国外生物液体燃料发展和示范工程综述及其启示

概述了国内外利用农林废弃木质纤维素、能源作物和生活垃圾等生物质制备生物液体燃料的发展现状和工程进展动态,着重讨论了美国、巴西、欧洲、加拿大等国促进生物液体燃料发展的政策和法规,介绍了各国在纤维素乙醇、油脂加氢、气化-费托合成液态烃等生物液体燃料制备技术的大型运行及在建工程装置,分析了中国该领域的基础,分析了生物液体燃料发展中存在的主要障碍,如原料成本高及供给不确定,高生产成本及政策不确定性。提出继续研发高效的生物液体燃料技术路线、加大中试和示范工厂建设和投入、开展生物液体燃料生产企业与航空公司及与传统能源化工公司的合作等促进其未来发展的建议与方向。同时应立足国情,加强国家层面的生物液体燃料使用目标,完善政策保障,建立反映各类能源环境成本的能源价格和税收制度,为生物液体燃料能源产业发展建立公平的竞争环境。     

基于碳平衡适宜性评价的城市圈土地利用结构优化

资源环境与经济发展的矛盾日益突出,基于碳平衡的土地资源节约集约利用是增强发展可持续性的根本途径之一。研究参考已有文献,将碳平衡引入土地适宜性评价研究中,分别从经济、生态、社会角度建立了基于碳平衡的城市圈土地适宜性评价指标体系,具体包括碳源适宜性评价和碳汇适宜性评价两个方面。运用全排列多边形图示指标法获得了研究对象的两类适宜性的综合评价值和多边形图示。碳平衡适宜性评价结果显示各城市适宜性差异显著,存在较大的区域内协调潜力。选取多目标规划在适宜性评价的基础上对城市圈的碳排放权进行优化配置研究,并将碳排放权优化限制结果引入各城市土地利用结构优化问题中。最后得出了各城市2020年土地利用结构优化结果,与土地利用总体规划对比,进一步强化低碳经济的发展目标。碳排放权配置研究可以有效实现低碳经济的发展目标,碳平衡作为生态文明建设的内容之一对土地生态文明建设和实现土地可持续利用具有重要的指导。     

RS和GIS支持的农用土地物元综合评价

利用遥感（RS）与地理信息系统（GIS）和一门新兴的系统科学－物元分析法,以武汉市狮子山地区为样区对农用土地综合评价进行了研究,研究结果表明,狮子山地区的土地质量中等偏上,符合当地的实际情况,该研究对于解决以往土地评价中存在的一些问题,如权重的不确定,人为因素影响过多等提供了一些新的思路和方法。     

农林废弃物制备低碳烯烃系统优化及物质与能量转化分析

该文利用AspenPlus软件对农林废弃生物质固定床气化、经甲醇制备低碳烯烃工艺路线进行了系统综合模拟,以研究生物低碳烯烃系统的物质和能量转化效果。以生成1t低碳烯烃的生物质原料消耗量RF、耗水量RH2O和耗电量Relec及低碳烯烃能量效率和系统总能量效率ηole和ηT等为性能评价指标,重点分析了气化水蒸气及富氧气与原料质量比(S/B和O/B)、合成气氢碳比和甲醇合成平衡温度等系统参数对系统性能的影响。并运用基于低位热值的能量分析方法,对优化条件下系统的物质和能量转化进行分析评价。结果表明:在S/B=0.26,O/B=0.14,合成气氢碳比为2.0和合成甲醇温度为245℃下,低碳烯烃制备系统性能较优,RF、RH2O、Relec、ηole和ηT分别为7.86 t/t、15.9 t/t、4.12 MWh/t、40.7%和43.0%。系统可实现电力自供,系统耗水主要用于补充冷却塔空气带出的蒸发水。系统能量损失主要来源于空冷换热、冷却塔蒸发散热及排空尾气,占生物质原料能量的24.1%。     

中国省域土地利用可持续性评价及时空格局特征

为了揭示中国省域尺度土地可持续利用程度及其时空格局特征。该研究运用基于"国家公顷"改进的生态足迹模型构建土地利用可持续性系数,对中国31个省区1998-2008年土地利用可持续状态进行综合评价,借助ArcGIS 10.0软件平台,绘制出研究期内中国土地利用可持续程度的空间格局地图,并以此进行时空分析。结果表明:从时序变化特征看,各地区土地利用可持续性总体偏低且出现不同程度的赤字现象,近71%的省区土地利用可持续性呈上升态势但增速不平衡,部分省区变动幅度较大;从空间格局及其演变特征看,土地可持续利用程度从高到低排序依次为东部沿海地区东北地区中部地区西部地区,局部省区虽有变化,但总体格局变幅较小,土地利用处于Ⅱb、Ⅲc、Ⅲb的省区分别下降了4、6和13个百分点,而处于Ⅲa的省区则上升了23个百分点,上升的省区中大都为中西部地区,土地利用可持续性的空间格局不断优化且呈良性演变趋势;人均生态足迹的本底基数较大,且人均生态足迹和人均生态承载力的变化率相差较小是导致土地利用产生赤字的主要因素,人口较快增长也是一个重要因素,贸易和区域互补可为减少或消除土地利用产生的赤字提供重要的解决路径。该研究可为中国省域尺度土地开发与可持续利用战略、政策与对策制定提供科学依据和决策参考。     

