时间：2023-10-30 10:33:30
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基因工程技术的出现让各个国家都开始对该领域进行重视，因此该技术不仅是生物科学中的前沿技术，也对社会的各个领域发展具有重要的推动作用。基因工程技术的出现的时间虽然是比较晚的，但是它已经在很多领域都创造出了很大的奇迹，向人们展示出了巨大的科学价值，将其应用在生物燃料领域也必定具有很大的发展，对全球可持续发展的能源战略目标实现具有非常重要的意义。
一、基因工程技术的概述
基因工程技术指的就是将人工分离和经过修饰的基因导入到生物体基因组当中，然后的引起生物体性状的可遗传修饰。对于基因工程技术来说，它与传统生物技术是一脉相承的，但是两者在基因转移的范围和效率上又具有明显的不同。首先，传统的生物技术一般只能在生物种内的个体间进行基因重组，但是基因工程技术的基因转移是不会受到种间亲缘关系限制的;其次，传统的杂交和选择技术一般只能在生物个体水平中进行，不能准确的选择某个基因，但是基因工程技术转移基因的功能是比较明确的，并且后代的表现形式是可以进行准确预期的。就此来看，基因工程技术可以说是传统生物技术的一个发展和补充。
二、生物燃料技术的现状
(一)生物柴油生物柴油是优质石化燃料的重要替代品，它在性能方面与普通柴油是及其相似的，因此被称为是“绿色柴油”。生物超有一般都是从动植物油脂中提取出来的，基本上都是自然界中可持续供应得到的原料。对于生物柴油来说，它的发展瓶颈之一就是原料的供给问题。生物柴油的原料发展具有多样性，一般是因地制宜，通过这样的方式来推动生物柴油的产业的发展。对于我国来说，想要发展生物柴油，就需要因地制宜，走原料多元化的发展道路，其中比较关键性的内容就是对生物原料的拓展。一般来说，制备生物柴油的方法主要可以分为物理法和化学法，物理法主要是包括直接使用法、混合使用法和微乳液法;化学法主要包括高温热裂解法和酯交换法，其中的酯交换法是目前工业生物柴油生产比较常用的方法。1．酸或碱催化法在酸或碱的催化之下，油脂和低碳醇会进行酯化和酯交换反应，在反应之后对下层的粗甘油进行去除，然后回收出售，上层的油脂在经过洗涤干燥之后就会得到生物柴油。酸或碱催化法对于原料的油脂要求是比较高，一般会产生一定的废物，并且在回收利用方面也存在着一定的难度，整体的生产工艺也比较复杂。2．生物酶法生物酶法就是油脂和低碳醇在酶催化剂的作用下进行酯化反应声场的生物柴油。对于生物酶法来说，它的主要特点就是清洁、环保且高效，但是因为脂肪酶具有较高的价格，因此会有比较高的成本，反应的条件也较为严格，因此的在进行大规模应用的时候还会面临很大的挑战，需要加强深入研究的力度。3．工程微藻法微藻再生生物质能源生产方面具有巨大的潜力，因为它的生物柴油产量是比较高的。使用这种方式来制备生物柴油主要就是通过基因工程技术来构建和培养富油的微藻，从藻类中提取油脂成分，再进行酯交换反应。对于工程微藻法来说，它的优越性主要在于生产力上，还可以对农业资源进行节省，对环境也不会造成严重的破坏。
(二)纤维素乙醇纤维素原料的来源比较广，总量也比较丰富，因此纤维素乙醇的开发和利用会受到更烦的关注和重视。近些年来，纤维素乙醇的研究和发展在全世界都受到了很大的重视，它作为先进的生物能源典型代表产品，如果进行了技术的突破，就会得到很大的发展。对于纤维素乙醇技术来说，需要进行进一步的开发，主要有五个方面需要进行重视:一是开发可搞笑水解新型木质纤维素原料;二是对新型温和预处理工艺进行发展;三是开发新型搞笑纤维素降解酶系;四是开发研究木质素高效利用技术;五是开发乙醇发酵菌株。通过这些技术的开发，可以更好的降低工艺成本和酶成本，同时也能降低相关的环境成本，对突破成本瓶颈具有重要的意义。
三、基因工程技术在生物燃料生产中的应用
(一)基因工程技术增加生物丁醇产量生物丁醇是新时代的生物燃料，它的原料生产工艺与生物乙醇有着极大相似性，并且比生物乙醇具有更高的热值。但是就目前来说，生物丁醇的转化率是比较低的，需要相关的研究人员对生物丁醇的生物转化机制进行深入的研究，只有这样才可以寻找出更为有效的解决方法。一般来说，使用生物基因工程技术可以对生物定存的合成途径进行一定的编辑和修改，也可以通过对其他分支途径进行抑制删除的方式，进一步的提高生物丁醇的产率，进而更好的提高生物燃料的成本竞争优势。
(二)基因工程技术提高微藻油脂含量在对生物柴油进行生产的过程中，微藻已经成为新一代的原料，它具有非常强大的潜力价值，但是因为多种因素的影响，在开放的环境中，微藻油脂积累的数量是很难超出30%的，想要对油脂含量进行有效的提升，就需要继续开发和研究，对新的基因工程藻类菌株进行研究。就目前来看，基因工程改造的微藻菌株在脂质积累的研究中已经取得了重要的进展，对于未来的微藻原料在生物燃料中的生产的来说，它将发挥出巨大的潜力。
(三)基因工程技术提高微生物对产物的耐受性在微生物的发酵过程中，乙醇等产物的生成会对生物本身的生理活性造成一定的抑制，这样就会让降低微生物细胞的密度，进而影响到生物燃料的产率。想要对这些不利影响进行降低，相关的研究人员需要加强这方面的研究，对微生物产物抑制机制所涉及到的基因进行分析，进一步提升微生物对产物的耐受性。
关键词：生物质燃料 发展现状 致密成型
中图分类号：TS64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0253-02
中国拥有丰富的生物制能源.据估计每年产生的可供开发的各种生物制资源达6.56亿吨标准煤。[8]居世界能源消费总量第四位的生物质能源具有可再生性，存量丰富，可代替化石燃料，易长期储存，含硫量低，灰分小，二氧化碳排放接近于零的特点。其供应安全可靠。
生物质致密成型技术是用机械加压方法，将原来分散没有一定形状、密度低的生物质原料压制成具有一定形状密度较高的各种固体成型燃料的过程。研究说明，生物质成型燃料加工设备的性能好否，直接与生物质原料的压缩特性如压缩力、压缩密度、压缩量，一次粉碎的粒度，成型燃料的密度、生产率、能耗等因素有关。
1 成型原理
生物质原料由纤维构成，被粉碎后的生物质原料质地松散，受一定外部压力后，颗粒经历位置重新排列、颗粒机械变形和塑性流变等阶段。开始时压力较小，一部分粒子进入粒子间的空隙内，粒子间的相互位置不断改变，当粒子间所有较大空隙都被能进入的粒子占据后，再增加压力，只能靠粒子本身变形去充填其周围的空隙。这时粒子在垂直于最大主应力平面上被延展，当粒子被延展到与相邻的两个粒子相互接触时，再增加压力，粒子就会相互结合。原来分散粒子被压缩成型，其体积大幅度减小，密度显著增大。因非弹性或粘弹性的纤维分子之间的相互缠绕和咬合，外部压力解除后不恢复原来的结构形状。
2 含水量研究
林维纪等的实验研究表明，木质素含量因原料不同有所差异，但生物质致密成型的适宜含水量则近似相同。
樊峰鸣[9]以玉米秸秆、大豆秸秆为原料，采用改进型生物质秸秆成型机，就大粒径秸秆粒度、含水率等对成型密度、抗水性影响因素进行了研究.结果发现，原料含水率在8%～15%时均很容易压缩成型，在12%左右成型效果最好。[1]
