全 浩 任延杰 李香香

（1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)固體廢物分會(huì)，北京 100029；2. 廣州綠由工業(yè)棄置廢物回收處理有限公司，廣州 511466）

關(guān)于有機(jī)廢物類生物質(zhì)能歷史定位及其能源價(jià)值評(píng)估指標(biāo)探討

全 浩1任延杰2李香香1

（1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)固體廢物分會(huì)，北京 100029；2. 廣州綠由工業(yè)棄置廢物回收處理有限公司，廣州 511466）

中國(guó)是煤炭消耗的第一大國(guó)，同時(shí)又是有機(jī)廢物生物質(zhì)貯存量第一大國(guó)。本文敘述了全球生物質(zhì)能的歷史定位，生物質(zhì)能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和生物質(zhì)能可供給量模型分析與預(yù)測(cè)實(shí)例，以及我國(guó)有機(jī)廢物類生物質(zhì)能源化利用途徑，并探討了有機(jī)廢物的能源利用與廢物污染防治相結(jié)合的生物質(zhì)能源發(fā)展道路。

生物質(zhì)能；有機(jī)廢棄；碳中性；能源評(píng)價(jià)指標(biāo)；能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

中國(guó)是煤炭消耗的第一大國(guó)，同時(shí)又是有機(jī)廢物生物質(zhì)貯存量第一大國(guó)。這一特點(diǎn)決定了使我國(guó)必須把人們身邊的生物質(zhì)作為優(yōu)先發(fā)展的可再生能源加大力度，大力發(fā)展并以此推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少化石燃料使用量和CO2排放量，改善有機(jī)廢物造成的環(huán)境污染，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。為此，下面對(duì)生物質(zhì)能的歷史定位，評(píng)價(jià)指標(biāo)，能源轉(zhuǎn)換技術(shù)等做些說明。

1 有機(jī)廢物類生物質(zhì)能的歷史定位

1992年5月在巴西里約熱內(nèi)盧通過了“聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約（UNFCCC）”之后1997年12月世界161個(gè)國(guó)家代表團(tuán)出席的日本京都會(huì)議上通過了包括發(fā)達(dá)國(guó)家溫室氣體（GHG）減排目標(biāo)和發(fā)展中國(guó)家開展清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）等在內(nèi)的“京都議定書”，由此拉開了在世界范圍內(nèi)為防止地球變暖的GHG減排的序幕。在這種背景下包括中國(guó)在內(nèi)的各國(guó)政府開始調(diào)整本國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)略并制定了新能源發(fā)展規(guī)劃。在這個(gè)GHG減排公約中第一次明確提出了古老而新型的生物質(zhì)能，作為二十一世紀(jì)人類的生存和發(fā)展而面臨的任務(wù)而承擔(dān)起替代化石能源，減少二氧化碳排放量和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要使命。自2005年開始正式實(shí)施“京都議定書”到今天的七年中生物質(zhì)能在各國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的比例和份額均有明顯上升，而且CO2減排上取得了顯著的進(jìn)展。這是由生物質(zhì)能具有如下的特征所決定的。

（1）生物質(zhì)能是二十一世紀(jì)重要的可再生能源，只要有自然界的太陽光和綠色植物的光合作用就不會(huì)停止，是永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭的。

（2）生物質(zhì)能如同煤，石油等一樣可以制成氣體燃料，液體燃料和固體燃料，因而具有便于儲(chǔ)存，運(yùn)輸和替代性等優(yōu)點(diǎn)。

（3）生物質(zhì)能是CO2零排放的低碳清潔能源。圖1說明了生物質(zhì)能成為“CO2零排放”的碳中性（Carbon Neutral）理論。根據(jù)這個(gè)理論在世界范圍內(nèi)，正在大力推動(dòng)生物質(zhì)能作為減少化石燃料CO2排放量的替代能源而迅速發(fā)展并成為CO2排放權(quán)交易和CDM項(xiàng)目等應(yīng)對(duì)地球變暖，減少化石燃料的使用量，減少GHG排放的重要舉措。從圖1中可知，綠色植物通過光合作用從大氣中吸收CO2并形成植物體本身，即生物質(zhì)，而且當(dāng)把生物質(zhì)作為能源利用的過程中必然會(huì)排放CO2進(jìn)而把CO2返還到大氣中并再次被用來植物的“再生”即光合作用，因而形成了如下的CO2循環(huán)，即植物吸收CO2（光合作用）→能源利用過程中排放CO2→CO2返還給大氣。這樣以來生物質(zhì)排放的CO2對(duì)于大氣中CO2濃度的增加效果等于零。因而，通常人們稱它為“生物質(zhì)的CO2零排放”。這是由生物質(zhì)的可再生性和碳中性所決定的。

