能源問題已經(jīng)成為中國乃至世界經(jīng)濟生活中關(guān)注率最高的問題，尤其石油屬于不可再生的戰(zhàn)略資源，是現(xiàn)代經(jīng)濟社會賴以正常運轉(zhuǎn)的血液。隨著全球礦物能源的快速消耗，能源危機成為各國必須面對的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。瑞典、德國、意大利等歐洲國家在生物質(zhì)能開發(fā)利用政策措施、關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)和市場運行模式等方面已經(jīng)走在世界前列，并取得了較大成果和成功經(jīng)驗。在全面考察上述三國生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文重點介紹了瑞典、德國在生物質(zhì)直燃發(fā)電、固體成型顆粒燃料、沼氣技術(shù)等方面的利用現(xiàn)狀與成功經(jīng)驗，富通新能源生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機專業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。
1、生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)
生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)是在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)上進行設(shè)備改型而實現(xiàn)的、通過直接燃燒生物質(zhì)原料作為替代燃料進行發(fā)電的一種新技術(shù)。在瑞典，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)已經(jīng)基本成熟并得到規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用。其技術(shù)路線為“鍋爐+汽輪機／斯特林發(fā)動機（通常為熱電聯(lián)產(chǎn)，即CHP）”，其中，汽輪機發(fā)電技術(shù)為常規(guī)技術(shù)，一般應(yīng)用于中型以上發(fā)電系統(tǒng)，斯特林發(fā)動機發(fā)電技術(shù)處于技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范階段，是目前生物質(zhì)利用方面的重點研發(fā)技術(shù)。利用斯特林發(fā)動機的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)滿足瑞典全國近一半的熱力需求。近年來，生物質(zhì)與礦物燃料（主要是煤）的混合燃燒發(fā)電得到許多研究和示范應(yīng)用，研究結(jié)果指出，混燃可提高生物質(zhì)發(fā)電的效率，且當(dāng)生物質(zhì)的比重不高于20%時一般不需對現(xiàn)有設(shè)備作改動，是生物質(zhì)燃燒發(fā)電的發(fā)展方向。
本文以瑞典Enkoping的一家熱電聯(lián)產(chǎn)廠ENAENERGI為例進行說明，該廠發(fā)電裝機容量24MW和50MW供熱能力（見圖1），能夠為城市居民區(qū)域供熱，燃料來源于伐木副產(chǎn)品、木材廠鋸末和造紙廠廢棄物等生物質(zhì)原料。
ENA ENERGI每年需要約350 GWh的生物質(zhì)燃料。其突出特點是所用燃料的10%為能源作物，全部由工廠自己種植，利用污水處理廠的廢水進行灌溉。專門的能源作物如柳之稷可以吸收氮，該工廠種植的能源作物每年能減少2 0噸的氮排放。
2、生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)
所謂生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)就是在一定溫度與壓力作用下，將各類原來分散的、沒有一定形狀的秸稈、樹枝等生物質(zhì)，經(jīng)干燥和粉碎后，壓制成具有一定形狀的、密度較大的各種成型燃料的新技術(shù)。其產(chǎn)品為棒狀、塊狀和顆粒狀等各種成型燃料（見圖3），密度可達0.8～1.4克／立方厘米，熱值為16720千焦／千克左右。性能優(yōu)于木材，相當(dāng)于中質(zhì)煙煤，可直接燃燒，燃燒特性明顯改善。同時具有黑煙少、火力旺、燃燒充分、不飛灰、干凈衛(wèi)生等優(yōu)點，NOX、SOX極微量排放，而且便于運輸和貯存，成為商品。
