生物燃料的优缺点篇1

[关键词]碳减排、二氧化碳捕集、二氧化碳运输、二氧化碳储存

中图分类号：X55文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）11-0342-02

一、研究目的及意义

随着现代社会工业的发展，环境问题已经成为人类关注的焦点，由于大量排放二氧化碳导致的温室效应便是其中重要的一环，其带来的危害已经为各国政府高度关注。我国政府承诺到2022年碳排放强度比2005年降低40-45%，足可见我国对控制二氧化碳排放的决心之大。但当前我国的能源领域面临着多方挑战，能源消费增长迅速，且现阶段我国的能源结构仍以煤炭为主，世界一多半的煤炭为中国所用，中国60%多的煤炭用于发电，因此控制燃煤电厂二氧化碳的排放是我国碳减排的关键，研究电厂二氧化碳捕集运输和储存技术显得举足轻重。

二、二氧化碳的捕集技术路线及方法分析

燃煤电厂对燃料燃烧不同阶段产生的二氧化碳的捕集分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集三条技术路线。现阶段捕集方法主要有物理吸附法、物理吸收法、化学吸收法、膜分离法、低温蒸馏法等，使用何种捕集方法取决于二氧化碳气体的浓度、压力、温度，不同类型发电机组以及不同技术路线会选用不同的捕集方法。

2.1二氧化碳捕集技术路线现状分析

2.1.1燃烧前捕集：燃烧前捕集技术主要应用在整体煤气化联合循环发电系统（IGCC），IGCC的工艺流程主要为：氮气作为动力气源带动燃煤进入气化炉，与空分系统分离送出的纯氧在气化炉内发生高压富氧反应，生成有效成分主要为一氧化碳和氢气的混合气体，随后，在催化转换器中经过水煤气变换后，促使一氧化碳转换为二氧化碳并进一步产生氢气，混合气体中二氧化碳被捕集分离，氢气经过净化作为清洁的气体燃料送入燃气轮机用于燃烧。燃烧前捕集技术的优点是由于混合气体的压力较高，可以生成浓缩的二氧化碳气流，不用加压便能满足压缩机对管道内输送气体压力的要求，减少能耗，同时高浓度的二氧化碳气体有利于捕集和利用，该技术还具有捕集系统小、捕集效率高以及对污染物的控制方面有很大潜力的优点，缺点是IGCC技术仍面临初期投资成本高、可靠性不高的问题，并且由于二氧化碳捕集系统需使用蒸汽以及压缩机需使用额外功率会导致IGCC面临发电成本增加40%、效率降低22%的问题。该技术常采用物理溶剂吸收方法和膜分离法来捕集二氧化碳。

2.1.2燃烧后捕集：燃烧后捕集顾名思义是在燃料燃烧后产生的烟气中进行二氧化碳捕集的技术。由于电厂烟气中二氧化碳的浓度相对较低，该技术路线一般采用化学吸收法并需要使用强力溶剂。该技术的优点是只需对现有燃煤机组加以改造加装二氧化碳捕集装置即可，不需要对机组的结构进行大面积的调整，适合运行机组改造，并且该种技术是一种成熟的技术，缺点是由于烟气中二氧化碳的浓度较低，二氧化碳的捕集费用相对较高，同时还面临溶剂再生需要消耗大量能量的问题。燃烧后捕集技术还可使用物理吸附法、膜分离法和低温蒸馏法捕集二氧化碳。

2.1.3富氧燃烧捕集：富氧燃烧捕集顾名思义就是化石燃料在燃烧的过程中助燃剂是纯氧而非空气，这样燃料燃烧完毕烟气中主要含有二氧化碳和水蒸气，只有少量的二氧化硫、碳氧化物等杂质，把烟气进行脱硫、脱硝及除尘后进行冷却，除去其中的水蒸气便可得到高纯度的二氧化碳，纯度能够达到80%至98%，少量烟气再循环进入燃烧室，目的是控制火焰温度，防止燃料在纯氧中燃烧时温度过高，并且提高了烟气中二氧化碳的体积比。此种技术的优点是捕集成本低；由于没有氮气参与燃烧，烟气中氮氧化物的含量大大降低；由于是富氧燃烧，可以降低燃料的消耗量，提高热效率，缺点是燃烧需要在富氧的环境下进行，制备高纯度氧的能耗很高；燃烧室需要改造；该种技术面临的问题很多，如烟气再循环的参入量、氧量变化造成锅炉燃烧调节的改变等，该种技术尚不成熟，处于示范阶段。

综上所述，三种二氧化碳捕集技术路线各有特点，燃烧前捕集技术占用场地小、捕集效率高但初期投资成本高，适用于IGCC电厂；燃烧后捕集技术对已建电厂改造难度小、技术相对成熟但捕集成本高；富氧燃烧捕集成本低但制氧能耗高、技术不成熟，燃烧后捕集和富氧燃烧捕集技术路线主要适用于传统以化石能源为燃料的电厂，并适合老厂改造。现阶段，三种技术路线均未达到商业化的程度，只处于实验室阶段或有少量的示范项目。

2.2二氧化碳捕集方法介绍

2.2.1物理吸收法

物理吸收法是利用有机溶剂在高压下对二氧化碳的吸收量增大的机理实现的，通过对有机溶剂降压便可以释放二氧化碳，还原溶剂。此种方法能耗较低，要求有机溶剂具有对二氧化碳的溶解度随压力变大增速明显、沸点高、选择性好、无毒、稳定性好等特点。常用的物理吸收溶剂有聚乙二醇二甲醇、甲醚、环丁砜、三乙醇胺和碳酸丙烯酯。