圖1 碳中性理論及生物質(zhì)能源的CO2再循環(huán)示意圖

（4）生物質(zhì)能蘊(yùn)藏量巨大，其總量可達(dá)全世界一次能源的7－8倍。據(jù)推算其可利用量為總蘊(yùn)藏量的10%左右，其穩(wěn)定可供給量是巨大的。

2005年2月我國(guó)頒布了《可再生能源法》之后，緊接著又制定并對(duì)外公布了“中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案”，明確提出了中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的總體目標(biāo)。它標(biāo)志著我國(guó)發(fā)展可再生能源，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段。與此同時(shí)，在國(guó)家“十一五”規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)中規(guī)定了MSW焚燒，大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣和農(nóng)村秸稈等的生物質(zhì)發(fā)電，燃料乙醇和油料作物等生物質(zhì)工程，以推動(dòng)生物質(zhì)能的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展。

2 有機(jī)廢物類生物質(zhì)能利用過程中影響燃燒熱值的若干因素

在自然界和人們的生活環(huán)境中儲(chǔ)存著大量的可利用生物質(zhì)，但從現(xiàn)已開發(fā)并走向產(chǎn)業(yè)化和商品化發(fā)展的生物質(zhì)能開發(fā)利用的情況來看，主要有兩大領(lǐng)域，即有機(jī)廢物能源化利用和以專門提供能源植物為目的而利用閑置土地和尚未利用土地上大規(guī)模栽種和生產(chǎn)能源植物的種植業(yè)。本文為了探討生物質(zhì)能的能源價(jià)值評(píng)估和有機(jī)廢物能源利用過程中影響燃燒熱值和發(fā)熱量等的若干因素，從城市生活垃圾（MSW），市政污水污泥，黑液，畜禽養(yǎng)殖廢物，食品加工廠廢物等高水分有機(jī)廢物中選擇市政污水污泥（以下簡(jiǎn)稱污泥）為典型例子對(duì)生物質(zhì)的能源價(jià)值評(píng)估指標(biāo)做說明。

2.1 污泥的含水率

通常我國(guó)的城市生活污水處理廠排放出來的污泥含水率一般在80%左右。因而對(duì)污泥進(jìn)行濃縮，脫水或加熱干化，制造多用途污泥成型固體燃料，建材或者用于混燒，直接焚燒處理以及污泥甲烷發(fā)酵發(fā)電等能源利用工程中，污泥本身的含水率是消耗能源或降低有效熱值的最大因素，同時(shí)也是評(píng)價(jià)生物質(zhì)的能源價(jià)值的重要指標(biāo)之一。

2.2 污泥的灰分含量

通常的生物質(zhì)是由生物體本身及其代泄產(chǎn)物組成的，所以其中灰分含量很少。但是城市生活污水中不僅包括生活污水，而且還包括部分工業(yè)污水，清潔衛(wèi)生以及城市各種污水，因而污泥中的灰分含量相對(duì)很高。因而灰分是影響有效熱值的第二大因素，表1說明了這一點(diǎn)。

表1 深圳污泥（干基）工業(yè)、元素、發(fā)熱量分析結(jié)果

續(xù)表

灰分是屬于無機(jī)物，它不僅不能燃燒而且對(duì)污泥的發(fā)熱量沒有任何貢獻(xiàn)。與此同時(shí)污泥隨著在單位污泥體積中所占比例的增加而使揮發(fā)分（有機(jī)質(zhì)）含量相應(yīng)減少，其結(jié)果必然使污泥的發(fā)熱量隨之也降低。尤其是在我國(guó)污泥、MSW，畜禽養(yǎng)殖廢物等有機(jī)廢物中灰分含量高是一個(gè)普遍現(xiàn)象。換言之，污泥中灰分含量同樣是一個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)之一。

