摘要:在全球工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展下，燃料能源的需求出現(xiàn)了建筑的增加，可再生生物燃料的重要性被愈發(fā)的凸顯出來(lái)。煤炭、石油和天然氣為主要原料的化石能源依舊是各國(guó)的主要能源，但是這些能源的使用不僅會(huì)導(dǎo)致一系列的環(huán)境問(wèn)題，供需的差距也在越來(lái)越大，生物燃料領(lǐng)域的內(nèi)容具有更大的優(yōu)勢(shì)需要進(jìn)行挖掘。

關(guān)鍵詞:基因工程技術(shù);生物燃料;應(yīng)用

基因工程技術(shù)的出現(xiàn)讓各個(gè)國(guó)家都開(kāi)始對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行重視，因此該技術(shù)不僅是生物科學(xué)中的前沿技術(shù)，也對(duì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。基因工程技術(shù)的出現(xiàn)的時(shí)間雖然是比較晚的，但是它已經(jīng)在很多領(lǐng)域都創(chuàng)造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學(xué)價(jià)值，將其應(yīng)用在生物燃料領(lǐng)域也必定具有很大的發(fā)展，對(duì)全球可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義。

一、基因工程技術(shù)的概述

基因工程技術(shù)指的就是將人工分離和經(jīng)過(guò)修飾的基因?qū)氲缴矬w基因組當(dāng)中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對(duì)于基因工程技術(shù)來(lái)說(shuō)，它與傳統(tǒng)生物技術(shù)是一脈相承的，但是兩者在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統(tǒng)的生物技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)的個(gè)體間進(jìn)行基因重組，但是基因工程技術(shù)的基因轉(zhuǎn)移是不會(huì)受到種間親緣關(guān)系限制的;其次，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般只能在生物個(gè)體水平中進(jìn)行，不能準(zhǔn)確的選擇某個(gè)基因，但是基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現(xiàn)形式是可以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)期的。就此來(lái)看，基因工程技術(shù)可以說(shuō)是傳統(tǒng)生物技術(shù)的一個(gè)發(fā)展和補(bǔ)充。

二、生物燃料技術(shù)的現(xiàn)狀

(一)生物柴油

摘要:為了有效控制二氧化碳等溫室的吸收和排放，人們將目光從傳統(tǒng)的化石能源轉(zhuǎn)向了林木生物質(zhì)能源。通過(guò)分析當(dāng)前林木生物質(zhì)能源的資源與技術(shù)水平現(xiàn)狀，并結(jié)合森林固碳和林木資源的替代減排作用，從生命周期分析角度，闡明了林木生物質(zhì)對(duì)二氧化碳等溫室氣體減排方面的重大作用，林木生物質(zhì)能源可有效減少溫室氣體的排放。

關(guān)鍵詞:林木生物質(zhì)能源、溫室氣體減排、作用機(jī)制

隨著化石能源的枯竭，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高效率能源利用的要求也逐步提高。根據(jù)能源部和政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)的數(shù)據(jù)，當(dāng)前世界所使用的可再生能源77%來(lái)自生物質(zhì)能源，而林木生物質(zhì)能源占生物質(zhì)能源的87%[1]。所以伴隨著世界經(jīng)濟(jì)新一輪產(chǎn)業(yè)革命的到來(lái)，以低碳環(huán)保為目標(biāo)的林木生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)一定會(huì)在能源發(fā)展的經(jīng)濟(jì)格局中占據(jù)重要位置。同時(shí)，發(fā)展能夠替代高污染化石能源的林木生物質(zhì)能源可以提高資源利用率，加強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)的抗氧化和碳匯作用，實(shí)現(xiàn)二氧化碳等溫室氣體的減排。

1林木生物質(zhì)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1資源現(xiàn)狀

與全國(guó)第七次森林資源普查相比，第八次的全國(guó)森林面積凈增長(zhǎng)了122.3億㎡，覆蓋率提高了1.27%，覆蓋率提高了1.27個(gè)百分點(diǎn),其中人工林面積增加了76.4億㎡,居全球首位。目前，全球主要使用林木資源中的木質(zhì)資源、木本油料和淀粉植物，而我國(guó)主要使用木質(zhì)資源和木本油料。木質(zhì)資源在我國(guó)含量分布廣泛，加工技術(shù)較為純熟，利用率是化石燃料的10倍，廣泛應(yīng)用于發(fā)電和氣化。木本油料是較好的物柴油原料，雖然在我國(guó)分布面積較廣但加工技術(shù)相對(duì)落后，因此在“十一五”“十二五”之后，該原料的開(kāi)發(fā)利用被特別確定為未來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)之一[2]。截至2016年底，以木本油料為原料的生物柴油能源示范基地已經(jīng)超過(guò)8.4億㎡，果實(shí)產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)1000萬(wàn)t。