低碳视角下的重庆市土地集约利用评价研究

低碳经济和土地集约利用相结合是目前土地集约利用研究中鲜有涉及的领域,从低碳视角对重庆市土地集约利用进行评价,运用AHP方法构建低碳土地集约利用评价指标体系,利用模糊综合评价方法建立针对重庆市低碳视角的土地集约利用评价模型,并针对评价结果进行障碍度分析,为重庆市编制低碳城市发展规划,合理利用城市土地提供参考。研究结果表明:（1）重庆市土地利用正在向集约化低碳化方向发展,2005—2011年土地投入强度和土地产出水平发挥着主要作用;（2）影响重庆市土地低碳集约利用的因子主要是土地低碳水平、土地可持续性和土地利用程度。评价结果反映了低碳视角下的重庆市土地集约利用现状,分析了重庆市土地低碳集约利用的影响因素,为今后土地的低碳集约利用提供决策支持。     

基于能量得率的棉秆热裂解炭化工艺优化

为了从能源利用角度设计和优化棉花秸秆热裂解制生物炭的热解炭化工艺,该文使用了产率、热值及能量得率3个指标来衡量工艺的优劣。首先,研究了热解温度、保留时间和原料粒径3个工艺条件分别对生物炭产率和热值的影响。结果表明,在3个工艺条件下生物炭产率与热值均呈负相关,即高产率和高热值目标无法同时满足。因此,引入能量得率(单位原料所产生物炭的总能量)作为全面评价生物炭产率和热值的综合指标,重点利用响应面分析法分析了3个工艺条件及其交互作用对能量得率的影响,并经过检验得到优化后的能量得率模型。模型预测结果表明,在炭化温度为429℃,保留时间为1.29 h,原料粒径为0.32 mm时,能量得率达到最大值,为78.95%,通过验证试验证明了模型的有效性。该模型能够用于指导生产高能量得率的生物炭,为生物炭能源高效利用目标的实现提供参考。     

北京市灌溉农田水资源利用效率研究

以各种作物的水分利用效率、水分能量生产效率和水分经济利用效益评价为依据,对北京市灌溉农田的水分利用状况进行了综合评价,提出了该区域优化粮食作物、果树和瓜菜类作物的种植结构,推进节水型种植业发展的思路与途径。     

GIS支持下的晋西王家沟流域造林立地信息系统建设研究

应用GIS和数量化Ⅰ理论分析了王家沟流域造林立地主导因子土壤水分与微地貌之间的关系，建立了相应的数量模型。并运用计算机、GIS技术和决策分析技术设计建立了小流域造林立地管理系统（LYFSMS），系统主要由属性数据子模块、图形数据子模块、应用模型子模块以及信息输出子模块四个模块组成，通过这些模块可以进行造林立地信息的处理、分析和评价等操作。为该地区实现科学地、定量地和快速地造林提供参考依据。     

以沼气为纽带的生态村循环系统能值分析

为综合评价以自然村为依托建立的以沼气为纽带的生态村循环系统,该文以北京市顺义区北郎中村沼气为纽带的生态村循环系统（biogas-linked eco-village circulating system, BECS）为研究对象,基于能值流图和指标体系,对该系统从资源利用、环境安全与可持续性、经济生产效益以及自组织能力4个方面进行定量解析和综合评估,并与种养结合循环农业系统和"四位一体"系统2个典型不同规模的以沼气为纽带的生态系统进行比较。结果表明,以沼气为纽带的生态村循环系统更有利于资源和产业的合理规划配置,具有可更新资源投入比例高、系统内部物质循环利用率高、内部反馈能值大、对环境压力小、可持续性强、稳定性强等优势,其研究区单位面积产出经济价值为23.43元/a,有显著的经济效益,是一种具有良好综合效益的可持续发展的生态农业系统。该文为以沼气为纽带的生态村循环系统的推广提供了一定的科学参考。     