2.2.2化学吸收法

化学吸收法在化工行业是一种常见的方法，一般二氧化碳的吸收溶剂为有机胺的水溶液。研究发现水对乙醇胺吸收二氧化碳的能力有提升作用，没有水的存在，1mol乙醇胺只能吸收0.5mol二氧化碳，水存在的情况下，1mol乙醇胺能吸收1mol二氧化碳。醇胺类化学吸收法的优点为技术成熟、吸收量大、选择性高并能同时吸收硫化氢和氮氧化物等有害气体；缺点为吸收溶剂再生困难，需要消耗较高能量；对设备易腐蚀；在富氧的环境下，吸收性能大幅降低等。

2.2.3物理吸附法

物理吸附法是利用固体吸附剂对二氧化碳进行选择性吸附的原理，脱除烟气中的二氧化碳，吸附法分为变温吸附法和变压吸附法。固体吸附剂表面的孔径大小、孔容和极性以及吸附材料分子量、分子大小、极性决定了该吸附剂的吸附能力，此种方法比吸收法具有吸附过程需要能量少的优点，并且由于吸附过程是放热过程，吸附剂需要通过加热还原再生。物理吸附法对二氧化碳的捕集成本与吸收法大致相当，但其对二氧化碳的吸附量和选择性要更好，并且吸附剂的还原需要的能量较低，操作简单，相比吸收法更具有市场价值，缺点是进行二氧化碳捕集前需要将混合气体冷却、干燥，以及除去易使吸附剂中毒的气体，并且存在二氧化碳回收率不高以及吸附剂选择性的问题。常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶和活性炭等。

2.2.4膜分离法

膜分离法是利用部分气体无法穿透薄膜的原理对气体进行分离，此法的驱动力是膜两侧的压差，当差压达到一定值时，能够穿透薄膜的气体会透过薄膜，捕集气体会留在膜内。薄膜的气体选择性、压力比、穿透气流和总气流的流量比决定了此薄膜的二氧化碳捕集能力。此方法在分离工业合成氨尾气、炼油尾气等领域已经广泛使用，但是由于电厂烟气流量大，需要膜的面积很大，投资成本高。用于捕集二氧化碳的薄膜有醋酸纤维膜、聚苯醚膜、乙基膜、聚砜膜、溴磺化聚环氧丙烷膜、沸石矿物膜等。

2.2.5低温蒸馏法

低温蒸馏法是利用不同气体的冷凝点不同而进行气体分离的，系统一般由压缩机、焦耳汤普森阀、多级热交换器和膨胀机组成，系统中设有不同温度的冷阱，以此来捕集不同冷凝点的气体。由于低温蒸馏法是在液态的形态下捕集到的二氧化碳，为运输和储存提供便捷；该方法同时还能减少水的消耗、化学试剂的使用量以及有效解决设备腐蚀等问题，缺点是设备庞大、能耗大、烟气中的粉尘易阻塞设备等，此方法一般用于分离高浓度的二氧化碳，常用于分离油田伴生气中的二氧化碳。

2.2.6二氧化碳捕集新方法

所谓的二氧化碳捕集新方法是指尚在实验室研究阶段，技术尚未成熟的方法，主要有化学循环捕集法和二氧化碳水合分离法。

上述几种二氧化碳的捕集方法各有千秋，需要根据捕集技术路线选择合适的捕集方法或几种捕集方法的集合，电厂的二氧化碳捕集方法大多尚在实验室或示范阶段，需要进一步研究论证。

三、二氧化碳的运输与储存技术分析

3.1二氧化碳运输技术

二氧化碳经捕集、压缩形成超临界流体或液体，通过铁路、船舶、管道等输送工具运至目的地的过程称为二氧化碳的运输。当运输距离较远时（大于1000千米）管道运输的成本最低，并且管道运输是一项成熟的商业化技术，其成本取决于管道的长度、直径、二氧化碳的压力和地质特点。

3.2二氧化碳储存技术

二氧化碳的存储技术分为地质储存、海洋储存、储液站储存、固态储存和矿物碳化储存技术。

地质储存技术是把超临界状态的二氧化碳灌入油田、气田、无法开采的煤层、深盐水层进行储存，这些地层必须由岩石密封，并且相对二氧化碳来说是不可渗透的。把二氧化碳注入油田或气田存储二氧化碳的同时用以驱动采油或气，可以提高30%至60%的石油产量；注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气驱赶出来，增加煤层气采集率；深盐水层储存技术由于储存容量大具有最大的潜力，该方法已于1996年一家挪威的能源公司投入商业运行。

海洋储存技术是把二氧化碳输送到海洋600米深度以下的区域，在此深度由于水的压力能够把二氧化碳转换为液体，当储存深度达到3000米、温度低于10摄氏度时，液态二氧化碳的密度会大于水的密度，并在表面形成粘稠状薄膜，防止二氧化碳扩散。此种技术可能会改变海洋的PH值，其对环境的危害程度未知，此种技术还在探索阶段。

储液站储存技术是把捕集到的二氧化碳进行净化、干燥等处理后冷却形成高压、低温的液态二氧化碳，具有效率高、气体纯度高、储量大的特点。

固态存储技术是把二氧化碳先高压压缩形成液态二氧化碳，然后高压低温冷却形成干冰储存，由于其生产工艺困难且储存条件费用高，此项技术并不常用。

矿物碳化技术储存二氧化碳是一项新兴技术，技术原理是将二氧化碳矿物碳化固定与含方英石杂质的钙基膨润土深加工相结合，利用钙基膨润土容易通过离子交换形成碳酸钙以及碱法分离方英石过程中容易形成吸收二氧化碳溶液的特点，实现吸收固定二氧化碳，但其预期成本远高于其他存储方法，不适合开展利用。

四、结束语

现阶段，制约二氧化碳捕集存储技术发展的关键在于技术不成熟和高昂成本问题，研究开发成熟、高效、低成本的二氧化碳捕集储存技术将是未来发展的方向。本文通过对现有的二氧化碳的捕集、运输及储存技术进行阐述，为未来该技术在电厂的成熟应用提供理论依据。

