億元左右，折合單位能力的建設(shè)投資指標(biāo)為3000元／噸／年。

以大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油工廠的生產(chǎn)成本與植物油原料價(jià)格密切相關(guān)。大豆價(jià)格為3000元／噸和4000元／噸時(shí)，生物柴油生產(chǎn)成本分別約為4700元／噸柴油當(dāng)量和5100元／噸柴油當(dāng)量。

3、微藻柴油

美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)對(duì)微藻生產(chǎn)生物柴油課題進(jìn)行了近30年的開發(fā)研究，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室和戶外研究，已經(jīng)在優(yōu)選藻類品種、光合作用機(jī)理、培育方法和條件、培育水池構(gòu)造等方面取得成果。一些公司正在積極從事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反應(yīng)器”的開發(fā)，推動(dòng)微藻柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。

微藻生產(chǎn)生物柴油的工業(yè)化取決于地區(qū)擁有的資源條件、微藻生產(chǎn)技術(shù)和工藝設(shè)備的開況。

資源條件主要包括：氣候和日照條件、C2和營(yíng)養(yǎng)物的來(lái)源；微藻柴油工廠應(yīng)靠近煉油廠、發(fā)電站、油田天然氣田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育過(guò)程需要補(bǔ)充水，可使用鹽堿水或海水，取決于藻類的品種。

微藻培育：培育微藻設(shè)施已經(jīng)研制了光生物反應(yīng)器和露天培育水池兩種方案。在建設(shè)投資和運(yùn)行上各有優(yōu)缺點(diǎn)，均處于研究、開發(fā)階段。尚未進(jìn)入工業(yè)示范階段。

微藻生產(chǎn)技術(shù)包括微藻收獲、生物質(zhì)干燥、提取生物油等過(guò)程，均為開發(fā)中的技術(shù)。

微藻柴油的主要優(yōu)點(diǎn)是單位土地面積產(chǎn)率比用植物油生產(chǎn)柴油高出幾十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面積的開放式培養(yǎng)池或密閉式光生物反應(yīng)器，需要巨額投資。

4、生物質(zhì)制油(BTL)

國(guó)外已開發(fā)成功了木質(zhì)纖維素兩段氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)，并已建成了合成氣生產(chǎn)運(yùn)輸燃料的示范裝置。

生物質(zhì)制油包括生物質(zhì)氣化和合成2個(gè)工序，系統(tǒng)熱效率較高(50％--55％)。但生物質(zhì)原料的集運(yùn)困難，考慮適宜的原料收集半徑，BTL生產(chǎn)規(guī)模以年產(chǎn)生物油≤10萬(wàn)噸為宜。BTL單位投資約為1.5--1.8萬(wàn)元／噸／年，高于CTL。

5、生物質(zhì)發(fā)電廠

規(guī)模為25--50MWe熱效率(28％)，遠(yuǎn)低于大型IGCC燃煤電廠。建設(shè)投資也高于后者。

生物質(zhì)發(fā)電改為煤一生物質(zhì)混燒具有減少排碳效應(yīng)，是更適宜的組合。

四、對(duì)比方案

石油替代的宏觀規(guī)劃存在諸多的不確定因素，除了應(yīng)反復(fù)論證、及時(shí)修訂外，尤其需要根據(jù)資源、工藝路線和目的產(chǎn)品等條件做出不同方案的橫向比較，才能得出較為切合實(shí)際的發(fā)展方針、路線。

許多一次能源(如煤、天然氣、生物質(zhì)和微生物)都能通過(guò)CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技術(shù)路線轉(zhuǎn)化為烴燃料，但它們同時(shí)也可是發(fā)電(CTE、GTE、BTE)的原料。從而可組成不同的橫向?qū)Ρ确桨浮＠纾杭瓤梢鲋T如煤發(fā)電一生物質(zhì)制油與煤制油一生物質(zhì)發(fā)電的兩組宏觀對(duì)比方案。又可引出(用太陽(yáng)能的)微藻制油一煤發(fā)電與煤制油一太陽(yáng)能發(fā)電兩組宏觀對(duì)比方案。另外，電力汽車的能耗低于內(nèi)燃機(jī)汽車，于是，從原料煤開始，可以有煤制油、煤發(fā)電兩組對(duì)比方案，從中可以看出發(fā)展電動(dòng)汽車對(duì)社會(huì)和消費(fèi)者的節(jié)約效應(yīng)。實(shí)例說(shuō)明如下：