2.3 污泥的有效熱值

通常發(fā)熱量是指單位物質(zhì)（燃料）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下處于完全燃燒狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量。但實(shí)際上對(duì)如污泥等有機(jī)廢物來說，因?yàn)楹懈咚趾透呋曳侄刮勰喈a(chǎn)生的發(fā)熱量顯著下降，而且對(duì)污泥維持自持燃燒狀態(tài)等很難做出判斷。所謂有效熱值（available heating value）是指從干基發(fā)熱量中減去水的蒸發(fā)，水的吸熱和灰分的吸熱之后所獲得的發(fā)熱量。從表1可知，深圳五座生活污水處理廠污泥中旱季與雨季的污泥灰分含量平均值分別為53.46%和63.94%，而且與之相應(yīng)的揮發(fā)分含量分別為41.54%和31.98%，即灰分含量大大超過了揮發(fā)分含量。由此可以看出，只考慮水分含量方法來計(jì)算出含有高灰分的有機(jī)廢物的有效熱值與真實(shí)的有效熱值之間差異很大。在這種情況下不僅要考慮到水的蒸發(fā)所消耗的熱量，而且還要考慮到灰分的吸熱以及為了把周圍空氣的溫度提升到維持自持燃燒所需要的溫度所消耗的升溫能量。因此有效熱值可按下列公式求得，即

有效熱值Q = Q0（1-W）-1 000W-『排煙氣吸熱』-『灰分吸熱』

式中，Q0：發(fā)熱量

W：含水率圖2為根據(jù)上述有效熱值計(jì)算公式，在900℃測(cè)得數(shù)據(jù)繪制出來的污泥，MSW和木材等生物質(zhì)的有效熱值與水分含量，灰分含量之間的相關(guān)系。

圖2 生物質(zhì)的有效熱值與含水率，灰分的相關(guān)關(guān)系

從本節(jié)敘述中可以知道：當(dāng)把生物質(zhì)作為可再生能源來利用時(shí)，生物質(zhì)的發(fā)熱量或有效熱值，含水率和灰分含量是評(píng)價(jià)生物質(zhì)的能源價(jià)值的3個(gè)主要的評(píng)估指標(biāo)，而且從圖2可知：

（1）污泥的有效熱值或發(fā)熱量是評(píng)價(jià)污泥能源價(jià)值的關(guān)鍵要素。污泥中水分含量越大則水分蒸發(fā)所需要的熱量越大，因而其有效熱值也隨之下降。當(dāng)污泥中的水分含量達(dá)到50%，灰分含量達(dá)到50%時(shí)，其有效熱值為零，叫做污泥的自持燃燒極限。

（2）污泥中灰分含量越大其發(fā)熱量和有效熱值則隨之下降。當(dāng)灰分含量50%與20%時(shí)，其有效熱值之差可達(dá)到約700Kcal/kg，這說明灰分含量的多少對(duì)有效熱值的影響很大。

（3）在自持燃燒極限（有效熱值為0的橫線）以下，有效熱值為負(fù)值。在這種情況下除了采用余熱（系統(tǒng)外的廢熱）或者太陽光能等進(jìn)行自然干燥之外只能采用外加輔助能源來進(jìn)行脫水和干化之后才能取得污泥燃燒時(shí)的有效熱值。如果使用全干的木材時(shí)其發(fā)熱量為20MJ/Kg，但是當(dāng)水分含量分別為20%和40%時(shí)，則其燃燒發(fā)熱量分別降低到1/3和2/3。例如，國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)赤峰生物發(fā)電有限公司是專門從事利用玉米秸稈焚燒發(fā)電的企業(yè)，它們?yōu)榱吮ＷC秸稈燃燒熱值，企業(yè)規(guī)定送入燃燒爐內(nèi)的玉米秸稈含水率不得超過25%，否則認(rèn)定為不合格。因此在利用木材或玉米秸稈等用于發(fā)電時(shí)應(yīng)事先對(duì)木材、玉米秸稈等進(jìn)行干燥是十分必要的。