回彩娟[2]以锯末和小刨花为原料，认为锯末和小刨花含水率在15%左右得到的压块密度最大，成型效果最好，常温高压致密成型允许原料最大含水率为22%左右，原料经室内自然风干后达到的含水率可达成型加工要求且成型效果较好。
李美华[10]以锯末和小刨花为原料，在主缸压力不同的情况下，对多个含水率原料进行致密成型试验，认为在生物质致成型时，使含水率最好控制在5%～15%左右，最高不超过20%，此种状态下成型率，压块密度，成型效率，表面光洁度等指标均较为理想。
郭康权，赵东[11]等曾做过相应模型，解释含水量对成型的影响，当含水率过低时，粒子没有充分延展，与四周粒子结合不紧密，不达到成型条件，当含水率过高时，粒子在垂直于最大的主应力方向上充分延展，粒子间能够啮合但由于原料中水分过多，被挤出后分布于粒子层之间，使层间不能紧密贴合，也不成型。
张百良[9]等认为，热压成型中含水量过高会影响热量传递，并增大物料与模子的摩擦力，在高温时由于蒸汽量大，会发生气堵或放炮现象；含水量过低会影响木质素的软化点，原料内摩擦和抗压强度增加，造成压缩能消耗。
P.D.Grover，S.K.Mishra，J.S.Clancy[13]等认为活塞挤压的物质含水率在10%～15%左右，螺栓挤压的物质含水率在8%～9%左右为宜。Arun.K.Tripathi；P.V.R.Iyer；TaraChandraKandpal[14]等认为物质含水率在10%～15%经济效益较好，因为过小的水分磨压困难，能量消耗大。
Wamukonya等研究表明，当压力不变且含水量在要求范围时，随着含水量升高，压缩密度可达到最大值。松弛密度一定时，随含水量升高所需压力变大，最大压力值正好对应着含水量上限。在建立的恒定压力下松弛密度与含水量的指数关系式中，认为压块的松弛密度随含水量升高以指数级下降。
目前国内外文献来看，研究生物质压缩含水量范围还存在较大的差别，这是因压缩方式、成型模具、成型手段、生物质原料处理方式有较大差异，如活塞冲压比螺旋挤压对含水量要求范围宽，原料颗粒度的大小也是影响压缩成型的重要因素。
3 成型压力研究
成型压力是植物材料压缩成型最基本的成型条件。只有施加足够的压力，原材料才能被压缩。试验说明：当压力较小时，密度随压力增大而增大的幅度较大，当压力增加到一定值以后，成型物密度的增加就变得缓慢。
刺槐枝粉碎后，主油缸压力在10～60 MPa之间。在压力较低时（10～20 MPa）压块密度随成型压力的增大以较大的幅度增大，压力大于20 MPa条件下，压块密度随成型压力增大变化趋于稳定，压缩前后体积比分布在5.16～5.97之间。四倍体刺槐枝韧性好，纤维量高，在较小压力下压致成型块也很坚实。[8]
【关键词】生物质电厂；输送系统；设备选型
前言
勉县凯迪生物质电厂1×30MW机组工程是利用当地林业废弃物、农作物秸秆和稻壳等燃料发电的项目，电厂性质为可再生能源项目。本工程一次建设1×30MW高温超高压供热机组。对于生物质电厂来说，其燃料系统的性能优劣直接影响到机组运行的安全和经济性，本文就其燃料输送系统的设计特点进行介绍和总结。
1 燃料设计资料
1.1 燃料分析资料
本项目燃料分析资料见下表：
检测项目 符号 单位 设计燃料 校核燃料
固定碳 Fcar % 11.2 11.2
收到基水分 Mar % 28.69 40.8
收到基灰分 Aar % 7.3 3.408
收到基挥发分 Var % 52.81 45
可燃硫 St，ar % 0.052 0.048
收到基低位发热量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55
1.2 燃料消耗量
燃料消耗量见下表：
燃料 小时耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）
设计燃料 30.228 665.016 24.18
校核燃料 33.945 746.79 27.156
注：日运行小时数按22小时计，年运行小时数按8000小时计。
2 燃料系统设计特点
本项目燃料系统设有四个干料棚，干料棚内的燃料通过组合式给料机或螺旋给料机送到皮带机上，然后通过皮带直接输送至锅炉。由于炉前料仓存在堵料、蓬料的风险，为了保证锅炉的运行稳定性，本项目采用的是物料通过皮带直接输送至锅炉的方案。
2.1 卸料系统
燃料全部通过汽车运输进厂，进厂燃料分为两大类，一类为整包料，主要是玉米、小麦秸秆等软质秸秆燃料；另一类燃料为成品料，主要是破碎好的林木废弃物等其它硬质秸秆。
对于软质秸秆，考虑采用整包进厂，大部分物料采用桥式抓斗起重机或移动卸料设备卸至破碎机料斗内经破碎直接输送至锅炉进行燃烧，这样可以减少倒运环节，降低运行成本，超过破碎机破碎能力部分整包料堆放在燃料棚内。
对于硬质秸秆，部分成品料直接由自卸汽车卸到干料棚内，通过给料机、带式输送机直接输送至锅炉进行燃烧。对于不是采用自卸汽车进厂的成品料，可以采用移动机械进行卸料，辅助以人工清扫车厢的残料的卸料方式。
2.2 给料设备
除锅炉燃烧外，生物质发电的另一个设计难点就是给料系统。由于生物质燃料供应的多样性，不同种类燃料的分份、比重、外形都有较大的不同：即使是同种燃料，其物理性质受外界的影响会很大；另外燃料供应的季节性也较强，不同时间段内可能将燃用不同的燃料。因此，给料系统在方案设计时要充分考虑以上因素的影响。
目前，用于生物质电厂给料设备主要包括以下几个方面：板式给料机，活底料仓给料机，无轴螺旋给料机，有轴螺旋给料机。
板式给料机，一般安装在汽车卸车沟中，为满足来料变化的要求，启动平稳，对破碎后的燃料给料能力强，缺点是造价偏高，带负荷启动能力差。
活底料仓给料机，适用于破碎后硬质燃料，对于粒度≤50mm的燃料输送效果较好，但是存在给料不均匀，出力不稳定的问题。
无轴螺旋给料机适用于缠绕性不强、物料粒度大的燃料，由于本项目设计燃料有小麦秸秆类软秸秆，同时螺旋体刚性不够，易断裂损坏。由于此类设备存在问题较多，目前在新建电厂中此类给料设备基本已经不再应用。
有轴螺旋给料机是目前使用最多最普遍的生物质燃料给料设备，应用非常广泛。针对本项目，由于主要燃料为包含树皮、林业丢弃物以及小麦玉米秸秆等，种类各异，软硬质秸秆均有，所以本工程破碎后的燃料采用有轴螺旋给料机。
2.3 破碎设备
目前在国内生物质发电项目中，不同规格不同出力的破碎机产品比较多，使用效果是各不一样，价格差别很大，主要是两类产品。
第一类，小出力的破碎机，这种设备以国产为主，设备性能较好，产品比较成熟，缺点是刀具易钝化，基本每天要求磨刀几次，不适宜长期稳定运行。
第二类，大出力的破碎设备，这类产品国内市场上厂家较少。
在进口破碎机产品上，在中国市场上在生物质发电领域有应用业绩目前有2家，一个是丹麦的M&J破碎机，一个是美国的威猛破碎机，此类产品的特点是价格昂贵，产品性能好，能够长期稳定运行。
针对该项目，根据选定的燃料技术方案，在本工程中，厂内破碎设备使用进口破碎机作主要破碎机型；厂外使用国产破碎机作为补充备用。这样能保证机组的稳定运行，又节约了工程投资。
2.4 输送设备