参考文献

生物燃料的优缺点篇2

近年来，由于建筑外墙保温材料燃烧引起的重大火灾事故不断发生，造成严重人员伤亡和财产损失。建筑易燃可燃外墙保温材料已成为一类新的火灾隐患。因此公安部消防局于2011年3月14日通知要求从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字[2009]46号）第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。

根据公安部消防局的该通知要求，各建设单位及建筑设计单位都采取了相应的措施，但由于目前我国建筑外墙保温所用的材料主要有两类：一类是聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、发泡橡胶等有机泡沫材料；另一类是岩棉、玻璃棉等无机材料。其中有机材料虽然保温性好，密度小，但是耐热差、易燃烧，而且在燃烧时释放大量热、产生大量有毒烟气，不仅会加速大火蔓延、而且容易造成人员伤亡。而无机材料虽然耐热、阻燃效果好，但存在粉尘和细小纤维，既污染空气又易滋生细菌，早已成为危害人们健康的隐患。因此目前所用的材料并没有一种能够完全满足节能、保温、防火、无污染的要求，给设计和施工造成了一定的混乱。

因此，寻找一种既能绝热防火，又对人体健康影响很小的建筑保温材料，就成为解决外墙保温问题的关键。

酚醛泡沫一般是采用甲阶酚醛树脂经发泡、固化形成的一种材料，由于具有突出的难燃、低烟、低毒特性和优异的耐热性，成为外墙保温材料的选择之一。

2酚醛泡沫的特点

（1）保温性能

酚醛泡沫的导热系数仅为0.02w/m•K左右，密度最低仅为25kg/m3，具有优异的节能保温作用。相比传统的无机保温材料，如岩棉、玻璃棉等，其节能保温性能高约1倍；与目前常用的新型有机泡沫材料如聚氨酯、聚苯乙烯等相比也有一定的优势。因此人们公认其节能保温性能居于所有保温材料之首，被称为“保温之王”。表1为酚醛泡沫与其它保温材料的导热系数对比。

（2）燃烧性能

酚醛泡沫的难燃程度是目前广泛使用的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫所远远不及的。

有实验将3种不同材料：酚醛泡沫、挤塑型聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫，分别切割成长100mm，宽100mm，厚25mm的试样放在火源上，经过30秒钟燃烧观察，挤塑型聚苯乙烯泡沫近火即熔化滴落并燃烧；聚氨酯泡沫燃烧时浓烟滚滚散发毒气；而酚醛泡沫的表面仅有小面积炭化薄层，既无火焰又无烟气发出。

也有实验表明厚度仅为30mm的酚醛泡沫平板，可以经受1700℃火焰喷射10分钟，而表面略有炭化却烧不穿，既不着火也不散发浓烟和毒气。说明酚醛泡沫具有优异的不燃特性。表2为几种常见泡沫保温材料的氧指数对比。

从表中可以看出，在这些泡沫材料中，酚醛泡沫的氧指数最高，最难以燃烧。

（3）热稳定性能

有实验将酚醛泡沫、挤塑型聚苯乙烯泡沫和膨胀型聚苯乙烯泡沫分别切割成长150mm、宽100mm，厚25mm的试样放在烘箱内加热，观察其体积变化。3种泡沫从30℃开始升温到90℃体积基本保持不变；130分钟后升温到105℃，膨胀型聚苯乙烯泡沫体积收缩了8%，挤塑型聚苯乙烯泡沫的体积相反却扩大了15%；220分钟后升温到140℃，膨胀型聚苯乙烯泡沫体积收缩了50%，挤塑型聚苯乙烯泡沫体积收缩了70%。因此，在热性能方面，挤塑型聚苯乙烯泡沫是最不稳定的。当火灾引起高温时，聚苯乙烯类保温材料因受热膨胀或缩小而导致墙面开裂脱落，暴露在外的聚苯乙烯泡沫被引燃，迅速传播蔓延，使现场极具危险性而难以扑救。而酚醛泡沫甚至加热到300℃以上也能保持体积不变，说明它的热稳定性很好。

（4）安全性能

酚醛泡沫是一种热固性塑料，分子中只有C、H、O元素，燃烧时不产生熔滴，不发生火势蔓延，烟雾少，CO排出物少，不含其他有毒物，高温下脱水缩合时，也只是产生少量甲醛，对人体较为安全。

3酚醛泡沫出现的问题及改进

人们一提起酚醛泡沫，大多认为它有易粉化掉渣、脆性大和强度低等缺点，给墙体施工和应用带来较大困难。随着近年来国内外研究机构、学校和企业的深入研究，通过对酚醛泡沫增韧改性、纤维增强和施工工艺方面的改进，酚醛泡沫原有的缺点正在或己经解决。

针对酚醛泡沫自身的问题可以从以下几个环节入手加以解决：

（1）酚醛泡沫的增韧改性

一般认为酚醛树脂分子链上存在的大量刚性苯环结构，使其泡沫延伸率低、质脆、硬度大、泡沫韧性差、易粉化，从而大大限制了酚醛泡沫的应用，因此改善酚醛树脂的韧性，提高泡沫塑料的压缩强度是十分必要的。可以通过以下几种途径来实现：①在泡沫体系中加入增韧剂，通过物质共混或大分子互穿复合的方式达到增韧的目的；②在泡沫体系中，甲阶酚醛树脂与增韧剂进行化学反应，形成柔韧性结构，达到体系增韧改性的目的；③用带有柔韧性链的物质改性苯酚合成树脂。

这类改性研究工作目前已在各大高校及科研院所广泛展开。

（2）复合材料增强

用增强材料对酚醛泡沫进行复合增强也是提高其实用性的有效方法之一。

美国南加州大学用玻璃纤维或芳纶纤维增强酚醛泡沫，其剥离强度提高7倍，而防火性能却未见减弱。还有专利用酚醛泡沫注入蜂窝芯孔内，形成高强度的复合芯，再用阻燃胶与面板黏结制成酚醛泡沫复合蜂窝板，可有效解决易碎问题。