1.2技術(shù)水平現(xiàn)狀

一、汽油及柴油的無(wú)硫化

汽油及柴油中的硫可導(dǎo)致汽車(chē)尾氣凈化裝置中催化劑性能的降低，所以一直要求燃料的低硫化。從2005年1月開(kāi)始，日本開(kāi)始使用硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10μg/g的無(wú)硫汽油及無(wú)硫柴油（硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10μg/g的汽油、柴油被稱為超低硫燃料或無(wú)硫燃料）。

1.柴油

隨著物流的迅猛發(fā)展，柴油機(jī)車(chē)排放的NOx及PM引起的大都市的大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重。1989年12月，為了降低柴油機(jī)車(chē)及公共汽車(chē)排放的NOx及PM，中央公害對(duì)策審議會(huì)的報(bào)告“未來(lái)降低汽車(chē)尾氣排放對(duì)策”提出要強(qiáng)化尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。柴油機(jī)車(chē)需要使用尾氣凈化系統(tǒng)，為了使尾氣凈化系統(tǒng)充分發(fā)揮其性能，石油業(yè)界分4個(gè)階段降低了柴油中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第一階段：將尾氣的一部分送回到發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用降低燃燒溫度的尾氣再循環(huán)（EGR：ExhaustGasRecirculation）裝置時(shí)，為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)被腐蝕，于1992年10月開(kāi)始將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.5%降到了0.2%。第二階段：為了使以降低PM排放量為目的而設(shè)置的尾氣后處理裝置充分發(fā)揮其作用，從1997年10月開(kāi)始將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.20%降至0.05%。第三階段：為了使氧化催化劑、微粒除去裝置及NOx還元催化劑等更有效地發(fā)揮其作用，2000年石油審議會(huì)石油產(chǎn)品質(zhì)量專門(mén)委員會(huì)及中央環(huán)境審議會(huì)第4次報(bào)告決定，到2004年末將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至50μg/g，但是石油業(yè)界從2003年4月開(kāi)始就供給了硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50μg/g的柴油。第四階段：從2005年1月開(kāi)始實(shí)施的柴油的無(wú)硫化（硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10μg/g），不僅使以同時(shí)脫除NOx及PM為目的的尾氣后處理裝置最大限度地發(fā)揮了其作用，而且改善了有助于應(yīng)對(duì)地球變暖問(wèn)題的柴油的質(zhì)量。

2.汽油

為了降低人體對(duì)有害物質(zhì)的攝入量，從1975年開(kāi)始禁止往普通汽油中添加四烷基鉛，從1986年開(kāi)始禁止往優(yōu)質(zhì)汽油中添加四烷基鉛；1996年將汽油中的苯體積分?jǐn)?shù)降至5%，2000年1月再降至1%。規(guī)定汽油中不添加四烷基鉛等含鉛物質(zhì)，將汽油中的苯體積分?jǐn)?shù)降至1%，是日本為了確保汽油等燃料的質(zhì)量而制訂的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。作為應(yīng)對(duì)光化學(xué)煙霧所采取的措施，2001年將汽油的蒸汽壓標(biāo)準(zhǔn)的上限從78kPa降至72kPa，2005年再降至65kPa，以減少烴的蒸發(fā)量。從1996年4月開(kāi)始實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)中，將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)規(guī)定為100μg/g，當(dāng)時(shí)煉油廠出廠的汽油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于100μg/g。2005年，將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至50μg/g。接受綜合資源能源調(diào)查會(huì)石油分科會(huì)石油部會(huì)提出的應(yīng)從2008年開(kāi)始實(shí)施無(wú)硫汽油（硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10μg/g）的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告，石油業(yè)界從2005年1月開(kāi)始主動(dòng)將汽油中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至小于10μg/g。