瑞典的森林面積廣闊，是世界聞名的“森林之國”，森林覆蓋率高達60%，高速公路的很多路段都從森林中間穿過。目前，瑞典利用林業(yè)廢棄物如樹皮、樹枝、木屑以及能源作物等生產(chǎn)固體成型燃料已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，形成了從原料種植、收集、到顆粒（或切片）生產(chǎn)再到配套應(yīng)用和服務(wù)體系一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。瑞典全國總能源消耗的30%為可再生能源，木質(zhì)燃料占其中的46.7%，富通新能源生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料，生物質(zhì)成型燃料主要工生物質(zhì)鍋爐燃燒使用。
今后，瑞典固體成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領(lǐng)域包括：
(1)開發(fā)生物質(zhì)顆粒燃料原材料基地；
(2)開發(fā)經(jīng)濟性好、資源效率高的顆粒燃料生產(chǎn)（包括儲存）工藝；
(3)開發(fā)分級的顆粒燃料以適應(yīng)不同燃燒技術(shù)需求的用戶。
其總體目標(biāo)是：每年至少減少生產(chǎn)成本4%或2000萬克朗。
3、沼氣技術(shù)
3.1車用沼氣技術(shù)
在瑞典，利用畜禽糞便等廢棄物生產(chǎn)沼氣也非常成功。沼氣的年總產(chǎn)量約為1400GWh (1.4×109kWh)，主要產(chǎn)自于200多家市政污水處理廠的污泥消化池，其產(chǎn)量約占沼氣總產(chǎn)量的60%；其余為垃圾填埋場（產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的30%）以及工業(yè)污水處理廠和混合消化廠產(chǎn)生的沼氣（產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的10%）。有機廢物轉(zhuǎn)化成沼氣時產(chǎn)生的消化殘余物，還可作為生物肥料。
近年來，瑞典成功地將沼氣用作汽車、火車燃料，技術(shù)已經(jīng)成熟，也形成了良好的運行模式。本文重點介紹Linkoping沼氣廠及其車用沼氣供氣站。
瑞典Linkoping沼氣廠建于1992年，項目總投資900萬歐元，政府一次性投資補貼1 00萬歐元。該廠不僅處置了牲畜糞便和大量有機廢物，而且還通過混合消化產(chǎn)生了沼氣和生物肥料。自2001年開始，提純后的沼氣可以注入當(dāng)?shù)氐奶烊粴馀錃夤�，以及專門的汽車供氣站。
目前，Linkoping沼氣廠每年處理各種有機廢物約5,5萬t，產(chǎn)生的沼氣量約為20—30GWh(75%CH。)，相當(dāng)于當(dāng)?shù)靥烊粴庀牧康?5%，每年可減少CO．排放3700t。該廠每年收集并處理牲畜糞肥2.8萬t，其他有機廢物如廚余垃圾、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等2萬t（主要來自1 5家食品類工廠，其中包括屠宰場、海產(chǎn)品生產(chǎn)加工廠等）。原料通過進料池( 800m3)、熱交換系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)（巴氏殺菌，1h，70℃），進入傳統(tǒng)攪拌消化池(2250m3，停留時間20~25d，70℃，含固率6%)。沼氣廠見和沼氣生產(chǎn)工藝流程如圖4、圖5所示。
Linkoping沼氣廠生產(chǎn)的沼氣通過地下管線直接提供給2km外的供熱站，并能供作汽車燃料。該廠同時還在經(jīng)營車用沼氣供氣站，滿足當(dāng)?shù)亟?00輛公共汽車的燃料需要。
供熱和車用沼氣出廠前需要進行提純處理。該廠的沼氣提純能力為250m3／h，提純過程分為三個階段：
(1)提純凈化：通過Sulfatrate工藝去除s利用S elex ol去除CO2；(2)干燥；(3)壓縮（添加5%~10%的丙烷，調(diào)整沃伯指數(shù)，使之等同于天然氣）。
3.2沼氣發(fā)電技術(shù)
歐洲沼氣發(fā)電技術(shù)以德國為典型代表。目前，德國國內(nèi)沼氣發(fā)電工程的數(shù)量已由1992年的139家發(fā)展到2003年底超過2000家，發(fā)電裝機總量由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德國沼氣工程技術(shù)的要點主要包括：