3 生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

所謂能源轉(zhuǎn)換（energy conversion）技術(shù)是指如同玉米秸稈，MSW，甜高粱等這一類生物質(zhì)一次能源轉(zhuǎn)換成為另一類的如電力，熱力，氣體燃料等便于用戶直接使用的二次能源技術(shù)。我國(guó)正在進(jìn)行的剩余污泥厭氧消化氣發(fā)電，MSW焚燒發(fā)電，非糧食原料甜高粱制造車用乙醇汽油和國(guó)航2011年10月使用第二代航空生物燃料『麻瘋樹油50%＋現(xiàn)用的航油50%』實(shí)際進(jìn)行的試飛成功等都經(jīng)過能源轉(zhuǎn)換技術(shù)才得以實(shí)現(xiàn)的。表2列舉了目前在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和部分進(jìn)入試用階段的生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)。

表2 有機(jī)廢物類生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

從表2可知，生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)換主要有生物化學(xué)轉(zhuǎn)換方式（biochemical conversion）和熱化學(xué)轉(zhuǎn)換（thermochemical conversion）方式兩種。生物化學(xué)轉(zhuǎn)換方式主要是指利用自然界的微生物作用使生活污水污泥，蔗渣，廢棄食用油等生物質(zhì)起生物化學(xué)反應(yīng)并轉(zhuǎn)換成為沼氣（甲烷），燃料乙醇，生物柴油等。熱化學(xué)轉(zhuǎn)換方式是通過加熱的方法使生物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)并轉(zhuǎn)換成為電力，熱力，蒸汽和壓力等，其中包括生物質(zhì)固體成型燃料（RDF），生物質(zhì)炭化和氣化，生物柴油以及MSW發(fā)電，秸稈發(fā)電等。

4 有機(jī)廢物類生物質(zhì)能可供給量的模型分析與預(yù)測(cè)

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化并制定能源發(fā)展戰(zhàn)略，學(xué)者們以二十一世紀(jì)生物質(zhì)能發(fā)展趨勢(shì)為中心進(jìn)行了生物質(zhì)可供給量的模型分析與預(yù)測(cè)。其中有從1990年至2050年－2100年時(shí)間跨度所做的全球土地利用及能源（Global Land Use and Energy，GLUE）模式和解釋二十一世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)中生物質(zhì)貢獻(xiàn)的LDNE （Linear Dynamic New Earth.LDNE 模型）。這些模型均以有機(jī)廢物和能源植物種植業(yè)兩者作為重點(diǎn)進(jìn)行了解釋和預(yù)測(cè)。上述兩種模型的預(yù)測(cè)指出：

（1）考慮到生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)性的二十一世紀(jì)最佳使用能源結(jié)構(gòu)中，即使沒有CO2排放限值的情況下，生物質(zhì)（有機(jī)廢物系統(tǒng)＋能源種植業(yè)）對(duì)二十一世紀(jì)的貢獻(xiàn)非常大?，F(xiàn)在有了CO2限值的情況下，生物質(zhì)能的貢獻(xiàn)更大，而且到了二十一世紀(jì)后半葉生物質(zhì)能可供給量將會(huì)達(dá)到相當(dāng)于石油（生物質(zhì)能換算石油）40億噸。

（2）到2050年全世界有機(jī)廢物類生物質(zhì)總產(chǎn)生量為167.3EJ（E=1018，EJ=艾焦耳），占66%而能源植物種植業(yè)為110EJ，占44%，兩者合計(jì)為280EJ。這與1990年全球有機(jī)廢物類可供給量83.5EJ（換算成石油為20億噸）相比則增加2倍。

（3）到2100年全世界有機(jī)廢物類生物質(zhì)能產(chǎn)生量為260.6EJ，比1990年增加3倍。但因人口增加和全球變暖等因素而使閑置土地銳減，使能源植物種植量減少到1990年的五分之一，即22EJ。

（4）如果事先設(shè)定了到2100年大氣中CO2濃度達(dá)到550ppm，CO2排放量越來越大，則到了二十一世紀(jì)后半葉生物質(zhì)能使用量將會(huì)急劇增大，因而一年生物質(zhì)產(chǎn)生量將會(huì)達(dá)到40億噸（換算成石油）并在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中所占的份額更大。筆者認(rèn)為如果考慮到2011年3月日本福島核發(fā)電事故以來引發(fā)的棄核發(fā)電因素考慮在內(nèi)，那么生物質(zhì)能將會(huì)成為更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和歷史意義的新能源。