二、地球環(huán)境保護(hù)自主行動(dòng)計(jì)劃及實(shí)施情況

隨著各類制氫技術(shù)日趨完善，氫能源行業(yè)規(guī)模逐漸壯大，越來(lái)越被人們關(guān)注。本文對(duì)高中化學(xué)課制氫實(shí)驗(yàn)展開(kāi)深入探究，從生物制氫方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，力求客觀全面地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，提高高中化學(xué)課的教學(xué)質(zhì)量。生物制氫的原理及優(yōu)點(diǎn)生物制氫是生物質(zhì)通過(guò)氣化和微生物催化脫氫方法，在生理代謝過(guò)程中產(chǎn)生分子氫的過(guò)程。

1.生物制氫的原理

原理1：生物質(zhì)制氫，包括生物質(zhì)氣化制氫和生物油重整制氫。生物質(zhì)氣化主要是采用木屑、秸稈末等為原料；生物油高溫重整制氫，其原料來(lái)源于生物質(zhì)高溫裂解。原理2：主要是利用微生物自身的代謝作用將有機(jī)質(zhì)或水轉(zhuǎn)化為氫氣，實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)出來(lái)獲得氫氣，同時(shí)獲得一些有價(jià)值的副產(chǎn)物。由圖可知，生物質(zhì)制氫主要有三個(gè)方向：（1）生物質(zhì)直接生物轉(zhuǎn)化，微生物進(jìn)行光解和發(fā)酵；（2）生物質(zhì)直接燃燒制取氫氣（農(nóng)作物秸稈、柴）；（3）生物質(zhì)熱化工轉(zhuǎn)化制氫，主要有兩個(gè)方向：裂解、氣化。2.生物制氫的優(yōu)點(diǎn)（1）生物制氫消耗能量低、效率高。（2）生物制氫節(jié)能，氫氣為可再生能源。（3）生物制氫原理成本低、制氫不污染環(huán)境。（4）一些生物制氫過(guò)程具有較好的環(huán)境效益。高中化學(xué)生物制氫實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)1.光水解制氫實(shí)驗(yàn)分析光解水制氫機(jī)理：光合生物體在厭氧條件下，通過(guò)光合作用分解水，生成有機(jī)物，同時(shí)釋放出氫氣。其作用機(jī)理和綠色植物光合作用機(jī)理相似，在某些藻類和真核生物（藍(lán)細(xì)菌）體內(nèi)擁有PSⅠ、PSⅡ等兩個(gè)光合中心。PSⅠ產(chǎn)生還原劑用來(lái)固定CO2，PSⅡ接收太陽(yáng)光能分解水產(chǎn)生H+、電子和O2；PSⅡ產(chǎn)生的電子，由鐵氧化還原蛋白攜帶，經(jīng)由PSⅡ和PSⅠ到達(dá)氫酶，H+在氫酶的催化作用下形成H2。（1）直接生物光解制氫系統(tǒng)：利用藻類光解水產(chǎn)氫的系統(tǒng)。（2）間接生物光解制氫系統(tǒng)：利用藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行產(chǎn)氫的系統(tǒng)。（3）藻類產(chǎn)氫的主要優(yōu)勢(shì)：藻類的產(chǎn)氫反應(yīng)受氫酶催化，可以利用水作為電子和質(zhì)子的原始供體。

2.生物質(zhì)熱化學(xué)制氫實(shí)驗(yàn)分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將組成生物質(zhì)的碳氧化合物轉(zhuǎn)化成含特定比例的CO和H等可燃?xì)怏w，并且將伴生的焦油經(jīng)過(guò)催化裂化進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為小分子氣體，同時(shí)將CO通過(guò)蒸汽重整（水煤氣反應(yīng)）轉(zhuǎn)換為氫氣等。生物質(zhì)熱化學(xué)制氫的基本方法為將生物質(zhì)原料（薪柴、鋸末、麥秸、稻草等）壓制成型，在氣化爐（或裂解爐）中進(jìn)行氣化或熱裂解反應(yīng)，獲得富氫燃料氣，再將富氫燃料氣中的氫與其他氣體通過(guò)變壓吸附或變溫吸附分離，獲得高品質(zhì)氫。研究重點(diǎn)在于獲得理想組分與產(chǎn)率的富氫燃料氣上。

