[关键词]电厂热能动力锅炉燃料燃烧技术
中图分类号：TK221文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）47-0021-01
1热能动力装置和热能动力锅炉
热能动力装置就是将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能的来源包括利用煤、石油、天然气、油页岩、生物质能等燃料燃烧所放出的热能以及核能、太阳能、地热能等。热能动力装置包括汽轮机动力装置、内燃机动力装置、燃气轮机动力装置和核能动力装置等。它们主要是由原动机（汽轮机、内燃机、燃气轮机）及其辅助设备组成。火力发电就是利用热能动力装置所产生的原动力来驱动发电机生产电能。
热能动力锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉的主要工作原理是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。
2热能动力锅炉使用的燃料
锅炉就是一种换热器，按其能量来源可分为：电锅炉，太阳能锅炉，余热锅炉，燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，生物质锅炉，水煤浆锅炉等。燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，是指经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体（如导热油等）加热到一定温度（或压力）的热能动力设备。燃煤锅炉的燃料可以是：贫煤，烟煤（I，II，III类），无烟煤（I，II，III类），褐煤，煤矸石等。燃油锅炉包括燃油开水锅炉、燃油热水锅炉、燃油采暖锅炉、燃油洗浴锅炉等。燃油锅炉的燃料一般是：柴油，重油等；燃气锅炉包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等，指的是燃料为燃气的锅炉。燃气锅炉的燃料一般是：液化石油气，天然气，城市煤气，煤层气，页岩气，沼气等。锅炉还用木材，木康，稻壳，谷糠，糠醛渣等作燃料。一般来说，在火力发电厂中，热能动力锅炉使用的燃料有煤、重油、天然气等。从经济利益、技术条件和资源应用上来说，我国大部分火力发电厂热能动力锅炉使用的燃料大都是煤炭。煤炭的基本成分有氧、碳、氮、氢、硫、水分等，其中碳占50%-70%。碳、氢、硫都可以燃烧，氧气帮助这些燃料燃烧。所以在热能动力锅炉中煤燃料燃烧产生的热量大部分都是碳释放的热量。
3热能动力锅炉燃料燃烧的特性和方式
任何燃料的燃烧过程都包括“着火”及“燃烧”两个阶段。由缓慢氧化反应转变为剧烈氧化反应的瞬间称为着火，持续剧烈氧化反应称为燃烧。燃料只有达到着火温度才能稳定燃烧。当气体燃料与空气混合后，气体燃料占整个混合气体的体积百分比必须在一定的范围内，才能着火燃烧，这一范围称为着火浓度范围或着火浓度极限。与碳的氧化反应速度、空气及燃烧产物的扩散速度有关。使可燃物充分燃烧的两个方面的条件：（1）氧气的浓度（充足的氧气）；（2）可燃物与氧气的接触面积。
一般来说气体燃料的燃烧方式有长焰燃烧，短焰燃烧和无焰燃烧。长焰燃烧也称为扩散式燃烧，燃气（或称煤气）在烧嘴内完全不和空气混合，待喷出后靠扩散作用与空气混合进行燃烧，火焰较长。短焰燃烧是指燃气在烧嘴内预先和部分空气（即一次空气）混合，喷出后部分燃烧，而另一部分与二次空气混合后继续燃烧，火焰较短。无焰燃烧是指燃气和空气在进烧嘴前或在烧嘴内完全混合，在烧嘴内或喷出后，因燃烧迅速，几乎看不到火焰。
固体燃料的燃烧方法有表面燃烧，蒸发燃烧，冒烟燃烧，分解燃烧等。表面燃烧是在几乎不含有挥发份和易热分解组分而主要由碳组成的燃料中进行的，通常认为：碳分子和碳表面上吸附的氧发生反应，其燃烧产物可能同时有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳还可能与碳发生还原反应而生成一氧化碳。在碳表面附近的气体层内田和氧可能发生气相反应而生成二氧化碳。蒸发燃烧是熔点比较低的固体燃料在燃烧之前先熔融成液体状态，然后液体受热而蒸发所产生的气体与空气中氧接触而进行燃烧，如常见的蜡烛燃烧就属此类。冒烟燃烧是在容易引起热分解的不稳定物质中，由于热分解产生的挥发份温度低于其自发着火温度时，往往会引起带有大量浓烟的表面燃烧现象。如较润湿的纸和木材，热分解产物在较低温时可能产生表面燃烧的物质是容易引起冒烟燃烧的。冒烟燃烧时将有大量的可燃成分散失在烟雾之中。分解燃烧是分解温度低的固体燃料由于加热而产生热分解，它的易挥发的组分离开固体表面时与氧气反应所产生的燃烧现象。如木材、纸、煤等燃烧时会有这种现象；分解燃烧和蒸发燃烧在很多场合会同时发生。
4热能动力锅炉燃料燃烧的过程
燃料的燃烧主要是碳、氢、硫的燃烧，如果燃烧不充分就会产生一氧化硫，氢等，燃料的热能不能完全的释放，造成资源的浪费。燃料燃烧完全就会产生二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等，可以充分的利用燃料资源。一般来说固体燃料的燃烧分为三个阶段。
4.1预热阶段
预热阶段指的是在燃料进行燃烧之前，对将要燃烧的燃料进行烘干、挥发、预热的过程。燃料在300-400℃的温度下蒸发分解的最迅速、最完全。燃料进入锅炉后，在高温预热蒸发的过程中，迅速的脱掉水分，最后只剩下焦炭。在预热阶段锅炉中是不需要氧气的。
4.2燃烧的阶段
在前面的预热阶段，燃料经过预热已经得到充分的挥发，在挥发分燃尽之后，燃料剩下的焦炭就会开始燃烧，进入燃烧的阶段。燃料在燃烧阶段，需要足够的氧气，通过和氧气的结合，燃料剧烈的燃烧放热。
4.3燃尽阶段
在燃尽的阶段，焦炭中的可燃物质已经燃烧的所剩无几，只有被炭灰包裹的内部有少许为充分燃尽的可燃物质，这个阶段还需要一定量的空气，帮助这些剩余的可燃物质充分的燃烧产生热能。在这个过程中燃烧的速度比较缓慢，释放的热量也很少。
参考文献
【关键词】生物质煤油气锅炉经济对比
随着社会现代化建设的加快，人们对环保的要求日趋增高，节能减排已列入我国目前各级政府的工作重点。许多大中城市已禁止燃煤锅炉的使用，取而代之的是燃油、燃气及电锅炉，这三种锅炉的运行成本高，设备投资性大，使很多用户不愿接受。另一方面，我国又是一个农业大国，每年有大量的农作物秸秆无法有效处理，随意丢弃，严重影响了村容村貌。秸秆直接在田间焚烧带来的大气污染和消防安全问题更是危害巨大。这样既浪费了资源又污染了环境。生物质锅炉的问世，使农作物秸秆等废放弃物得到更好的利用。其经济性与燃煤、燃油、燃气锅炉相比又会如何呢？
1生物质锅炉
生物质锅炉是锅炉的一个种类就是以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅炉，他运行环保，节省燃料，是现在社会比较提倡使用的锅炉。分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油炉等。
2生物质燃料
生物质燃料属于国家支持推广的新型燃料，生物质燃料是指以农村的玉米秸秆，小麦秸秆，棉花杆，稻草，稻壳，花生壳，玉米芯，树枝，树叶，锯末等农作物，固体废弃物为原料，经过粉碎后加压，增密成型，即为“生物质燃料”，是一种可再生资源。生物质成型燃料，也被称为生物质压缩燃料，其能源密度相当于中质烟煤，火力持久，燃烧性能好，是可以代替煤炭作为家庭生活燃料、工业或服务业锅炉及生物质电厂发电的燃料。生物质固体成型燃料储存、运输、使用方便，清洁环保，燃烧效率高，是一种重要的现代可再生能源。
3生物质燃料主要特点
3.1环保
部级部门检测，完全符合国家标准。
（1）单一气体含量分别为（如表1）：
（2）热值：油质生物质（花生壳、棉花棵等）4000大卡/公斤左右
（3）粉尘含量为：38g/m3。
（4）林格曼黑度：
（5）噪音、低噪音风机≤55db（A）。
3.2节能
3.2.1烧生物质燃料与煤相比：（1kg标准煤用1.3kg生物质燃料即可替代）
（1）燃煤锅炉的热效率为68%，5000大卡/公斤标准煤实际热值用量为5000大卡/公斤×68%=3400大卡。
（2）改为燃生物质炭后，由于增加了燃烧器采用了先气化燃烧后燃烧碳的特殊工艺，使生物质燃料燃烧充分，因此热效率可达80.7%。
生物质燃料的热值4000大卡/公斤左右。
4000大卡/公斤×80.7%=3225大卡
煤价5000大卡社会价950元/吨，生物质燃料4000大卡社会价1150元/吨。
煤燃料锅炉1蒸吨满负荷用200公斤/小时×950元/吨=190元/小时。
生物质燃料锅炉1蒸吨满负荷用186公斤/小时×1150元/吨=214元/小时。
用煤燃料锅炉1天按8小时计算190元/小时×8小时=1520元。
用生物质燃料锅炉1天按8小时计算214元/小时×8小时=1712元。
实际用生物质燃料锅炉比用煤锅炉1天多消耗1712-1520=192元。
3.2.2与天燃气锅炉相比：（1m3天燃气可用生物质燃料2.3kg替代）
（1）天燃气的热效率为85%，8600大卡/m3的天然气实际热值用量为：
8600大卡/m3×85%=7310大卡/m3
4000大卡/kg×80.7%=3228×2.3kg=7424.4大卡
用天然气锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量82立方/小时×4.3元/m3=353元
（2）生物质锅炉的热效率为80.7%，4000大卡/公斤的生物质燃料实际热值用量为4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物质燃料锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用天然气锅炉1天按8小时计算353元/小时×8小时=2824元
用生物质燃料锅炉1天按8小时计算214元/小时×8小时=1712元
实际用生物质燃料锅炉比用天然气锅炉1天8小时节能2824-1712=1112元
3.2.3与燃柴油锅炉相比：（1kg燃油用2.7公斤生物质燃料替代）
（1）燃柴油锅炉的热效率85%，10200大卡/kg的燃油实际热值用量为：10200大卡/kg×85%=8670大卡。
用柴油锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量1小时69公斤×8.1元/公斤=559元
（2）生物质锅炉的热效率80.7%，4000大卡/公斤的生物质燃料实际热值用量为4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物质燃料锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用柴油锅炉1天按8小时计算559元/小时×8小时=4472元
用生物质燃料锅炉1天按8小时计算214元/小时×8小时=1712元
实际用生物质燃料锅炉比用柴油锅炉1天8小时节能4472-1712=2760元。
3.2.4与燃重油锅炉相比：（1kg燃油用2.3公斤生物质燃料替代）
（1）燃重油锅炉的热效率76%，9700大卡/kg的燃油实际热值用量为：9700大卡/kg×76%=7370大卡。
（2）用柴油锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量1小时82公斤×4.8元/公斤=394元。
（3）生物质锅炉的热效率80.7%，4000大卡/公斤的生物质燃料实际热值用
量为4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物质燃料锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用重油锅炉1天按8小时计算394元/小时×8小时=3152元
用生物质燃料锅炉1天按8小时计算214元/小时×8小时=1712元
实际用生物质燃料锅炉比用重油锅炉1天8小时节能3152-1712=1440元。
3.2.5与电锅炉相比
（1）电锅炉的热效率96%，860大卡/度的电实际热值用量为：860大卡/度×96%=825.6大卡。
用电锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量1小时727度×1.1元/度=800元。
（2）生物质锅炉的热效率80.7%，4000大卡/公斤的生物质燃料实际热值用量为4000大卡×80.7%=3228大卡。
生物质燃料锅炉1蒸吨锅炉满负荷用量186公斤×1.15元/公斤=214元
用电锅炉1天按8小时计算800元/小时×8小时=6400元
用生物质燃料锅炉1天按8小时计算214元/小时×8小时=1712元
实际用生物质燃料锅炉比用电锅炉1天8小时节能6400-1712=4688元。
4生物质燃料锅炉的经济效益及社会效益
推广生物质燃料锅炉，可以部分解决企业的能源供应，维护企业的正常生产，提升企业的赢利能力，促进经济发展。生物质燃料是一种理想的可再生能源，它来源广泛，不但可促进农民的每年增收，又可以防止水土流失。生物质燃料作为一种新兴的能源，它的使用，每年可节约天然气6.84亿立方米，可以有效地节约不可再生的石油类能源，促进节能减排。因此，推广生物质燃料锅炉，有良好的经济效益与社会效益。