根据对国内大部分的生物质发电项目进行调研和收资，燃料输送系统一般都能满足使用要求，输送设备主要包括以下几种：普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机、管状带式输送机等。
目前国内采用普通带式输送机的生物质电厂用的较多；管带机在节约占地、密封输送等方面有一定的优势，但由于在给料段和卸料段需要一定的展开距离，本项目输送系统距离较短，管带机无优势；链式输送机只能整包上料，不应用于燃用多种燃料的电厂。大倾角带式输送机一般适用于场地受限的情况。针对本项目的具体特点，输送设备采用普通带式输送机，通过加大一级带宽和降低带速，来防止运行过程中撒料现象的发生。
2.5 其它辅助设备的选型
燃料系统其它辅助设备主要包括汽车衡、计量装置、喷雾抑尘设备、除铁器等，都是厂用设备，是比较成熟的产品。由于目前还没有适合生物质电厂的采样设备，目前投产的生物质电厂均采用人工采样，因此本项目也按人工采样考虑。
3 总结
生物质发电工程中燃料输送系统是一个极其重要的环节，由于煤与秸秆在物理特性方面有很大差异；每个生物质电厂受地域影响，导致燃料特性差异较大；受气候的影响，燃料的处理和储存工艺差异较大；受燃料收集影响，导致实际燃料和设计燃料的差异较大，多方面的原因导致燃料输送系统的设计方案多样化。本项目在设计时，考察和调研了国内众多的生物质电厂及燃料设备制造厂家，进行了多次技术交流。在以后进行生物质电厂设计时，根据项目的具体特点和燃料特性来选择合适的相关设备，从而保证燃料输送系统的设计是安全可靠性和经济性。
1、固体生物质燃料
生物质成型燃料燃烧是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统燃煤设备燃用,该技术将低品味的生物质转化为高品味的易储存、易运输、能量密度高的生物质颗粒(pellets)状或状(briquettes)燃料,热利用效率显着提高,能效可达45%(如瑞典的Kcraft热电工厂),超过一般煤的能效。欧洲在生物质成型燃料方面起步较早,900万人口的瑞典年颗粒燃料使用量为120万吨,瑞典20%集中供热是生物质颗粒燃料完成的;600万人口的丹麦年消费成型燃料70万吨。瑞典还开发了生物质与固体垃圾共成型燃烧技术,解决了垃圾燃烧有害气体二恶英(dioxin)超标问题。
直接燃烧作为能源转化形式是一项传统的技术,具有低成本、低风险等优越性,但效率相对较低,还会因燃烧不充分而污染环境。锅炉燃烧采用现代化的锅炉技术,适用于大规模利用生物质;垃圾焚烧也采用锅炉燃烧技术,但由于垃圾的品味低及腐蚀性强等原因,对技术水平和投资的要求高于锅炉燃烧。通过技术改进,生物质直接燃烧的能效已显着提高,直接燃烧的能效已达30%(如丹麦的Energy 2秸杆发电厂,瑞典的Umea Energy垃圾热电厂)。美国生物质直接燃烧发电约占可再生能源发电量的70%,2011年美国生物质发电装机容量为9799MW,发电370亿Kwh。
1)生物质固体燃料生产技术
目前国内外普遍使用的生物质成型工艺流程如图1-1所示。压缩技术主要包括螺旋挤压式成型技术、活塞冲压成型技术和压辊式成型技术,其中前两种技术发展较快,技术比较成熟,应用较广。但一般的成型技术需要将生物质加热到80°C以上才能使其成型,所以能耗较高,增加了生物制成型燃料的成本。
1.生物燃料的概念
生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，用于替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。中国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产，已初具规模。
2.生物燃料的发展现状
尽管如此，我国的生物燃料产业仍处于初级发展阶段，还有很长的路要走。而美国、巴西等国的生物燃料产业发展已经相对成熟，在美国，用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油已成为较普遍的现象。美国提出的目标是到2025年通过大量使用生物燃料，替代从中东进口石油的75%以上。
巴西是世界领先的生物燃料生产国，其50%的甘蔗作物用于生产该国非柴油运输燃料的40%以上。在美国，谷类作物的15%用于生产非柴油运输燃料的约2%，乙醇生产以更快的速度在增长。据估算，巴西和美国生产的乙醇成本低于汽油。2007~2011年间巴西石油公司在可再生燃料方面投资将超过3亿美元。
生物燃料是清洁能源，发展生物燃料对促进经济可持续发展、推进能源替代、控制城市大气污染具有重要的战略意义。对许多石油公司而言，墨西哥湾漏油事故对环境造成的负面影响进一步促使他们将目光投向生物燃料。
可以看出，世界各国对于生物燃料的重视程度越来越高。但由于世界粮食危机日益严重，因此，生物燃料长期的发展潜力在于使用非食用原料，包括农业、城市和林业废弃物以及高速增长的富含纤维素的能源作物，如换季的牧草等，以此缓解生物燃料与粮食的竞争。
3.生物燃料的发展前景
进入21世纪后，随着全球环境问题的日益突出和石油价格的持续上涨以及其他一些因素的影响，生物燃料得到了进一步的重视，成为了可再生能源开发利用的重要方向。它不是一个新鲜事物，早在上世纪70年代，一些国家就已经开始尝试利用生物燃料，以减少对石油的依赖。国外在生物燃料的开发和应用上起步较早，目前已实现规模化生产和应用。
我国从上世纪末开始发展自己的生物燃料技术，主要是利用相对过剩的粮食，开发应用生物燃料乙醇。经过5年的试点和推广使用，我国生物乙醇汽油在生产、混配、储运及销售等方面已拥有较成熟的技术。我国生物燃料发展潜力巨大，前景广阔。尽管如此，由于我国生物燃料仍处于起步阶段，未来发展受到众多因素的制约。首先是原料的问题。我国以陈化粮为原料开展生物乙醇汽油的试点，然而我国陈化粮数量有限，不具备再扩大规模生产的条件，而利用新粮则成本过高。燃料乙醇的新原料包括甜高粱、木薯、甘蔗及生产生物柴油的原料如麻风树、黄连木等油料植物，这些原料能否落实成为制约生物燃料规模化发展的重要因素；其次是技术问题。据发改委的报告称，有些技术虽较为成熟，但发展潜力有限。而另一些技术尚处于技术试验或研究阶段，距离工业化生产还有较大差距。因此，生物燃料技术产业化基础薄弱也制约着生物燃料规模化发展；此外，产品价格和国家政策等问题也是影响发展的重要因素。总的来说，我国生物燃料的发展虽然受到一些因素的制约，但未来前景广阔，我国生物燃料技术将会得到较快发展。
关键词 生物质固体燃料；烟叶；烘烤；现状；前景；云南景谷
中图分类号 S572；S216 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）05-0243-02
Abstract The biomass solid fuel is a new high efficience and clean fuel.Its utilization status in tobacco flue-curing of Jinggu County was introduced.The application prospect of biomass solid fuel was analyzed，and in view of the existing problems，countermeasures were proposed for further development.