另外，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（UNFAO）統(tǒng)計(jì)對(duì)世界各個(gè)區(qū)域的有機(jī)廢物類生物質(zhì)（年）現(xiàn)存量推算的結(jié)果表明，亞洲區(qū)域的有機(jī)廢物類生物質(zhì)的潛在能源量為56EJ，占第一位；北中美洲區(qū)域?yàn)?4EJ占第二位。由此可以想到中國(guó)的有機(jī)廢物類生物質(zhì)的現(xiàn)存量在世界上是最大的?？傊?，上述關(guān)于全球生物質(zhì)的可供給存量調(diào)查和模型分析預(yù)測(cè)，是正在面臨著化石燃料枯竭和氣候變化的雙重壓力下為全人類持續(xù)生存和發(fā)展而制定的生物質(zhì)能發(fā)展戰(zhàn)略提供了重要的依據(jù)。

5 有機(jī)廢物生物質(zhì)的能源化等多用途利用方式

眾所周知，我國(guó)有機(jī)廢物類生物質(zhì)（biomass waste，BMW）有城市居民日常生活產(chǎn)生的MSW，污水污泥，食品加工廠和造紙廠排放出來的污泥等，而且還有數(shù)量巨大的農(nóng)林牧業(yè)廢棄物，其總量占全國(guó)總廢物的60%以上。另一方面這些BMW具有種類繁多，分布分散，能源密度較低，水分含量高，收集和運(yùn)輸成本高等特點(diǎn)。在這里以污泥與畜禽養(yǎng)殖廢物分別作為城市型BMW和鄉(xiāng)鎮(zhèn)型BMW例子探討B(tài)MW能源化等多用途利用方式問題。

5.1 污泥的多用途利用方式

5.1.1 剩余污泥的厭氧消化（發(fā)酵）實(shí)現(xiàn)沼氣發(fā)電

這是大城市的大型污水處理廠或者集中式污水處理廠采用的剩余污泥消化發(fā)電方式。該方法的特點(diǎn)是含水率80%的污泥經(jīng)厭氧消化－沼氣（甲烷）發(fā)電或者熱電聯(lián)產(chǎn)（co-generation）方式獲得清潔能源。沼氣中一般含有甲烷60%，CO235%，另外還含有硫化氫，氫氣等氣體。上述能源工程產(chǎn)生的電力，熱能和燃?xì)庖话闶紫扔糜谄髽I(yè)內(nèi)部，剩余電力進(jìn)入電網(wǎng)。該方法在歐洲、日本、美國(guó)等國(guó)家采用比較普遍并早已成為發(fā)展生物質(zhì)能，減少CO2和甲烷排放并形成了城市的電力、燃?xì)夂蜔崮艿闹匾┙o體系，不僅為建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)型社會(huì)發(fā)揮了重要作用，而且這種生物質(zhì)能工程的經(jīng)濟(jì)效益很大。但是我國(guó)由于多年來流行的是污水處理與污泥處理分離，污水處理廠不負(fù)責(zé)污泥深度脫水，因而出現(xiàn)了污泥異地處理或非法異地傾倒等問題，造成污泥污染水系和土壤等環(huán)境污染。

目前我國(guó)正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)的污水處理廠多數(shù)屬于中小型，因此必須要考慮其他的污泥資源化利用方式。

5.1.2 混燒發(fā)電

所謂混燒發(fā)電（co-firing generation）是國(guó)外上世紀(jì)90年代采用的將生物質(zhì)與煤炭等常規(guī)能源混合在一起作為燃料，用在火力發(fā)電的能源工程。一般說來污泥的高位熱值（HHV）為14MJ/kg與MSW大體相同，而且經(jīng)脫水干燥之后水分含量很低。如果把干燥污泥制成細(xì)顆粒與煤混燒，污泥混燒比例在3%左右的情況下其正常發(fā)電效率不受影響，而且充分利用了污泥熱值，還可以降低一部分CO2排放。但是為了保證混燒效果必須事先經(jīng)過脫水干化把污泥80%的含水率降低到30%以下。