3.生物質(zhì)熱化學(xué)制氫實(shí)驗(yàn)分析

（1）一級(jí)氣化法制氫。生物質(zhì)在某一反應(yīng)器內(nèi)被氣化介質(zhì)直接氣化后，獲得富氫氣體的過(guò)程。該氣化反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，反應(yīng)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)，操作比較方便。當(dāng)以空氣為氣化介質(zhì)時(shí)，氫氣約10％，熱值約為5MJ／Nm3。（2）二級(jí)氣化發(fā)制氫。生物質(zhì)在第一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)被直接氣化后，進(jìn)入第二級(jí)反成器發(fā)生裂化或蒸汽重整反應(yīng)的過(guò)程。劣勢(shì)為氣化反應(yīng)生成的燃料氣中氫氣含量較低，焦油、烷烴等K鏈烴含量高，就此分離除去，易造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。改善措施為增加第二級(jí)氣化反應(yīng)器對(duì)初級(jí)燃料氣進(jìn)行（催化）裂化分解和蒸汽重整反應(yīng)，以提高氫氣濃度，可得25％～45％的富氫燃料氣。（3）一級(jí)快速熱解法制氫。生物質(zhì)在某一反器內(nèi)被直接快速熱解（>5s）后，獲得富氫氣體的過(guò)程。反應(yīng)原理相當(dāng)于氣化一步法，但熱解過(guò)程在隔絕氧氣條件下進(jìn)行，溫度較低、物分布不同。（4）二級(jí)快速熱解法制氫。生物質(zhì)在第一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)被直接快速熱解后，再進(jìn)入第二級(jí)反應(yīng)器發(fā)生焦油裂化和蒸汽重整反應(yīng)生成富氫氣體的過(guò)程。與一級(jí)制氫相比，二級(jí)焦油裂解和蒸汽重整可保證焦油、大分子烷烴等長(zhǎng)鏈烴的分解，增加產(chǎn)品氫氣的體積份額。獲得的富氫氣體，氫氣比重高達(dá)55%。（5）超臨界水制氫技術(shù)。超臨界水是壓力和溫度均高于其臨界點(diǎn)時(shí)的水。臨界壓力為220bar，臨界溫度為374℃。作為化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)，它具有良好的傳遞性和溶解特性。在此條件下，水的物理性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生許多顯著變化。超臨界水制氫過(guò)程可以在熱力學(xué)平衡條件下實(shí)現(xiàn)。水-有機(jī)化合物混合體系在沒(méi)有界面?zhèn)鬟f限制的情況下可以進(jìn)行高效率的化學(xué)反應(yīng)，因此，轉(zhuǎn)化率非常高（大于90％），而且在氣體組分中氫氣的含量也相當(dāng)高（達(dá)到50％）。化學(xué)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展過(guò)程中教師同時(shí)要向?qū)W生闡述其優(yōu)點(diǎn)：臨界水是勻相介質(zhì)，使得在異構(gòu)化反應(yīng)中因傳遞而產(chǎn)生的阻力沖擊有所減小；高固體轉(zhuǎn)化率，有機(jī)化合物和固體殘留均很少；氫氣在熱力學(xué)平衡下獲得。從而強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知，開(kāi)拓學(xué)生的視野，明確化學(xué)原理的同時(shí)，提高課堂氛圍。

一、中國(guó)發(fā)展航空運(yùn)輸新能源的背景

新能源是太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能和燃料電磁在國(guó)際上的一種通稱。由于這些能源具有再生性，被稱為可再生能源。它是人類利用能源向新的形態(tài)過(guò)渡的能源資源。從20世紀(jì)70年代石油危機(jī)以來(lái)，新能源日益受到重視。隨著全球氣候變暖，減緩人類活動(dòng)對(duì)大氣的碳排放使得新能源再次受到高度關(guān)注。航空運(yùn)輸新能源，是指為航空器的飛行提供動(dòng)力所需的有別于常規(guī)石化能源的新能源。生物能源成為航空新能源發(fā)展方向之一。生物能源之一即生物柴油是清潔的可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實(shí)、工程微藻等油料水生植物以及動(dòng)物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。生物柴油具有多方面的優(yōu)點(diǎn)。其中顯著的優(yōu)點(diǎn)之一是環(huán)保效益顯著。生物渣燃燒時(shí)不排放二氧化硫，排出的有害氣體比石油柴油減少70%左右，且可獲得充分降解，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。由于常規(guī)能源對(duì)環(huán)境所造成的大氣污染非常嚴(yán)重。而新能源作為一種對(duì)常規(guī)能源的替代能源，具有低排放低污染的特點(diǎn)。因此，大力發(fā)展中國(guó)航空運(yùn)輸新能源已是大勢(shì)所趨。