Key words biomass solid fuel；tobacco leaf；curing；status；prospect；Jinggu Yunnan
生物质固化燃料是将作物秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物粉碎后送入成型器械中，在外力作用下压缩成需要的形状，然后作为燃料直接燃烧，也可进一步加工形成生物炭[1]。生物质固体燃料的主要形状有块状、棒状或者颗粒状等[2]。生物质固体燃料具有体积小、容重大、贮运方便，易于实现产业化生产和大规模使用；热效率高；使用方便，对现有燃烧设备包括锅炉、炉灶等经简单改造即可使用；容易点火；燃烧时无有害气体，不污染环境；工艺和设备简单，易于加工和销售；属可再生能源，原料取之不尽，用之不竭等特点[1，3]。
1 景谷县烟叶烘烤燃料使用情况
景谷县位于云南省普洱市中部偏西，地处东经100°02′～101°07′、北纬22°49′～23°52′，总面积7 550 km2，人均占有土地2.67 hm2，人口密度38人/km2。有热区面积48.8万hm2，占总面积的64.6%，北回归线从县城附近通过，总地势由北向南倾斜，最高海拔2 920 m，最低海拔600 m，典型的南亚热带地区。由于生态环境良好、土地资源丰富、光热水气条件优越，适合烤烟种植，烟叶清香型风格特征较明显，具有香气绵长、透发、明快，留香时间较长，饱满丰富感较好，烟气较为柔和等特点，具有较高的使用价值，深受省内外卷烟工业企业的喜爱。目前，烤烟已成为景谷县重要的农业经济作物之一，成为财政收入的重要来源和烟农脱贫致富的重要途径。2016年景谷县烟叶种植面积4 546.67 hm2，收购烟叶1.075万t，全县烟叶烘烤燃料以煤炭为主，按照1 kg干烟叶耗煤量1.5～2.0 kg[4]计算，景谷县2016年的烟叶烘烤用煤达到16 125～21 500 t，在烟叶烘烤中大量使用燃烧煤炭释放出的烟尘、SO2、NOX、Hg、F等对大气环境造成污染[5]。
2 生物质固体燃料应用现状
2.1 生物质固化成型设备研发现状
生物质固化成型技术根据不同加工工艺可以分为热成型工艺、常温成型工艺、碳化成型工艺等几种类型；根据成型压缩机工作原理不同，可将固化成型技术分为螺旋挤压成型、活塞冲压成型和环模滚压技术[6]。我国在生物质固化成型设备上也进行了较多的研究，王青宇等[7]O计了斜盘柱塞式生物质燃料成型机，可以完成连续出料，为生物质颗粒成型提供了一种新思路。张喜瑞等[8]设计了星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机，整机工作过程中噪音低，经济效益与生态效益明显，为热带地区固体燃料成型机的发展与推广提供了参考。目前，我国生物质固体成型设备的生产和应用已实现商业化，可以满足生物质燃料固化成型加工需求。
2.2 生物质固体燃料在烟叶烘烤中的应用现状
20世纪90年代，叶经纬等[9]在烟叶烘烤上研制了生物质气化燃烧炉，使用这种生物质气化燃烧炉能源利用率提高了50%以上，同时优质烟叶的比例也有所提高。张聪辉等[10]研究表明，使用烟杆压块的生物质燃料部分代替煤炭，可以满足烟叶烘烤的需求，并且烘烤成本比使用煤炭更低。徐成龙等[11]通过对比不同能源类型密集烤房在烘烤成本、经济效益及烤房温度控制方面的烘烤效果，认为使用生物质燃料的燃烧机烤房改造方便、空气污染小、节能环保，是最具推广价值的烤房。
3 应用前景分析
景谷县为云南省第二大林业县，全县林地总面积为595 862.4 hm2，活立木蓄积48 324 350.0 m3，每年森林采伐量约1 537 300.0 m3；全县农作物平均种植面积40 385.9 hm2，粮食平均产量为467 425.2 t，具备开发生物质燃料的潜力。路 飞等[12]研究表明，景谷县生物质理论资源量高达1 355 647.3 t，资源优势较为明显，可以加工成生物质固体燃料，满足全县烟叶烘烤需要。2014年，普洱市申报的国家绿色经济实验示范区获得国家发改委批复，为普洱市的发展提供了巨大的机遇，目前全市已开展多个生物质能源项目[13]。景谷县在烟叶烘烤中，创新烟叶烘烤模式，推广使用生物质固体燃料，降低烟叶烘烤能耗，减少主要污染物的排放，改善环境质量，符合普洱“生态立市，绿色发展”的发展需求。
4 存在的问题
4.1 认识不到位
目前，烟叶烘烤主要以燃煤作为原料，烘烤设备较为成熟且烘烤工艺较为完善；使用生物质固体燃料，可降低烟叶烘烤污染、维护农村生态环境、促进烟叶烘烤可持续发展等优势，但尚未引起广泛关注。
4.2 配套不完善，投入成本高
开发生物质固体燃料前期投入高，不确定因素较多，风险较大，收益难以控制。目前，景谷县尚无生物质固体燃料加工企业，生物质固体燃料产业配套不完善，燃料使用成本高。将传统烤房改造成生物质燃料烤房需对原有设备进行改造更换，短期内难以大量推广。
4.3 缺乏政策支持
生物质固体燃料在烟叶烘烤中具有良好的社会效益，但政府、烟草行业对生物质固体燃料的生产、传统烤房的改造等未制定明确的扶持措施和奖励办法，没有形成加工使用生物质固体燃料的长效机制。
5 对策
5.1 加强宣传力度，树立可持续发展理念
大力宣传使用生物质固体燃料在节能减排、农林废弃物循环利用、减工降本、提质增效方面的积极作用，让全社会都充分认识到使用生物质固体燃料所具有的良好的经济效益、社会效益和生态效益，为全面推进使用生物质固体燃料营造良好的舆论氛围。
5.2 开发利用生物质固体燃料，提高绿色生态烘烤能力
景谷县林产工业较为发达，农林废弃物资源丰富，目前国内生物质固体成型燃料技术和设备已较为成熟，可就地规划建设生物质固体燃料生产基地，就地消化农林废弃物，保护环境卫生，实现绿色烘烤。
5.3 加大政策和Y金扶持，调动参与积极性
在生物质固体燃料生产、废弃物回收、烤房设备改造利用等方面出台相应的扶持和补贴政策，提高社会和烟农参与使用生物质固体燃料的积极性和主动性。
6 参考文献
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一、中国生物质能源开发利用现状
20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底，建设农村户用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%，年产沼气87.0亿立方米，使7500多万农民受益，直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐，发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展，全国燃料乙醇生产能力达到：102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。