（3）改进施工工艺

酚醛泡沫的施工通常采用类似聚苯板的湿贴做法，施工工艺也和聚苯板类似。但酚醛泡沫存在的一些缺点，如脆性、易粉化，也限制了此施工方法的应用范围。比如在粘贴完酚醛泡沫板后用橡皮锤敲击时，如果力量过重，易发生酚醛泡沫板破裂等情况。

针对这种情况，如果在酚醛泡沫板的表面复合一层聚合物砂浆及玻璃纤维网格布，提高其强度和整体性，同时提高与砂浆、腻子等材料的粘结性能，就可以弥补酚醛泡沫的脆性及易粉化的缺点。

近年来己经有一些公司开始在做这方面的尝试，并且己经成功地将酚醛泡沫板应用于外墙保温中，收到了理想的效果。

4结语

生物燃料的优缺点篇3

关键词阻燃剂;溴系阻燃剂;卤素;研究进展

中图分类号TB324文献标识码A文章编号1674-6708(2010)16-0061-01

1阻燃剂的概况

阻燃剂是一种能够降低或抑制高分子材料可燃性的添加剂,用以提高材料抗燃性,主要用于阻止合成和天然高分子材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。

阻燃剂品种很多,按照分类不同,主要可以分为:按使用方式可分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂两大类。前者指与基材中的其它组分化学反应而形成的阻燃剂,或者为高聚物的单体,或者作为辅助试剂而参与高聚物的合成反应,最后成为高聚物的结构单元,多用于热固性高聚物;后者指只是以物理方式分散于基材中,多用于热塑性高聚物。

按阻燃元素种类不同,阻燃剂常可分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等;按属性可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类,有机阻燃剂包括卤系(溴系及氯系)、有机磷系(含卤-磷系、磷-氮系)及氮系等,无机阻燃剂包括锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等。

一个理想的阻燃剂应具有阻燃效率高、热稳定性好、光稳定性好、与被阻燃基材相容性好、本身低毒或基本无毒、燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少、原料简单易得、工艺简便等特点。但实际上,目前许多阻燃剂很难达到理想的要求,近年来,追求高毒、低烟、无尘的阻燃剂已成为阻燃领域的重要课题及发展的主要方向。

2阻燃剂的研究进展

人类最早的阻燃历史可追溯至炼金术和罗马帝国时期,其阻燃成分很可能是铁和铝的二硫酸盐。1820年,Gay-Lussac研究发现:某些铵盐(如硫酸铵,磷酸铵及氯化铵)及这些物质与硼砂的混合物可用来阻燃纤维素织物。1913年,W.Perkin发现,采用锡酸盐(或钨酸盐)及硫酸铵处理织物,可以使织物获得了耐久的阻燃性能。1930年,人们发现了卤系阻燃剂(如氯化石蜡)与氧化锑的协同阻燃效应。

1960年以后,美国、日本、西欧相继研制出了多种适用于热塑性塑料的填料型添加阻燃剂――溴系阻燃剂,20世纪70年代初至80年代中期,这类阻燃剂的生产和应用得到了蓬勃发展。

我国阻燃剂的研制工作起步较晚,始于60年代后期,四溴乙烷是最早使用的一种含溴阻燃剂。80年代,随着对阻燃剂和阻燃材料的需求日益扩大,我国阻燃剂才得以迅速发展,但总体而言,远远落后于发达国家。与国外先进国家相比,我国阻燃剂科技含量低、生产规模小、品种单一、竞争力差。但随着化学合成技术、科学研究方法的发展及对基础设施投入的不断加大,我国阻燃剂市场需求不断增长,正处于一个新的发展阶段。

3溴系阻燃剂

3.1溴系阻燃剂的概况

溴系阻燃剂作为有机阻燃剂的一大类,主要由溴化剂(常用的是溴素)与有关有机物反应而得,其产量约占有机阻燃剂40%左右。

目前,国外消耗量较大的溴系阻燃剂主要包括:四溴双酚A及其衍生物、十溴二苯醚及其同系物、脂肪族多溴化物、溴化芳烃、溴代酚及其衍生物及高分子阻燃剂等,其中,四溴双酚A是产量和消耗量最大的含溴阻燃剂,它可作为反应型阻燃剂用于环氧树脂、聚碳酸酷等,又可作为添加型阻燃剂用于ABs、酚醛树脂等;而十溴二苯醚是另一个产量大的添加型含溴阻燃剂。

3.2溴系阻燃剂的特点

含溴阻燃剂由于具有其阻燃效能好、添加量少、加工性能优良、对高分子材料的物理、机械性能影响小、原料丰富、价格较便宜等优点,因此,溴系阻燃剂已经成为世界上发展最快、品种最多、产量最大、应用范围最广的有机阻燃剂之一,受到普遍重视。

虽然溴系阻燃剂具有诸多优点,然而,溴系阻燃剂会降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性,同时,在加工过程中、高温及燃烧条件下会产生毒性物质。1986年瑞士的研究人员研究发现,多溴二苯醚(PBDPE)及其阻燃的材料在510~630℃热分解时,会产生剧毒、致癌的多溴代二苯并f英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF),即出现所谓的“二f英(Dioxin)”问题。此外,溴系阻燃剂燃烧时,可能产生较多的烟雾、腐蚀性及有毒气体,主要包括HX、CO、CO2、SO2、NO2、NH、HCN等。

4型阻燃剂的发展趋势

由于溴系阻燃剂在高温及燃烧时易于产生毒性物质,因此,新型阻燃剂的发展迫在眉睫。目前,阻燃剂研究的方向主要包括:

1)抑烟和消烟研究,即在阻燃剂中加入消烟剂,如铝、铜、铁化合物,使用超细氧化锑和胶体五氧化二锑,以硼酸锌代替三氧化二锑等;

2)研究开发非卤阻燃剂,如磷系、磷-氮系、硅基、硼系等体系的研制与开发,但是除个别材料外,近期内难以找到性能/价格比与溴系阻燃剂相抗衡的阻燃剂或阻燃材料;

3)研究开发新型溴系阻燃剂。小分子溴系阻燃剂因其易析出、易迁移、热稳定性差等缺点给环境造成极大地危害,而高分子型溴系阻燃剂因具独特的热稳定性和不喷霜、不迁移等优点,已逐渐成为人们研究开发的重点。因此,新型溴系阻燃剂的主要研究方向为:研究热稳定性高、耐迁移析出、耐候性好、毒性低、抗紫外的高分子型卤系阻燃剂,以解决其耐热、烟雾问题以及“二f英问题”。如DBDPE(十溴二苯乙烷)、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂等新型溴系阻燃剂的广泛研究已表明这种趋向。

参考文献

[1]陶英丕.含溴阻燃剂的国内外进展.精细石油化工,1990:32-35.