基于WebGIS 中国农田养分平衡与环境风险评价系统的构建

在分析了ArcIMS的体系结构及其运行机制的基础上,基于ArcIMS9.0平台,采用空间数据引擎技术、数据库技术及ASP.NET编程技术,结合农田养分平衡模型和环境风险评价模型,设计开发基于WebGIS中国农田养分平衡与环境风险评价系统。系统主要包括远程基础数据库管理、基本数据查询分析、养分专题制图、在线养分平衡分析、环境风险评价分析及施肥策略咨询等6大功能,将农业基础数据通过模型运算的结果与地图数据相结合,实现了全国范围内基本农业数据、农田养分平衡与环境风险等信息的在线共享、评价与施肥咨询服务。     

国内外生物质成型燃料质量标准现状

中国生物质成型燃料标准体系建设初步取得了一些成效,但与欧美发达国家相比标准制定工作进展较为缓慢,一定程度上制约了产业发展。该研究分析了国内外生物质成型燃料标准体系和质量认证体系现状,研究生物质成型燃料质量影响因素及质量要求;与ISO国际标准比较,分析了木质、非木质生物质成型燃料各指标质量分级要求,结合中国国情,提出中国生物质成型燃料质量标准仍需进一步完善。同时与国内煤炭质量相关标准进行比较,生物质成型燃料灰分含量低,硫含量、砷和汞等重金属含量极低,对环境友好,是良好的替代散煤的固体燃料。通过研究提出建议成立生物质成型燃料国家标委会,亟需制定质量分级和污染物排放国家标准,并应区分商用、民用以及工业用等不同应用对象的燃料质量要求。     

Utilising biomass crops as an energy source: A European perspective

Biomass can be grown to act as a carbon (C) store, or as a direct substitute for fossil fuels (with no net contribution to atmospheric CO₂ if produced and used sustainably). There is great potential for the modernisation of biomass fuels to produce convenient energy carriers such as electricity and liquid fuels. Bioenergy accounts for about 15% of primary energy used throughout the world, and 4% of energy used in Western Europe. Several European countries plan to significantly increase their use of bioenergy and some already obtain over 10% of their energy from biomass fuels. The European Community (EC) is planning to implement policies which will more than double the use of biomass by 2005, with biofuels taking 5% of the motor vehicle fuel market, and a resultant reduction in CO₂ emissions of about 180 million tonnes (Mt), equivalent to 50 Mt C/yr. The potential contribution of biofuels is even greater, especially with all the ‘setaside’ land being taken out of production. Use of 15–20 million hectares (Mha) of agricultural land for biomass crops could represent an annual sink of some 90–120 Mt C or else offset between 50 Mt C and 120 Mt C from fossil fuel emissions, depending on the fuel displaced (7–17% of total EC carbon emissions). Policies are needed that will encourage the penetration of biofuels into the market such as increased support for research, development and demonstration, subsidies for biofuels, and carbon taxes on fossil fuels.     

生物柴油对能源和环境影响分析

生物柴油是从植物或动物脂肪酸通过酯化反应而得到,由于生物柴油无毒,可生物降解和可以再生,因此受到越来越多人的关注。生物柴油的性质和普通柴油非常相似,它能直接被用到发动机上而不需要改动发动机的结构。该文基于美国能源部对生物柴油的统计数据,利用生命循环分析法,对生物柴油从生产到消耗的生命循环中的能量消耗和产出、循环中的排放以及生物柴油汽车尾气排放等方面进行了分析。生命循环开始于普通柴油或生物柴油生产的原料提取,结束于成品油在发动机上的使用。只有分析生命循环中的所有过程,才能确定它对自然环境总量的影响。例如研究温室效应就要对整个生命循环中CO₂的排放进行分析。该文利用生命循环分析法分析了在生产生物柴油或柴油生命循环过程中的能量平衡、温室气体排放及对气体和固体污染物排放,提供了生物柴油生产过程和在发动机上使用的详细数据。分析结果表明∶生物柴油循环的石化能效比大大提高,大约是柴油的4倍;生物柴油循环中CO₂排放大大降低,大约降低了78.4%;发动机排气管有害物质的排放中,除NO_x排放增加8.89%外,CO、HC、PM等有害物质的排放大大降低（分别降低了46%、37%和68%）。     

酯类含氧燃料应用研究现状及进展

随着全球能源消耗加剧,有限的石化燃料已难以满足人们对能源的需求;而汽车保有量却不断增加,使得车辆向大气中排出的有害污染物急剧增加,这对内燃机行业发展提出了新的要求和挑战。因此,各国从能源安全和环保的角度出发,开始寻找新型燃烧模式,实现内燃机的高效清洁燃烧。酯类含氧燃料作为石化燃料的替代品或添加剂,在燃烧过程中,可提供额外的氧,能使燃料进行充分燃烧,改善燃料物化性质,达到降低有害物质排放、提高燃烧性能的目的,故开发新型酯类含氧燃料有着环保和缓解对石化燃料依赖的双重意义。该研究对生物柴油、长链脂肪酸醚基酯、碳酸酯类、醚酯类、乙酰丙酸酯类清洁含氧燃料的理化性质、排放特性以及在内燃机上的应用进行了讨论,分析酯类含氧燃料的优缺点,并指出酯类含氧燃料应用趋势以及未来研究建议。     