（一）固体生物质燃料
固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。
（二）气体生物质燃料
气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，2004年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到2004年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。
在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。
（三）液体生物质燃料
液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间，在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。
但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料，既不与粮油竞争，又能降低乙醇成本。广西是木薯的主要产地，种植面积和总产量均占全国总量的80%，2005年，木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看，目前，木薯是替代粮食生产乙醇最现实可行的原料，全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。
此外，为了扩大生物质燃料来源，中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术（称为甜高粱乙醇），目前，已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。国内已经在黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁和山东等地，建立了甜高粱种植、甜高梁茎秆制取燃料乙醇的基地。生产1吨燃料乙醇所需原料－－甜高粱茎秆收购成本2000元，加上加工费，燃料乙醇生产成本低于3500元，吨。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发，现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前，中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻风树（学名小桐子）、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万～2万吨的生产装置，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外，国外公司也进军中国，奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂，意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量2010年前约可达每年100万吨。
二、中国生物质能源发展政策
为了确保生物质能源产业的稳步发展，中国政府出台了一系列法律法规和政策措施，积极推动了生物质能源的开发和利用。
（一）行业标准规范生产，法律法规提供保障
本世纪初，为解决大量库存粮积压带来的财政重负和发展石化替代能源，中国开始生产以陈化粮为主要原料的燃料乙醇。2001年，国家计划委员会了示范推行车用汽油中添加燃料乙醇的通告。随后，相关部委联合出台了试点方案与工作实施细则。2002年3月，国家经济贸易委员会等8部委联合制定颁布了《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》，明确试点范围和方式，并制定试点期间的财政、税收、价格等方面的相关方针政策和基本原则，对燃料乙醇的生产及使用实行优惠和补贴的财政及价格政策。在初步试点的基础上，2004年2月，国家发展和改革委员会等8部委联合《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。同时，为了规范燃料乙醇的生产，国家质量技术监督局于2001年4月和2004.年4月，分别GBl8350－2001《变性燃料乙醇》和GBl8351－2001《车用乙醇汽油》两个国家标准及新车用乙醇汽油强制性国家标准（GBl835l一2004）。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规，地方各级政府机构依照有关规定，加强组织领导和协调，严格市场准入，加大市场监管力度，对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。
此外，国家相关的法律法规也为生物质能源的发展提供保障。2005年，《中华人民共和国可再生能源法》提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出，“加快开发生物质能源，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆发电站和林木质发电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。
（二）运用经济手段和财政扶持政策推动产业发展
除制定相应法律法规和标准外，2002年以来，中央财政也积极支持燃料乙醇的试点及推广工作，主要措施包括投入国债资金、实施税收优惠政策、建立并优化财政补贴机制等。一是投入国债资金4.8亿元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企业建设；二是对国家批准的黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原生化股份有限公司4家试点单位，免征燃料乙醇5%的消费税，对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返；三是在试点初期，对生产企业按保本微利的原则据实补贴，在扩大试点规模阶段，为促进企业降低生产成本，改为按照平均先进的原则定额补贴，补贴逐年递减。
为进一步推动生物质能源的稳步发展，2006年9月，财政部、国家发展和改革委员会、农业部、国家税务总局、国家林业局联合出台了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，在风险规避与补偿、原料基地补助、示范补助、税收减免等方面对于发展生物质能源和生物化工制定了具体的财税扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，酝酿中与之配套的各项行政法规和规章也开始陆续出台。财政部2006年10月4日出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》，该办法对专项资金的扶持重点、申报及审批、财务管理、考核监督等方面做出全面规定。该《办法》规定：发展专项资金由国务院财政部门依法设立，发展专项资金的使用方式包括无偿资助和贷款贴息，通过中央财政预算安排。