(1)發(fā)酵原料
發(fā)酵原料以畜禽糞便、玉米青貯秸稈，青貯飼草為主，另外還有餐飲旅館的廚余垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工的廢棄物，以及多余的糧食（如小麥、玉米）等。對有機垃圾有著嚴(yán)格的控制，必須在70℃的高溫下經(jīng)過1小時的處理才可以進入沼氣池發(fā)酵，由此產(chǎn)生的沼渣才能作為有機肥料施用到田地去。
(2)發(fā)酵工藝
較大型的沼氣發(fā)酵裝置以地上USR工藝為主，中型牧場以地下池的完全混合式為主，發(fā)酵形狀多數(shù)為圓柱體式，生活有機垃圾和秸稈青貯料的干發(fā)酵為地上和半地下箱式發(fā)酵裝置，均采用批量式發(fā)酵工藝。發(fā)酵滯留期一般為28~45天，少數(shù)發(fā)酵達到56天。由于發(fā)酵池都采用發(fā)電余熱進行加溫，發(fā)酵池內(nèi)部溫度一般都控制在40℃一45℃之間。
(3)進料及攪拌
沼氣發(fā)酵原料根據(jù)形態(tài)的不同采取兩種進料方式：一種是利用泥漿泵將液態(tài)原料輸送到發(fā)酵池，一種是將固體原料，多數(shù)為切碎后青貯的玉米秸稈或牧草通過螺旋式送料器輸送到發(fā)酵池內(nèi)。為了出料方便，進出料管道直徑都大于200毫米。為提高沼氣的氣量，除干發(fā)酵裝置以外，多數(shù)沼氣發(fā)酵池內(nèi)部一般都設(shè)有攪拌裝置。
(4)沼氣貯存與凈化
由于產(chǎn)生的沼氣很快就轉(zhuǎn)化為電力，沼氣工程一般都采用橡塑氣袋，有的為單獨設(shè)置，有的直接設(shè)計在發(fā)酵罐的上部。這一點與我國的沼氣裝置不同，主要是因為對于發(fā)電機組來說不需要單獨設(shè)立有一定壓力的儲氣裝置。沼氣凈化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用氧化定位法，少數(shù)工程采用活性碳和生物菌去除沼氣中硫化氫工藝（本文考察的Altenow大型沼氣工程發(fā)電廠采用FeC12脫硫，見圖8），有一部分未經(jīng)凈化直接發(fā)電。大多數(shù)工程都未采取除水工藝。
(5)沼氣發(fā)電系統(tǒng)
大型的沼氣發(fā)電機組均采用純沼氣的內(nèi)燃發(fā)動機，中小型的工程多數(shù)采用雙燃料（柴油+沼氣）的柴油發(fā)動機，少數(shù)采用純氣體內(nèi)燃機發(fā)電機機型。一般沼氣發(fā)電工程的發(fā)電裝置都能滿足當(dāng)?shù)厣暇W(wǎng)要求，少數(shù)工程使用監(jiān)控設(shè)備，檢測發(fā)電氣體含量、溫度、產(chǎn)量以及pH值，有的示范工程已采用了遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)。發(fā)電產(chǎn)生的余熱一部分用來加溫發(fā)酵池，剩余部分用于區(qū)域供熱，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。
(6)厭氧發(fā)酵的后處理
由于利用生物質(zhì)生產(chǎn)的電力可優(yōu)先上網(wǎng)并享受優(yōu)惠價格，德國的沼氣工程生產(chǎn)的沼氣全部用作發(fā)電上網(wǎng)。發(fā)酵后的沼液經(jīng)儲液池貯存后，直接由拖拉機罐車運到田間進行噴灑。少數(shù)畜牧場沼氣工程和大型沼氣工程采用固液分離，將沼渣與沼液分離，脫水后的沼渣經(jīng)簡單堆放后可直接用作有機肥料，清液可再循環(huán)進入發(fā)酵池。
(7)沼氣工程的運行管理模式
德國農(nóng)場主很多，農(nóng)場養(yǎng)殖奶牛和豬占大多數(shù)，家禽和其它特種養(yǎng)殖的較少，一般沼氣工程都是為發(fā)電而建，大多數(shù)沼氣發(fā)電工程都由農(nóng)場主自己進行管理。較大的沼氣工程獨立運營管理。
(8)沼氣工程的建設(shè)
德國農(nóng)場主建設(shè)沼氣池，其工程設(shè)計報告需要得到有關(guān)行政主管部門，如環(huán)保、農(nóng)業(yè)、消防等部門的審查批準(zhǔn)，一般這些工作都是由專門的技術(shù)服務(wù)公司或服務(wù)組織來完成。有的技術(shù)及設(shè)備公司采用的是“交鑰匙工程”的方式為農(nóng)場主建設(shè)沼氣發(fā)電工程。大電網(wǎng)的廣泛區(qū)域分布由電力公司負責(zé)完成，農(nóng)場主建設(shè)沼氣工程只負責(zé)連接到電網(wǎng)部分的投資。
