四、生物质工业能源利用的瓶颈

    “热机器时代”对能源提出了新的时代要求，具体说就是对燃料燃烧温度的要求，无形中存在着一个工业能源商品俱乐部，对固体燃料会员，其燃烧温度要求在1300°C以上；对燃气燃料会员，热值要求在10000kJ/Nm3以上。生物质传统利用方式不能满足现代能源的品质要求（当前直接燃烧温度在1000°C以下，转化燃气的热值在6000kJ/Nm3），被大工业所革命，排斥在工业商品能源的大门之外，几千年的能源地位被化石能源所取代，是化石能源的“败将”。工业革命的两百多年来，生物质能技术一直在与化石能源进行抗争，也在不断发展和进步。但是，在品质、成本和生产规模上与化石能源相比，仍然差距很大，两百多年前的老问题依然没有解决。当前社会不能认为化石能源资源紧张，仍然存在污染环境问题的生物质能源机会来了，可以带着老问题上阵了。工业社会不会因为化石能源资源减少而降低能源品质的要求。正相反，现代社会能源消费水平越来越高，目前生物质能源甚至被农村所革命，大多数农村抛弃了生物质作为生活燃料，转而使用石油液化气、煤炭和电力。

    1、常规生物质固体燃料燃烧温度低，达不到工业燃煤的技术要求

    生物质传统的燃烧方法的温度一般只有700-900℃，用于炊事和取暖是可以的。所以，在工业革命以前的几千年的人类活动中，生物质的燃料品质能够满足当时生产力的需要。但是自工业革命以后，工业生产过程的工况温度越来越高，对燃料品质要求越来越高，如：建筑陶瓷的烧成温度大多在1300℃ 左右，石灰煅烧温度在1200℃左右，而水泥工艺温度烧制温度在1400 ℃以上。尤其是在以锅炉为核心的火力发电系统中，燃料的燃烧温度要求在1500℃以上，因为由于卡诺循环原理的制约，锅炉燃料只有燃烧温度高，才能产生高压高温蒸汽，转化的机械能才能进行有经济价值的发电，可见，现代工业需要燃料的燃烧温度大多都在1200℃以上。

    2、生物质内燃加热气化燃气品质低，达不到工业和城市燃气的技术要求

    燃气使用方便、清洁，是现代化能源的标志。燃气按热值可分为高热值燃气、中热值燃气和低热值燃气。天然气是典型的高热值燃气，热值在33000kJ/Nm3左右，甲烷含量高达在95﹪，主要适合用于化工原料和加热温度特别高的工业生产。煤气是典型的中热值燃气，热值在10000 kJ/Nm3以上，长期以来主要用作城市燃气、工业燃气和工业发电。10000 kJ/Nm3是工业燃气和城市燃气最基本的热值，是燃气商业价值的分水岭。燃气热值低于10000 kJ/Nm3则不可燃成分多，燃烧温度低，热工值低，不满生产和生活燃料的技术要求。

    当前国内外生物质转变为气体燃料的方法是沿袭煤气化的方法，即内热式方法。燃料在气化室不完全燃烧，产生的温度直接加热没有燃烧的燃料气化。内燃所需空气带入大量氮气和制备的燃气混在一起，无法分离，其燃气组分中百分之五十是内燃加热时空气带入的氮气，严重影响了生物质气化燃气的品质，热值低，一般在6000kJ/Nm3以下，达不到商品燃气的品质要求。其原因是热值较低的固体燃料不适合采用内燃式热解气化，当生物质内燃达到气化温度时，已经消耗了自身相当一部分燃料，能够热解转化燃气的燃料所剩不多，同时，生物质内燃空气携带的氮气在燃气的相对比例很高，燃气成分的浓度低，因而热值低。另一方面，生物质内燃的燃烧温度不高，生成的焦油和残留碳多，且难以再进行焦油和残留碳的升温二次气化，气化效率只在百分之七十以下，焦油难以处理，甚至污染环境。所以，几十年来，生物质热解燃气技术一直不能广泛应用。

    3、生物质直接液化有待走向大规模产业化

    由于生物质碳多氢少，在严格控制裂解条件的情况下生物原油的转化率只能达到百分之四十五左右。直接液化伴生的燃气和残留碳利用的合理性、商品性和经济性还需要系统解决，生物质裂解原油转化的主要成本是加热的燃料成本，由于当前加热的燃料成本高，生产的液化副产物燃气和残留碳难以达到有效科学的利用，所以生物质直接液化还不能走向大规模产业化。

    4、生物质能源使用不便的瓶颈

    现代生产高度自动化和集成化，要求燃料为流体的形式，以便燃料的自动控制供料和燃用，这是工业过程精确控制和减少人工成本的需要。即使是农村炊事燃料，人们也不愿意一把一把地人工加薪材，而愿意采用液化气自动供给燃料。相对燃气和燃油而言，大尺度的不能流态传输的生物质燃料，不适应于现代生产自动化和生产过程精确控制的要求，在实际使用中，大尺度的几何特性构成了生物质能源应用的操作瓶颈。

    5、生物质能源基础设施缺乏的社会化生产的意识和管理瓶颈

    生物质能源主要是太阳能光合作用生长的陆生和水生植物，资源巨大，但十分分散，目前还没有专门的收割、储运和加工的国家基础设施，只能采用十分原始的收集方法，收集的人工效率低，因而成本高，离商品能源的专业化生产和储运的要求还很大距离。而煤炭、石油和天然气，有国家大量长期的基础建设的投入，已经形成了包括勘探、开采、储运和加工的庞大化石能源基础设施和化石能源产业队伍。生物质目前缺少对应于化石能源的相关国家基础设施建设，目前与化石能源不是平等竞争，在原料供给方面处于劣势，形成了生物质能源商品供给的瓶颈。