作者：孙立、张晓东 编著
出版社：化学工业出版社
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生物质热解气化原理与技术试读：
前言
生物质是分布广泛、资源丰富的可再生能源，又是环境友好的低碳能源，对社会和经济可持续发展具有重要的作用。生物质热解气化具有良好的原料适应性和高的能源转换效率，经过科学家和工程师们的长期努力，已经发展成为一个丰富多彩的技术门类，出现了形式多样的装置和工程实例，生产出热力、电力、液体燃料、气体燃料等多种多样的二次能源，还有许多新技术在开发之中。
本书系统地介绍了生物质热解气化原理与技术，全书分五个部分共十三章：第一部分介绍了固体生物燃料和生物质燃料化学；第二部分为生物质热解原理与过程，以及慢速热解、常速热解、快速热解技术和应用；第三部分涉及生物质气化原理与过程，以及固定床气化炉和流化床气化炉的设计要点和应用；第四部分为生物质燃气净化；第五部分对生物质燃气燃烧与热应用和燃气动力装置进行了介绍。
基于编著者在生物质热解气化方面的科研工作经验和对技术的认知，本书尽可能详尽地从基础知识、研究与实验方法、主要装置设计方法、技术应用等方面介绍了生物质热解气化和相关技术，并尽可能搜集了国内外的研究成果，介绍了较多工程应用实例，希望能为该领域研究人员和工程技术人员提供系统的知识和可参考的基础数据。
本书编著过程中，得到了山东省科学院能源研究所同事们的关心、鼓励和大力支持，书中许多内容是山东省生物质气化技术重点实验室团队集体智慧的成果和长期科研工作的积累，许多同事为本书写作提供了帮助，在此表示衷心的感谢。
本书编著过程中，参考和引用了国内外大量文献资料，在此向这些文献作者表示深深的谢意。
本书内容涉及的学科较多，限于编著者水平和编著时间，书中不足和疏漏之处在所难免，欢迎读者批评指正。编著者2012年9月第一章 绪论
生物质能是绿色植物通过光合作用转换和储存下来的太阳能，是重要的可再生能源，也是人类最早主动利用的能源，在人类文明史中起到了重要的作用。至今，生物质能仍然是世界上消费量位居第四的一次能源，在我国农村和发展中国家得到广泛应用。
传统生物质能利用方式主要是家用炉灶中的直接燃烧，是自然经济生活方式的延续。现代生物质能技术包括热化学转换和生物化学转换两大类。其中热化学转换技术与化石燃料技术有很强大的兼容性，在许多方面可以替代化石燃料，实现可持续发展和低碳排放，为人们所重视。
生物质热解气化是热化学转换的重要技术方向，经过科学家和工程师们的长期努力，已经发展成为一个丰富多彩的技术门类，出现了形式多样的装置和工程实例，生产出热力、电力、液体燃料、气体燃料等品位较高的二次能源，还有许多新型技术在开发之中。第一节 生物质热解气化技术的发展
一切有生命的或者曾经有生命的物质都是生物质，这是一个包罗万象的总概念，但是只有那些可以作为燃料的固体生物质才被用作热化学过程。固体生物燃料主要包括：①木本原料，即树木和各种采伐、加工残余物；②草本原料，即草类、秸秆和各种加工残余物；③果壳[1]类原料，如板栗壳、棕榈壳、花生壳等；④混杂燃料。
生物质热解气化是通过热化学过程转变固体生物质的品质和形态，使其应用起来更加方便、高效和清洁的技术。一、基本技术形式
形形色色的生物质热解气化技术都是从热解和气化两个基本技术形式派生出来的，反应过程中不供应足够的氧气，以获得含有化学能的可燃烧产物为目的。
1.生物质热解
生物质热解是在热作用下生物质中有机物质发生的分解反应。在高温下，构成生物质的大分子有机化合物化学键断开，裂解成为较小分子的挥发物质，从固体中释放出来。热解开始温度为200～250℃，随着温度升高，更多的挥发物质释放出来，而挥发物质也被进一步裂解，最后残留下由碳和灰分组成的固体物质。挥发物质中含有常温下不可凝结的简单气体，如H、CO、CO、CH等，也含有224常温下凝结为液体的物质，如水、酸、烃类化合物和含氧化合物等。因此生物质热解同时得到固体、气体和液体三种形态的产物，三种产物的得率取决于温度、加热速率等工艺参数。