关键词：中国；生物质固体成型燃料；产业
0．引言
在农业和林业生产过程中，会产生大量的剩余物。例如，残留在农田内的农作物秸秆，农副产品加工后剩余的稻壳、玉米芯和花生壳等，林业生产过程中残留的树枝、树叶、木屑和木材加工的边角料等。上述农林业生物质资源通常松散地分布在大面积范围内，堆积密度比较低，给收集、运输、储藏和应用带来了一定的困难。
由此，人们提出了生物质固体成型燃料技术，即在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状的成型燃料。压缩后的成型燃料体积缩小6~8倍，能源密度相当于中质烟煤，提高了运输和贮存能力；燃烧特性明显得到改善，提高了利用效率。
生物质固体成型燃料技术是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一，不仅可以为家庭提供炊事、取暖用能，也可以作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤、天然气、燃料油等化石能源，近年来日益受到人们的广泛关注。
1．国外生物质固体成型燃料产业发展经验
2005年，世界生物质固体成型燃料产量已经超过了420万t。其中，美洲地区110万t；欧洲地区300万t，现有大型生物质固体燃料成型厂285个。瑞典生物质颗粒燃料的产量约141.1万t，消费量约171.5万t，位居世界首位，生产的固体颗粒燃料除通过专门运输工具定点供应发电和供热企业外，还以袋装的方式在市场上销售，已经成为许多家庭首选生活用燃料。芬兰的木质生物质颗粒燃料发展始于1998年，原料以木材剩余物（如树皮、木屑、刨花和锯末等）为主，主要来源于木材加工厂，年生产能力达20万t。生物质固体成型燃料也成为全球贸易对象，如加拿大等林业资源丰富的国家具有非常大的生产潜力，而丹麦则是重要的消费国，国际贸易量逐步上升。目前，国外生物质固体成型燃料技术及设备的研发已经趋于成熟，相关标准体系也比较完善，主要以木质生物质为原料生产颗粒燃料，形成了从原料收集、储藏、预处理到生物质固体成型燃料生产、配送和应用的整个产业链的成熟技术体系和产业模式。
针对生物质固体成型燃料的种类、热值、灰分含量、颗粒尺寸和加热系统，各国也分别开发了不同的采暖炉和热水锅炉，而且可以应用配套的自动上料系统。家庭用生物质颗粒燃料炉灶的热效率可达80%以上；为住宅小区、学校大面积供热的生物质锅炉的燃烧效率高达90%以上。
在标准方面，欧盟固体生物质燃料标准化工作始于2000年。欧盟标准化委员会（CEN）委托瑞典标准所（SwedishStandardsInstitute）组建欧盟固体生物质燃料标准化委员会（CEN/TC335），开始欧盟固体生物质燃料标准的制定工作。为了尽快服务于市场，CEN/TC335决定首先制定技术规范（TS），此项工作的主要部分已于2006年完成，已了30个技术规范，分为术语、规格、分类和质量保证；取样和样品准备；物理（或机械）试验；化学试验等5个方面。目前，正在向欧盟标准转化，并着手制定国际（ISO）标准。
2．我国生物质固体成型燃料产业发展的条件
我国生物质固体成型燃料技术的研究开发始于20世纪80年代，已有二十多年的历史，早期主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在着成型筒及螺旋轴磨损严重、寿命较短、电耗大等缺点，导致综合成本较高，发展停滞不前。进入2000年以来，生物质固体成型技术得到明显的进展，成型设备的生产和应用已初步形成了一定的规模。截至2007年底，国内有生物质固体成型燃料生产厂50余处，固体成型燃料生产能力约20万t/a，主要用于农村居民炊事取暖用能、工业锅炉和发电厂的燃料等。
下面，本文将针对政策法规、资源、关键技术和需求等四个方面对我国生物质固体成型燃料产业发展条件进行分析。
2.1政策法规
长期以来，党中央国务院高度重视秸秆能源化利用工作，相继出台了一系列政策法规，鼓励和支持相关产业的发展。《中华人民共和国可再生能源法》第十六条规定“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料”。《可再生能源中长期发展规划》提出，到2010年秸秆固体成型燃料年利用量达到100万t以上；力争到2022年秸秆固体成型燃料年利用量达到5000万t。农业部《农业生物质能产业发展规划》也提出，到2010年，全国建成400个左右秸秆固化成型燃料应用示范点，秸秆固化成型燃料年利用量达到100万t左右；到2015年，秸秆固化成型燃料年利用量达到2000万t左右。《可再生能源产业发展指导目录》认为“生物质固化成型燃料技术”符合可持续发展要求和能源产业发展方向，具有广阔的发展前景，应积极开展技术研发、项目示范和投资建设活动。2008年7月,国务院办公厅了《关于加快推进农作物秸秆综合利用意见的通知》指出，“结合乡村环境整治，积极利用秸秆生物气化（沼气）、热解气化、固化成型及炭化等发展生物质能，逐步改善农村能源结构”。财政部出台了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》，拟采取综合性补助方式，支持从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的企业收集秸秆、生产秸秆能源产品并向市场推广。
2.2农林生物质资源分析
我国具有丰富的生物质资源。其中，可用于生物质固体成型燃料的资源主要分为农作物秸秆、农产品加工剩余物、林业生物质资源等。现分析如下：
2.2.1农作物秸秆资源
农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。秸秆资源量与农作物产量、农业生产条件和自然条件等因素有着密切关系。通常根据农作物产量和各种农作物的草谷比，大致估算出各种农作物秸秆的产量。我国是一个农业大国，具有丰富的秸秆资源。初步估算，2006年全国稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类、棉花和油菜等七类主要农作物秸秆理论资源量为5.43亿t（按风干计，含水量约15%），在扣除用作肥料、饲料、以及造纸、建材、编织和养殖食用菌等工副业的生产原料外，可能源化利用资源量约为2.21亿t，折合1.11亿tce。
秸秆作为农作物的副产品，受农作物产量、种植结构、收获方式等因素的影响。根据《全国农业和农村经济十一五规划》，预计到2010年，我国七种主要农作物秸秆理论资源量约6.0亿t，2022年约6.5亿t。在扣除各种用途，并在保障土壤肥力的前提下，预计到2010年我国七种主要农作物秸秆可能源化利用的资源量为1.65亿t，2022年为1.65亿t。可以看出，虽然未来我国秸秆理论资源量将有所上升，但随着畜牧业等竞争性行业的发展，可用于能源化利用的七种主要农作物秸秆资源将长期保持在1.6亿t左右。
2.2.2农产品加工剩余物
农产品在初加工过程中产生的副产品主要包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣等。稻壳占稻谷重量的20%，玉米芯约占穗重的20%，花生壳约占花生重量的35%，甘蔗渣是蔗糖加工业的主要废弃物，蔗糖与蔗渣各占50%。目前，上述副产品的年产量约1.3亿t，折合0.65亿tce。
2.2.3林业“三剩物”
林业“三剩物”主要包括采伐剩余物、造材剩余物、木材加工剩余物。根据对各大林区采伐地的抽样调查，采伐、造材剩余物（包括树干梢头、枝桠和树叶）约占林木生物量的40%。根据国务院批准的“十一五”期间森林采伐限额，全国每年限额采伐指标为2.5亿m3，可产生采伐、造材剩余物约1.1亿t（含水量约50%），折合干重约5500万t。根据对木材加工厂的抽样调查，综合考虑各地的实际情况，估计木材加工剩余物数量约占原木的34.4%，因此可推算出全国木材加工剩余物约为3207.9万m3，换算重量为2887.1万t（含水量约40%），折合干重约1700万t。
2.3产业化关键技术评价
2.3.1固体成型技术
生物质固体成型技术主要分为压模辊压式成型机、活塞式成型机和螺旋挤压式成型机等几种形式。其中，压模辊压式成型机分为环模压辊成型机和平模颗粒成型机等。活塞冲压式成型机按驱动动力不同可分为机械活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机两种类型。各类固体成型技术综合比较见表1。
目前，我国生物质固体成型的关键技术已取得突破，特别是压模辊压式成型技术，已经达到国际同类产品先进水平，有效地解决了功率大、生产效率低、成型部件磨损严重、寿命短等问题，并已实行商业化。农业部规划设计研究院和北京盛昌绿能科技有限公司联合研发的生物质固体成型燃料加工工艺与成套设备，生产率≥2.0t/h，成型率≥95%，颗粒密度1.0～1.2t/m3。系统运行稳定，物料适应性好，主要技术经济指标居国内领先水平，成套设备达到国际同类产品先进水平。利用该技术工艺和设备已在北京市大兴区建成了年产2万t的生物质固体成型燃料生产线并投产运行。
2.3.2原料“收、储、运”模式
农作物秸秆通常松散地分散在大面积范围内，面广量大，涉及到千家万户，这给秸秆收购和能源化利用带来了困难。经过探索和尝试，各地因地制宜，形成了“农户+秸秆经纪人+企业”、“农户+企业+政府”等各具特色的秸秆收、储、运模式。
2.3.3生物质固体成型燃料热利用设备
生物质固体成型燃料密度为0.8～1.2t/m3，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民、工业锅炉及发电厂提供优质能源。固体成型燃料主要利用设备为生物质固体成型燃料炊事炉、采暖炉、炊事取暖两用炉、工业锅炉等专用燃烧设备，多采用反烧、双层炉排以及半气化燃烧等方式，也取得了一定进展，开发了各具特色的燃烧设备，并在当地进行了推广。也可以通过简单改造，将现有的燃煤工业锅炉改为燃生物质固体成型燃料。
2.4需求分析
生物质固体成型燃料适用于农村居民炊事和采暖用能，大中城市工业锅炉、发电和热电联产等。
我国地域广阔，各地气候条件差别非常之大，主要采暖区域为严寒和寒冷地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山东，山西，河南、内蒙古，陕西，宁夏，甘肃，青海，新疆，等省区，人口约占全国总人口的三分之一。采暖燃料主要为秸秆、薪柴和煤，采暖设备主要为炕连灶和煤炉等，存在着浪费燃料和严重污染环境等问题。生物质固体成型燃料可为农村家庭提供室内取暖燃料，未来发展潜力巨大。考虑资源的可获得性，应重点在粮食主产区发展生物质固体成型燃料产业。
随着国家节能减排政策的实施，大中城市取缔燃煤的工业锅炉将成为必然。但如果改用燃油或天然气，则运行成本较高，长期使用难以为继。因此，将燃煤锅炉改造为燃生物质固体成型燃料锅炉则是一个可行的选择。例如，2.3.2原料“收、储、运”模式
农作物秸秆通常松散地分散在大面积范围内，面广量大，涉及到千家万户，这给秸秆收购和能源化利用带来了困难。经过探索和尝试，各地因地制宜，形成了“农户+秸秆经纪人+企业”、“农户+企业+政府”等各具特色的秸秆收、储、运模式。
2.3.3生物质固体成型燃料热利用设备
生物质固体成型燃料密度为0.8~1.2t/m3，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民、工业锅炉及发电厂提供优质能源。固体成型燃料主要利用设备为生物质固体成型燃料炊事炉、采暖炉、炊事取暖两用炉、工业锅炉等专用燃烧设备，多采用反烧、双层炉排以及半气化燃烧等方式，也取得了一定进展，开发了各具特色的燃烧设备，并在当地进行了推广。也可以通过简单改造，将现有的燃煤工业锅炉改为燃生物质固体成型燃料。
2.4需求分析
生物质固体成型燃料适用于农村居民炊事和采暖用能，大中城市工业锅炉、发电和热电联产等。
我国地域广阔，各地气候条件差别非常之大，主要采暖区域为严寒和寒冷地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山东，山西，河南、内蒙古，陕西，宁夏，甘肃，青海，新疆，等省区，人口约占全国总人口的三分之一。采暖燃料主要为秸秆、薪柴和煤，采暖设备主要为炕连灶和煤炉等，存在着浪费燃料和严重污染环境等问题。生物质固体成型燃料可为农村家庭提供室内取暖燃料，未来发展潜力巨大。考虑资源的可获得性，应重点在粮食主产区发展生物质固体成型燃料产业。
随着国家节能减排政策的实施，大中城市取缔燃煤的工业锅炉将成为必然。但如果改用燃油或天然气，则运行成本较高，长期使用难以为继。因此，将燃煤锅炉改造为燃生物质固体成型燃料锅炉则是一个可行的选择。例如，2007年6月沈阳市环保局出台了《关于推广生物质燃料及配套炉具的通知》，支持将原有的燃煤锅炉改造为生物质固体成型燃料锅炉。据悉，哈尔滨市和保定市也分别了类似的文件。另外，生物质固体成型燃料也可以用于发电或热电联产。
木质颗粒燃料具有燃烧效率高、自动化程度高、清洁卫生等优点，适合于别墅壁炉等高端人群的冬季采暖，也是未来一个应用方向。
3．存在的主要问题和建议
3.1完善财政补贴政策