生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验

固体热载体加热生物质是生物质热解制取生物油的工艺手段之一。为解决固体热载体间接加热方式升温慢、效率低问题,设计了一种流化床生物质燃烧的热烟气直接加热固体热载体装置,分析了其结构与原理,开展了固体热载体升温性能和流化床燃烧器的燃烧特性试验研究,并对试验结果进行了热平衡分析。结果表明:流化床高温烟气加热陶瓷球热载体的平均热能利用率为66.3%,流化床燃烧生物质粉产生的高温烟气能够满足热载体加热装置对热源的需求,热载体加热器内的热量传递方式主要是对流换热。陶瓷球热载体与加热器内高温烟气的对流传热系数为475 W/(m~2·℃)。研究对结果对解决生物质热解液化技术中的固体热载体加热升温关键问题具有重要指导意义。     

中国生物质能产业发展现状及趋势分析

该文在综合评价中国生物质能资源、产业发展和政策环境的基础上，分析未来生物质能产业发展趋势。中国具有丰富的生物质资源，生物质能产业初具规模：沼气产业基本形成，燃料乙醇年生产能力已达到102万t，开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术，秸秆直燃发电示范工程正式并网运行；促进生物质能产业发展的宏观政策环境逐渐形成。因此得出结论：未来中国生物质能产业发展的重点是沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电；促进生物质能产业发展的政策环境将进一步完善；技术水平进一步提高；将有更多的大型企业参与；生物质能产业必将成为中国国民经济新的增长点。     

A Module to Calculate Primary Particulate Matter Emissions and Abatement Measures in Europe

Primary particulate matter is emitted directly into the atmosphere from various anthropogenic and natural sources such as power plants (combustion of fossil fuels) or forest fires. Secondary particles are formed by transformation of SO₂, NO_x, NH₃, and VOC in the atmosphere. They both contribute to ambient particulate matter concentrations, which may have adverse effects on human health. Health hazards are caused by small particulate size, high number of especially fine (< 2.5 µm) and ultra-fine (< 0.1 µm) particles and/or their chemical composition. As part of an integrated assessment model developed at IIASA, a module on primary particulate matter (PM) emissions has been added to the existing SO₂, NO_x, NH₃ and VOC sections. The module considers so far primary emissions of total suspended particles (TSP), PM₁₀ and PM_2.5 from aggregated stationary and mobile sources. A primary PM emission database has been established. Country specific emission factors for stationary sources have been calculated within the module using the ash content of solid fuels.     

Measurement of aggregate bond energy using ultrasonic dispersion

Numerous protocols have been developed to assess soil stability, such as wet sieving, end-over-end shaking and rainfall simulation, but a major limitation of these procedures is that they apply an arbitrary application of mechanical energy that is not quantified, resulting in a stability assessment that can only be related to the context in which it is being used. To address this, previous authors demonstrated that the energy ( L ) responsible for dispersing soil could be determined when using ultrasonic agitation. Changes in ultrasonic equipment, with the inclusion of a feedback system to adjust the output energy, E_p , of the ultrasonic probe, preclude the assumption that E_p is the same in pure water and in dispersed and undispersed soil–water systems, which may explain why previous approaches have not been routinely adopted. Our paper presents a new theory for estimating the components of the energy balance in an ultrasonic system fitted with a power-adjusting feedback mechanism facilitating the estimate of L . Using Vertisol and Ferrasol soil samples, the components of the ultrasonic energy balance were successfully estimated and the estimate of L was greater than that reported in earlier work. When used to calculate the soil dispersion characteristic curve, it was found that the critical dispersive energy ( L_d ) was in the range of 100–600 J g⁻¹, which appears to be much larger compared with previously published values, and the L_d constituted 3–20% of the total energy applied to the soil–water system.     

行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机研制与试验

中国热带农业区作物剩余物多为香蕉秸秆、椰壳以及甘蔗叶,目前以其为混合原料的固体成型设备研究较少,因此该文设计了一种行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机,描述了该机进料装置、辊压装置以及成型装置等主要部件结构,并对辊压装置进行了运动和受力分析,确定了其关键参数。研制样机并进行性能试验,试验结果表明:该机在电动机功率为45 k W、锥辊公转转速为190 r/min、锥辊自转转速为543 r/min、配套喂料输送装置功率为3 k W时,生产率为850 kg/h、颗粒燃料成型率为96.5%、质量密度为1.25 g/cm3、成型后含水率为2.82%、机械耐久性为96.74%,符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作过程中噪音低,经济效益与生态效益明显,为中国热带地区固体燃料成型机的发展与推广提供了参考。