5.1.3 污泥固體成型燃料

所謂生物質(zhì)固體成型燃料是指對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行破碎、干燥之后加熱、加壓制成顆粒狀或者型煤狀的固體燃料。這種燃料同時(shí)可以收集除了污泥之外其他生物質(zhì)如木材殘?jiān)?，鋸末，秸稈等廢棄物來混合制造而且可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，便于運(yùn)輸，在寒冷地區(qū)冬天可以供暖，供熱和供蒸汽并可以替代煤的使用。當(dāng)然人們對(duì)污泥資源化利用進(jìn)行了很多研究和開發(fā)，它的核心問題是利用燃燒，高溫熔融等方式充分利用污泥熱量的同時(shí)力求達(dá)到CO2減排和控制由于污泥異地傾倒或不當(dāng)處理而產(chǎn)生的甲烷（污泥的“沼澤沼氣效應(yīng)”）。另一方面由于污泥的礦物組成十分接近于粘土并具有一定的熱值，因而被用來生產(chǎn)建材，水泥等。其中包括污泥與其他工業(yè)廢物混合制造的產(chǎn)品。圖3列舉了污泥的能源利用以及其他利用方式）。

圖3 污泥的能源化等多用途利用方式

5.2 畜禽養(yǎng)殖廢物的能源工程

上世紀(jì)末葉從菜籃子工程開始興起的小庭院式散養(yǎng)戶養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展現(xiàn)已成為具有一定規(guī)模的集約式中、大型養(yǎng)殖業(yè)和非集約化養(yǎng)殖片區(qū)，而且肉、蛋、奶等產(chǎn)量迅速猛增，達(dá)到了當(dāng)初的幾倍甚至幾十倍。這種農(nóng)村型有機(jī)廢物一般采用非集約化養(yǎng)殖片區(qū)和散養(yǎng)戶形式，其數(shù)量占很大比例，養(yǎng)殖廢物造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，已成為農(nóng)村面源污染的主要源頭。吳香堯等對(duì)成都地區(qū)14個(gè)市、區(qū)、縣調(diào)查發(fā)現(xiàn)全省農(nóng)業(yè)區(qū)畜禽排泄物排放量每年達(dá)到5587.16萬噸，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全省MSW和工業(yè)廢物，早已成為成都地區(qū)的面源污染。例如，成都市新都區(qū)生豬、奶牛和肉牛存欄數(shù)（頭）分別為：生豬500 906，奶牛4 365，肉牛106頭：而成都市轄區(qū)之一的崇州市生豬538 850，奶牛3 852，肉牛22 709頭。如果按每頭豬和牛的排泄物排放當(dāng)量和能源換算系數(shù)計(jì)算的結(jié)果表明，這些排泄物的潛在能量總和為4.40PJ/a（P=1015，PJ：拍焦耳）。上述數(shù)據(jù)只占四川省的很小一部分。由此可以看出我國(guó)目前養(yǎng)殖業(yè)潛在的生物質(zhì)潛力是巨大的。因此，吳香堯等人提出通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的“舉國(guó)體制”實(shí)施通過厭氧消化制沼氣工程，推動(dòng)生物質(zhì)能大發(fā)展并解決環(huán)境污染。

由于養(yǎng)殖廢物是屬于高水分有機(jī)廢物，因而不經(jīng)過任何處理直接排放時(shí)必然出現(xiàn)沼澤沼氣效應(yīng)（甲烷為GHG的一種，其地球變暖潛勢(shì)G W P（global warming potential）為CO2的21倍），也是一個(gè)不可忽視的甲烷排放源。這在客觀上抵消了我國(guó)其他領(lǐng)域的CO2減排效果。因此在實(shí)施大、中型能源工程時(shí)必須要進(jìn)行外部性評(píng)價(jià)EOE（evaluation of externality），以說明生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成二次能源效果，實(shí)際的CO2減排效果和環(huán)境污染防治效果。

6 研究小結(jié)