如前所述，财政部已经出台了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》，支持秸秆能源化利用的企业。但是，该办法要求申请补助资金的企业必须满足注册资本在1000万元以上、年消耗秸秆量在1万吨以上等两项条件。这无疑提高了申请补贴的门槛，使大多数秸秆固体成型燃料生产企业无法享受到国家的补贴政策。建议在试点示范的基础上，修改补贴标准和办法，争取将大多数项目纳入补贴范围。
3.2加强技术研发
目前，我国生物质固体成型燃料利用过程中仍然存在诸多问题，包括农作物秸秆的收集、储运技术体系不完善，机械化水平低；成型设备机组可靠性能较差，模具磨损严重、使用寿命短，维修和更换不便，导致设备不能连续生产，故障率较高，维修频繁，只能断续小量生产；设备能耗过高；设备系统配合协调能力差，运行不稳定，目前的国内生物质成型机多为低产率的单机生产，没有形成配套的生产线；成型设备的原料适应能力差，不同的成型设备对适用原料类型、粒度和含水率要求各不相同；对秸秆燃烧过程中结渣、腐蚀等问题缺乏足够的重视，配套燃烧设备亟待完善；相关标准缺乏；缺乏成熟的运行模式可供借鉴；没有建立科学完善的服务管理体系等，如图1所示。
生物质固体成型技术的推广使用，有赖于成型设备及专用炉具生产的规模化。要通过试点工程，逐步完善现有技术，实现设备生产规模化、产业化，形成完善的设备生产、产品配送体系，在生产实践中提高并考验生物质固体成型技术的可靠性和经济性，有效降低生物质固体成型燃料的生产成本；着重从机组运行可靠性、易损件使用寿命、维修方便性、降低能耗等方面进行研发，努力降低造价，使成型机和炉具以及成型燃料尽快进入商业化阶段。
3.3示范先行，多种模式探索
我国幅员辽阔，各地区的气候特点、资源禀赋和经济发展水平差异很大。生物质固体成型燃料技术及运行模式需要在不同地区进行技术适用性、工程应用模式以及综合配套技术的完善。建议在全国的典型地区对不同原料、不同用途、不同运行模式的秸秆固体成型燃料技术进行试点，验证工艺和设备的可靠性、可行性及适用性，为下一步大面积推广提供技术支持和管理经验。
3.4尽快出台国家或行业标准
藻类是最原始的生物之一，通常呈单细胞、丝状体或片状体，整个生物体都能进行光合作用。按大小分为大藻和微藻。其中，用于制备生物燃料的主要是微藻。
大藻属于低等植物，无真正根、茎、叶的分化形态，分为红藻、绿藻、褐藻三类。
微藻是指在海洋和淡水环境中发现的微观光合生物体，其光合作用机理与陆地植物相似。由于细胞结构简单、易于汲取营养物质，微藻能有效地将太阳能转化为生物能。
藻类生物燃料的生产方法分析
目前用于生产藻类生物燃料的方法主要有光合反应器法、开放池法、发酵容器法、浮动农场以及离岸生产。
光合反应器（PBRs）
是指用于藻类培养的不同类型的封闭系统。过程所需的营养物质、二氧化碳以可控方式提供。海藻可直接透过透明容器壁获取阳光，也可通过光纤维管从阳光收集器获取阳光。封闭光合反应器因其全年的高密度而更高效。但为实现系统的可扩展性，光合反应器需克服一系列环境障碍，如供应水缺乏、潜在的高电力投入等。同时，优化单元尺寸的可行性、光运输及分配的难以确定性，也成为龙去脉光合反应器所需解决的问题。
开放池系统
是指用于藻类培养的浅水池塘。养分由附近土地的径流水或水处理厂的通道水提供。开放池系统的可持续培养面临一定的挑战，特别是在水资源稀缺、生态系统面临危险等相关环境效益缺乏的地区。所面临的障碍包括供应水缺乏、大流域地区持续用水的影响、由高蒸发率引起的区域气候变化等。
暗发酵容器
比其他培养系统更易扩大规模，因为水和光的投入不会增加系统设计的困难。暗发酵系统所面临的挑战是潜在的环境成本及有机基质原料的季节性。如果环境问题得到解决并实现能源平衡，暗发酵有望成为光照不足、气候寒冷或廉价有机基质充足地区极具发展潜力的藻类培养途径。
用浮动农场中的大藻生产生物燃料并不是一个恰当的选择，因为其收益比微藻低。此外，插入现有水体的屏幕、过滤器或转移河水的自然流向很可能影响水生生物。
海藻培养的另一种方式为离岸生产。其优点有：藻类生长的位置扩大、支撑结构材料的使用减少、反应器体积增大、拥有较好的光接触、免费的温度控制及生物培养搅拌。
藻类生物燃料市场的推动因素及限制因素
巨大的产量是藻类生物燃料获得巨大收益的诸多因素之一。然而，在大规模生产过程中，实现生产成本效益最低仍是一个巨大挑战。其次，逐年上升的原油价格极大程度地驱动了替代燃料的开发和发展。由藻类制成的绿色可再生燃料与原油的化学成分相似，是很好的替代物。预计在未来的20年中，世界可再生燃料的需求量将以60%的增长率上升，这将对藻类生物燃料市场起到极大的推动作用。
世界各地政府的生物燃料相关法规及鼓励政策的提出推进藻类生物燃料的发展。如2009年美国先进生物燃料项目的再投资及恢复法案；2007年美国确定的可再生燃料的标准；2007年英国藻类生物燃料技术商业化的数百万英镑的投资与支持。
不需新建昂贵基础设施、满足军事和航空的技术规范、藻类环境适应能力强、可减少温室气体的排放、品种繁多，都将成为藻类生物燃料市场的推动因素。
然而，资本是藻类生物燃料公司面临的最严重问题。2009年的经济低迷以及金融市场的波动阻碍了私人投资者对藻类生物燃料项目资金的追加。整个市场需要更多的先进技术和赠款资金以降低工程造价。转基因生物的条例将延迟藻类生物燃料的商业可行性，由法规变化引起的补贴和税收的不确定性，大规模产量商业化的不确定，都将限制藻类生物燃料市场发展。
市场竞争格局
对藻类燃料市场而言，其关键成功因素为大幅度削减成本以实现商业扩展。因此，新技术的研究、与大公司的合作、迅速的商业化是藻类生物燃料公司成功的关键。
藻类生物燃料市场主要由北美和欧洲的公司主导，同时印度、以色列和中国的一些企业也在不断地扩大业务。市场上主要的竞争者包括：
总部位于旧金山的Solazyme公司，于2003年成立。其独特的暗发酵技术可以大规模地将藻类快速有效地转化为生物然料。2010年，公司有望为美国海军提供超过2万加仑的燃料。
总部位于科林斯堡的Solix生物燃料公司，于2006年成立。该公司是唯一的藻类生长系统技术供应商，用于控制光合反应器中微藻的培养环境。
总部位于圣地亚哥的Sapphire能源公司，于2007年成立。2008年，Sapphire公司成功地用藻类生产出符合美国社会检测和材料认证标准的91号汽油。2009年，其生物燃料参与了波音737-800飞机的试飞，并为世界第一台越野旅游车提供了藻类燃料。
行业趋势
藻类可减少温室气体并维持碳平衡，可在非耕地、非饮用水中生长，因此，为环境友好型燃料。此外，藻类可以作为新型的食品替代品。但是，藻类的可持续培养应考虑水和土地的使用，生物多样性对生态系统健康的潜在影响以及材料的毒性、电力需求、废物处理等诸多问题。
为落实我国2022年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%的目标，“十二五”规划《纲要》明确提出“建立完善温室气体统计核算制度，逐步建立碳排放交易市场”。《“十二五”控制温室气体排放工作方案》（国发〔2011〕41号）也明确提出要加快构建国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作体系，实行重点企业直接报送温室气体排放数据制度。
在国家发展改革委气候司组织和领导下，清华大学能源环境经济研究所在中国建筑材料科学研究总院和中国建材检验认证集团有限公司的协助下，借鉴了国内外有关企业温室气体核算报告研究成果和实践经验，参考政府间气候变化专门委员会（IPCC）有关国家温室气体清单编制和好的做法指南，以及国家发展改革委办公厅印发的《省级温室气体清单编制指南（试行）》，经过实地调研、深入研究和案例试算，研究完成了《水泥生产企业温室气体排放核算方法和报告格式指南》。研究过程中，国家发展改革委气候司多次组织行业协会和相关研究院所的专家，反复讨论修改，在保证科学合理的基础上，力求简明，突出可操作性。本文就该指南的核算方法要点和特色进行介绍和说明。
二、方法学的技术概要
（一）适用范围和核算边界
本方法适用于我国水泥生产企业温室气体排放量的核算和报告。核算边界是以水泥生产为主营业务的独立法人企业或视同法人单位从事生产活动的地理和物理边界。本方法所指温室气体排放仅指二氧化碳排放。
目前，我国水泥生产包括3个主要工序：原料和燃料制备、熟料制备和水泥制备。大多数水泥企业都带了余热发电装置，还有部分水泥企业开展了废弃物的处置工作，部分企业有矿山开采活动。为了方法适用的广泛性，本方法考虑了矿山开采、废弃物处置、余热发电和热力外供等部分。各企业排放核算包括哪些部分，应根据企业具体情况，说明清楚。没有的部分，可设置排放量为零。
（二）主要排放源
在水泥生产中，关键排放源包括：一是化石燃料的燃烧：水泥窑使用的实物煤、热处理设备和运输等设备使用的燃油等产生的排放。二是替代燃料和协同处置的废弃物中所含非生物质碳的燃烧：废轮胎、废油和塑料等替代燃料、污水污泥等废弃物里所含有的非生物质碳的燃烧产生的排放。三是原料碳酸盐分解：水泥生产过程中，原材料碳酸盐矿物分解产生二氧化碳排放，包括生料碳酸盐矿物分解产生的排放、窑炉排气筒（窑头）粉尘产生的排放和旁路放风粉尘中碳酸盐矿物部分分解产生的排放。目前我国水泥窑很少采用旁路放风技术，旁路放风粉尘中碳酸盐矿物部分分解产生的排放可设为零。四是生料中非燃料碳煅烧：生料中可能含有可燃碳，这些非燃料碳在生料高温煅烧过程中大部分转化为二氧化碳。五是生产过程外购电力：水泥生产需要从电网购买电力；同时生产过程有大量的余热，部分企业回收余热用于发电。发电上网的数量可用于抵消从电网购买的部分电量。六是生产过程中的外购热力：水泥生产过程中有外购的热力，也产生大量的余热，可外供给周围企业和居民，用于取暖、洗浴等，可减少取暖、洗浴等的化石燃料消耗。七是生物质碳的燃烧：水泥生产过程中，替代燃料和协同处置的废弃物中的非燃料碳可能含有生物质碳，生产过程中也可能用到生物质燃料。生物质碳燃烧产生的二氧化碳排放作为“备忘项目”报告，不计入企业总排放。
（三）核算方法
本方法将企业作为一个整体，按照以下步骤和计算公式核算企业温室气体排放量。
1、化石燃料燃烧排放
水泥生产中使用的化石燃料主要有实物煤、燃油等。燃烧产生的二氧化碳排放，按照公式（1）、（2）、（3）计算。
（1）
式中：Ecom为化石燃料燃烧产生的排放，单位：t；ADi为第i种化石燃料的数量，单位：TJ；EFi为第i种燃料的排放因子，单位：tCO2/TJ；i为燃料类型。
其中，
ADi=RLi×RZi（2）
式中RLi是核算和报告期第i种化石燃料的消耗量（t或万m3），根据企业生产活动的操作记录，同时相关的计量器具应符合《GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求。
RZi是核算和报告期第i种化石燃料的平均低位发热量，推荐采用企业检测数据，也可使用缺省值。如采用实测，可由企业自行或委托有资质的专业机构进行检测，或采用与相关方结算凭证中提供的检测值。自行检测时，应遵循《GB/T213煤的发热量测定方法》、《GB/T384石油产品热值测定法》、《GB/T22723天然气能量的测定》等标准。
EFi=CCi×αi×ρ（3）
式中CCi为燃料i的单位热值含碳量（tC/TJ），推荐采用企业统计数据，也可使用缺省值；自行检测单位热值含碳量时，应遵循《GB/T476煤的元素分析方法》、《SH/T0656石油产品及剂中碳、氢、氧测定法》、《GB/T13610天然气的组成分析》等标准。
αi为燃料的碳氧化率（%）；推荐采用企业统计数据，也可使用缺省值。
ρ为CO2与碳的分子量之比（44/12）。
2、替代燃料或废弃物中非生物质碳的燃烧排放
替代燃料或废弃物中，含有源于化石燃料的碳，燃烧产生的CO2排放量按公式（4）计算：
（4）
式中：EMnbf为替代燃料或废弃物燃烧中，源于化石燃料碳的CO2排放量，单位为吨（t）；Qi表示各种替代燃料或废弃物的用量，单位为吨（t）；HVi为各种替代燃料或废弃物的加权平均低位发热量，单位为兆焦每千克（MJ/kg），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；EFi为各种替代燃料或废弃物燃烧的CO2排放因子，单位为千克每兆焦（kg/MJ），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；αj为各种替代燃料或废弃物中源于化石燃料碳的含量（%），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；i表示不同种类的替代燃料或废弃物。
3、原料碳酸盐矿物分解产生的排放
原料碳酸盐矿物分解产生的CO2排放量，包括三部分：生料碳酸盐矿物分解产生的CO2排放量；窑炉排气筒（窑头）粉尘产生的CO2排放量；旁路放风粉尘碳酸盐矿物部分分解产生的CO2排放量。按公式（5）计算
EMd
（5）
式中：EMd为在统计期内，原料碳酸盐矿物分解产生的CO2排放量，单位为吨（t）；Qi为生产的水泥熟料产量，单位为吨（t）；Qckd为窑炉排气筒（窑头）粉尘的重量，单位为吨（t）；Qbpd为窑炉旁路放风粉尘的重量，单位为吨（t）；FR1为熟料中CaO的含量，%；FR10为熟料中非碳酸盐CaO的含量，（%）；FR2为熟料中MgO的含量，（%）；FR20为熟料中非碳酸盐MgO的含量，（%）；44/56为CO2与CaO之间的分子量换算；44/40为CO2与MgO之间的分子量换算。i表示水泥熟料生产的不同批次。