生物燃料的优缺点篇4

【关键词】能源;燃气;优化利用

中国是世界能源生产和能源消费大国,煤炭生产量和消费量占世界总产量的1/3左右。相比较而言,我国人均能源拥有量较低，已探明的石油资源和天然气资源则相对较乏。目前，我国人均占有能源储量还不到世界人均占有量的一半。在能源资源中，煤炭占70%以上，人均煤炭资源占有量大约是世界人均的一半，而石油天然气的人均占有量不到世界平均水平的十分之一。

我国能源生产和消费的主要能源资源为煤炭，其次为石油、天然气、水电、核能、太阳能、潮汐能和生物质能等。我国能源生产消费结构中，传统能源占取绝对比例，尤其是煤炭的生产量自2002年以来的8年间，在能源生产结构中的占比一直保持在76%左右；其次是石油，我国原油生产在能源生产结构中基本是12%左右的水平。而在二次能源中，无论消费结构还是生产结构，基本以燃煤为主的火力发电为主导能源。总体上，我国的能源生产及消费呈现出“富煤、缺油、少气”，以及“新型能源短缺”的结构特征。

长期以来，我国能源资源以煤为主，城市煤气、工业窑炉、发电都以燃煤为主。燃烧产物中的硫化物、二氧化碳、氮氧化物，以及大量烟尘污染，使城市空气质量严重恶化。据权威部门检测显示：烟尘排放量的70%，二气化硫的90%来自烧煤的结果。按我国目前烧煤炭比重高达70%的能源结构测算，每年排放二氧化硫2000多万吨，工业烟尘1000多万吨，酸雨控制面积达40%，环境污染非常严重。

我们能源体系将从目前低效、粗放、高污染逐步转型为一个洁净、高效、节能、安全多元的现代化能源体系，走从高碳到低碳、从低效到高效、从不清洁到清洁的道路。

天然气素有“绿色能源”之称，是清洁高效的优质燃料。天然气是当今世界的理想能源，天然气的合理利用，特别是广泛应用在燃气空调、燃气联合循环发电和区域制冷对优化我国能源结构、优化生态城市建设、优化理想人居空间，创造人和自然的和谐环境都具有非常重要的意义。

天然气作为一次能源具有三大优势：

第一、高效。绝大部分燃煤机组发电效率为30%左右，最高的亚临界点发电效率也不超过38%；天然气联合循环发电效率高达60%；如果采用功热联产技术应用天然气，能源利用效率可达80%以上。

燃气燃烧效率较高，因此可以节约能源。如与民用燃料相比，可提高热效率2倍以上，较燃料油提高仅1倍。燃气燃烧完全，无剩余物，而燃煤有灰渣、燃油有剩余油胶物等，使清洁不易，且易使设备老化受损。工业生产中使用燃气还可提高产品的质量和产量，自动化生产更加容易。

第二、洁净。天然气的主要成份为甲烷，1分子CH4燃烧产物为2分子H2O和1分子CO2，每立方米天然气燃烧产物含2公斤水。而煤炭燃烧时所排放的大量二氧化硫，尘粒、氧化氮等有害成分。若以气代煤可减少氧化氮排放量的80%-90%，减少二氧化硫排放量的95%-98%，见上二氧化碳排放量的50%，能有效的减少大气污染，使生态环境大大改善。

第三、方便。天然气的压缩性很大，流动性很大，所以加压后通过管道可以很方便地输送到使用地点。即使在不宜敷设管道的地方，也可以在加压后使之在常温下变为液态储存于高压装置（液化天然气）中，这样可以是体积大大减少，运输装卸都极方便，从而使交通运输压力大为减轻，缓解大中城市的道路交通压力。

液化天然气（LNG）在接收基地气化以后，通过高压管线输送到门站，降低压力后送至城市居民用户和工商用户，与管道天然气一样再不要后处理，既方便又省事。总的经济效益和社会效益远远大于用煤和其他燃料。这是天然气在全球能耗比例中增长最快的主要原因。

天然气优化利用的途经有以下几种。

（1）用作民用燃料和锅炉燃料。

天然气用来烧水做饭，虽说是一种非常理想的清洁燃料，但就其热量利用效率来说是极其不合算的。利用天然气产生的高温烟气来加热热水，达到80至100℃，从热力学第二定律计算可知其利用效率极低。作为民用燃料又不得不使用。随着电磁灶的出现和普及，天然气炉灶会被遂步顶替。作为工业燃料直接烧锅炉，将大量热能浪费在烟气中，更是极不经济的做法。

（2）用作直燃空调燃料。

燃气空调与电空调相比,具有以下优点:吸收剂是溴化锂,不用氟利昂,不污染大气层。可同时或单独提供空调用冷水和卫生热水。同样制冷功率下,燃气空调比电空调的使用成本低。燃气空调机械运动部件少,运行稳定性高,维护及维修费用低,使用寿命超过20a,而电空调寿命一般不足15a。夏季用电负荷中,空调用电负荷达40%～50%。只有大量使用燃气空调才可以削减用电高峰,填补夏季燃气低谷,降低供气成本。