(一)煤或生物質(zhì)交叉生產(chǎn)電力或運(yùn)輸燃料

設(shè)定煤制油―生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)制油―煤發(fā)電兩組方案。煤制油和生物質(zhì)制油規(guī)模均為年產(chǎn)運(yùn)輸燃料油100萬(wàn)噸；或是用煤、生物質(zhì)為發(fā)電燃料，進(jìn)行兩組方案的對(duì)比。原料年消耗量分別為：煤炭330萬(wàn)噸，生物質(zhì)原料600萬(wàn)噸。綜合比較主要結(jié)果如下：

能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物質(zhì)發(fā)電能效率(28％)低于IGCC燃煤發(fā)電(40％)：

建設(shè)投資：BTL規(guī)模較小，單位建設(shè)投資比CTL高(約20％)。原料煤量同等的CTL31)--投資(140億元)高于煤IGCC發(fā)電廠投資(110億元)；

生產(chǎn)規(guī)模：生物質(zhì)大規(guī)模集中運(yùn)輸困難，BTL只能到年產(chǎn)10萬(wàn)t級(jí)規(guī)模，生物質(zhì)發(fā)電廠規(guī)模在25--50MWe之內(nèi)；

環(huán)境效應(yīng)：CTL的溫室氣體排放率為石油煉廠的1.8倍，煤―生物質(zhì)聯(lián)合制油(CBTL)的GHG排放率僅相當(dāng)于原油煉制過(guò)程的20％，故環(huán)境效益好于CTL；

生物質(zhì)發(fā)電改為煤―生物質(zhì)混燒也是合理的組合。

(二)電動(dòng)汽車和汽油汽車的能效率對(duì)比

實(shí)質(zhì)上是CTL-煤發(fā)電的能效率對(duì)比。

HEV汽車可將回收的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為電力再利用，插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)可直接用電力替代汽油。若常規(guī)內(nèi)燃機(jī)汽車每百公里耗油量按7.2升計(jì)、電動(dòng)汽車耗電量按18kWh計(jì)，則相應(yīng)的油-電當(dāng)量為：2.5kWh電力可替代1升汽油。

若汽油和電力均為來(lái)自煤炭，上述事例既說(shuō)明先進(jìn)交通運(yùn)輸工具的節(jié)能意義，又表明不同煤炭利用路線的經(jīng)濟(jì)性。說(shuō)明如下：

暫按4.0kWh電力替代1升汽油計(jì)算，即5.4MWh電力(即1kW裝機(jī)容量)相當(dāng)于1噸汽油。可以就CTL和煤發(fā)電兩條工藝路線，從原料消耗和能效率、投資和社會(huì)效益等方面對(duì)比，生產(chǎn)同等數(shù)量燃料的效果作出如下比較：

煤耗和能效率：CTL生產(chǎn)1噸燃料需耗用標(biāo)準(zhǔn)煤3.5噸，綜合能效率為45％；IGCC煤發(fā)電生產(chǎn)5，4MWh電力耗用標(biāo)準(zhǔn)煤1.8噸，能效率為40％；生產(chǎn)等量運(yùn)輸

燃料的耗煤比率為制油：發(fā)電=1：0.51。 建設(shè)投資：CTL工藝，1噸生產(chǎn)能力的建設(shè)投資約為1.4萬(wàn)元；1KW發(fā)電能力的IGCC電廠建設(shè)投資約為0.8萬(wàn)元；燃煤電廠投資大大低于CTL技術(shù)。