（一）基于全球航空減排的現(xiàn)實(shí)需求

據(jù)研究統(tǒng)計(jì)顯示，航空排放在全球二氧化碳排放中的份額目前約為2％，國(guó)際航空的份額估計(jì)約占其中一半強(qiáng)，為1％左右。由于全球航空運(yùn)輸業(yè)整體上還處于發(fā)展階段，這一比例還會(huì)在攀升。為此，國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（InternationalAirTransportAssociation，IATA，簡(jiǎn)稱“國(guó)際航協(xié)”）代表整個(gè)航空業(yè)向國(guó)際民航組織提出了“從2009—2020年，平均每年燃油效率提高1.5%；2020年實(shí)現(xiàn)碳排放零增長(zhǎng)；2050年碳排放量比2005年減少50%”的三大承諾目標(biāo)。改革開(kāi)放30多年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)公眾對(duì)航空運(yùn)輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)。中國(guó)航空運(yùn)輸?shù)哪昃鲩L(zhǎng)率在10%以上，航空運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量從2005年起已經(jīng)躍升到世界第二位。由此帶來(lái)航空運(yùn)輸碳排放量持續(xù)增加。使得中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)正面臨巨大的減排壓力。

（二）傳統(tǒng)石化能源的不可再生屬性

目前，煤炭、石油、天然氣等化石能源仍然是當(dāng)今世界能源消費(fèi)的主流能源。2008年，世界一次能源需求總量中，煤炭所占比重為27.01%，石油所占比重為33.07%，天然氣所占比重為21.15%，三者合計(jì)所占比重為81.23%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界石油儲(chǔ)采比為45.7年，天然氣儲(chǔ)采比為62.8年，煤炭?jī)?chǔ)采比為119年。目前，航空運(yùn)輸所使用的主要能源是石油煉化而成的航空煤油、航空汽油。石油作為常規(guī)性的能源，具有污染重、不可再生的基本特性。航空運(yùn)輸業(yè)由于對(duì)石化能源的高度依賴性，每當(dāng)國(guó)際原油價(jià)格上漲，都會(huì)對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)造成重大打擊。就中國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)而言，國(guó)內(nèi)能源主要為煤和石油。由于中國(guó)正處于工業(yè)化發(fā)展階段，對(duì)石化能源需求巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)所需石油對(duì)外依存度達(dá)到50%左右。這種對(duì)國(guó)際能源的高度依賴潛藏著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦國(guó)際局勢(shì)緊張，世界各主要供油國(guó)加強(qiáng)對(duì)石油出口的控制，將嚴(yán)重地影響到中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)的能源供應(yīng)。

（三）航空運(yùn)輸業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀需要

【摘要】生物質(zhì)電廠與常規(guī)火電廠相比，安全管理基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，可借鑒的成熟安全管理經(jīng)驗(yàn)少。其中安全風(fēng)險(xiǎn)存在于卸貨、破碎、車(chē)輛、檢修等引起的人身安全事故和燃料、粉塵引起的火災(zāi)爆炸事故。本文以某生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)為例，就生物質(zhì)電廠目前在安全方面普遍存在的問(wèn)題和采取的針對(duì)性技術(shù)和管理措施作主要闡述。

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)電廠;安全;新技術(shù)及創(chuàng)新管理

1前言

安全生產(chǎn)是關(guān)系到國(guó)家和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全和人民群眾的切身利益的大事。安全生產(chǎn)是企業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，也是對(duì)企業(yè)的最根本要求。安全管理是每個(gè)管理人員必須遵守的行為準(zhǔn)則，也是日常工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。安全工作是一項(xiàng)常抓不懈的主題，是生產(chǎn)的保證，也是員工效益的最大體現(xiàn)。生物質(zhì)電廠作為新生行業(yè)，由于起步較晚，各項(xiàng)管理工作與常規(guī)火力發(fā)電項(xiàng)目相比，還處于追趕期，特別是安全等各類管理制度和體系還需要不斷完善。