利用天然气燃烧的高温烟气作为溴化锂制冷机组的热源，使制冷机产生冷量，随着国防环境意识的增强和溴化锂制冷技术的不断成熟，燃气中央空调在世界各地得到了越来越广泛的应用。在日本，燃气空调每年增长60多万冷吨，并以13.6%的速度增长，比电空调以8.7%的速度增长快得多。目前在日本，5000平方米以上的现代建筑，有70%以上使用吸收式制冷机。

（3）燃气发电。

燃气轮机是一种布来顿循环的新型发动机，目前喷气式飞机的发动机都是燃气轮机,属轻型燃气轮机。而发电厂用的是重型燃气轮机，规模可达几十万千瓦。燃气轮机发电技术发展非常快，20年前的发电效率只有20%左右，现在的大型燃气轮机一次发电效率已经超过40%。

联合循环发电就是燃气轮机和蒸汽轮机联合发电，天然气先在燃气轮机里发电，排出的400至600℃的高温烟气通入余热锅炉，产生400℃的高温和4MPa的高压蒸汽，进入蒸汽轮机发电，两者发电效率总和可达60%以上。

当前,分布式发电发展迅速,具有起动快、运行灵活、调峰方便、运行管理经济等特点,具占地少、耗水低、污染小、建设周期短、节省资金等优势。许多欧洲国家热电联产发电占该国发电能力的20%～40%。据报道,英国和美国政府计划在今后10年内,将本国热电联产装机容量增长1倍,并制定了相关的扶持政策。今年4月份，国家能源局下发了《关于对〈发展天然气分布式能源的指导意见〉征求意见的函》，指出到2011年我国拟建设1000个天然气分布式能源项目；到2022年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，天然气分布式能源项目装机容量在电力总装机容量中的比重由目前不足1%的比重，上升到3%以上。

（4）汽车燃料。

燃气还可取代燃油作车用燃料,是一种清洁有效的能源。由于燃气具有燃烧充分、无结炭、少气阻和爆震等优点,可以使发动机寿命延长2～3倍,大修里程延长2.0×104～2.5×104km,节约维修费50%。车辆尾气的排放构成了城市的主要污染,所以气代油意义重大。

燃气由于其具有的高效、洁净、方便的优势，在世界一次能源结构中,燃气所占份额已经从20世纪50年代的9.7%上升至目前的23.8%,并有望在未来达到60%,21世纪世界能源将进入天然气时代。发展燃气应用新技术可以减少一次能源的消费，减少对环境的污染。综上所述，优化合理燃气应用方式的研究会成为人们非常关注的课题。

【参考文献】

［1］蔡美婷，孙中飞.浅谈燃气技术的应用前景.科学观察，2010,(3):112-114.

［2］盛亚光.燃气的应用与环保.煤气与热力，2005,(4):71-72.

生物燃料的优缺点篇5

关键词：能源；汽车动力系统；发展取向

中图分类号：TE0文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）01-0274-01

1中国石油能源现状

（1）人均能源拥有量低、储备量低我国能源相对稀缺，人均能源资源量远低于世界平均水平。

（2）我国石油消费总体呈上升趋势。

2005年，我国石油表观消费量为3.2亿吨。2006年全球石油消费只增长了0.7%，但中国石油消费量增长近6.7%，接近过去10年的平均增长率。07年上半年，中国经济的高速增长推动了石油产量和消费量的双双攀升，预计全年石油表观消费量将达到3.7亿吨。根据分析，到2022年我国石油消费量将达到5．2－5．5亿吨。

下图为1978年－2007年我国石油年度消费量。

（3）中国石油对外依存度不断攀升。

近10年来，中国石油消费量年均增长率达到7％左右，而国内石油供应年增长率仅为1．7％。这种供求矛盾使中国自1993年成为石油净进口国之后，2004年对外依存度迅速达到42％。2005－2022年期间，国内石油天然气产量远远不能满足需求，且供需缺口越来越大。主要表现在：受国内石油资源的限制，2010年中国石油进口量将达到2－2．4亿吨，2022年将增加到3．2－3．6亿吨，而成为世界第一大油品进口国。2010年后，中国石油对外依存度将超过60％，到2022年石油对外依存度将达到70％左右。

2汽车对石油的消耗与依赖分析

（1）汽车保有量的快速上升，导致我国对石油的需求大增。

截止2007年6月，中国机动车保有量为152,807,598辆。其中，汽车53,558,098辆，摩托车83,548,340辆，挂车800,345辆，上道路行驶的拖拉机14,880,466辆，其他机动车20,349辆。汽车耗油约占整个石油消费量的1/3，预计2022年中国汽车保有量将达1.5亿辆，石油消费比例将上升到57%。这些汽车将需要每天增加200万至300万桶石油供应。

（2）石油的替代能源状况不容乐观。

对于汽车工业来说，替代能源的前途的确不可乐观。一段时间，人们寄希望于核能、太阳能和风能等替代能源。然而，实际上，核能利用同样需要石油，虽然产生同样数量的功率，核能利用使用的石油量小；核能利用伴随着巨大危险，而且处理核废弃物也是尚未解决的难题；核能利用需要建设核反应堆（站），要保证燃料的供给和运输，比煤能利用需要使用更多的能源，并且处理放射性物质也需要大量能源。如果想让核能利用更加安全，就需要使用比使用煤能多几倍的能源，而且其能源大部分要依靠石油。与石油能源相比，太阳能和风能利用的瓶颈是能源密度低、效率差，无法保证稳定供能。所以人们都认为它不可能成为主要能源。而且太阳能和风力能利用所需要的设备非常庞大，在制造这些设备时同样需要耗费大量能源。

3能源动力系统发展的战略选择

在能源压力下，我国必须把低能耗与新能源汽车和氢能及燃料电池技术列入优先主题和前沿技术。

（1）节能汽车。

优化现有以石油和内燃机为基础的车用能源动力系统，发展节能汽车，重点发展直喷式内燃机及其混合动力系统。

（2）混合动力汽车。

混合动力汽车是介于内燃机汽车和电动汽车之间的一种形式，能够兼顾降低燃油消耗和减少排放污染。混合动力技术为汽车动力系统的转型奠定了基础平台，是联结现有汽车节能环保技术与新能源汽车技术之间的桥梁。

