0、引言
能源問題已經成為中國乃至世界經濟生活中關注率最高的問題，尤其石油屬于不可再生的戰略資源，是現代經濟社會賴以正常運轉的血液。隨著全球礦物能源的快速消耗，能源危機成為各國必須面對的戰略挑戰。瑞典、德國、意大利等歐洲國家在生物質能開發利用政策措施、關鍵技術研究開發和市場運行模式等方面已經走在世界前列，并取得了較大成果和成功經驗。在全面考察上述三國生物質能開發利用現狀的基礎上，本文重點介紹了瑞典、德國在生物質直燃發電、固體成型
顆粒燃料、沼氣技術等方面的利用現狀與成功經驗，富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
1、生物質直燃發電技術
生物質直燃發電技術是在傳統的內燃機發電技術上進行設備改型而實現的、通過直接燃燒生物質原料作為替代燃料進行發電的一種新技術。在瑞典，生物質直燃發電技術已經基本成熟并得到規模化商業應用。其技術路線為“鍋爐+汽輪機／斯特林發動機（通常為熱電聯產，即CHP）”，其中，汽輪機發電技術為常規技術，一般應用于中型以上發電系統，斯特林發動機發電技術處于技術開發和產業化示范階段，是目前生物質利用方面的重點研發技術。利用斯特林發動機的熱電聯產技術已經滿足瑞典全國近一半的熱力需求。近年來，生物質與礦物燃料（主要是煤）的混合燃燒發電得到許多研究和示范應用，研究結果指出，混燃可提高生物質發電的效率，且當生物質的比重不高于20%時一般不需對現有設備作改動，是生物質燃燒發電的發展方向。
本文以瑞典Enkoping的一家熱電聯產廠ENAENERGI為例進行說明，該廠發電裝機容量24MW和50MW供熱能力（見圖1），能夠為城市居民區域供熱，燃料來源于伐木副產品、木材廠鋸末和造紙廠廢棄物等生物質原料。
ENA ENERGI每年需要約350 GWh的生物質燃料。其突出特點是所用燃料的10%為能源作物，全部由工廠自己種植，利用污水處理廠的廢水進行灌溉。專門的能源作物如柳之稷可以吸收氮，該工廠種植的能源作物每年能減少2 0噸的氮排放。
2、生物質固體成型燃料技術
所謂生物質固體成型燃料技術就是在一定溫度與壓力作用下，將各類原來分散的、沒有一定形狀的秸稈、樹枝等生物質，經干燥和粉碎后，壓制成具有一定形狀的、密度較大的各種成型燃料的新技術。其產品為棒狀、塊狀和顆粒狀等各種成型燃料（見圖3），密度可達0.8～1.4克／立方厘米，熱值為16720千焦／千克左右。性能優于木材，相當于中質煙煤，可直接燃燒，燃燒特性明顯改善。同時具有黑煙少、火力旺、燃燒充分、不飛灰、干凈衛生等優點，NOX、SOX極微量排放，而且便于運輸和貯存，成為商品。
瑞典的森林面積廣闊，是世界聞名的“森林之國”，森林覆蓋率高達60%，高速公路的很多路段都從森林中間穿過。目前，瑞典利用林業廢棄物如樹皮、樹枝、木屑以及能源作物等生產固體成型燃料已經發展得相當成熟，形成了從原料種植、收集、到顆粒（或切片）生產再到配套應用和服務體系一個完整的產業鏈條。瑞典全國總能源消耗的30%為可再生能源，木質燃料占其中的46.7%，富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機專業壓制生物質成型燃料，生物質成型燃料主要工生物質鍋爐燃燒使用。
今后，瑞典固體成型燃料產業發展的重點領域包括：
(1)開發生物質顆粒燃料原材料基地；
(2)開發經濟性好、資源效率高的顆粒燃料生產（包括儲存）工藝；
(3)開發分級的顆粒燃料以適應不同燃燒技術需求的用戶。
其總體目標是：每年至少減少生產成本4%或2000萬克朗。
3、沼氣技術
3.1車用沼氣技術