2現(xiàn)狀分析

2004年國(guó)家發(fā)改委開(kāi)始核準(zhǔn)了國(guó)內(nèi)首批生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目，實(shí)際投運(yùn)發(fā)電在2007年左右，至今也就10年左右，整個(gè)行業(yè)發(fā)展歷程較短。生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目與常規(guī)火力發(fā)電相比，由于燃料收購(gòu)半徑的問(wèn)題，一般建設(shè)規(guī)模都不大，多為1．5～3萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量。同時(shí)其燃料品種錯(cuò)綜復(fù)雜，有稻麥秸稈、農(nóng)林廢棄物、稻殼、工業(yè)加工的邊角木料以及蔗渣等生物質(zhì)，體積龐大，且單批次運(yùn)輸量少，加工和周轉(zhuǎn)工作量大。另外，當(dāng)前對(duì)生物質(zhì)電廠的特性認(rèn)識(shí)不足。一方面，生產(chǎn)管理人員都一般來(lái)自常規(guī)火電廠，缺乏對(duì)生物質(zhì)電廠安全管理經(jīng)驗(yàn);另一方面，生物質(zhì)電廠燃料處理環(huán)節(jié)多，量大，且作業(yè)人員普遍文化水平不高，工作隨意性較大，給生物質(zhì)電廠安全環(huán)保帶來(lái)很大的隱患。當(dāng)前普遍存在如下幾個(gè)問(wèn)題:(1)生物質(zhì)電廠普遍基于經(jīng)營(yíng)成本考慮，一些輔助工序(如燃料的倒運(yùn)、破碎等)均采取外包模式。一方面，對(duì)外包單位安全管理往往采取降低安全標(biāo)準(zhǔn)或忽視了對(duì)外包公司的管理，形成“以包代管”;另一方面合作外包方的安全管理水平參差不齊，作業(yè)人員文化水平不高，安全意識(shí)差，易因自身原因造成安全事件的發(fā)生，進(jìn)而影響到企業(yè)的發(fā)展。(2)生物質(zhì)電廠主要安全風(fēng)險(xiǎn)存在于卸貨、破碎、車(chē)輛、檢修等人身安全事故和燃料、粉塵引起的火災(zāi)、爆炸事故;同時(shí)，生物質(zhì)電廠現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常因治理不到位而出現(xiàn)不注重現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的職業(yè)健康問(wèn)題。如何利用安全環(huán)保新技術(shù)、優(yōu)化人機(jī)配置等方法，來(lái)減少上述問(wèn)題的發(fā)生，是生物質(zhì)電廠管理層迫切需要思考和解決的問(wèn)題。(3)生物質(zhì)電廠的安全環(huán)保培訓(xùn)、安全環(huán)保創(chuàng)建等工作仍在不斷探索中，安全環(huán)保管理“軟環(huán)境”還不夠扎實(shí)。需要通過(guò)創(chuàng)造良好的安全環(huán)保管理“軟環(huán)境”來(lái)進(jìn)一步構(gòu)建多重防護(hù)保障，夯實(shí)生物質(zhì)電廠安全環(huán)保管理工作。(4)生物質(zhì)電廠的安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，安全責(zé)任保險(xiǎn)還需進(jìn)一下完善。

3建章立制，完善外包管理

摘要：本文首先對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)視角下工程科學(xué)內(nèi)涵進(jìn)行分析，然后探討生態(tài)化學(xué)工程技術(shù)對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用，最后對(duì)我國(guó)生態(tài)化學(xué)工程技術(shù)發(fā)展進(jìn)行展望，希望能夠給相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì)；生態(tài)化學(xué)；工程技術(shù)

所謂的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，就是指“資源——產(chǎn)品——消費(fèi)——廢物再生”的資源閉環(huán)利用經(jīng)濟(jì)模式，這種經(jīng)濟(jì)模式下，能夠在保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)同時(shí)，集合資源再生利用、資源綜合利用、綠色生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容。可以說(shuō)，利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，不僅能夠不斷提升人們的生活水平，還能降低生態(tài)破壞的程度。對(duì)于生態(tài)化學(xué)工程來(lái)說(shuō)，必須強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，肩負(fù)起支撐循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重?fù)?dān)。基于此，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)下生態(tài)化學(xué)工程技術(shù)支撐的研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1工程科學(xué)下循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式分類