三、中国生物质能源发展中存在的主要问题
尽管中国在生物质能源等可再生能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于中国生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。
（一）原料资源短缺限制了生物质能源的大规模生产
由于粮食资源不足的制约，目前，以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。今后，生物质燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯、红薯等为原料，特别是以适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱为主要原料。虽然中国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物，但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。目前，虽然在西南地区已种植了一定数量的麻风树等油料植物，但不足以支撑生物柴油的规模化生产。因此，生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。
（二）还没有建立起完备的生物质能源工业体系，研究开发能力弱，技术产业化基础薄弱
虽然中国已实现以粮食为原料的燃料乙醇的产业化生产，但以其他能源作物为原料生产生物质燃料尚处于技术试验阶段，要实现大规模生产，还需要在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟，但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的生产技术还处于研究阶段，一些相对成熟的技术尚缺乏标准体系和服务体系的保障，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。
（三）生物燃油产品市场竞争力较弱
巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年每吨价格为849美元，1998年降到300美元以下。中国受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响，燃料乙醇的生产成本比较高，目前，以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨3500元左右，以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨4000元。按等效热值与汽油比较，汽油价格达到每升6元以上时，燃料乙醇才可能赢利。目前，国家每年对102万吨燃料乙醇的财政补贴约为15亿元，在目前的技术和市场条件下，扩大燃料乙醇生产需要大量的资金补贴。以甜高粱和麻风树等非粮食作物为原料的燃料乙醇和生物柴油的生产技术才刚刚开始产业化试点，产业化程度还很低，近期在成本方面的竞争力还比较弱。因此，生物质燃料成本和石油价格是制约生物质燃料发展的重要因素。
（四）政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制
生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家，生物质能源的发展均离不开政府的支持，例如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的优惠政策。2000年以来，国家组织了燃料乙醇的试点生产和销售，建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系，积累了生产和推广燃料乙醇的初步经验。但是，由于以粮食为原料的燃料乙醇发展潜力有限，为避免对粮食安全造成负面影响，国家对燃料乙醇的生产和销售采取了严格的管制。近年来，虽有许多企业和个人试图生产或销售燃料乙醇，但由于受到现行政策的限制，不能普遍享受到财政补贴，也难以进入汽油现有的销售渠道。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的政策，特别是还没有生物柴油的国家标准，更没有生物柴油正常的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，例如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等，初始投资高，需要稳定的投融资渠道给予支持，并通过优惠的投融资政策降低成本。中国缺乏行之有效的投融资机制，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。
四、中国生物质能源未来的发展特点和趋势
（一）逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度
中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2004年，中国一次能源消费结构中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.O%，水电等占7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990年的消费量刚突破1亿吨，2000年达到2.3亿吨，2004年达到3.2亿吨。中国自1993年成为石油净进口国后，2005年进口原油及成品油约1.3亿吨，估计2010年将进口石油2.5亿吨，进口依存度将超过50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。
因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。
（二）生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展
生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20%的利用率计算，每年约可生产10亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨，农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。