（3）电动车。

除了短期内可见利润的先进柴油车和混合动力汽车之外，电动车的发展前途也为多数业内人士所看好。电动车包括燃料电池汽车和纯电动车两种。

（4）汽车清洁代用燃料技术。

因此如何在后石油时代，针对我国自然条件和能源资源特色，逐步改变汽车能源结构，发展汽车清洁代用燃料，在发动机上实现高效、低污染的燃烧，控制汽车发动机有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严重的影响，已成为我国能源与环境研究中的一个十分重大和紧迫的研究课题。本文介绍了国内外各种汽车清洁代用燃料及其技术发展趋势。

①液化石油气和天然气。

天然气（NG）和液化石油气（LPG）由于具有低的污染物排放被认为是内燃机的较理想代用燃料，已经被成功地应用于汽油机。

作为车用燃料LPG的主要成份是丙烷、丁烷和少量烯烃和戊烷。LPG辛烷值较高，燃料费比酒精、汽油、柴油等便宜，CO、NOx等有害排放量低于汽油机排放，基本上消除黑烟和颗粒物(PM)，发动机工作噪音低。天然气的主要成份是甲烷(一般为83%～99%)及少量其他烃类和CO2等。天然气具有较高的辛烷值，抗爆性能好，与汽油相比，燃烧更完全。天然气汽车因为其良好的排放特性及丰富的储量而成为各种代用燃料汽车的首选。

②氢气。

氢气(H2)作为汽车燃料，氢气辛烷值高，发动机热效率高，发动机可在空气过量系数(λ)较大的范围内稳定燃烧，点火能量低，不到汽油最低点火能量的1/10，且氢燃料的火焰传播速度快，低温下易起动，其燃烧生成物主要是水和NOx，不产生HC、CO和碳烟排放。但在发动机上使用还有回火、早燃、燃烧控制等问题尚待解决。

氢的主要缺点是储运性能很差，氢的沸点为-253℃，以液态方式储存时成本高，不适宜长期储存。氢的制取原料有天然气、煤、水。从水制取氢有电解法、热化学法、光解法及微生物法。至今这些制氢方法的成本及能耗都较高、难以进行大规模制氢用于车用燃料，因此氢气必须在解决降低生产成本、储存运输等难题后，才能走向实用。

③醇类燃料。

醇类燃料甲醇和乙醇，具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点。作为汽车燃料，醇类燃料自身含氧，在发动机燃烧中可提高氧燃比，CO和HC的排放较汽油和柴油的低，几乎无碳烟排放；另外，由于汽化潜热高，可降低进气温度，提高充气效率，使最高燃烧温度低，发动机的NOx排放较低。

④二甲醚。

二甲醚(Dimethylether)，简称DME，是一种含氧燃料，它无毒性，常温常压下为气态，常温时可在五个大气压下液化，具有与液化石油气相似的物性。二甲醚无C-C链，其十六烷值大于55，具有优良的压燃性，非常适合于压燃式发动机，用作为柴油机的代用燃料。

⑤生物燃料。

生物燃料的优缺点篇6

关键词：高分子材料阻燃技术应用发展

中图分类号：TQ31文献标识码：A文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有优良的性能，其应用的范围也越来越广，特别是在建筑、交通、家具、电子电器等行业领域被大量使用，美化和方便了人们的环境和生活，获得了显著的经济效和社会效益，已逐渐代替传统材料。然而大多数该分子材料都易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率快、火焰传播速度快、发热量高、不易熄灭，还产生大量浓烟和有毒气体。随着高分子材料的广泛应用，其潜在的火灾危险性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成为当前消防工作急需解决的一个问题。

1高分子阻燃技术应用

1.1高分子阻燃材料分类

关于阻燃高分子材料目前尚无明确分类，通常可按照获取阻燃性能的方式划分，可将其分为本质阻燃高分子材料和非本质阻燃材料两种。一种是材料本身具有阻燃性；另一种是通过加入添加阻燃剂获得阻燃性能。非本质阻燃材料可根据阻燃剂添加方式分为添加型阻燃高分子材料和反应型高分子材料。所谓添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工过程中，将阻燃剂以物理方式分散于基材中而赋予材料的阻燃性；反应型阻燃高分子材料的阻燃剂是在高聚物的合成中加入的，它作为一种单体参与反应，并结合到高聚物的主链或支链上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2高分子阻燃技术

阻燃剂是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。在现代化社会中，阻燃剂具有着诸多的类型，旨在能够为了切实满足不同环境下的防火需求，就其所包含的类型来看，主要可以分为以下3种。

第一种，是有机阻燃剂，主要用于针对有机物的燃烧预防，比如包括磷酸酯、卤系和纺织物等等，具有着耐久性的特点。

第二种为无机盐类阻燃剂，包括的产品主要有氯化铵、氢氧化铝等等材料，这种类型的阻燃剂具有着无烟、无毒与无害的优势，因此成为了目前应用领域最为广泛的一种阻燃剂。

第三种为有机和无机混合类型的阻燃剂，这种类型的阻燃剂通常被科学界认为是无机阻燃剂的升级版，拥有着和无机阻燃剂同等的优势，但相对来说具有着较高的成本，因此并未普及应用。而从不同阻燃剂的阻燃元素上看，又可以划分为几种，包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂等，其各自有着相应的优势和缺点，但依然凭借着不同的特点被广泛应用于不同的防火领域当中[2]。