根據(jù)物質(zhì)流循環(huán)層次，以工程科學(xué)角度出發(fā)，能夠?qū)⒀h(huán)經(jīng)濟(jì)分為初級(jí)資源循環(huán)、簡(jiǎn)單分解循環(huán)、產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)以及物理-化學(xué)-生物耦合循環(huán)等幾個(gè)類型[1]。第一，初級(jí)資源循環(huán)。這種模式主要指的是保持分子水平不便，通過(guò)物理形態(tài)變化實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的循環(huán)利用，主要指的是對(duì)可再生資源的回收利用，包括廢玻璃、廢鋼鐵、塑料瓶等資源回收。利用這一循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，刺激了20世紀(jì)初期很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展。第二，簡(jiǎn)單分解循環(huán)。該模式主要指的是將廢氣的復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行拆分，對(duì)拆分后的原材料進(jìn)行再次利用，包括廢舊汽車(chē)、廢舊家電、廢舊電器等，拆除后的熱塑性塑料能夠造粒復(fù)用，還可以作為填料使用；而拆除中得到的金屬也可以浸出。這種循環(huán)模式盡管與初級(jí)資源循環(huán)一樣，分子水平并沒(méi)有發(fā)生太大變化，但也向著更加高級(jí)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)邁進(jìn)。第三，產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)。主要是分子水平在產(chǎn)業(yè)鏈之間發(fā)生變化，體現(xiàn)更加深層次的物質(zhì)循環(huán)。從二十世紀(jì)中期開(kāi)始，這種產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式在我國(guó)逐漸開(kāi)始發(fā)展，直到現(xiàn)在這種循環(huán)模式為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展依然發(fā)揮了重要的作用。例如，對(duì)于硫元素循環(huán)利用，實(shí)施“硫酸廠——磷肥廠——水泥廠”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)環(huán)相扣的硫元素循環(huán)利用，還有效解決了材料污染問(wèn)題。在工業(yè)園區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)劃中，產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)已經(jīng)成為了循環(huán)經(jīng)濟(jì)重要的考量指標(biāo)內(nèi)容。第四，物理-化學(xué)-生物耦合循環(huán)。這種循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式主要是在物理、化學(xué)以及生物之間進(jìn)行多重轉(zhuǎn)化的物資循環(huán)利用模式[2]。低碳經(jīng)濟(jì)是目前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是解決“碳中和”的重要渠道。人們逐漸對(duì)環(huán)保、綠色開(kāi)始重視，“零碳家庭”、“零碳企業(yè)”的概念逐漸出現(xiàn)，并成為人們追求的低碳經(jīng)濟(jì)（循環(huán)經(jīng)濟(jì)）類型。例如，通過(guò)生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)，利用工業(yè)生產(chǎn)中排放的二氧化碳培育轉(zhuǎn)基因素材、含油藻類等，而這些植物生長(zhǎng)過(guò)程中，又能夠?qū)⒖諝庵械亩趸脊潭ê铣缮镂镔|(zhì)，作為生產(chǎn)生物柴油的重要原材料，這對(duì)于解決二氧化碳排放問(wèn)題是一種十分經(jīng)濟(jì)的模式。就目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀而言，仍然需要將產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)作為主要的循環(huán)經(jīng)濟(jì)類型，同時(shí)加速對(duì)物理-化學(xué)-生物耦合循環(huán)模式的研究，將其作為重要的研究方向，堅(jiān)持因地制宜、低碳環(huán)保的原則，最以上四種循環(huán)模式進(jìn)行妥善利用。

2生態(tài)化學(xué)工程對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的支撐作用

生態(tài)化學(xué)工程與循環(huán)經(jīng)濟(jì)之間存在密切的關(guān)系，后者為前者指明了發(fā)展的方向，而前者為后者提供了重要的發(fā)展支撐。