热解发生的唯一条件是较高温度，这也是所有生物质热化学转换工艺的基本条件。在燃烧（氧化）或者气化（部分氧化）工艺中，温度升高后生物燃料首先发生热解，然后才与氧接触，发生反应，因此不能以是否隔绝空气作为热解的条件。即使是独立的热解工艺，有时也需要加入少量空气。生物燃料的挥发分高达70％～80％，大部分物质可以通过热解转变为挥发物质，因此在燃烧和气化过程中，热解也起着重要的作用，这一点与煤炭的燃烧和气化是不同的，因为煤炭的挥发分含量小得多。
生物质热解工艺是以热解为主要反应的工艺，目的是通过有机物质的裂解得到期望的目标产物。为了尽量减少因氧化造成的物质损失，热解工艺通常需要隔绝空气。有时为减少提升温度的能源消耗，也供应少量空气，但整个过程仍以热解为主。根据加热速率，热解工艺可以分为慢速热解、常速热解和快速热解三种。
生物质慢速热解是一种以生成木炭为目的的工艺，也叫做炭化或干馏工艺。低温干馏的加热温度为500～580℃，中温干馏温度为660[2]～750℃，高温干馏的温度为900～1100℃。将木材放在干馏窑内，在隔绝空气的情况下加热，或者在初期通入少量空气，使少部分生物燃料燃烧以得到热量，然后封闭。慢速热解的加热速率在1℃/s以下，整个反应时间可能长达数小时至数天。慢速热解可以得到占原[3]料质量30％～35％的木炭，同时得到木醋液、焦油和少量热解气。
生物质快速热解是反应速率非常高的热解工艺，其反应条件为：①隔绝空气；②非常高的加热速率，通常在100～200℃/s以上，甚至超过1000℃/s（闪速热解）；③严格控制的反应温度，一般在500℃[4]左右；④急剧冷却，在0.5s内淬冷至350℃以下。快速热解使大分子有机物在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，产生大量可凝性挥发分、部分小分子气体和少量焦炭。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称为生物油或热解油，其比例可达原料质量的40％～70％。热解油为棕黑色黏性液体，热值为20～22MJ/kg，可直接作为燃料使用，也可以精制成为石油替代物。为获得很高的加热速率，需要将生物燃料磨成细粉，并采用专门设计的反应器。
生物质常速热解的升温速率介于慢速热解和快速热解之间，一般在1～10℃/s之间，通常并不刻意控制升温速率，而是控制反应温度和燃料在反应器中的停留时间。对于不同的工艺目的，反应温度范围为450～900℃，反应时间为1～15min。常速热解需要隔绝空气，得到固体、气体和液体三种形态的产物，随着反应温度升高，气体产物比例明显增加而固体和液体产物减少。常速热解得到低位热值为123～18MJ/m的燃气，比空气气化的燃气热值高得多，可以作为制取高品质燃气的气化方法。常速热解与气化相结合，构成两步法气化工艺，能够获得焦油含量极低的燃气。
2.生物质气化
生物质气化是以空气、富氧空气、氧气、空气和水蒸气、氧气和水蒸气等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物燃料转化为燃气的过程。气化工艺能够将固体生物燃料转化为使用方便的气体燃料或合成原料气，使燃料的化学能转移到燃气中，转换效率达到70％～90％，因此是一种高效率的转换方式。
生物质气化过程是热解、氧化、还原、变换等许多反应的组合，反应路线复杂。总的过程可以概括为：生物燃料遇热后首先发生热解，随后发生热解产物和木炭的燃烧，最后燃烧产物被碳还原，生成以CO、H、CH为主要可燃成分的生物质燃气。24