4、結(jié)論與建議
4.1結(jié)論
瑞典、德國等歐洲國家為了減少能源的對外依賴、提高能源供應(yīng)安全，生物質(zhì)能開發(fā)利用非常重視。瑞典、德國以及意大利等國均有明確的生物質(zhì)能發(fā)展目標(biāo)、政策和保障措施。對生物質(zhì)能是重要的可再生能源，既可以轉(zhuǎn)化為液體燃料或沼氣等氣體燃料代替汽油和柴油，也可以通過鍋爐直接燃燒發(fā)電和供熱，特別是生物質(zhì)能資源分布廣泛，品種多樣，因此，瑞典、德國和意大利等國家都把生物質(zhì)能作為優(yōu)先發(fā)展的可再生能源予以高度重視。各國扶持政策到位，生物質(zhì)能利用技術(shù)先進，經(jīng)驗成熟，生物質(zhì)能開發(fā)利用已成為重要的新型產(chǎn)業(yè)，對保障能源安全、增加就業(yè)機會、促進農(nóng)業(yè)發(fā)展，以及確保能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展等發(fā)揮著重要的作用。
4.2建議
中國生物質(zhì)能開發(fā)利用工作尚處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，需要借鑒歐洲各國的成功經(jīng)驗和先進技術(shù)，縮短關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)周期，加快產(chǎn)業(yè)化進程，著重要做好以下幾點：
(1)制定優(yōu)惠政策措施，引導(dǎo)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)形成
瑞典、德國生物質(zhì)能迅速發(fā)展的一個重要原因，是國家制定了使生物質(zhì)發(fā)電或燃料化應(yīng)用有利可圖的價格，并以法律法規(guī)形式頒布，長期保持不變。中國要開發(fā)利用生物質(zhì)能，首先有關(guān)部門應(yīng)協(xié)調(diào)配合，制定明確的促進生物質(zhì)能開發(fā)與利用的政策和措施，并保障已有法律和政策措施能夠有效實施。目前應(yīng)重點在設(shè)備制造和生物質(zhì)能利用市場開拓方面予以大力扶持。
(2)加大技術(shù)研發(fā)和試點示范力度，培育生物質(zhì)能新型產(chǎn)業(yè)
國外生物質(zhì)固體顆粒燃料技術(shù)、生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)、沼氣供熱和發(fā)電技術(shù)都是成熟的。目前，國內(nèi)生物質(zhì)固體顆粒成型技術(shù)尚處于起步階段，固體成型技術(shù)和燃燒生物質(zhì)顆粒的爐具技術(shù)良莠不齊，還面臨市場需求問題。因此，建議加大研發(fā)力度，盡快實施試點示范，解決技術(shù)瓶頸問題，探索產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。
(3)培養(yǎng)專業(yè)人才和產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系，保障生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
從國內(nèi)外能源發(fā)展的經(jīng)驗來看，任何能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須有人才作為基礎(chǔ)。目前，發(fā)達國家都建立了比較完善的可再生能源技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu)，形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系。如美國的可再生能源實驗室，歐盟的聯(lián)合研究中心，都是政府專門負責(zé)可再生能源研究和開發(fā)的機構(gòu)。目前，我國在生物質(zhì)能方面專門的研究機構(gòu)較少，也缺乏生物質(zhì)能專業(yè)人才，設(shè)計、咨詢等產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系極不健全。因此，建議重視我國生物質(zhì)能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，為我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。