本文從全球生物質(zhì)能的歷史定位出發(fā)，運(yùn)用生物質(zhì)能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，詳細(xì)研究了生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和生物質(zhì)能可供給量模型分析與預(yù)測(cè)實(shí)例，以及我國(guó)有機(jī)廢物類生物質(zhì)能源化利用途徑，探討了有機(jī)廢物的能源利用與廢物污染防治相結(jié)合的生物質(zhì)能源發(fā)展道路。以上研究充分表明：

首先，我國(guó)目前面臨的水處理行業(yè)的污泥、生活垃圾、畜禽排泄物、食品、造紙等工業(yè)的有機(jī)廢物以及農(nóng)田產(chǎn)生的秸稈等生物質(zhì)廢物早已成為生活環(huán)境的主要污染物。如果對(duì)此采用能源化方式發(fā)展，不僅可以促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能，同時(shí)又能解決環(huán)境污染，降低能源化和污染防治成本。

其次，長(zhǎng)期以來我國(guó)在生物質(zhì)能的能源價(jià)值評(píng)估方法上存在著人們的認(rèn)識(shí)不足、標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)定方法不規(guī)范等問題。這些始終影響著我國(guó)生物質(zhì)能的健康發(fā)展。如果把這個(gè)現(xiàn)象與3.5億年前起源于陸地植物的煤炭作比較就可以看出，目前生物質(zhì)能在評(píng)價(jià)指標(biāo)上存在的問題。例如，在煤炭行業(yè)，煤的發(fā)熱量反映了煤作為能源的使用價(jià)值，是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。煤的水分和灰分（灰分產(chǎn)率）早已作為煤的品位指標(biāo)，因而在國(guó)際煤分類標(biāo)準(zhǔn)ISO1170：2005和中國(guó)煤層煤分類GB/T 17607－1998 標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)煤中水分和灰分都作了明確的分類等級(jí)。其中規(guī)定，當(dāng)煤層煤水分大于75%時(shí)屬于泥炭而不歸為煤，不屬于國(guó)際煤分類范疇。當(dāng)干基灰分產(chǎn)率大于等于50%時(shí)則不屬于煤的范疇。美國(guó)能源部關(guān)于“煤質(zhì)對(duì)發(fā)電成本影響”的專項(xiàng)研究標(biāo)明，低灰煤雖然煤價(jià)較高，但其發(fā)電成本最低，而高灰煤的發(fā)電成本最高。由此可以看出，煤水分含量和灰分含量是煤炭生產(chǎn)、流通領(lǐng)域中的一個(gè)主要計(jì)價(jià)因素的原因所在。總之，生物質(zhì)能的能源價(jià)值評(píng)估指標(biāo)的建立是迫在眉睫的事情。

再者，有機(jī)廢物類生物質(zhì)種類多樣，分布分散、收集困難，而且棄之為污染物，回收利用了就可以變成清潔能源。總之，只有我們地球村的村民改變生活方式才能拯救正在面臨嚴(yán)重危機(jī)的地球，才能走出當(dāng)今人類面臨的資源與環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

Discussion on History Position of Biomass Energy from Bio-based Waste and Relevant Energy Value Evaluation Index

QUAN Hao1REN Yanjie2LI Xiangxiang1
(1. The society of solid waste of Chinese society for Environmental siences, Beijing 100029;2. LuYou Environmental, Guang zhou 511466, Guangdong Province)

Biomass energy is a very important renewable energy which can cope with global climate change, replace part of fossil fuels and reduce CO2reduction. The generation amount of bio-based waste in China ranks 1st in the world and therefore potential biomass renewable energy is very huge. In this paper, history position of global biomass energy, main evaluation index of biomass energy and biomass energy conversion techniques are reviewed. Global Land Use and Energy and Linear Dynamic New Earth models were presented to analyze and predict available quantities of biomass energy from bio-based waste. According to current status,possible energy utilization ways of biomass from organic waste in China are introduced. At last, a new biomass energy development path is proposed by combining of energy utilization of organic waste and waste pollution prevention.

Biomass energy;Bio-based waste;Carbon-neutral ;Energy value evaluation index;Energy conversion techniques

X32

A

1673-288X（2012）03-0035-07

全浩, 研究員, 主要研究方向?yàn)閺U物能源化和資源化