消費(fèi)者收益：駕駛PHEV汽車按每年節(jié)約汽油0.5萬(wàn)元、支付電費(fèi)0.24萬(wàn)元，凈節(jié)約燃料費(fèi)0.26萬(wàn)元；購(gòu)車差價(jià)按2萬(wàn)元計(jì)算。則增加購(gòu)車費(fèi)的靜態(tài)回收期達(dá)8年。為推動(dòng)“以電代油”，國(guó)家應(yīng)實(shí)施購(gòu)買PHEV汽車的優(yōu)惠政策。

環(huán)境效應(yīng)：PHEV汽車可實(shí)現(xiàn)零碳排放。GHG效應(yīng)優(yōu)于汽油車。

(三)2種原料―2種產(chǎn)品交叉方案

太陽(yáng)能是地球一次能源的唯一來(lái)源，可采用塔式集熱技術(shù)發(fā)電、也可為微藻生物柴油的生產(chǎn)提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技術(shù)生產(chǎn)燃料油的原料、也可用作IGCC技術(shù)的發(fā)電燃料。這就可組成煤制油―太陽(yáng)能發(fā)電(方案甲)和微藻柴油―煤發(fā)電(方案乙)兩組對(duì)比方案。

以年產(chǎn)替代燃料100萬(wàn)噸為基準(zhǔn)，CTL制油和發(fā)電用煤量相等。設(shè)定太陽(yáng)能集熱發(fā)電規(guī)模與煤發(fā)電相等。進(jìn)行此兩組方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。主要結(jié)果如下：

a)相同煤加工量的煤制油投資(140億元)高于IGCC煤發(fā)電(110億元)。

b)煤制油能量轉(zhuǎn)化效率(45％)高于IGCC煤發(fā)電(40％)；但如上所述，電代油具有節(jié)能效應(yīng)。

c)太陽(yáng)能塔式集熱發(fā)電按峰值計(jì)算達(dá)70GWP，折合年均20GW，投資高(280億元)(應(yīng)還有降低空間)；微藻柴油尚未建成工業(yè)裝置(全部按高效的光生物反應(yīng)器估算投資約為300億元)。兩者的投資均為數(shù)量級(jí)估算，投資額接近。

d)同等規(guī)模的微藻柴油工廠建設(shè)投資大大高于CTL。

e)微藻柴油―煤發(fā)電組合方案有利于電廠煙氣的C02利用。

f)太陽(yáng)能集熱發(fā)電、微藻柴油均需占用大量土地。適合于建在光照條件好、地勢(shì)平坦的荒漠(微藻需有水源)地區(qū)。

g)根據(jù)數(shù)據(jù)粗略估算；方案甲的經(jīng)濟(jì)性好于方案乙。

五、小結(jié)

1、煤制油技術(shù)基本成熟，是正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化示范的技術(shù)。煤制油的發(fā)展規(guī)模受到煤炭的可供應(yīng)量(煤炭是發(fā)電和工業(yè)的重要燃料；我國(guó)煤礦產(chǎn)能已位居世界第一)和石油價(jià)格趨勢(shì)等因素的約束，只能適度發(fā)展。在地區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)上宜通過(guò)論證及早確定全國(guó)發(fā)展規(guī)模，不宜各行其是。預(yù)期中遠(yuǎn)期的石油替代規(guī)模約可相當(dāng)于“一個(gè)大慶”。

2、油砂瀝青和特重質(zhì)原油約占世界原油資源總量的一半，油頁(yè)巖也是重要的非常規(guī)石油資源。預(yù)計(jì)今后20--30年期間，非常規(guī)石油生產(chǎn)將有較大的發(fā)展以補(bǔ)充常規(guī)石油的短缺。預(yù)測(cè)表明：2030年非常規(guī)原油的產(chǎn)量將可增長(zhǎng)至占世界石油總產(chǎn)量的10％左右。我國(guó)擁有油頁(yè)巖煉油工業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)展油頁(yè)巖工業(yè)需要改進(jìn)加工、煉制技術(shù)，提高生產(chǎn)規(guī)模，解決環(huán)保技術(shù)問(wèn)題。

