1  生物质热化学转化四种转化技术

　　生物质热化学转换技术是指在加热条件下，用化学手段将生物质转换成燃料物质的技术，包括燃烧、气化、热解及直接液化。

　　生物质的直接燃烧是最普通的生物质能转换技术，所谓直接燃烧就是燃料中的可燃成分和氧化剂（一般为空气中的氧气）进行化合的化学反应过程，在反应过程中强烈放出热量，并使燃烧产物的温度升高。其主要目的就是取得热量。

　　生物质气化是以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。

　　生物质热裂解是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热降解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃。

　　直接液化是把固体生物质在高压和一定温度下直接与氢气反应（加氢），转化为物理化学性质较为稳定的液体燃料的热化学反应过程。一般使用催化剂且具有较高的氢分压，以提高反应速度，改善过程稳定性。

　　
　　2  生物质直接燃烧

　　生物质直接燃烧技术是生物质能源转化形式的一项相当古老的技术，人类对能源的最初利用就是从木柴燃火开始的。我国许多史籍中都有关于原始洪荒时代人工取火的传说。例如，《韩非子·五蠹》曰：“燧人氏，钻木取火，以化腥臊”；《河图挺佐辅》亦记载：“伏羲禅于伯牛，错木取火”；《庄子·外物》则曰：“木与木相摩则然（燃）”。这些古老的记载，说明了我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代，就已经知道使用“钻木取火”的方法来获取能源了。从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转化为热能加以利用。是最普通的生物质能转换技术。

　　炉灶与连炕灶

　　现阶段，我国农村生活用能结构虽然发生了一定的变化，但薪柴、秸秆等生物质仍占消费总能量的50%以上，是农村生活中的主要能源。这种能源消费结构在相当长的时期内不会发生质的变化，因此在农村，特别是偏远山区，生物质炉灶仍然是农民炊事、取暖的主要生活用能设备。

　　炕（俗称火炕）是我国北方农村居民取暖的主要设施，是睡眠与家务活动的场所。炕的热量一般来源于炊事用的柴灶，炕与灶相连，故称炕连灶。也有专为取暖供热的炕，如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑。

　　生物质现代化燃烧技术

　　传统生物质直燃技术虽然在一定时期内满足了人类取暖饮食的需要，但普遍存在能量的利用率低规模小等缺点。当生物质燃烧系统的功率大于100KW时，例如在工业过程、区域供热、发电及热电联产领域，一般采用现代化的燃烧技术。

　　工业用生物质燃料包括木材工业的木屑和树皮、甘蔗加工中的甘蔗渣等。目前法国、瑞典、丹麦、芬兰和奥地利是利用生物质能供热最多的国家，利用中央供热系统通过专用的网络为终端用户提供热水或热量。

　　生物质直燃发电技术

　　现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。上世纪70年代的世界石油危机以来，丹麦推行能源多样化政策。该国BWE公司率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项目。

　　在发达国家，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的70%，例如，在美国与电网连接以木材为燃料的热电联产总装机容量已经超过7GW。目前，我国生物质燃烧发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣电厂。

　　固体废弃物焚烧利用

　　顾名思义，固废焚烧利用就是使固体废弃物在焚烧炉中充分燃烧，再将燃烧释放出来的热量通过供暖或者发电加以利用的一种处理方法。通过焚烧处理，固体废物的剩余物体积减少90%以上，质量减少80%以上。一些危险固体废物焚烧后，可以破坏其组织结构或杀灭病菌，减少新的污染物的产生，避免二次污染。所以固体废物通过焚烧处理，能同时实现减量化、无害化和资源化，是一种重要的处理途径。

　　

　　3  生物质气化技术

　　在原理上，气化和燃烧都是有机物与氧发上反应。其区别在于，燃烧过程中氧气是足量或者过量的，燃烧后的产物是二氧化碳和水等不可再燃的烟气，并放出大量的反应热，即燃烧主要是将生物质的化学能转化为热能；而生物质气化是在一定的条件下，只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全然撒，生成一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体。即气化是将化学能的载体由固态转化为气态。相比燃烧，气化反应中放出的热量小得多，气化获得的可燃气体再燃烧可进一步释放出其具有的化学能。

　　生物质气化技术首次商业化应用可追溯1833年，当时是以木炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机应用于早期的汽车和农业灌溉机械。第二次世界大战期间，生物质气化技术的应用达到了高峰，当时大约有100万辆以木材或木炭为原料提供能量的车辆运行于世界各地。我国在20世纪50年代，由于面临着能源匮乏的困难，也采用气化的方法为汽车提供能量。

　　20世纪70年代，能源危机的出现，重新唤起了人们对生物质气化技术的兴趣。研究的重心以各种农业废弃物、林业废弃物为原料的气化装置，生产的可燃气既可以作为热源，或用于发电，或生产化工产品（如甲醇、二甲醚及氨等）。

　　生物质气化有多种形式，如果按照气化介质分，可将生物质气化分为使用气化介质和不使用气化介质两大类，不使用气化介质成为干馏气化；使用气化介质可按照气化介质不同分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气-氧气混合气化和氢气气化等。

　　生物质气化炉是气化反应的主要设备。生物质气化技术的多样性决定了其应用类型的多样性。在不同地区选用不同的气化设备哥不同的工艺路线来决定如何使用生物质燃气是非常重要的。生物质气化技术的基本应用方式主要有以下四个方面：供热、供气、发电和化学品合成。生物质气化供热是指生物质经过气化炉气化后，生成的生物质燃气送各入下一级燃烧器中燃烧，为终端用户提供热能。此类系统相对简单，热利用率较高。

　　生物质气化集中供气技术是指气化炉生产的生物质燃气，通过相应的配套设备，为居民提供炊事用气。其基本模式为：以自然村为单元，系统规模为数十户至数百户，设置气化站，敷设管网，通过管网输送和分配生物质燃气到用户家中。

　　生物质气化发电技术是生物质清洁能源利用的一种重要方式，几乎不排放任何有害气体。在我国很多地区普遍存在缺电和电价高的问题，近几年这一状况更加严重，生物质发电可以在很大程度上解决能源短缺和矿物燃料燃烧发电燃烧的环境污染问题。近年来，生物质企划发电的设备和技术日趋完善，无论是固定床还是流化床，无论是大规模还是小规模均有实际运行的装置。

　　生物质气化合成化学品是指经气化炉生产的生物质燃气，经过一定的工艺合成为化学制品，目前主要包括合成甲醇、氨和二甲醚等工艺。

　　4  生物质热解

　　生物质热解（又称热裂解或裂解）是指在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变为低分子物质的过程。根据热解条件和产物的不同，生物质热解工艺可以分为以下几种类型：

　　（1）烧炭

　　将薪炭放置在炭窑或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭的方法，一个操作期一般需要几天。

　　（2）干馏

　　将木材原料在干馏釜中隔绝空气加热，制取醋酸，甲醇，木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品的方法。

　　（3）热解液化

　　把林业废料及农副产品在缺氧的情况下中温（500℃~650℃）快速加热，然后迅速降温使其冷却为液态生物原油的方法。

　　5  生物质直接液化

　　生物质直接液化是在较高压力下的热化学转化过程，温度一般低于快速热解，热体产物的高位热值可达25~30MJ/kg，明显高于快速热解液化，但因其技术成本高目前还难以商业化。