4、生料中非燃料碳燃烧的排放
生料中非燃料碳燃烧产生的排放，可用公式（6）计算。
（6）
式中：EMmc为生料中非燃料碳燃烧产生的CO2排放量，单位为吨（t）；Q为生料的数量，单位为吨（t）；FR0为生料中非燃料碳含量，%；如缺少测定数据，可取缺省值为0.1%—0.3%（干基），生料采用煤矸石、高碳粉煤灰等配料时取高值，否则取低值；44/12为CO2与C之间的分子量换算。
5、外购电力的排放
水泥生产中，净外购电力产生CO2排放。所需的活动水平是统计期内企业计量的外购电量，减去企业余热回收发电的上网电量。电力消费的CO2排放因子数值由国家统一规定来确定。净外购电力导致的二氧化碳排放量，按公式（7）计算。
EMe=（ACe–ACp）×EFe（7）
式中：EMe为在统计期内，企业净外购电力产生的CO2排放量，单位为吨（t）；Ace为企业外购电量，单位为兆瓦时（MWh）。ACp为企业余热回收发电上网的电量，单位为兆瓦时（MWh）。根据供应商和水泥生产企业存档的电力流入和流出记录获得，同时相关的计量器具应符合《GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求。EFe是企业所在区域电力消费的CO2排放因子，单位为吨/兆瓦时（t/MWh）。企业应选用最近年份公布的区域电网平均排放因子。
6、外购热力的排放
水泥生产中，热力消耗产生CO2排放。所需的活动水平是统计期内企业计量的外购蒸汽和热力的数量，减去外供蒸汽和热力的数量。外购蒸汽和热力导致的二氧化碳排放量，按公式（8）计算。
EMh=（ACh-ACs）×EFh（8）
式中：EMh为在统计期内，企业外购蒸汽和热力产生的CO2排放量，单位为吨（t）；ACh为企业外购的蒸汽和热力量，单位为吉焦（GJ）。ACs为企业外供的蒸汽和热力量，单位为吉焦（GJ）。根据供应商和水泥生产企业存档的热力流入和流出记录获得，同时相关的计量器具应符合《GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求。EFh为企业外购/供的蒸汽和热力的排放因子，单位为吨/吉焦（t/GJ）。由国家统一规定确定，现可采用0.12t/GJ。
7、生物质碳的燃烧排放
替代燃料或废弃物中，含有源于生物质的碳。源于生物质碳的燃烧产生的CO2排放量按公式（9）计算：
（9）
式中：EMbf为在统计期内，替代燃料或废弃物中，源于生物质碳燃烧所产生的CO2排放量，单位为吨（t）；Qi为各种替代燃料或废弃物的用量，单位为吨（t）；HVi为各种替代燃料或废弃物的加权平均低位发热量，单位为兆焦每千克（MJ/kg），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；EFi为各种替代燃料或废弃物的燃烧CO2排放因子，单位为千克每兆焦（kg/MJ），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；βi为各种替代燃料或废弃物中源于生物质燃料碳的含量，（%），推荐采用企业统计和检测数据或缺省值；i表示不同种类的替代燃料或废弃物。
8、水泥生产企业温室气体总排放量
企业温室气体总排放量按公式（10）计算。
（10）
式中：EM为企业温室气体排放总量；EMi为企业核算边界内某排放类型的温室气体排放量；i为排放类型，包括燃料燃烧、工业生产过程、外购电力和热力等。
三、本核算方法的特点
（一）本方法具有中国特色
我国水泥生产企业数量和种类很多，在生产工艺流程、能源和原材料的使用等方面，差别较大。本方法综合考虑了不同区域的企业、企业产品级别的差别、生产规模的不同、生料中非燃料碳的含量、有无旁路放风、是否使用替代燃料、是否处理垃圾、是否有余热回收发电、是否有热力外供（企业外）、是否有矿山开采、是否外购熟料和磨细混合材、是否外购矿渣等不同的生产条件。
（二）核算边界与统计体系接轨
我国现行统计和计量制度采用的是企业级别的报告边界。本方法以企业为核算边界，符合我国目前的统计和计量水平，在数据获取方面不增加企业的负担，得到了业内企业和专家认同。
（三）量化方法与国际接轨
采用国际通用的活动数据法，即按照不同排放机理识别温室气体排放源，选择各类能源的消耗量、原材料消耗量或主要产品产量等作为分排放源的活动水平数据，排放量等于活动水平与排放因子的乘积。量化方法原理具有国际权威性。
（四）核算方法力求简明，突出可操作性
1、水泥生产企业窑燃烧温度很高，水泥窑中甲烷（CH4）的排放量相当少。甲烷排放以二氧化碳当量法计算通常是水泥窑二氧化碳排放量的0.01%﹝见IPCC（1996），表1-17﹞。同样，世界可持续发展工商理事会水泥可持续性倡议行动（CSI）工作小组编制的数据显示，水泥窑中一氧化二氮（N2O）的排放量相当少，在现阶段考虑到普遍结论的范围，这些数据很有限。因此，本方法只考虑二氧化碳排放。
2、在水泥生产过程中，生料碳酸盐矿物分解、窑炉排气筒（窑头）粉尘碳酸盐矿物分解、旁路放风粉尘碳酸盐矿物部分分解产生的CO2排放的排放因子是有差异的，但是我国只有极少数企业有旁路放风技术，因此本方法忽略这种差异，以求简明。
3、本方法只考虑外购电力和热力所产生的二氧化碳排放。对于有的水泥企业外购熟料、磨细的混合材料等中间投入，不考虑其在生产过程中所产生的二氧化碳排放。
4、本方法核算的排放，是企业生产的排放，不包括企业职工生活排放，如企业职工食堂、企业通勤车等方面的排放。
中图分类号：TK223文献标识码：A
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
（一）生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
（二）发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
（一）流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
（二）层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
（一）国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
（二）我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五"重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
（三）做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。
针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
关键词：生物质电厂，燃料堆场，优化
中图分类号：S216文献标识码：A文章编号：
1．概述
生物质电厂所需的燃料为可再生能源－农业秸秆、林业秸秆及稻壳等。因燃料来源途径众多，种类复杂，燃料的储存需要考虑多种因素。要方便存储取用，避免燃料的腐烂及自燃；要考虑整体布局、辅助机械设备方便作业；要保证锅炉获得稳定可靠的燃料供应，还要兼顾燃料存储的经济性和管理需要等。
露天料场和干料棚内均根据来料质量和种类分区堆放，相对集中，方便管理和使用。厂外来料中的成品料根据打包及含水率等质量情况，可以直接送至干料棚储存或者先送到露天料场堆放晾晒；而含水率高的散料和成品料则直接先在露天料场堆放，经晾晒后，根据质量优劣补充到干料棚内或者直接送往锅炉燃烧。露天料场堆垛四周有环形水管并配有快速接头，当夏季气候炎热时可不定时操作水枪对料堆喷水降温，预防其自燃。料场要加强管理，轮流取用各料堆燃料送往锅炉，避免有些燃料长期堆积不使用而腐烂变质甚至自燃。
当雨季来临时，可以先取用干料棚内的存料，同时将露天料场内的燃料送至干料棚内堆放补充，分区轮换使用，可保证锅炉正常燃烧需要。
2.燃料堆场的平面布置
（1）同类工程调研情况
燃料堆场包括干料棚及露天燃料堆场两部分。干料棚平面尺寸由工艺专业根据储料天数确定，位置根据上料系统情况确定，但宜布置在主厂区总导风向的下风侧。露天燃料堆场的布置方式则不同电厂间存在差异：
华电宿州生物质能发电厂(1X25MW)，在主厂区内布置了一个83m×21m的露天燃料堆场，四周设9m宽环形道路(如图1所示)。
桐城、五河生物质发电厂(2X12MW)，露天燃料堆场采用标准堆垛尺寸为50m×12m，堆垛间间隔5m，铺砌4m宽泥结碎石路面，多个堆垛构成燃料单元，燃料单元之间采用6m宽混凝土道路。(如图2所示)
（2）优化布置方案
根据《秸秆发电厂设计规范》（征求意见稿）和《建筑设计防火规范》GB50016-2006中关于可燃材料堆场的防火间距的相关规定：当一个木材堆场的总储量大于25000m3或一个稻草、麦秸、芦苇、打包废纸等材料堆场的总储量大于20000t时，宜分设堆场。各堆场之间的防火间距不应小于相邻较大堆场与四级耐火等级建筑间的间距。露天、半露天可燃材料堆场与厂内主要道路和次要道路的防火间距分别为10m和5m。
在满足相关防火规范的前提下，电厂设置一座96m×66m×12m干料棚，可储存燃料约2890t，满足锅炉燃烧4天左右所需。
露天燃料堆场采用“分区堆放，相对集中”的原则，参照华电宿州生物质能发电厂模式，进行大类分堆进行堆放，尽可能扩大露天料场的面积。露天燃料堆场区根据场地和道路情况，设置大小不等的露天料场7座，面积共计约35000m2，储存燃料可供锅炉燃烧31天左右。以上存量系按保守计算考虑，实际堆料时，存量会大于此数据。此外，厂内尚有约3500m2的临时堆灰场，待电厂正常运行后可转为露天料场，增加至少3天以上燃料存量。堆场之间设置7m宽的环形通道，堆场内采用推土机、装载机等设备辅助作业并向上料系统给料。另外结合燃料运输出入口布置了燃料管理室、待车区和汽车衡(一重一空)等设施。
3.燃料堆场的交通运输
生物质燃料种类繁多，全部通过公路运输，运输至厂内的燃料有袋装、打捆、散料等多种形式，运输车辆的种类和数量复杂，如大型车辆集中运输和农家的拖拉机等小型车辆分散运输等。所以为燃料堆场区域组织合理的运输路线至关重要。
电厂锅炉日耗燃料720t，公路日来料不均衡系统取1.2，则公路的日来料量为864t，按车辆载重8t计，每量车装载5t燃料，日最大进厂运料车辆约173辆。按一辆车过一次地磅称重和检测耗时3分钟计算，每量车需过一重一空2次地磅，173辆车共耗时8.7小时。
另外主厂区内还有锅炉灰渣的运输需求，30MW机组日运行按22.5小时计，灰渣量为110.48t/d，其中灰量为88.43t/d，渣量为22.05t/d。灰车载重量按20t，渣车载重量按10t，可知日运灰车辆约4.4辆，日运渣车辆约2.2辆。
因此每天进出燃料堆场区域的车辆约为180辆，360车次。以上数据是按照标准车辆载重计算，若实际运行时常有小型农用车进出送料，则车辆数量会更多。结合燃料运输入口设置了待车区，即称重前的汽车等待空间，防止出现在运料高峰时段因称重不及时引起运料车排队，防碍市政道路正常运输的现象。
送料车从12m宽的进厂燃料运输道路进入厂区后，直接可到入口前50m处的汽车衡处称重。汽车衡所在的厂内道路宽23m，行车空间比较大，称重后即可顺着7m宽的料场环形通道行至堆料区卸料，露天燃料堆场下为混凝土硬化地面，方便送料车倒运。卸料完毕再次行至汽车衡处称重后离开电厂。汽车衡两侧均设置了4m宽道路，不需称重的其他车辆可从旁边支路绕行。
4.燃料堆场区的铺砌方式
（1）同类工程调研情况
关于燃料堆场铺砌方式，主要有以下几种方式：
干料棚主要有两种类型：一是全封闭的料棚，混凝土地面；二是半露天的料棚，四周没有围护结构，混凝土地面。
露天燃料堆场地坪主要有两种类型：一是原土碾压密实；二是混凝土地坪。
表一列出了国内外生物质发电厂场区铺砌形式的排列组合。
表一生物质发电厂场区铺砌形式
（2）优化方案
根据上料系统特点，本工程设置一座半露天干料棚，混凝土地坪。关于露天燃料堆场地坪，考虑原土碾压密实地坪和混凝土地坪各有优劣：原土碾压密实地坪造价低，但设备推料和取料时易把泥土、石子等带起，增加燃料的含泥（石）量；混过凝土地坪避免了上述缺点，排水速度也比较快，但是造价较高。综合考虑上述优缺点，露天燃料堆场建议采用混凝土地坪。由于堆场面积较大，相对于原土碾压密实地坪，采用混凝土硬化地坪需增加约400万造价。
5.燃料堆场区的竖向排水
（1）同类工程调研情况
桐城、五河2×12MW生物质发电厂的露天燃料堆场，道路采用郊区型，平路牙，路边设置排水沟，堆场比道路高约300mm，通过纵坡将水排至排水沟，最后汇至尾部积水坑，坑内有过滤设施，过滤后采用管道接往厂外排水管网。
（2）优化方案
竖向排水可采用城市型道路＋暗管排水和郊区型道路＋排水沟两种方式，在排水效果上没有本质的区别，但是相对于暗管，采用排水沟具有以下优势：雨水里易夹带燃料造成排水系统堵塞，排水沟更容易清理；排水沟造价低；排水沟上盖成品铸铁盖板，同样可以达到美观的效果；料场场地本身有坡度，排水沟可顺坡设置，沟深不大。