在瑞典，利用畜禽糞便等廢棄物生產沼氣也非常成功。沼氣的年總產量約為1400GWh (1.4×109kWh)，主要產自于200多家市政污水處理廠的污泥消化池，其產量約占沼氣總產量的60%；其余為垃圾填埋場（產量約占總產量的30%）以及工業污水處理廠和混合消化廠產生的沼氣（產量約占總產量的10%）。有機廢物轉化成沼氣時產生的消化殘余物，還可作為生物肥料。
近年來，瑞典成功地將沼氣用作汽車、火車燃料，技術已經成熟，也形成了良好的運行模式。本文重點介紹Linkoping沼氣廠及其車用沼氣供氣站。
瑞典Linkoping沼氣廠建于1992年，項目總投資900萬歐元，政府一次性投資補貼1 00萬歐元。該廠不僅處置了牲畜糞便和大量有機廢物，而且還通過混合消化產生了沼氣和生物肥料。自2001年開始，提純后的沼氣可以注入當地的天然氣配氣管，以及專門的汽車供氣站。
目前，Linkoping沼氣廠每年處理各種有機廢物約5,5萬t，產生的沼氣量約為20—30GWh(75%CH。)，相當于當地天然氣消耗量的25%，每年可減少CO．排放3700t。該廠每年收集并處理牲畜糞肥2.8萬t，其他有機廢物如廚余垃圾、農產品加工廢棄物等2萬t（主要來自1 5家食品類工廠，其中包括屠宰場、海產品生產加工廠等）。原料通過進料池( 800m3)、熱交換系統、消毒系統（巴氏殺菌，1h，70℃），進入傳統攪拌消化池(2250m3，停留時間20~25d，70℃，含固率6%)。沼氣廠見和沼氣生產工藝流程如圖4、圖5所示。
Linkoping沼氣廠生產的沼氣通過地下管線直接提供給2km外的供熱站，并能供作汽車燃料。該廠同時還在經營車用沼氣供氣站，滿足當地近400輛公共汽車的燃料需要。
供熱和車用沼氣出廠前需要進行提純處理。該廠的沼氣提純能力為250m3／h，提純過程分為三個階段：
(1)提純凈化：通過Sulfatrate工藝去除s利用S elex ol去除CO2；(2)干燥；(3)壓縮（添加5%~10%的丙烷，調整沃伯指數，使之等同于天然氣）。
3.2沼氣發電技術
歐洲沼氣發電技術以德國為典型代表。目前，德國國內沼氣發電工程的數量已由1992年的139家發展到2003年底超過2000家，發電裝機總量由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德國沼氣工程技術的要點主要包括：
(1)發酵原料
發酵原料以畜禽糞便、玉米青貯秸稈，青貯飼草為主，另外還有餐飲旅館的廚余垃圾、農副產品加工的廢棄物，以及多余的糧食（如小麥、玉米）等。對有機垃圾有著嚴格的控制，必須在70℃的高溫下經過1小時的處理才可以進入沼氣池發酵，由此產生的沼渣才能作為有機肥料施用到田地去。
(2)發酵工藝
較大型的沼氣發酵裝置以地上USR工藝為主，中型牧場以地下池的完全混合式為主，發酵形狀多數為圓柱體式，生活有機垃圾和秸稈青貯料的干發酵為地上和半地下箱式發酵裝置，均采用批量式發酵工藝。發酵滯留期一般為28~45天，少數發酵達到56天。由于發酵池都采用發電余熱進行加溫，發酵池內部溫度一般都控制在40℃一45℃之間。
(3)進料及攪拌
沼氣發酵原料根據形態的不同采取兩種進料方式：一種是利用泥漿泵將液態原料輸送到發酵池，一種是將固體原料，多數為切碎后青貯的玉米秸稈或牧草通過螺旋式送料器輸送到發酵池內。為了出料方便，進出料管道直徑都大于200毫米。為提高沼氣的氣量，除干發酵裝置以外，多數沼氣發酵池內部一般都設有攪拌裝置。
(4)沼氣貯存與凈化
由于產生的沼氣很快就轉化為電力，沼氣工程一般都采用橡塑氣袋，有的為單獨設置，有的直接設計在發酵罐的上部。這一點與我國的沼氣裝置不同，主要是因為對于發電機組來說不需要單獨設立有一定壓力的儲氣裝置。沼氣凈化系統廣泛應用氧化定位法，少數工程采用活性碳和生物菌去除沼氣中硫化氫工藝（本文考察的Altenow大型沼氣工程發電廠采用FeC12脫硫，見圖8），有一部分未經凈化直接發電。大多數工程都未采取除水工藝。