作者：楊劍鋒 周芳芳 單位：鄭州大學(xué)商學(xué)院

我國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)資源，理論資源量為50億噸左右．目前，我國(guó)每年可利用的農(nóng)林廢棄物源總量約為5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤．農(nóng)業(yè)廢棄物可以通過(guò)一定的技術(shù)轉(zhuǎn)換成電力，即將農(nóng)業(yè)廢棄物原料進(jìn)行干燥、粉碎，然后經(jīng)冷態(tài)壓縮形成農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒，以這些顆粒為燃料進(jìn)行發(fā)電［1］．隨著國(guó)家電力體制對(duì)清潔能源發(fā)展改革的大力支持以及煤炭?jī)r(jià)格的不斷攀升，清潔能源的發(fā)展已成為未來(lái)的總趨勢(shì)．因此，在國(guó)家激勵(lì)清潔能源發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒氣化發(fā)電技術(shù)極為符合國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，所以有必要對(duì)清潔能源進(jìn)行進(jìn)一步的規(guī)劃和綜合利用．系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是美國(guó)麻省理工學(xué)院的Forrester［2］教授于20世紀(jì)60年代創(chuàng)立的．20世紀(jì)70年代初，他與來(lái)自各國(guó)的專家在羅馬俱樂(lè)部構(gòu)建了一個(gè)能夠預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展的世界模型，他們?cè)谠撃Ｐ椭兄攸c(diǎn)研究了人口、農(nóng)業(yè)、資源、工業(yè)與污染等決定增長(zhǎng)的五大因素的變化趨勢(shì)，并由模擬運(yùn)算的結(jié)果編寫(xiě)了著名的《增長(zhǎng)的極限》［3］一書(shū)．世界模型的提出，為其后全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出奠定了基礎(chǔ)，也為這類復(fù)雜大系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)提供了一種工具．時(shí)至今日，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已經(jīng)被廣泛地用于各種微觀和宏觀系統(tǒng)［4－5］，小的如產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、企業(yè)管理、經(jīng)濟(jì)效益分析等，中等的如行業(yè)、城市規(guī)劃等，大的則有國(guó)家模型和全球模型．系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)之所以發(fā)展得如此迅速，另一個(gè)原因是它在開(kāi)始發(fā)展之初就擁有自己的計(jì)算機(jī)軟件工具，如初期的DYNAMO、DYS-MAPZ等［6－7］．近年來(lái)，麻省理工學(xué)院又開(kāi)發(fā)了在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行的直觀方便的圖形化VENSIM軟件工具［8］，這些軟件都有助于加強(qiáng)研究者和決策者之間的聯(lián)系．本研究應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)和VENSIM軟件來(lái)分析農(nóng)村生物質(zhì)能源的綜合利用對(duì)區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響，為當(dāng)?shù)卣哪茉匆?guī)劃提供了依據(jù)．

1系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在農(nóng)村能源中的應(yīng)用

1．1因素分析

農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒燃料在工作情況下基本能夠燃盡，而煤不能燃盡，所以前者的熱效率更高．顆粒燃料的著火性比煤好，易于點(diǎn)火，大大縮短了火力啟動(dòng)的時(shí)間．顆粒燃料運(yùn)送到發(fā)電廠后可直接應(yīng)用，幾乎不再需要加工，而煤炭運(yùn)到發(fā)電廠后需要用球磨機(jī)對(duì)煤進(jìn)行研磨以后才可以使用，這增加了使用過(guò)程中的電耗，所以利用農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒燃料氣化發(fā)電、直燃發(fā)電或者與煤混燒發(fā)電都有很好的發(fā)展前景．顆粒燃料與煤的對(duì)比見(jiàn)表1．本研究在能源規(guī)劃上引入了顆粒發(fā)電這一變量，通過(guò)對(duì)顆粒和電煤之間關(guān)系的研究來(lái)規(guī)劃能源結(jié)構(gòu)．以平頂山市農(nóng)村能源生態(tài)工程的建設(shè)為基礎(chǔ)，結(jié)合該地區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的發(fā)展，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真模型來(lái)研究該地區(qū)能源的綜合利用和規(guī)劃，2010年該地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)見(jiàn)表2．

1．2平頂山市能源建設(shè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

1．2．1系統(tǒng)因果關(guān)系圖以河南省平頂山市的農(nóng)村清潔能源為研究對(duì)象，確立了清潔能源開(kāi)發(fā)利用的研究方法．首先，將清潔能源開(kāi)發(fā)模擬與分析系統(tǒng)簡(jiǎn)化為沼氣、太陽(yáng)能、電力、秸稈利用量這些狀態(tài)變量，找出影響這些變量的主要因素，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，描繪出這些變量之間相互依存、相互作用的因果關(guān)系圖，見(jiàn)圖1．平頂山市農(nóng)村的生活用能主要由太陽(yáng)能、沼氣、電力、液化氣、家用煤、薪柴等構(gòu)成．沼氣、太陽(yáng)能、電力和液化氣作為清潔的能源，每年以某種速率增長(zhǎng)，而薪柴和家用煤則因?yàn)榍鍧嵞茉吹脑鲩L(zhǎng)而被逐漸替代．隨著煤炭資源的減少、價(jià)格的增高以及煤炭帶來(lái)的環(huán)境污染，作為電力主要原料的煤炭逐漸被清潔的顆粒能源所替代．雖然煤炭的用量每年都在增加，但是由于顆粒供應(yīng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，煤炭逐漸被替代，見(jiàn)圖2．