气化反应体系中，氧化反应提供着其他反应所需要的热量，是推动过程进行的关键，使整个气化过程成为一个自供热系统。但气化时提供的氧气量总是不足以使生物燃料完全燃烧，气化供氧量与完全燃烧需氧量的比值一般在0.2～0.3之间，这个比值称作当量比，是气化过程的重要参数。许多人将气化过程叫做部分氧化过程，道理正在于此。
大多数生物质气化工程使用空气为气化剂。空气中含有79％的氮，它不参加反应，却稀释了燃气中的可燃成分。空气气化产生的燃3气中，氮气含量在50％左右，只能获取低位热值为5～6MJ/m的低热值燃气，大致相当于发生炉煤气。热值低固然是一个缺点，但由于空气可以任意取用，因此是最简单易行的气化方式，应用得最为普遍。
使用氧气为气化剂时，避免了氮的稀释，同样的当量比下，反应温度提高，反应速率加快，转换效率提高，显著地提高了燃气热值。3氧气气化得到的燃气中氮气含量很低，燃气热值可以达到12MJ/m。
在使用氧气和水蒸气的混合气化工艺中，水蒸气与碳发生还原反应，与二氧化碳发生变换反应，使燃气品质有了明显改善，特别是氢气含量明显提高。这样的气体经过调制后适合用作合成原料气。
基于固定床和流化床的反应机理，已经发展了各种生物质气化反应器。固定床气化器中，沿着燃料移动的方向依次进行着热解、氧化和还原反应。流化床气化器提供了一个近乎均相的反应条件，提高了反应强度，更适合于工业化大规模生产。各种规模的固定床和流化床气化器，均有实际运行的装置。近些年来，高反应强度的气流床气化器也在实验室或中试规模上得到了发展。
生物质气化技术的应用方式主要有以下4个方面：①为民用炊事或工业装置提供燃气；②驱动内燃机或燃气轮机发电；③燃烧后为终端用户提供热能；④燃气调制后用于合成液体燃料或者化学品。
3.主要技术路线
生物质热解气化已经发展成一个丰富多彩的技术门类，用于生产多种能源产品，图1-1表示了主要的技术路线。图1-1 生物质热解气化的主要技术路线
图1-1中的多数技术路线与煤炭转化路线类似，这是因为生物质与煤炭都是以碳氢元素为主的燃料，只是各成分的质量比例不同而已。说到底，煤炭正是古代的生物质埋在地下，经过亿万年地质作用充分碳化后形成的。因此在生物质热化学转换方面，可以借鉴煤炭能源化工的丰富技术和工程经验。
在这些技术路线中，慢速热解、常速热解和空气气化技术已经有了成功的工程实例，开发了各种类型的设备。快速热解制取液体燃料，先进气化技术制取合成液体燃料、化工产品的技术正在发展之中。二、发展历史和现状
生物质热解气化是20世纪70年代石油危机以后蓬勃发展的可再生能源技术，但是实际上已经有了悠久的历史。
生物质热解技术起源于木炭的制造，古人将木材放置在泥土窑内，点火燃烧一段时间，而后封闭熄火，使挥发物逸出而制取木炭。木炭的主要成分是碳元素，热值约为30MJ/kg，比木材高得多，而且燃烧迅速，是优良的固体燃料。我国商代的青铜器制作和春秋战国时代的铁器冶炼已经在使用木炭，距今已有三千年以上的历史。挥发分析出后的木炭，燃烧时不冒黑烟，达官贵人们用作冬季室内的采暖燃料。唐朝大诗人白居易于公元809年创作的著名诗篇《卖炭翁》，生动地刻画了卖炭翁伐薪烧炭南山中的艰辛生活，也说明了在那个朝代，木炭已经是一种商业化的产品。距今一千多年的隋唐时期，中国人发明了黑色火药，木炭是其中主要成分之一。时光流过几千年，制取木炭的基本方法没有发生太大变化。
活性炭是热解技术的另一重要产品，其制成工艺是通过物理化学过程除去木炭内的焦油等杂质，使其形成发达的内部孔隙结构。内部2的大量微孔使它具有高达300～1500m/g的比表面积，因此有强大的吸附能力，被称为万能吸附剂。1900～1901年德国人Raphae lvon Ostrejko发明了用金属氯化物和植物原料混合和在较高温度下用CO2作用制造活性炭的两项专利，1911年开始进行工业生产。在第一次世界大战中，活性炭防毒面具拯救了许多士兵的生命。20世纪后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。目前全世界活性炭的产量约为100万吨，气体活化工艺逐渐取代氯化锌活化工艺，设备向大型、连[5]续、自动化方向发展。我国自20世纪50年代开始生产活性炭，目前总产量在10万吨以上，而且还在迅速增长，以棉柴等废弃物生产活性炭的技术正在发展中。