(5)沼氣發電系統
大型的沼氣發電機組均采用純沼氣的內燃發動機，中小型的工程多數采用雙燃料（柴油+沼氣）的柴油發動機，少數采用純氣體內燃機發電機機型。一般沼氣發電工程的發電裝置都能滿足當地上網要求，少數工程使用監控設備，檢測發電氣體含量、溫度、產量以及pH值，有的示范工程已采用了遠程自動監控系統。發電產生的余熱一部分用來加溫發酵池，剩余部分用于區域供熱，實現熱電聯產。
(6)厭氧發酵的后處理
由于利用生物質生產的電力可優先上網并享受優惠價格，德國的沼氣工程生產的沼氣全部用作發電上網。發酵后的沼液經儲液池貯存后，直接由拖拉機罐車運到田間進行噴灑。少數畜牧場沼氣工程和大型沼氣工程采用固液分離，將沼渣與沼液分離，脫水后的沼渣經簡單堆放后可直接用作有機肥料，清液可再循環進入發酵池。
(7)沼氣工程的運行管理模式
德國農場主很多，農場養殖奶牛和豬占大多數，家禽和其它特種養殖的較少，一般沼氣工程都是為發電而建，大多數沼氣發電工程都由農場主自己進行管理。較大的沼氣工程獨立運營管理。
(8)沼氣工程的建設
德國農場主建設沼氣池，其工程設計報告需要得到有關行政主管部門，如環保、農業、消防等部門的審查批準，一般這些工作都是由專門的技術服務公司或服務組織來完成。有的技術及設備公司采用的是“交鑰匙工程”的方式為農場主建設沼氣發電工程。大電網的廣泛區域分布由電力公司負責完成，農場主建設沼氣工程只負責連接到電網部分的投資。
4、結論與建議
4.1結論
瑞典、德國等歐洲國家為了減少能源的對外依賴、提高能源供應安全，生物質能開發利用非常重視。瑞典、德國以及意大利等國均有明確的生物質能發展目標、政策和保障措施。對生物質能是重要的可再生能源，既可以轉化為液體燃料或沼氣等氣體燃料代替汽油和柴油，也可以通過鍋爐直接燃燒發電和供熱，特別是生物質能資源分布廣泛，品種多樣，因此，瑞典、德國和意大利等國家都把生物質能作為優先發展的可再生能源予以高度重視。各國扶持政策到位，生物質能利用技術先進，經驗成熟，生物質能開發利用已成為重要的新型產業，對保障能源安全、增加就業機會、促進農業發展，以及確保能源與環境的協調發展等發揮著重要的作用。
4.2建議
中國生物質能開發利用工作尚處于產業化發展初期，需要借鑒歐洲各國的成功經驗和先進技術，縮短關鍵技術研發周期，加快產業化進程，著重要做好以下幾點：
(1)制定優惠政策措施，引導生物質能產業形成
瑞典、德國生物質能迅速發展的一個重要原因，是國家制定了使生物質發電或燃料化應用有利可圖的價格，并以法律法規形式頒布，長期保持不變。中國要開發利用生物質能，首先有關部門應協調配合，制定明確的促進生物質能開發與利用的政策和措施，并保障已有法律和政策措施能夠有效實施。目前應重點在設備制造和生物質能利用市場開拓方面予以大力扶持。
(2)加大技術研發和試點示范力度，培育生物質能新型產業
國外生物質固體顆粒燃料技術、生物質直接燃燒發電技術、沼氣供熱和發電技術都是成熟的。目前，國內生物質固體顆粒成型技術尚處于起步階段，固體成型技術和燃燒生物質顆粒的爐具技術良莠不齊，還面臨市場需求問題。因此，建議加大研發力度，盡快實施試點示范，解決技術瓶頸問題，探索產業化經驗。
(3)培養專業人才和產業服務體系，保障生物質能產業可持續發展
從國內外能源發展的經驗來看，任何能源產業的發展必須有人才作為基礎。目前，發達國家都建立了比較完善的可再生能源技術研究開發機構，形成了比較完善的產業服務體系。如美國的可再生能源實驗室，歐盟的聯合研究中心，都是政府專門負責可再生能源研究和開發的機構。目前，我國在生物質能方面專門的研究機構較少，也缺乏生物質能專業人才，設計、咨詢等產業服務體系極不健全。因此，建議重視我國生物質能領域的人才培養和產業體系建設，為我國生物質能產業可持續發展提供保障。
