第1章 绪论

1.1 生物质

生物质能在世界能源消耗中居第四位，仅次于煤炭、石油、天然气，生物质是取之不竭的太阳能反应器。农作物秸秆是世界上最丰富的生物质资源之一，全世界每年秸秆的产量为29亿多吨，其中小麦秸秆占21%，稻草占19%，大麦秸占10%，玉米秸占35%。我国每年有7亿吨作物秸秆、1.27亿吨薪柴、2亿吨林地废弃物、25亿吨畜禽粪便及大量有机废弃物产生。中国在生物质发电、乙醇、生物柴油、成型燃料等方面开展了大量的工作，很多技术也有规模应用，但世界各国对生物质的利用程度还远远不够，对生物质的精深加工和高值化利用还有很长的路要走。其中，关键的技术之一就是生物质计量测试技术。科学研究是从计量测试开始的，但生物质行业的计量测试还处于不成熟状态。为了明晰生物质行业的理论和应用，必须要从采制样、测试和物料管理等方面全面考虑，只有通盘考虑，行业和企业才能健康发展。

1.1.1 生物质的定义

广义生物质包括地球上所有生物物质以及新陈代谢的产物。在人类发展的历史过程中，生物质一直处在举足轻重的地位，生物质既是人类获取食物的唯一来源，同时也是人类社会文明发展的物质基础。生物质是生物质能量的载体，是一切有生命的可以再生的有机物质的总称，包括动植物和微生物。日本工业标准中将生物质定义为地球生态圈内生物体派生的有机物的总称，中国再生协会对生物质的定义是通过光合作用形成的各种有机体。目前，业内比较认可的是美国能源部对生物质的定义，即生物质是可再生的有机物质，包括农林业废弃物、工业废弃物、动物废料、城镇垃圾及水生生物等。

狭义生物质可以分为以下6大类：①木质生物质：林业及加工废弃物、竹业及加工废弃物等；②农业废弃物：农业秸秆、食品加工及废弃物等；③水生植物：藻类、水葫芦及其他水生植物及加工废弃物等；④油料作物：植物油原料如棉籽、麻籽、乌桕、油桐等及其加工废弃物；⑤餐厨废弃物及城市垃圾；⑥粪便：人及牲畜的粪便等。

1.1.2 生物质的特点

生物质具有可再生、低污染、分布广泛等特点。相比化石燃料而言，生物质能具有以下显著特点：

①可再生性。通过植物的光合作用，生物质可以再生，与风能、太阳能同属可再生能源。生物质资源丰富，可保证能源的长期循环利用。

②生物质利用过程中具有二氧化碳零排放特性。生物质在生长时需要的CO2相当于它燃烧时排放的CO2的量，CO2净排放量近似于零，相对其他形式的燃料，可有效降低温室气体排放。

③生物质含硫、含氮都较低，燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一种清洁的燃料。

④生物质资源分布广、产量大，转化方式多种多样。利用现代技术可以将生物质能源转化成可替代化石燃料的成型燃料、可燃气、液体燃料等。在热转化方面，生物质能源可以直接燃烧或经过转换，形成便于储存和运输的固体、气体和液体燃料，可运用于大部分使用石油、煤炭及天然气的工业锅炉和窑炉中。国际自然基金会认为，到2050年，将有60%的工业燃料和工业供热都采用生物质能源。

⑤生物质单位质量热值较低，而且一般生物质中水分含量大，灰分含量相对较多并且灰熔点较低，影响了生物质的燃烧和热裂解特性。

⑥生物质的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。