因此排水沟可以很好的解决场地排水问题，而且露天燃料堆场不是电厂的生产核心部分，宜以简单实用为原则，故电厂竖向排水推荐采用郊区型道路＋排水沟方式。具体布置方式为：燃料堆场区域场地排水顺应场地平整坡向，采用平坡式布置形式，道路采用郊区型，堆场场地比道路略高，堆场分区域设纵坡，场地雨水采用自流方式排放，堆场和道路之间设置排水沟，沟底设纵坡，排水尾部设置雨水分离池，池内有过滤设施，采用管道接往电厂外部管网。
6、结论
生物质电厂的燃料特点决定了燃料堆场的平面布置、交通运输、铺砌方式和竖向排水方式，本文提出的优化方案可以减少生物质电厂的投资，提高电厂的安全运行，但仍需经过电厂投运后的检验并不断总结完善。
参考文献
[1]中国电力工程顾问集团东北电力设计院，秸秆发电厂设计规范(征求意见稿)，GB500XX-200X
【关键词】电化学燃料电池电极反应式
【中图分类号】633.8【文献标识码】a【文章编号】1006-5962(2012)04(b)-0135-01
电化学知识是高中化学选修《化学反应原理》中的重要考点之一，也是每年的高考中必不可少的一部分，原电池、电解池是出题的重点，而且是最容易可以和其他的部分综合起来考察，所以考题的难度一般都比较大，也是学生在解题中最容易混淆的部分。所以要加强这部分知识的熟练程度，同时从考题中注重知识的理解程度是拿分的重要保证。在这类题目的考察上，燃料电池的考察正在发生很大的变化。
1解题必备知识点
正负极是根据物理学上的电极电势高低而规定的，多用于原电池。正极电极电势高，是流入电子（外电路）的电极；负极电极电势低，是流出电子（外电路）的电极。
1.1书写电极反应的四原则
1.1.1加减原则:根据得失电子守恒，总反应式为两个电极反应式之和。若已知一个电极反应式，可用总反应式减去已知的反应式，得另一电极反应式。
1.1.2共存原则:因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+参加反应。
1.1.3得氧失氧原则:得氧时，在反应物中加H2O（电解质为酸性时）或OH-（电解质溶液为碱性或中性时）；失氧时，加H+或H2O。如“钮扣”电池以KOH为电解质溶液，其电池总反应式为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，负极ZnZn(OH)2，根据得氧原则，负极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2。
1.1.4中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。如银锌电池、铁的吸氧腐蚀、以铝、空气、海水为材料组成的海水电池等。
1.2基础书写步骤
1.2.1书写总反应式
如甲烷燃料电池以KOH为电解质溶液时，总反应式CH4＋2O2－8e－+2KOH＝K2CO3
1.2.2燃料电池电极方程式的书写
电极反应式直接从总反应式中找，1molCH4失电子生成CO32-，电子数可以从2mol氧气的得电子数去找，两者相等。
1.2.3平衡两边的电荷数，注意电解质溶液的酸碱性，两边可以加H+、OH-、H2O，负极反应式：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
1.2.4写完一极以后，可以根据总反应式减负极反应式得正极反应式：2O2+4H2O+8e-=8OH-。
2几种新型燃料电池反应
燃料电池多是用甲烷、甲醇等有机物作为负极反应物，正极一般为氧气，这种题目要抓住总反应式，相对来说比较容易写出电极反应式，因为书写时要考虑到电解液对反应产物的影响，对于反应的整体上也就有了更深的了解。
燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段，关于它的研究和应用正以极快的速度在发展。我们的题目中燃料电池随之发展，除了氢氧质子交换膜燃料电池，还有熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、金属空气电池等等。这些电池反应主要注意产物与电解液的反应。
2.1氢氧质子交换膜燃料电池
比如09年江苏12题，图中给出质子交换膜隐含着溶液为酸性。
所以负极电极反应式为
C6H12O6＋6H2O－24e－＝6CO2＋24H＋
2.2熔融碳酸盐燃料电池
例：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
总反应式：2CO+O2=2CO2。正极反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-
负极反应式：2CO+2CO32--4e-=4CO2（CO+CO32--2e-=2CO2）
2.3固体氧化物燃料电池
例：一个电极通入空气，另一个电极通入C2H4，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传递O2-。
总反应式：C2H4+3O2=2CO2+2H2O。
正极反应式：3O2+12e-=6O2-（O2+4e-=2O2-）
负极反应式：C2H4+3O2-+12e-=2CO2+2H2O
2.4金属空气电池
扣式锌—空气电池中的阳极是将锌粉与电解质混合做成的胶冻，而阴极是加入催化剂的碳极。阳极中的电解质是一种导电性良好的氢氧化钾水溶液。在电池壳体上有一个孔，空气中的氧能通过它进入阴极，并在碳表面上被还原成氧离子。与此同时，阳极中的锌被氧化。
空气进入电池，发生如下电极反应：
总反应：2Zn+O2=2ZnO负极反应：Zn+2OH-—2e-=ZnO+H2O
正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
这几类是燃料电池出题的新的方向，而且巧妙地将燃料电池与热化学方程式、阿伏伽德罗定律甚至化学平衡等知识一起进行了综合考察。但是万变不离其宗，最基础的还是氧化还原反应，所以在学习中主要观察到电解液的变化，将总反应式写对，电极反应式就迎刃而解了。（如11年四川29题）
参考文献
[1]人民教育出版社《高考电化学解题策略》黑龙江省庆安一中孙秀民.
[2]高中化学新课程标准.
[3]2009年江苏高考试题.
[4]2011年四川高考试题.
(一)化石能源储量及开采情况
化石能源(石油、天然气和煤炭)是经济社会发展和提高人民生活水平的物质基础。世界化石能源的剩余探明可采储量为9000亿吨油当量(toe)。其中，石油和天然气均为1600亿toe左右；煤炭储量最为丰富，为6000多亿toe。
石油资源分布极不均衡。中东、俄罗斯和非洲的石油探明可采储量占世界总量的77％，是世界商品石油的主要来源。亚太地区的石油探明可采储量和消费量分别占世界总量的3.3％和30％。中国相应的份额分别为1.3％和9.3％，是石油资源相对短缺的国家。
石油是重要的化石能源资源，在全世界一次能源消费结构中，石油所占的份额中约为40％左右，是形成现代工业和促进经济增长的动力。
煤炭是古老的燃料，从19世纪60年代开始大规模开采、使用。至今，在中国、美国等一些国家中，煤炭仍用作主要的发电燃料。中国是煤炭资源丰富的国家，煤炭仍然是主力一次能源，份额保持在70％左右。
为提高使用效率、减少排碳和对环境的污染，煤炭应用的创新方向是发展洁净的煤炭技术和煤炭液化、转化技术，生产运输用液体燃料和化工产品。
(二)石油消费情况
世界石油年消费总量近40亿吨，工业化国家(经合组织和俄罗斯)的消费量占62％；占人口大多数的非工业化国家(新兴市场经济体)，石油消费量仅为38％。
美国是石油消费量最多的国家，年消费量为9.4亿吨，相当于其他5个消费大国(中国、日本、德国、俄罗斯和印度)消费量的总和；人均石油消费量3吨多。中国的石油消费量为3.6亿吨，人均消费量较低，仅为0.28吨左右。
不同国家的民用、商业和工业的能源消费量和消费品种均各不相同。交通运输部门的能源消费以石油产品为主，石油总消费量中约有70％用作运输燃料油，此份额的多少各国均不同。在氢燃料和燃料电池汽车大规模进入市场之前，这种消费形势将不会有太大的变化。
中国是经济快速增长、尤其是以制造业为主的发展中国家，为了给生产厂增加原材料和能源供应，运输服务功能就需要加强。人均收入提高之后就会促进道路和航空运输服务的发展。近年来，中国运输、邮电和仓储的石油消费量约占石油总消费量的25％左右；中国仍然是人均燃料油消费量较低的国家。随着汽车数量的增长，运输部门的燃料消费量就会相应上升。
美国的年人均运输燃料油消费量2.3吨。欧盟各国平均1.0吨，中国仅为0.08吨。
(三)能源的转型
在人类发展历史中，在能源使用上已经历了好几次能源转型。从使用木材、薪炭为燃料到19世纪中叶大量使用煤炭，20世纪30年代开始向使用石油过渡，目前正在向以天然气为主的方向转变。随着石油资源的逐渐减少，未来三四十年后产量即将达到峰值，此后进入“后石油时代”。在石油资源将逐步被替代的前夕，科学技术界提出了林林总总的替代方案和工艺路线，替代能源课题涵盖了众多的科学领域、技术专业和产业行业。替代能源项目的实施会受到资源、技术、经济和实施条件等因素的约束，需要根据一定的时空条件做出技术经济评估，规划出发展路线。
氢燃料时代：构建以氢燃料为基础的能源系统是一项需要较长时间才能完成的系统工程，包括许多工程技术课题的研发，如原料开发、制氢方法、氢气储存运输技术、氢能燃料电池系统和车辆、氢能安全和氢能系统设施等技术。
发展氢燃料的三大课题是：开发高功率、长寿命、廉价的燃料电池；实现高能量密度的车载与地面氢燃料储存设施；使用可再生能源的廉价制氢工艺技术有待突破。
从使用化石能源为主的时代过渡到氢燃料时代也许需要几十年甚至一个世纪。
对于发展氢燃料仍存在着不同观点。
支持者认为应该接受氢能，因为没有其他有竞争力的运输燃料替代方案。电力、生物质和化石基的合成油替代方案都不可行。
由于燃料电池汽车简化了汽车的机械、液压转动系统和生产工艺；汽车制造商就会接受燃料电池汽车技术。汽车主了解燃料电池汽车具有加速快、行车安静、维修量小等特点之后也会接受这种新型汽车。
反对氢燃料人士认为“氢能是黑色的”，因为它目前主要来自煤炭等能源。发展氢能不能迅速解决能源、温室气体问题。发展汽车用燃料电池和氢气的系统设施还面临许多技术、经济的障碍。
总之，氢燃料作为替代石油产品在节约燃料、减少温室气体排放和改善汽车性能等方面均有优点。尽管对发展氢燃料仍有争议、又难确定推广日程，及早做出发展规划和经济论证是有意义的。
(四)石油替代
世界石油资源量终将逐渐减少以致最终枯竭，石油资源匮乏是人们关注的热点问题。对于石油产量到达峰值时间，不同学者提出了各种不同论点。一些学者曾预测世界常规原油生产的峰值将在2010年到达，有的则认为常规石油产量可持续增长20--30年或更长时间。按照目前石油年产量和年增长速率预测，当石油年产量达到峰值(60亿吨)后，产量就将逐步下降。
总体形势是：(1)勘探、钻采技术进步可将更多的石油资源开发成为探明可采储量；(2)非常规石油(包括油砂沥青、特重原油和油页岩等)储量丰富，开采、炼制技术不断进步，将补充常规石油的不足；(3)替代燃料生产技术(包括风能、太阳能、生物质能等可再生能源及核能的推广应用)、非常规石油资源开采及其加工技术、天然气制油(GTL)技术、煤炼油技术(cTL)、生物质制油技术(BTL)等的发展和应用将可逐步替代部分石油资源；(4)燃料使用技术和节能技术的进步将减缓石油消费的增长。
从目前石油生产形势看，约有63个产油国的产量处在峰值后期，35个国家尚未达到峰值。世界石油产量达到峰值的时间取决于石油消费的年均增长率和科学技术的进步等条件。较高的石油资源基数会推迟峰值产量到来的时间。近几十年来，石油资源基数不断攀升，已从上世纪40年代的820亿吨，升至2000年美国地质勘探局(USGS)估算的最高值5310亿吨。
尽管石油产量的峰值有可能于本世纪中期出现(可能会推迟)，但如不未雨绸缪，届时必定会m现全球性的能源危机。人们应该认识到：至本世纪中期(2050年)，尽管石油资源将逐渐减少，如果及时、积极地采取应对措施，在石油产量达到峰值之前解决石油替代问题，那么石油资源匮乏问题将得到一定程度的化解。
中国油、气资源相对短缺，发展替代能源尤其具有重要意义，也是解决能源问题的根本途径。除了具体项目的实施需经反复地技术经济论证之外，具体发展方针、工艺路线更需要高层决策者根据国家资源条件、技术发展状况，高屋建瓴地从国家的长远规划角度和可持续发展理念出发，预测到替代能源方案三五十年的发展前景，进行统筹安排、制定替代能源发展
战略和路线，实现能源转型。
本文试图以我国资源、技术条件为基础，就发展运输燃料的宏观经济评估问题做一探讨。根据国内石油用途及使用情况，论述内容以运输燃料的替代为重点。结合我国的国情和资源状况，着重介绍煤基和生物质基的替代燃料生产技术和交通运输工具及其节能问题。抛砖引玉，供有关领导和决策者参考，其中涉及到的具体技术课题，请参阅笔者编著、即将由中国石化出版社出版的《石油替代综论》一书。
二、宏观评估的基准
(一)原料资源及其可得性
生产替代燃料的原料种类繁多，性质各异、可得性也不同。必须衡量资源量及可供应量等做出评估。
煤炭资源：中国是煤炭资源较为丰富的国家，国土资源部公布的煤炭探明可采储量为2040亿吨。全国煤炭预测资源量约为4.55万亿吨。但我国又是人均煤炭拥有量偏低的国家(中国和美国的人均煤炭拥有量分别为160吨／人和800吨／人)。