3、生物質(zhì)制油發(fā)展規(guī)模受資源可得性、資源綜合利用等因素的約束。發(fā)展生物質(zhì)能源作物的種植、充分利用生物質(zhì)廢料(秸稈、林業(yè)廢料、生物垃圾)，在發(fā)電、制油和其他用途優(yōu)化利用、綜合平衡的基礎(chǔ)上，可考慮用3億噸原料生產(chǎn)替代燃料0.5億噸(石油當(dāng)量)作為中遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)。

生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】新型燃料 乙醇 解決辦法 假設(shè)

當(dāng)今世界，社會(huì)的發(fā)展是伴隨著能源的發(fā)展而發(fā)展的，能源已經(jīng)成為人類發(fā)展道路上不可或缺的基礎(chǔ)。然而，目前我們所使用的能源主要是一些化石燃料，如煤、石油及天然氣等。但由于化石燃料具有不可再生性的特點(diǎn)，是越用越少，很容易出現(xiàn)能源危機(jī)，從而導(dǎo)致能源爭(zhēng)奪，引起國(guó)與國(guó)之間的戰(zhàn)爭(zhēng)。要想解決這個(gè)能源問(wèn)題，研究和開發(fā)新能源是最行之有效的途徑，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取９P者通過(guò)大量查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)新型的燃料能源之一――乙醇，從工業(yè)生產(chǎn)原料及生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)和使用過(guò)程中存在的問(wèn)題和針對(duì)問(wèn)題提出的可能解決辦法等方面入手，并針對(duì)的上述存在的種種問(wèn)題，人們提出的可能地解決辦法，進(jìn)行了詳細(xì)的綜述，希望能對(duì)后來(lái)的研究工作者們提供一定的參考研究方向。

一、在原材料及生產(chǎn)工藝方面

要生產(chǎn)一樣質(zhì)量高的產(chǎn)品，首先得有優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)原材料。目前，世界上生產(chǎn)燃料乙醇的原材料主要有：淀粉質(zhì)原料（馬鈴薯、玉米、高粱等），糖質(zhì)原料（甘蔗、甜菜等），纖維原材料（農(nóng)作物秸稈、森林采伐和木材加工剩余物、造紙廠和造糖廠含有的纖維下腳料以及生活垃圾等），其他原料（造紙廠的亞硫酸鹽紙漿廢液、淀粉廠的淀粉渣及奶酪工業(yè)的副產(chǎn)品等）[1]。它們各自有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)：如以玉米為原材料，它具有原料來(lái)源廣、相比之下原料的生產(chǎn)產(chǎn)量高、生產(chǎn)乙醇的技術(shù)相對(duì)較為成熟等優(yōu)點(diǎn)，但如果僅用玉米為原料，到“十一五”末期，我國(guó)玉米產(chǎn)需將會(huì)出現(xiàn)較大的缺口，供不應(yīng)求，造成擠占生產(chǎn)糧食的耕地面積，從而形成“與人爭(zhēng)糧”的局面[1]。同樣，要得到優(yōu)質(zhì)的工業(yè)產(chǎn)品，優(yōu)良的生產(chǎn)工藝也是必不可少的，它不僅決定著產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，而且還會(huì)影響一個(gè)公司的經(jīng)濟(jì)效率。舒雪梅[2]等人將甘蔗渣用氫氧化鈉、稀硫酸及超聲波輔助減法進(jìn)行乙醇化預(yù)處理，探究實(shí)驗(yàn)條件（如酸堿質(zhì)量濃度、溫度、時(shí)間等）對(duì)甘蔗渣預(yù)處理的影響，結(jié)果表明，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，質(zhì)量濃度為0.04g/ml的硫酸中，反應(yīng)溫度為135℃的條件下，經(jīng)酶水解4min后得到糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.81%；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，質(zhì)量濃度為0.125g/ml的氫氧化鈉中，反應(yīng)溫度為40℃的條件下，經(jīng)酶水解15min后得到糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.50%；如果先用超聲波預(yù)處理，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的酶水解后，得到糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可高達(dá)18.65%，顯著增強(qiáng)了酶水解得糖的活性。Krishna等人采用釀酒酵母菌，對(duì)纖維素同時(shí)進(jìn)行糖化和發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的最佳溫度為38.5℃，而美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）同樣使用釀酒酵母菌，對(duì)纖維素進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的最佳溫度與Krishna的結(jié)果相接近，是38℃，并且在上述最佳酶酵母菌和最適反應(yīng)條件下，大約有80%以上的纖維素都轉(zhuǎn)化為乙醇，產(chǎn)率是比較高的。劉慶玉[3]等人以玉米秸稈為原料，經(jīng)過(guò)生物預(yù)處理后，用糖化酶之一的纖維素酶進(jìn)行處理，再用樹干畢赤酵母菌和釀酒酵母菌對(duì)植物多糖進(jìn)行同步的糖化和發(fā)酵制，制取乙醇燃料，用分光光度法對(duì)發(fā)酵液中的乙醇含量進(jìn)行測(cè)定，探究接種比例、發(fā)酵溫度和時(shí)間、纖維素酶用量等因素對(duì)提取玉米秸稈中乙醇的影響，并采用正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵條件。最終結(jié)果表明：在接種1：1比例的真菌、控制發(fā)酵溫度在36℃的條件下，使用40IU/g的纖維素酶，發(fā)酵96h，最后能得到乙醇產(chǎn)率為12.03%。