受到近些年科学技术飞速发展的影响，高分子材料的阻燃技术水平也获得了突破性的发展，包括阻燃剂微胶囊技术、交联与接枝改性等等，无论是何种新技术的应用，其作用原理都大体相一致，区别主要在于对人工合成技术的依赖程度有所不同，最明显的技术优势更是在于对传统材料阻燃之后所产生的有毒有害气体的转化，最具代表性的便是现代阻燃技术领域的纳米技术应用，不仅能够有效降低阻燃过程中各类反应对环境的污染，同时更凭借较高的技术水平全面提高了阻燃技术的安全性。

1.3高分子材料燃烧及阻燃技术应用机理

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物，当可燃物浓度和体系温度足够高时，即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括6个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用[3]。

2高分子材料阻燃技术的研发动向分析

2.1高分子材料阻燃技术的现代化发展体现

在现代工业领域当中，阻燃材料凭借着自身所具有的阻燃优势，已经获得了越来越广泛的发展前景。传统的添加阻燃剂，在热量不断加升的同时，其有毒气体也将被释放出来，产生有毒气体将会严重危害心肺功能，因此，在传统阻燃剂中，也相应增加了磷酸酯等化学物质，以便于通过磷酸酯来提升材质的气体吸附能力，相比较来讲磷氮化合物拥有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃剂中存在以上不同的化学物质，因此，阻燃剂安全系数也将被提升。由此也就确定了磷系阻燃剂的地位。伴随着现代技术的发展各类阻燃产品均获得了良好的发展应用空间，各类阻燃产品的优势也开始越来越突出，由于阻燃材质中的阻燃性能受到影响，才最终达到阻燃的实际效果。相对来讲，阻燃技术也通过阻燃剂的化学功能，改变其传统的分子结构，以至于实现阻燃价值。因此，阻燃技术应具备一定的高分子材料脱水碳化功能，并在此基础上，吸收相关的有毒气体，当值在材料燃烧中，产生有毒气体，威胁相关人员的生命健康。对此应当进一步加大对现有阻燃剂的研发力度，并在科学技术的支撑作用下对现有的阻燃剂进行改善与功能领域的创新，使现有的阻燃剂能够具备传统的阻燃性能优势，还同时具有更多的现代化功能比如耐热、抗辐射等等[4]。

2.2高分子阻燃材料的绿色发展趋势

高分子阻燃材料的绿色发展方向已经开始被充分重视，其是社会的现代化发展需要，阻燃剂在各个行业领域当中的应用量有着明显的增加，所有新材料与新产品的更新换代频率都在不断加速。而与此同时，人们的环保意识也在不断提升，因此，阻燃剂的技术发展方向也开始逐渐趋向于绿色化发展。尤其是近些年社会开始重点关注对可持续发展的建设，由此直接决定了阻燃剂的发展需要契合生态的关系。目前，国际当中已有一部分发达国家开始致力于从环保角度出发来限制对污染环境阻燃剂的生产与使用，该文认为，这样的现状本质上也是对人们生命财产安全负责的另一种形式。不可否认，中国作为生产制造大国，高分子产业的发展具有着显赫的地位，在国际阻燃材料飞速发展的大势所趋之下，消防部门同时出台了新的规定，旨在为阻燃材料的科学化更新提供明确的方向指引。在当前市场竞争激烈的形式下，阻燃技术的开发在外界的推动下有了技术上的提高。尤其是低毒低烟、无卤高效的环保阻燃剂更是起到了不可估量的作用。综上，不管是卤系阻燃剂还是无卤阻燃剂，其必然趋势都是向环保型无卤阻燃剂发展，发展方向都以低毒化、环保化、高效化、多功能化为主[5]。

3高分子材料阻燃技术的优化改革动向

当前，对于阻燃技术的研究，我国还有待加强，在相关技术研发力度，以及自主研发等环节，相对于国外先机技术仍然存在较大的进步空间。但根据我国当前研发技术来讲，已经较传统技术提升了许多。近些年国家积极进行科研技术支持，在研究经费中，研究技术中，积极给予帮助，使得各项技术研发工作中逐渐扩大，研发力度也逐渐加深，在国家技术支持上，当前各项技术研发应用皆取得了良好的成绩，阻燃技术便是其中一项，在国家的扶持帮助下，阻燃技术应用价值逐渐得到挖掘，阻燃技术研发也渐渐深入到人们的视野之中。

由从传统阻燃技术当前的阻燃技术研发，期间经历中众多变迁，最早阻燃技术是由物理作用的帮助喜爱，实现对氧气的阻隔，最终达到阻燃的效果，当前新型阻燃技术的研发，使得性质阻燃上升至化学反应界面中，通过对材质化学分子的改变，使得可燃性材质逐渐具备阻燃技术，从融合阻燃逐渐转变成为无机阻燃，并在阻燃技术研发的过程中，更加注重了对有害有毒物质的处理，通过添加可吸附分子，将有毒有害物质进行吸附，在实现了阻燃技能的基础上，实现了无污染的目标。这种科技研发的成果符合了绿色发展以及可持续发展理念的要求。当前在阻燃技术研发中，微胶囊技术、纳米技术等其他技术的影响，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也随着阻燃效果不断变化。在阻燃技术应用中，复合型材料的应用也为阻燃技术提供了发展方向。

该文认为，在今后的发展中，随着阻燃技术的提升，阻燃性能的变化，必将使阻燃形态以及其他性能达到提高，并在科研技术的研发过程中，随着可持续发展理念的贯彻，坚信可燃材料阻燃技能将会更加环保。

4结论

综上所述，通过对阻燃技术的研究可知，阻燃技术经历了从物理阻燃向化学阻燃技能的转变，在化学阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。随着阻燃技术研发的不断加深，我们坚信，阻燃材料的发展也会与之相适应，产品结构也会相应调整，我们必然会找到解决的办法，开发出符合人们需求的高分子阻燃材料。

参考文献

[1]郭永吉.高分子材料阻燃技术的应用及发展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2]郭晓林，李娟，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技术现状与发展趋势[J].中国塑料，2014（12）：6-11.

[3]高建卫.我国建筑保温技术进展及存在问题分析[J].材料导报，2013（S1）：276-280，284.