中国的煤炭消费以发电、供热(占50％)和工业用煤(包括炼焦、建材等占40％)为主；民用、农业、商业和交通运输用煤占10％。
国民经济高速发展，使煤炭消费量迅速增长，煤炭年产量已增至26亿吨。
发展煤制油(CTL)产业，需耗用大量的优质煤炭原料(每生产1吨运输燃料油，约需耗煤4吨)，应根据发电、工业和服务业发展的用煤量来综合规划替代燃料生产的煤炭可供应量。
天然气资源：是生产替代燃料、氢燃料的重要原料，我国的天然气资源相对较少。
生物质资源：包括谷物和油料植物、木质纤维素秸秆和能源作物。数据显示：中国乃至亚洲均为可再生能源(包括生物质、太阳能、风能、地热和水力)短缺地区，人均拥有量仅为100公斤(世界人均值为300公斤)。中国农业、林业生物质废料资源不足、也未建成生物能源产业。有合适水资源的荒漠地区可发展生物质能源的种植。
生产燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均为农作物，不仅占用良好耕地、光合效率也低。我国的人均粮食、油料占有率均较低(人均粮食占有率仅0.38吨／人・年)，所以玉米生产乙醇和食用植物油生产生物柴油均不应是替代燃料发展方向。
中国农作物秸杆资源量约为6亿吨。扣除饲料、还田用肥料等，可供作能源资源量约折合标准煤1.7亿吨，林业废料约折合标准煤3.7亿吨。
甜高粱制乙醇是开发中的技术。茎杆中的糖分可发酵生产乙醇，榨汁后的纤维素和半纤维素也可用作生产乙醇原料。
生产薯类作物地区可以发展薯类制乙醇技术，用木薯制乙醇每亩地可产乙醇0.2吨。除了薯类的前期预处理过程与玉米原料不同外，其他工序均相近。薯类发酵的残渣营养价值较低，通常用作沼气或肥料。加工薯类淀粉的水耗量较大，污水处理难度较大。
(二)能耗与能效率
替代石油生产过程的能耗是重要的经济指标。
煤直接液化为高压高温操作、生产流程长。水电等公用工程和氢耗量均较高，生产过程综合能效率为50％左右，即使用2吨一次能源(煤)最终转化为1吨油品。
煤间接液化采用一次通过式合成流程、与联合循环发电技术相结合的联产流程是生产运输燃料油的优化路线。联产合成油的IGCC电站系统可以提高能效率(达到52％--55％，常规合成仅为42％左右)，并可降低建设投资和生产费用。
目前玉米生产燃料乙醇的能效率已达1.34。每生产1公斤高热值的燃料乙醇需消费化石能源0.34公斤(包括玉米耕种、玉米收获、乙醇生产和燃料乙醇分配)。
生物柴油的能效率为1.313。即每生产1公斤能量的生物柴油需消费化石能源0.313公斤。
所以严格说，目前的生物燃料并非完全的“绿色燃料”。
(三)环境影响与温室气体(GHG)排放
用碳基化石能源生产替代燃料造成的温室气体排放量超过原油炼制过程。以煤炭生产合成油为例，煤炭中约70％含碳在合成过程转化为CO2排入大气中，造成温室气体效应。即使采取CO2回收或填埋技术后，也仍有约10％含碳未能回收而排入大气中。
在CTL生产流程中应考虑CO2回收、利用，以解决温室气体排放问题。CTL生产过程中增加碳回收将导致过程的能效率降低2％--3％，生产成本约增长25％。建设投资也将相应增加。
以CITL为例：每吨合成油的碳排放量2--2.4吨(联产电力的合成油厂，碳排放量约相当于进料含碳量的72％--77％。CO2回收系统的碳扑集量约相当于原料煤含碳量的70％)。
替代燃料生产过程还可能造成大气污染物的排放，对局部的环境和居民健康构成危害。例如：硫氧化合物(SOX)扩散范围可达几百公里。形成“酸雨”危害土壤和农作物生产。澳大利亚曾计划发展大型油页岩工业项目，由于未能解决二恶英毒害防治问题而被迫搁置、停建。
(四)建设投资
煤炭直接液化或间接液化工厂的单位油品(吨/年)的建设投资约1.2万元，炼油能力为500---1000万吨／年的燃料型炼油厂，单位生产能力(吨/年)的建设投资约在1500--2000元。据此估算，与投资有关的折旧费、维修费用和保险费等项均相应增大，煤制油项目的固定成本约为炼油项目的6倍。
煤直接液化过程包括高苛刻度的加氢过程和大量的固体物料破碎、研磨过程；水电等公用工程能耗为20公斤／吨产品，使生产成本增高。
宏观而言，CTL项目应包括相应的采煤、铁路运输、供电及供水等公用工程设施，综合投资费用就更高了。
(五)生产成本与价格
替代燃料的生产成本与原料价格、公用工程消耗量和建设投资密切相关。由于CTL是投资密集的工业，不仅固定成本会相应增加，税率和资金回报率也应相应增加，才能促进资金积累和鼓励投资信心。考虑这些因素，CTL的投资利润率应不低于12％。
上述增加成本因素必然导致替代燃料价格上升，对石油燃料的竞争力降低。
(六)占用土地
多数生物质能源是靠光合作用、摄取太阳能获得的。发展生物质原料生产需占用大量耕地或开垦荒漠土地。就土地的“能量收获密度”而言，不同产品差别很大。粮食生产乙醇的转化效率低：单位耕地面积的乙醇产量差别很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3吨／公顷。
每生产1吨生物柴油占用耕地面积(公顷)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕榈油：0.2。
黄连木每亩地可产生物柴油60公斤(产1吨油需占地17亩)，麻风树果可产生物柴油180公斤(产1吨油需占地5.6亩)。
微藻生物柴油每公顷可达到40--60吨产量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但对日照强度和二氧化
碳供应有特定要求。
(七)水资源
替代燃料生产过程需耗用一定量的水资源。直接液化CDTL的耗水指标为7--8吨／吨生成油；间接液化CITL的耗水量指标为8--10吨／吨生成油。若包括原料煤的水洗，则总耗水量可达10--12吨／吨生成油。水资源也是发展CTL工业的制约因素。中国北方是水资源短缺地区。
微藻生产生物柴油，在微藻培育过程需要补充水，可使用盐碱水或海水等非饮用水源，取决于藻类的品种。在荒漠地区发展微藻生物柴油尤其需要考虑水源问题。
三、石油替代方案
运输车辆的能耗与客货运输量、车辆的效率、使用燃料种类有关、提高运输车辆的效率对于节约燃料、减少温室气体排放均具有重要意义。
替代燃料的发展路线应与汽车发动机和汽车发展趋势相适应。从使用内燃机汽车、推广混合动力汽车(HEV)到未来的燃料电池汽车是必然的发展趋势。这一发展时程要经历较长时间和逐渐的过渡。因此，不同时期需要有不同的替代燃料发展路线。最先是解决汽、柴油和航空燃料的替代；然后是为推广插电式混合动力汽车(PHEV)或电动汽车提供电力；最终则是为燃料电池汽车提供氢燃料。
改进、提高运输车辆效率的节能效应是显著的。例如：常规内燃机汽车通过改进发动机系统、传动系统、机泵负荷、驱动系统和减低车身重量等就可提高汽车的行车效率。汽车内燃机的均匀充气压燃技术可大大节约油耗。推广HEV汽车和发展燃料电池汽车的节油效应更为显著。1公斤氢燃料就约相当于8升汽油。
按照油箱到车轮(TTW)表示的运输过程能量效率计算：常规火花塞式的汽油内燃机汽车的TTW效率为16.7％；混合动力汽油内燃机汽车为20.7％；可使燃料经济性提高24％。未来的氢气燃料电池汽车可按40％计算；燃料经济性约可提高150％。
生产替代燃料的原料包括煤炭、天然气、生物质、太阳能、风能、核能等。不同发展时期的使用的替代燃料有：液体替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是电力，最终是使用氢燃料。
以下按不同的原料(煤炭、天然气和生物质等)生产各类替代燃料工艺方案的宏观经济性论述如下：
(一)煤炭
在内燃机汽车时代，用煤制油技术生产液体替代燃料的两种工艺均有在进行产业化示范的项目。国内具备了煤制油技术的工程设计和建设能力
在油价较高、煤炭价格相对较低的条件下，在煤资源丰富地区适合建设煤制油工厂。
煤制油是投资密集的产业，还需要配套建设相应规模的煤矿、交通运输和公用工程系统设施。全系统的综合投资可能高于深海天然石油、非常规石油的开发，做好CTL建设项目的综合宏观技术经济论证是必要的。
煤制油过程造成了温室气体排放效应，需要采用CO2回收和埋存技术以减少排碳。建设减排设施将降低过程的能效率，还将导致每吨油品增加上千元的减排费用。
1、煤直接液化(CDTL)技术
国内建设的CDTL项目，在工艺流程、工艺设备和控制技术等方面均有改进和创新；已进展到大型工业示范阶段。
CDTL为高压加氢技术，工艺特点是使用高压、高温工艺设备，操作条件苛刻；耗用大量氢气。汽油质量好、柴油十六烷值低，需经过调合才能出厂
2、煤间接液化(CITL)技术
国内正积极推动CITL技术的产业化，已建设了3个示范厂。
主要优点：生产洁净的成品油、柴油质量好；生产费用低于CDTL，适合于在生产过程中回收C2。
主要缺点：工流程较长；能效率较低(常规流程42％，联产电力较高、约50％--55％)，石脑油不适合制造汽油，而适合用作裂解(生产乙烯)的原料。
由整体燃气化联合循环(IGCC)发电与合成工艺组成的油一电联产系统可扩大生产规模、提高系统能效率(55％)，相应降低建设投资。
发展合成油工厂的几个技术问题：
①由大型煤气化炉、先进合成技术和IGCC发电系统组成的联合工厂在工程建设和生产运行上均缺乏经验。
②联合工厂耗水量大，(用水指标约为8--12吨／吨合成油)，污水处理和对地下水源污染问题也值得关注。
③煤矿规模应与合成油工厂配套，生产规模为年产合成油300万吨合成油厂，年耗煤量为1500---1600万吨(包括发电和燃料用)，需要配置大型煤矿基地。国家应根据资源条件配合电厂扩建考虑建设油电联产企业。
④温室气体排放问题：每吨合成油的碳排放量2--2.4。
3、煤电为电动车提供能源需要采用洁净的煤燃烧技术提高发电的效率。IGCC煤发电技术的能效率达40％。建设投资较高(约8000元／kW)
4、煤制氢：在氢燃料推广初期将以煤制氢为主要方式。采用先进技术的大型煤制氢工厂，氢燃料成本就可降到燃料电池汽车可接受的水平
(二)天然气
近年来我国天然气资源量有了较快增长。但是，目前国产天然气量和进口液化天然气数量仍不能满足城市民用燃料和调峰发电的需要。考虑到资源可得性和原料价格等因素，应慎重评估建设天然气制油(GTL)项目的技术经济可行性。
(三)生物质
在内燃机汽车时代，生物质替代燃料的主要发展路线为燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物质制油等项。
1、燃料乙醇
(1)纤维素生物质生产燃料乙醇。纤维素(如秸秆)制燃料乙醇技术：用农业秸秆或能源作物生产燃料乙醇可望于5--10年内实现工业化。纤维素制乙醇的技术课题是提高纤维素水解效率、降低纤维素酶的成本、开发木糖发酵用的微生物菌种和优化生产过程，如果这些关键技术能在今后10年内取得突破性进展，2022年将有可能达到替代率达到20％的水平。开发中的技术包括：
①开发水解用的纤维素酶：纤维素酶是由具有不同功能多种酶的重组体。美国研发目标是降低酶的生产成本(把酶的有效成本从170美元／吨乙醇降低lO倍，达到17美元／吨乙醇)、提高酶的比活性。近期把纤维素酶的比活性提高3倍(相对于Trichodermareesei系统)，最终目标是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我国也应制定相应的目标。
②糖类发酵用的微生物：为了实现秸秆生产乙醇技术的工业化，需采用DNA重组技术开发出一种新的微生物重组体，以便可以同时将葡萄糖、木糖和阿拉伯糖发酵为乙醇。研究发现：植入几种DNA基因体的发酵单胞菌可以同时进行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的发酵。已经开发出了具有乙醇产率高、可在低PH值条件下发酵、副产物产率低的菌种；适合于工业生产使用。
③联合流程：为了将纤维素生物质完全转化为乙醇需要采用联合发酵流程。使用可以同时将葡萄糖、
木糖和阿拉伯糖发酵为乙醇的微生物，在生产上可降低耗电量；减少冷却水用量；将发酵罐生产能力从2.5克／升小时提高至5克／升小时，从而可以大大降低发酵罐的容量，降低建设投资。
(2)粮食生产乙醇不是发展方向，这是因为：粮食作物的光合作用的效率低；粮食生产乙醇的转化效率低：单位耕地面积的乙醇产量(吨／公顷)：甜高粱为4.0；甘蔗为3.1；玉米为1.3；中国的可耕地面积少，人均粮食水平偏低(仅约为0.38吨／人・年)。
(3)其他原料：非粮乙醇生产技术研发现状。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐涝耐盐碱等特性。每亩地可收获鲜茎杆4--5吨。茎杆的榨汁作为发酵制乙醇的原料。目前，茎秆的储存、防止霉化变质和木质纤维素利用等技术问题尚未解决。薯类：在盛产薯类地区可适当发展燃料乙醇的生产。
2、生物柴油
2006年世界生物柴油总产量约为750万吨，相当于680万吨(油当量)。
生物柴油的原料种类繁多。除了食用植物油外、发展木本油料作物、回收餐饮废油等非食用油资源是发展生物柴油的方向。发展生物柴油工业，需要为副产甘油开发新的用途。生产环氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供选择。