（三）净化环境，进一步为环境“减压”
随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。《京都议定书》已对发达国家分配了2012年前二氧化碳减排8%的指标，中国是《京都议定书》的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。
（四）技术逐步完善，产业化空间广阔
从生物质能源的发展前景看，第一，生物乙醇是可以大规模替代石化液体燃料的最现实选择；第二，对石油的替代，将由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（灵活燃料汽车）促进了生物燃油生产和对石化燃料的替代，生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造；第四，沼气将规模化生产，用于供热发电、（经纯化压缩）车用燃料或罐装管输；第五，生物质成型燃料的原料充足，技术成熟，投资少、见效快，可广泛用于替代中小锅炉用煤，热电联产（CHP）能效在90%以上，是生物质能源家族中的重要成员；第六，以木质纤维素生产的液体生物质燃料（Bff。）被认为是第二代生物质燃料，包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油（FT柴油），以及经热裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通过技术研发还将开拓新的资源空间。工程藻类的生物量巨大，如果能将现代生物技术和传统育种技术相结合，优化育种条件，就有可能实现大规模养殖高产油藻。一旦高产油藻开发成功并实现产业化，由藻类制取生物柴油的规模可以达到数千万吨。
据专家预测估计，到2010年，中国年生产生物燃油约为600万吨，其中，生物乙醇500万吨、生物柴油100万吨：到2020年，年生产生物燃油将达到1900万吨，其中，生物乙醇1000万吨，生物柴油900万吨。
2006年5月份，一列特殊的火车在瑞典开始正式运营。该火车共有10节车厢，最高速度可达每小时130公里――这是世界上第一列使用生物燃料的火车，使用的燃料是由屠宰场里扔掉的牛油、内脏等经过高温发酵而产生的沼气。据报道，瑞典打算用10年的时间，对所有办公用车、公共汽车、旅游车和校车进行改造，最终使它们能够使用生物燃料。
生物燃料是指从植物，特别是农作物中提取适用于汽油或柴油发动机的燃料，包括燃料乙醇、生物柴油、生物气体、生物甲醇、生物二甲醚等，目前以燃料乙醇和生物柴油最为常见。国际市场原油价格持续处于高位，由于生物燃料能有效替代汽油和柴油，并且更具环保优势，所以近年来，生物燃料成为世界范围内可再生能源研究的热点。
在生物燃料的规模化生产方面，巴西、美国、德国和中国处于世界领先位置。2005年全世界燃料乙醇的总产量约为3000万吨，其中巴西和美国的产量都为1200万吨。我国每年生产燃料乙醇102万吨，可以混配超过1020万吨生物乙醇汽油，乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20％，成为世界上第三大生物燃料乙醇生产国。
在生物柴油方面，2005年世界生物柴油总产量约220万吨，其中德国约为150万吨。据《南德意志报》报道，2006年，德国生物柴油销售量已经超过300万吨，占德国汽车柴油总消费量的10％。
短命的第一代生物燃料
美国的乙醇燃料已占运输用燃料的3％。2006年美国国会通过的《能源政策法》规定，到2010年，汽油中必须掺入的生物燃料应是目前的3倍。欧盟在2006年春天公布的《欧盟生物燃料实施计划》称，到2030年欧洲将有27%至48%的汽车使用生物燃油，这将大大减轻欧盟各成员国对于石油能源的依赖。日本的一项环保计划透露，日本要在4年内让国内40%的汽车改用生物燃料。
中国也在积极推广生物燃料，特别是燃料乙醇。除2004年2月已批准的黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省以外，湖北、山东、河北、江苏等也将进行乙醇汽油使用试点。东北三省已经实现了全境全面封闭推广使用车用乙醇汽油。国家发改委报告称，2005年我国生物乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20％。同时，国家有关部门正在研究制定推进生物柴油产业发展的规划以及相应的激励政策，提出了“到2020生物柴油生产能力达到200万吨”的产业发展目标。
国内生产燃料乙醇，主要原料是陈化粮。中国发展生物燃料的初衷，除了能源替代之外，还有消化陈化粮、提升粮食价格、提高农民收入方面的考虑。目前全球各地生产生物燃料，也是大多以粮食作物为原料，如玉米、大豆、油菜子、甘蔗等。
使用粮食作物作为生产原料的生物燃料被称为第一代生物燃料。尽管第一代生物燃料到现在为止也只不过经历了区区几年的发展，并且只是在很少的几个国家实现了规模化生产，但是它的局限性很快就显示出来。目前世界各国都在着力研发第二代生物燃料。
第一代生物燃料的最大缺点是占用耕地太多以及威胁粮食供应。纽约理工大学教授詹姆斯・乔丹和詹姆斯・鲍威尔前不久在《华盛顿邮报》上撰文指出：生物燃料不是满足我们对交通燃料需求的一个长期而实用的解决方案、即便目前美国三亿公顷耕地都用来生产乙醇，也只能供应2025年需求量的一半。可是这对土地和农业的影响将是毁灭性的。
美国明尼苏达大学一个研究小组2006年7月10日在美国《国家科学院学报》上指出，未来的生物燃料应该在产出效率上有明显提高，其生产用地也不能和主要农作物用地冲突。文章指出，能在低产农田和较恶劣环境种植的作物如柳枝稷、莎草和木本植物等，可能更有前途。
2006年10月份在北京举行的“2006中国油气投资论坛”上，国家能源办副主任徐锭明指出，发展生物能源不可一哄而上，要以战略眼光，结合各地的资源情况，从实际出发。此前，国家发改委、农业部的官员，也分别对地方政府在发展生物能源方面的冲动提出忠告，要求一定不能与人争地、争粮、争水。
第二代生物燃料渐成气候
鉴于此，生物燃料业加快了新技术的开发，并将目光投向非粮作物。国际能源机构大力支持推进第二代技术的研发，二代生物燃料不仅有更加丰富的原料来源，而且使用成本很低，草、麦秸、木屑及生长期短的木材都能成为原料。加拿大已建成使用麦秸生产乙醇的工厂，德国开发了使用木材和麦秸等生产生物柴油的技术，哥伦比亚已成功地从棕榈油中提炼出乙醇。乌拉圭畜牧业非常发达，开始以牛羊脂肪为原料提炼生物柴油。日本已经在大阪建成一座年产1400吨实验性生物燃料的工厂，可以利用住宅建筑工程中废弃的木材等原料生产能添加到汽油中的生物燃料。
中国在第二代生物燃料技术方面的研发也不落后于其他国家。中国科学院一个实验室研制出一项最新科技成果，可以将木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料进行热解液化和再加工，将它们转化为生物燃料。据统计，中国目前能够规模化利用的生物燃料油木本植物有10种，这10种植物都蕴藏着盛大潜力。丰富的植物资源，使中国生物燃油的前景非常光明。