二、生產(chǎn)和使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

（一）生產(chǎn)原材料的缺乏和單一，當(dāng)今世界，大多數(shù)國(guó)家生產(chǎn)燃料乙醇都是以玉米或甘蔗為原料的，使用其他物質(zhì)為原料的較少。但如果大量的使用玉米和甘蔗為原料，就會(huì)出現(xiàn)玉米和甘蔗的供不應(yīng)求，因而為了滿足市場(chǎng)的需要，勢(shì)必會(huì)造成擠占生產(chǎn)糧食的耕地面積，從而形成“與人爭(zhēng)糧”的局面[1]。

（二）生產(chǎn)技術(shù)的落后，社會(huì)上，生產(chǎn)燃料乙醇的研究大都是以玉米或甘蔗為研究對(duì)象，且研究得還不夠深入，運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)上的技術(shù)還不夠完善；對(duì)把其他物質(zhì)（如纖維素類）作為生產(chǎn)原料的研究較少。

（三）乙醇由于其燃料熱值比汽油的低得多，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)分別燃燒同樣量的汽油和乙醇時(shí)，燃燒乙醇的汽油機(jī)其輸出功率和扭矩都比燃燒汽油的少或小，因此，要完成同樣的工作量，需要消耗乙醇的量多，從而帶來(lái)一系列的不便。

（四）乙醇本身具有強(qiáng)烈的吸水性、溶解性和揮發(fā)性，能腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼，與發(fā)動(dòng)機(jī)上的油形成乳化液，使油失去的效果，損壞機(jī)器；還能溶解汽油機(jī)供油系統(tǒng)及燃油分配系統(tǒng)管路中的沉積物，從而阻塞濾清器，使其失去過(guò)濾能力[4]。

（五）乙醇的著火點(diǎn)低，靈敏度大，與汽油合用時(shí)的抗暴性下降，且火焰呈現(xiàn)無(wú)色無(wú)煙的狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)的隱患較大[4]。

三、解決辦法

（一）深入對(duì)燃燒乙醇生產(chǎn)原料的開發(fā)研究，特別是對(duì)纖維類原料的研究，做到變廢為寶，把一些相應(yīng)工業(yè)垃圾回收再利用。

（二）為了解決乙醇的燃燒熱值低，需要的體積大，攜帶不方便，可以適當(dāng)?shù)靥岣咭掖嫉膲嚎s比，在加入助溶劑（異丁醇）的情況下與汽油混合使用，從而提高其熱效率[4]。

（三）為了減少乙醇對(duì)油的效果產(chǎn)生影響，可以向油中添加特殊的添加劑，或在油箱內(nèi)保持較多的油；并可以再金屬表面覆蓋一層聚烯烴膜，從而減少電化學(xué)腐蝕，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼[4]。

參考文獻(xiàn)：

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