植物油经过加氢处理生产绿色柴油是第二代生物柴油工艺。产品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烃等特点。国外已建成了工业生产装置。此类装置适合于建在炼油厂内部以充分利用已有的供氢和水电供应设施。
10万吨／年生物柴油工厂的建设投资约3亿元左右，折合单位能力的建设投资指标为3000元／吨／年。
以大豆油为原料生产生物柴油工厂的生产成本与植物油原料价格密切相关。大豆价格为3000元／吨和4000元／吨时，生物柴油生产成本分别约为4700元／吨柴油当量和5100元／吨柴油当量。
3、微藻柴油
美国等国家已经对微藻生产生物柴油课题进行了近30年的开发研究，经过实验室和户外研究，已经在优选藻类品种、光合作用机理、培育方法和条件、培育水池构造等方面取得成果。一些公司正在积极从事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反应器”的开发，推动微藻柴油的工业化生产。
微藻生产生物柴油的工业化取决于地区拥有的资源条件、微藻生产技术和工艺设备的开况。
资源条件主要包括：气候和日照条件、C2和营养物的来源；微藻柴油工厂应靠近炼油厂、发电站、油田天然气田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育过程需要补充水，可使用盐碱水或海水，取决于藻类的品种。
微藻培育：培育微藻设施已经研制了光生物反应器和露天培育水池两种方案。在建设投资和运行上各有优缺点，均处于研究、开发阶段。尚未进入工业示范阶段。
微藻生产技术包括微藻收获、生物质干燥、提取生物油等过程，均为开发中的技术。
微藻柴油的主要优点是单位土地面积产率比用植物油生产柴油高出几十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面积的开放式培养池或密闭式光生物反应器，需要巨额投资。
4、生物质制油(BTL)
国外已开发成功了木质纤维素两段气化生产合成气技术，并已建成了合成气生产运输燃料的示范装置。
生物质制油包括生物质气化和合成2个工序，系统热效率较高(50％--55％)。但生物质原料的集运困难，考虑适宜的原料收集半径，BTL生产规模以年产生物油≤10万吨为宜。BTL单位投资约为1.5--1.8万元／吨／年，高于CTL。
5、生物质发电厂
规模为25--50MWe热效率(28％)，远低于大型IGCC燃煤电厂。建设投资也高于后者。
生物质发电改为煤一生物质混烧具有减少排碳效应，是更适宜的组合。
四、对比方案
石油替代的宏观规划存在诸多的不确定因素，除了应反复论证、及时修订外，尤其需要根据资源、工艺路线和目的产品等条件做出不同方案的横向比较，才能得出较为切合实际的发展方针、路线。
许多一次能源(如煤、天然气、生物质和微生物)都能通过CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技术路线转化为烃燃料，但它们同时也可是发电(CTE、GTE、BTE)的原料。从而可组成不同的横向对比方案。例如：既可引出诸如煤发电一生物质制油与煤制油一生物质发电的两组宏观对比方案。又可引出(用太阳能的)微藻制油一煤发电与煤制油一太阳能发电两组宏观对比方案。另外，电力汽车的能耗低于内燃机汽车，于是，从原料煤开始，可以有煤制油、煤发电两组对比方案，从中可以看出发展电动汽车对社会和消费者的节约效应。实例说明如下：
(一)煤或生物质交叉生产电力或运输燃料
设定煤制油―生物质发电和生物质制油―煤发电两组方案。煤制油和生物质制油规模均为年产运输燃料油100万吨；或是用煤、生物质为发电燃料，进行两组方案的对比。原料年消耗量分别为：煤炭330万吨，生物质原料600万吨。综合比较主要结果如下：
能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物质发电能效率(28％)低于IGCC燃煤发电(40％)：
建设投资：BTL规模较小，单位建设投资比CTL高(约20％)。原料煤量同等的CTL31)--投资(140亿元)高于煤IGCC发电厂投资(110亿元)；
生产规模：生物质大规模集中运输困难，BTL只能到年产10万t级规模，生物质发电厂规模在25--50MWe之内；
环境效应：CTL的温室气体排放率为石油炼厂的1.8倍，煤―生物质联合制油(CBTL)的GHG排放率仅相当于原油炼制过程的20％，故环境效益好于CTL；
生物质发电改为煤―生物质混烧也是合理的组合。
(二)电动汽车和汽油汽车的能效率对比
实质上是CTL-煤发电的能效率对比。
HEV汽车可将回收的动力转化为电力再利用，插电式混合动力汽车(PHEV)可直接用电力替代汽油。若常规内燃机汽车每百公里耗油量按7.2升计、电动汽车耗电量按18kWh计，则相应的油-电当量为：2.5kWh电力可替代1升汽油。
若汽油和电力均为来自煤炭，上述事例既说明先进交通运输工具的节能意义，又表明不同煤炭利用路线的经济性。说明如下：
暂按4.0kWh电力替代1升汽油计算，即5.4MWh电力(即1kW装机容量)相当于1吨汽油。可以就CTL和煤发电两条工艺路线，从原料消耗和能效率、投资和社会效益等方面对比，生产同等数量燃料的效果作出如下比较：
煤耗和能效率：CTL生产1吨燃料需耗用标准煤3.5吨，综合能效率为45％；IGCC煤发电生产5，4MWh电力耗用标准煤1.8吨，能效率为40％；生产等量运输
燃料的耗煤比率为制油：发电=1：0.51。建设投资：CTL工艺，1吨生产能力的建设投资约为1.4万元；1KW发电能力的IGCC电厂建设投资约为0.8万元；燃煤电厂投资大大低于CTL技术。
消费者收益：驾驶PHEV汽车按每年节约汽油0.5万元、支付电费0.24万元，净节约燃料费0.26万元；购车差价按2万元计算。则增加购车费的静态回收期达8年。为推动“以电代油”，国家应实施购买PHEV汽车的优惠政策。
环境效应：PHEV汽车可实现零碳排放。GHG效应优于汽油车。
(三)2种原料―2种产品交叉方案
太阳能是地球一次能源的唯一来源，可采用塔式集热技术发电、也可为微藻生物柴油的生产提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技术生产燃料油的原料、也可用作IGCC技术的发电燃料。这就可组成煤制油―太阳能发电(方案甲)和微藻柴油―煤发电(方案乙)两组对比方案。
以年产替代燃料100万吨为基准，CTL制油和发电用煤量相等。设定太阳能集热发电规模与煤发电相等。进行此两组方案的技术经济比较。主要结果如下：
a)相同煤加工量的煤制油投资(140亿元)高于IGCC煤发电(110亿元)。
b)煤制油能量转化效率(45％)高于IGCC煤发电(40％)；但如上所述，电代油具有节能效应。
c)太阳能塔式集热发电按峰值计算达70GWP，折合年均20GW，投资高(280亿元)(应还有降低空间)；微藻柴油尚未建成工业装置(全部按高效的光生物反应器估算投资约为300亿元)。两者的投资均为数量级估算，投资额接近。
d)同等规模的微藻柴油工厂建设投资大大高于CTL。
e)微藻柴油―煤发电组合方案有利于电厂烟气的C02利用。
f)太阳能集热发电、微藻柴油均需占用大量土地。适合于建在光照条件好、地势平坦的荒漠(微藻需有水源)地区。
g)根据数据粗略估算；方案甲的经济性好于方案乙。
五、小结
1、煤制油技术基本成熟，是正在进行产业化示范的技术。煤制油的发展规模受到煤炭的可供应量(煤炭是发电和工业的重要燃料；我国煤矿产能已位居世界第一)和石油价格趋势等因素的约束，只能适度发展。在地区规划的基础上宜通过论证及早确定全国发展规模，不宜各行其是。预期中远期的石油替代规模约可相当于“一个大庆”。
2、油砂沥青和特重质原油约占世界原油资源总量的一半，油页岩也是重要的非常规石油资源。预计今后20--30年期间，非常规石油生产将有较大的发展以补充常规石油的短缺。预测表明：2030年非常规原油的产量将可增长至占世界石油总产量的10％左右。我国拥有油页岩炼油工业基础，发展油页岩工业需要改进加工、炼制技术，提高生产规模，解决环保技术问题。
3、生物质制油发展规模受资源可得性、资源综合利用等因素的约束。发展生物质能源作物的种植、充分利用生物质废料(秸秆、林业废料、生物垃圾)，在发电、制油和其他用途优化利用、综合平衡的基础上，可考虑用3亿吨原料生产替代燃料0.5亿吨(石油当量)作为中远期的发展目标。
关键词：医用高压氧舱致火原因防火措施
中图分类号：X932文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0248-01
作为现代医疗的高压氧舱，因其对厌氧菌感染、CO中毒、气栓病、减压病、缺血缺氧性脑病、脑外伤、脑血管疾病及术后血运不良等综合治疗中，有着不可替代的治疗作用，正在各级医院得到广泛使用，但随着氧舱火灾事故的频发，死伤人数的增多，造成社会的负面影响极坏。针对这种情况，我们必须彻底弄清氧舱发生火灾的原因，积极采取必要措施杜绝此类事故的再次发生。
1氧舱火灾发生的原因
1.1氧舱运行环境更能引起火灾
氧舱一般工作压力为0.1～0.2MP（表压），氧浓度为25%左右。在这种高压高浓度氧环境中，火灾极容易发生，原因如下。
（1）改善了物质的燃烧性能。如高浓度氧使可燃物的临界着火温度降低、最小点火能减小；高压和高浓度氧使可燃气的爆炸浓度极限范围变宽；高浓度氧使物质燃烧的火焰温度升高，从而加快了燃烧速度等。
（2）扩大了物质的可燃范围。氧舱中的高浓度氧使很多在空气中难燃的物质，在舱中变得可燃甚至易燃。如聚氯乙烯塑料在空气中的燃烧特点是难燃自熄（硬质）或缓燃缓熄（软质），但在氧舱中却很容易燃烧。
（3）增强了物质的自燃能力。氧舱中的湿度一般较大，使其中一些易发生氧化自热反应的物质蓄积热量，升高温度到一定程度就可能自燃着火。一般物质的自燃点随着氧浓度的提高而下降。
1.2氧舱中存在容易燃烧的物质
（1）易挥发性物质。医务人员使用的各种药品如酒精、消毒剂等均含有可燃性气体，这些挥发出来的气体与氧舱中高含氧空气混合形成了易燃易爆性气体。
（2）易燃固体物质。舱内装修材料近年使用的材料多采用非阻燃材料，如非阻燃型聚乙烯或聚氯乙烯塑料及各种木质材料，这些固体物质在高浓度氧环境下易产生大量的强腐蚀性和极毒性烟气。
（3）易自燃物质。供气系统过滤器内的吸附剂是活性碳、棉纱、泡沫等，它们在吸附油类物质并放出吸附热。这类物质容易受热自燃，极大的增加了发生火灾的可能性。
1.3氧舱中容易出现引火源
（1）火花火源。
①静电火花。进舱人员着化纤衣料服装；舱内装饰材料选用非抗静电材料；接地电阻不符合要求等。
②电气火花。舱内置的照明用具、空调、通讯装置未达到防火防爆要求等。
③撞击火花。穿带铁钉鞋入舱，小孩的金属玩具入舱等。
（2）明火火源。病人在舱内用打火机点火吸烟。
1.4氧舱设计制造存在隐患
（1）设计上使氧舱的制冷驱动及电气部分布置在舱内，容易在舱内引起电气火花。
（2）国产氧舱内照明多采用舱内节能型日光灯（约60.9%）照明（有少数日光灯外加一普通玻璃罩）。
（3）吸氧面罩密合不严，氧气泄漏造成舱内氧浓度过高，形成富氧助燃条件。
（4）测氧仪失效，对舱内富氧状况没有报警。
1.5其它因素
（1）安全使用医用高压氧舱的各项规章制度及防范措施不健全，氧舱使用单位未能严格遵守医用氧舱安全技术规范。
（2）操作人员是否经过培训合格后上岗，能否保障安全运行。
（3）很多医院将高压氧舱挂靠在神经内科、康复科或理疗科的门下，而没有单独建制。
2氧舱防火的安全措施
（1）应将氧舱的制冷驱动及电气部分在设计上移出舱外，在舱壁上开孔预焊管件，连接载冷管路固定于氧舱内壁，形成回路，从而避免在舱内引起电气火花。
（2）应在氧舱舱外设发光体，通过透光性良好的导光体，将光线导入舱内。导光体下方一定范围内光照度较强，可满足一般医疗要求，其他部分光线则柔和宜人。根据其原理建议采用外置式照明。
（3）应采用头罩式面罩，减少氧气向舱内泄漏。
（4）应保持测氧仪的有效性，对舱内含氧浓度进行有效监控，超标时进行报警。
（5）应严格控制氧舱内的可燃物。氧舱内的一切器皿、用具和设备等尽量采用不燃或者难燃材料制造；舱体内壁要喷涂无毒防火漆，禁止使用普通漆；不得用聚氯乙烯薄膜等材料做椅面、椅套或台布；除座椅或卧床等治疗用设施外，其它装饰装修均不宜采用；凡用于舱内的任何材料（被褥、服装等）必须为阻燃耐燃材料；严禁舱内带入易燃可燃物品（油脂、松香、硫磺、汽油等）。
（6）应严格消除氧舱内的点火源。舱内电气设备应采用封闭型或防爆型。操作开始时，应先开电源后加压；操作结束后时，应先减压后关电源。这样可以使接通或切断电源时所产生的电火花只在常压下出现。
（7）应检查舱内设备及各连接处必须紧固，防震动，防撞击，以确保不产生火花。
（8）应定期检测舱体和电器系统的绝缘电阻值，确保消除静电，接地保护安全可靠。
（9）应健全安全使用医用高压氧舱的各项规章制度及防范措施，氧舱使用单位必须严格遵守医用氧舱安全技术规范。
认识防火涂料
一提到防火涂料，很多人首先想到的就是防火漆。其实，防火漆只是防火涂料的一种，防火涂料所涵盖的范围要远远大于防火漆。它是防火建筑材料中的重要组成部分，用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延或能隔离火源；用以提高被涂材料耐火极限，延长基材着火时间或增加绝热性能，以推迟结构破坏时间的一种特殊涂料。