中国除了进行以木本植物为原料的实验外，还扩大了粮食原料的实验范围，探索以低产农田和较恶劣环境种植的作物为原料，并在一些技术上取得了突破。2006年8月，河南天冠燃料乙醇有限公司投产的年产3000吨纤维乙醇项目，成为国内首个利用秸秆类纤维质原料生产乙醇的项目。2006年10月19日，中粮集团在广西开工建设的40万吨燃料乙醇项目，所用原料为木薯，也属于非粮作物。加工1吨燃料乙醇，用木薯的成本比用玉米和甘蔗分别低500元和300元左右。而且由于木薯适于在土层浅、雨水不宜保持的喀斯特地区种植，更有助于帮助农民增加收入。
种种迹象表明，生物燃料的发展方向正在悄然转变，生产生物燃料的原料将由“以粮为主”向“非粮替代”转变。
一、生物质能在能源系统中的地位
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，目前，全世界约有25亿人的生活能源依靠生物质能，仅次于煤炭、石油和天然气，居世界能源消费总量的第四位，在整个能源体系中占有重要地位。煤炭、石油、天然气是化石能源，究其根源也是由生物质能转变而来的。专家认为，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。预计到本世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。因此，专家称生物质能为21世纪的绿色能源。
目前，生物质能技术的研究与开发已成为国际重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划。我国既是一个人口多的农业大国，又是一个经济迅速发展的国家，面临着经济增长和环境保护的双重压力。改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源，对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义，尤其对我国的农村地区更具有特殊意义。因此，生物质能优质化转换利用势在必行。
二、生物质能与常规能源相比的三大优点
生物质能具有资源丰富、开发方便、含碳量低的特点。
第一，资源丰富。它是人类可以利用的最丰富的能源之一，我国是农业大国，农林废弃物特别丰富，可以说取之不尽，用之不竭。
第二，开发方便。地球上，只要有农作物和树林的地方，就可以就地开发利用，农村更具有利用的价值。
第三，清洁能源。在开发和利用生物质能时，原料易燃烧，污染少，灰分较低，废渣、废水、废气少，也没有噪音。更重要的是，不会影响生态平衡。三、开发适合国情的生物质能燃料和设备
在加拿大、瑞典、芬兰等欧美国家，生物质能锅炉使用的燃料仍停留在木质颗粒燃料上，原因是农作物秸秆及野草质类的颗粒燃料含钾等成分高，容易结渣，他们现有的生物能供热设备和技术不能解决结渣问题，影响设备自动燃烧的正常运行，不得已摒弃秸秆燃料，使用木质燃料。国外专家的研究方向是用基因技术改良秸秆、野草类植物的成份含量，降低颗粒燃料的结渣成分，来保证生物质能锅炉的燃烧过程正常运行。我国利用生物质能如果直接引用国外现有的设备和技术，显然不符合国情，而基因改造秸秆的技术距离现实和大规模推广还远。
北京老万生物质能科技公司对自己提出的要求是：既要利用国内现有的生物资源，又要解决自动燃烧的难题。科研人员从我国树木少、农作物秸秆多的国情出发，确定了生物质能锅炉以秸秆、树木类等为生物质燃料的方向。他们与国外专家合作，经过潜心钻研，克难攻坚，研制出了秸秆颗粒和块状燃料的科学加工技术，开发了采用这些燃料的自动燃烧生物质能锅炉。经过清华大学热能研究所和热能工程系联合检测，老万生物质能锅炉的燃烧效率达到99％，热效率达到86.07％，各项环保指标都达到了欧洲现行的排放标准。
老万自动燃烧生物质能锅炉系列产品随后通过了国家农业部科教司主持、全国著名专家组成的鉴定委员会的鉴定。评价是设计独特，结构新颖，造型美观，自动供料，燃烧充分，属高新技术产品。其技术国内领先，达到国家先进水平。该技术在解决生物质燃料燃烧结渣和焦油处理上实现了重大突破，填补了我国生物质能高效利用和燃烧的空白。
这正是：小企业拥有高技术，小企业干出大名堂。
四、实现“低消耗、低排放、高效率”，造福百姓
老万生物质能产品是目前国内外高效利用生物质能的佼佼者。其技术特点和主要优势有三点：
1 高效便利性
(1)生物质燃料的高效性：老万公司研发的成型(颗粒、块状)燃料，是将农、林废弃物如玉米秸秆、棉花秆和锯末等，经过粉碎、烘干、筛选、高压成型制成的高密度颗粒燃料和压块燃料，容积密度大，1000～1100公斤／立方米，具有较高的强度。这种燃料表面细致光滑，发热量高达3700～4200大卡／公斤，起火速度快，燃烧效率达99％，热效率达86％以上。它的燃烧性能已经相当于中质烟煤，而硫和灰分等有害物质的含量却相当低，胜于烟煤。这种再生能源最清洁且廉价，国际公认是化石能源的最佳替代物之一。
(2)锅炉的便利和安全舒适性：老万生物质能锅炉采用先进的自动控制清洁燃烧技术，核心技术在于燃烧器。燃烧器由主燃室和副燃室组成，采用二、三次风火焰扰动和独特的火焰导流混合燃烬技术。以温度为控制点，自动点火、自动进料、自动排灰，自动化程度较高，提高了燃料的燃烬率和锅炉热利用率。在运行中基本是每日加一次料和倒一次灰，不需要高深复杂的操作，非常便利。由于是常压运行，强制排烟，又配备了泄压阀、静音风机、屏蔽水泵和超温保护功能，安全性高，工作环境舒适。
2 环境保护性
(1)烟气黑度和烟尘浓度低：燃料在燃烧中迅速释放的挥发成份没有得到充分燃烧时，未燃烬的含炭烟尘被烟气带出，就造成烟气黑度高，烟尘浓度高。老万生物质燃料的燃烧性能相当于中质烟煤，而二氧化硫和灰分等排放物却大大低于烟煤。同时，生物质能锅炉创造了先进的自动控制清洁燃烧技术和火焰导流混合燃烬技术，使燃料在炉内充分燃尽，减少烟尘的产生，消除了黑烟。2008年1月22日，北京京环科环境保护设备检测中心检验结果表明，老万锅炉的S02、烟尘排放、氮氧化物等化学排放指标远远低于欧洲环保标准，烟气黑度小于林格曼1级，二氧化碳排放减少100％!所有指标完全符合北京市《锅炉大气污染物排放标准》。
(2)燃烧后的灰渣不存在二次污染：由于燃料全部使用秸秆生物质原料，在成型燃料的加工过程中也不添加任何化学成分和添加剂，所以，燃料燃烧之后全部变成了草木灰，既可当做肥料，也可回收作为建筑材料，不带来二次污染的问题。
3 经济节能性
老万生物质能锅炉使用的燃料纯粹是颗粒燃料或压块燃料，极大地提高了燃料的燃烬率和锅炉的热利用率，其热能利用远高于燃煤的利用率。这一绿色的能源无论是用于取暖、炊事、洗浴，都非常适宜。
以采暖为例，假设一家有150平米的房间面积，如果使用颗粒燃料，一个采暖期大约需要4～6吨，按850元／吨计算，每平米采暖费是23～34元。如果使用压块燃料，一个采暖期大约需要5～7吨，按500元／吨计算，每平米采暖费17～23元。如此看来，生物质锅炉取暖费和集中供暖、燃煤取暖费用相当，远远低于使用燃油炉、燃气炉和电采暖的费用。