防火涂料涂覆在基材表面，不但具有阻燃作用，防止火灾发生，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热性能。涂层的坚韧性、着色性、黏附性、易干性和光泽度也较好。
所以说，防火涂料具有更加广泛和实际的用途。
防火涂料怎样防火
我们知道，燃烧是一种快速的伴随发光、发热、有火焰产生的剧烈氧化反应。
燃烧的产生和进行必须同时具备3个条件，即可燃物质、助燃剂(如空气、氧气或氧化剂)和火源(如高温或火焰)，三者缺一不可。
为了阻止燃烧的进行，燃烧三要素中的所有要素都必须被切断，例如降低温度、隔绝空气或可燃物。
防火涂料就是针对这几点而设计的，其阻燃和防火机理大致可归纳为以下5点：
防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触，延迟物体着火和减少燃烧的速度。
除本身具有难燃性或不燃性外，防火涂料还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。
防火涂料受热后会分解出不燃惰性气体，稀释被保护物体受热分解后产生的可燃性气体，进而达到使之不易燃烧或燃烧速度减慢的效果。
含氮的防火涂料受热分解出一氧化氮(NO)、氨气(NH3)等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度。
膨胀型防火涂料受热后会膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层，封闭被保护物体，延迟热量与基材的传递，阻止物体着火燃烧或减缓物体因温度升高而出现的强度下降。
防火涂料的种类
防火涂料是由基料(即成膜物质)、颜料、普通涂料助剂、防火助剂和分散介质等涂料组分组成的。除防火助剂外，其他涂料组分在涂料中的作用和在普通涂料中的作用是一样，但是在性能和用量上有特殊的要求。
防火涂料的种类很多，按组成成分可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料；按分散介质的种类可分为溶剂型防火涂料和水性防火涂料；按成膜物质的种类可分为有机防火涂料和无机防火涂料；按装饰效果可分为透明防火涂料和非透明防火涂料；按被保护的基材可分为钢结构防火涂料和饰面型防火涂料等。
通常情况下，我们根据用途和使用对象的不同将其分为：饰面型防火涂料、电缆防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料等。
饰面型防火涂料
饰面型防火涂料是一种集装饰和防火为一体的新型涂料品种，当它涂覆于可燃基材上时，平时可起到一定的装饰作用；一旦火灾发生时，则具有阻止火势蔓延，保护可燃基材的目的。
这种涂料的发展经过了两个阶段。初期出现的是以硅酸盐水玻璃为黏结剂的无机防火涂料，此类防火涂料自身不燃烧，遇火时能形成空芯泡层，对可燃基材有一定的保护作用，缺点是隔热性能和耐候性能较差，易产生泛白、龟裂和脱落的情形。
20世纪40年代末期，人们开始着手研制有机膨胀型防火涂料。此涂料的主要特点是防火性和理化性均优于无机防火涂料，涂层遇火时能形成具有良好隔热性能的致密海绵状膨胀泡沫层，可以更有效地保护可燃性基材。与无机防火涂料相比，有机膨胀防火涂料是更有发展前途的防火涂料类型。
电缆防火涂料
我国电缆防火涂料产品的研制始于20世纪70年代末和80年代初，它是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的，其理化性能及耐候性能较好，涂层较薄，遇火能生成均匀致密的海绵状泡沫隔热层，有显著的隔热防火效果，从而达到保护电缆、阻止火焰蔓延、防止火灾发生和发展的目的。
预应力混凝土楼板防火涂料
目前，采用混凝土结构的建筑十分普遍，其中，预应力钢筋混凝土比普通钢筋混凝土的抗裂性、刚度、抗剪性和稳定性更好，质量更轻，并能节省混凝土和钢材。但是，应用较多的预应力钢筋混凝土空心楼板的耐火性能很差，在建筑火灾中，这类楼板均在半个小时左右即断裂垮塌。
由于预应力混凝土空心板广泛用于现代建筑物中作为承重楼板，但其不佳的耐火性，成为贯彻建筑设计防火规范的一个难题。
为了提高预应力楼板的耐火极限，人们首先采取了增加钢筋混凝土保护层厚度的办法，但效果不很明显，反而增加了楼板的质量并占用了有效空间。
我国从20世纪80年代中期起逐步研究和生产预应力混凝土楼板防火涂料。将这种涂料喷涂在预应力楼板配筋一面，遭遇火灾时，涂层有效地阻隔火焰和热量，降低热量向混凝土及其内部预应力钢筋的传递速度，以推迟其升温的时间，从而提高预应力楼板的耐火极限，达到防火保护的目的。
防火涂料环保吗
在环保法规日趋完善、人们对环境污染及自身健康日益重视的今天，我们不仅关心涂料的防火性能，更关心涂料的环保性和安全性。比如，一些挥发性有机化合物含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。这将是今后防火涂料的主要发展方向。
早在20世纪70年代，国际室内空气科学学会就提出了VOC(挥发性有机化合物)概念，科学家已经意识到VOC对环境的污染。日本在1997年即制定了防止大气污染的修正法和化学物质排放管理的促进法(PollutantReleaseandTransferRegister，PRTR法)。我国在1994年颁布了《环境标志产品技术要求》，明确提出环保型涂料在“产品配制或生产过程中不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物”；1996年出台了《大气污染物综合排放标准》；2000年出台了《中华人民共和国大气污染防治法》：2001年又推出了强制性国家标准《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》，明确要求室内用涂料的VOC不得大于200克／升，游离甲醛的浓度不得大于0.1克／升。所有这一切，都对涂料行业提出了全新的要求，那就是必须加快开发不用或少用有机溶剂的涂料，也就是开发所谓“环境友好型涂料”。
现如今，环境友好型涂料主要有：水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。
但由于粉末涂料和光固化涂料有其特殊性，仅水性防火涂料和无溶剂防火涂料具有现实的发展前景。
关键词：空气污染保护环境治理
中图分类号：X38
我国各行各业迅速发展和燃料的大量使用，将产生的粉尘、氮氧化物、碳氢化合物、硫化物、臭氧等物质排入空气层，使空气质量严重恶化。目前，工业生产给环境带来的主要污染物为工业废气、工业废水、工业废渣，其中工厂每天向空气排放大量的各种各样的工业废气对人类的健康威胁极大，尽可能将污染物排放量降到最低限度是非常必要的。
1空气污染原因分析
1.1空气污染是指人类生产、生活或自然界向空气排出各种污染物，其含量超过环境承载能力，使空气质量发生恶化，使人们的工作、生活、健康、设备财产以及生态环境等遭受恶劣影响和破坏。污染源分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然界向空气排放污染物的地点或地区，如排放粉尘、二氧化硫、硫化氢等污染物的活火山、自然逸出的瓦斯气以及发生森林火灾、地震等自然灾害的地方。人为污染源的分类：按污染源空间分布方式可分为点污染源、面污染源、体污染源、线污染源；按人们的社会活动功能可分为生活污染源、工业污染源、交通污染源等；按污染源存在的形式可分为固定污染源和移动污染源。
1.2废气污染的成分对生态环境和人类健康影响较大，排放量较大的废气主要有NOx、SO2、P、As、PH3、CO、HF、C2HCl3、C2H3Cl3等有毒气体及其它气体。
1.3原因分析。
1.3.1地形和气候因素是影响空气质量的基本原因。
1.3.2城市建设是影响空气质量的重要原因，根据对主要空气污染的分类统计分析，其主要来源可概括为三大方面：燃料燃烧、工业生产过程、交通运输等。根据统计资料，在直接燃料的燃烧中，燃烧排放的空气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%，其中燃煤排放的烟尘、SO2、NOX和CO的数量占燃料燃烧排放比例90%以上。工业生产过程中产生的空气污染排放量约占空气污染总排放量的20%，工矿区或局部的空气污染较为严重。一些城市，天然气在居民的生活中还没有普及，煤仍是人们的首选燃料。在燃煤供应上，高硫煤仍为主导。由于经济条件的限制，人们仍使用高硫煤而不使用环保型的低硫煤，造成SO2的大量排放。
化工和煤炭工业是污染最为严重的企业，也是空气污染的主要污染源。同时，交通运输的发展也带来了严重的环境污染。汽车的尾气中含有大量的CO，对人体的危害极大，特别是一些柴油大货车和冒烟车辆，排放的尾气中夹杂着大量的可吸入颗粒物，是导致疾病的重要因素。
2治理空气污染的措施
2.1对空气环境质量进行监测。空气中的有害物质是多种多样的，不同地区污染类型和排放污染物种类不尽相同，因此，在进行空气质量评价时，应根据各地的实际情况确定需要检测的空气环境指标。空气中常见的污染物有总悬浮颗粒物、降尘、可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、总烃、铅、氟化物、臭氧和苯并[a]芘。颗粒物质的测定：颗粒物质是空气污染物中数量最大、成分复杂、性质多样、危害较大的一种，它本可以是其它有毒有害物质在空气中的运载体、催化剂或反应床。在某些情况下，颗粒物质与所吸附的气态或蒸气态物质结合，会产生比单个组分更大的协同毒性作用。所以，对颗粒物质的研究是控制空气污染的一个重要内容。空气中颗粒物质的检测项目有：总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物浓度及粒度分布的测定、降尘量的测定、颗粒中化学组分的测定。其中，颗粒物浓度的测定最常用的是重量法。二氧化硫的测定：空气中的含硫污染物主要有H2S、SO2、SO3、CS2、H2SO4和各种硫酸盐。他们主要来源于煤和石油燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。作为空气污染的主要指标之一，二氧化硫在各种空气污染物中分布最广、影响最大，因此，在硫氧化物的检测中常常以二氧化硫为代表。
空气中氮氧化物的测定可分为化学法和仪器法两类。
化学法中最常用的是Saltzman法（GB/T15435-95）、酸性高锰酸钾溶液氧化法、三氧化铬-石英砂氧化法。其中Saltzman法仅适于测二氧化氮的含量，酸性高锰酸钾溶液氧化法和三氧化铬-石英砂氧化法可以检测空气中氮氧化物总量。
2.2综合整治空气污染。综合整治规划是根据城市空气质量现状与发展趋势进行功能区划并按拟定的环境目标计算各功能区最大允许排放量和削减量，从而制定污染治理方案。空气污染的治理应根据城市的能源结构与交通状况确定首要污染物即浓度高、范围广、危害大的污染物，便于治理时有的放矢、对症下药。当前我国大部分城市的空气污染主要是由采用落后燃烧方式燃煤和汽车尾气引起，由此而来的首要污染物是二氧化硫和总悬浮颗粒，因此规划的远景目标应该是改进落后的燃煤方式，提高燃烧效率，尽量使用气体燃料、型煤、太阳能、地热等无污染或少污染的能源，实行区域集中供热、消灭千家万户的小烟囱，提高道路硬化率，通过强化污染源治理和提高污染控制技术等手段创建无烟控制区。调整工业布局，根据空气自净规律，科学合理的利用空气环境容量；强化污染源的治理，降低污染物的排放量；通过技术和行政的手段减少汽车尾气的污染；提高城市绿化率、选择抗污染性好的树种，大力发展植物净化。
2.3工业粉尘的治理。利用气箱高压脉冲袋式除尘器是目前国内推行的最新颖的除尘器，它主要由上箱体（清洁室）、中箱体（过滤室）、下箱体（灰室）、排灰阀、喷吹机构和电气控制等部分组成。工作时，尘气经导流槽，因容积突然扩大，粗粒径粉尘因风速减慢到悬浮速度以下，失去所需悬力，在重力作用下，首先落入灰斗。细微粉尘改变方向向上流动，被截留在滤袋表面，尾气则穿透滤袋到净气室由风机排出。由于在滤袋表面上形成粉尘层，一方面增强了滤袋的净化效率，另一方面也增加了阻力，降低了抽气能力。为了维持系统能够正常运行，当内部阻力增加到设定限值时，吹灰机构能自动打开脉冲阀门和自动启闭提升气缸，轮流分室吹气，以螺旋方式进入袋口，使滤袋膨胀收缩产生振动，把挂在袋壁四周的粉尘抖落，使滤袋阻力减小，恢复正常。由于被吹灰的一室，首先切断了上升的气流，在不受干扰的情况下脉冲清灰，能消除粉尘二次吸附现象，因此清灰彻底，除尘效率提高。为了延长滤袋寿命，采用了无毛刺的镀锌滤架。
2.4大气环境影响预测方法是通过建立数学模型来模拟各种气象及地形条件下的污染物在大气中输送、扩散、转化和清除等物理、化学机制。
2.5大气污染控制技术。
2.5.1二氧化硫控制技术。燃烧前燃烧脱硫、燃烧脱硫、脱硫烟气脱硫。
2.5.2氮氧化物控制技术。催化还原法、吸收法、固体吸附法、洁净燃烧技术。
2.5.3烟（粉）尘控制技术。
（1）改进燃烧技术。
（2）采用除尘技术。如重力除尘、惯性力除尘、离心力除尘、洗涤除尘、过滤除尘、电除尘及声波除尘等。
参考文献
[1]童志权，陈焕钦.工业废气污染控制与利用.北京：化学工业出版社，1989年.