生物质气化技术已有近100年历史，它源自于更早的煤气化技术。1843年，瑞典人Gustaf Ekman发表了煤气发生器的论文，1881年运行了第一套用于内燃机的下吸式气化炉。1918年瑞典人Axel Swedlund设计了第一台上吸式木炭气化炉，1924年又制造了第一台下吸式木炭气化炉，从而开创了生物质气化的先河。
第一次世界大战末期，以木炭为燃料的气化炉开始用于驱动汽车、船、火车和小型发电机。1939年第二次世界大战爆发后，德国封锁了欧洲大陆，石油成为紧缺的战略物资，优先供应于军事用途，民用车辆不得不寻找替代动力，生物质气化技术的发展达到了顶峰。战争期间，超过100万部汽车、船只和拖拉机等运输工具装备了生物质气化炉（图1-2）。代表性的Imbert型气化炉（图1-3）和各种改进[6]型大批量地生产，主要使用木炭为原料，有时也使用硬质木块。图1-2 汽车上的气化炉图1-3 Imbert型气化炉
抗日战争年代，我国的木炭汽车也得到了发展。1931年，郑州市的汤仲明制成中国第一辆木炭汽车。1932年湖南省工业试验所由技师向德领导，先后研制出5种木炭气化器，安装在汽车上获得成功。到1939湖南省50％以上汽车改装成木炭汽车。上海的张登义等人引进法国制造的下吸式气化器，1937年将上海1路公共汽车全部改装为木炭汽车。我国的木炭气化器从研制推行到逐渐淘汰，历时近15年，为保障抗战时的公路交通运输作出了不可磨灭的贡献。
第二次世界大战后，中东地区油田的大规模开发使用使世界经济发展获得了廉价优质的能源，发达国家的能源结构转向以石油为主，生物质气化技术在较长时间内陷于停顿状态。
20世纪70年代的石油危机，使各国政府认识到常规能源的不可再生性和资源分布的局域性，为保障能源安全和经济可持续发展，投入大量资金开展新能源技术的研究，生物质热解气化的研究重新活跃起来，学科技术的交叉使这一古老技术发展到新高度。近30年来的发展主要集中在以下方面：①生物质热解气化和发电技术；②生物质快速热解制取热解油技术；③生物质气化合成液体燃料技术；④生物质制氢技术。
近代的生物质热解气化技术朝向大型化发展，主要以农林残余物和工业废弃物为原料。瑞典、荷兰、丹麦、芬兰、意大利、德国等国发展了各种类型的固定床、移动床和流化床气化装置。为解决空气气化燃气热值低和燃气中焦油等问题，出现了一些新的气化原理和技术，如丹麦技术大学的两步法气化技术可以获得低焦油含量燃气，美国PNL、荷兰ECN、维也纳技术大学等研究的双循环流化床气化装置可以产生中热值燃气，德国Future Energy公司研究的加压气流床气化[7]装置得到无焦油的中热值燃气。在发电系统方面，小型系统采用固定床气化器与内燃机发电机组的组合，大型系统采用流化床气化炉、燃气轮机、蒸汽轮机组成生物质气化联合循环发电系统。20世纪90[8]年代在瑞典Varnamo建成了18MW的大型IGCC发电系统。
国内生物质气化技术在20世纪80年代以后得到了较快发展。80年代初期，研制了由固定床气化炉和内燃机组成的稻壳发电机组，形成了200kW稻壳气化发电机组的产品并且得到推广。同期中国农机院、林科院采用固定床木材气化炉烘干茶叶、木材，并为采暖锅炉供应燃气。90年代中期，山东省科学院能源研究所提出了生物质气化集中供气的技术路线，于1994年建成第一个试点，带动了相关技术的发展，已建成500多个集中供气工程。中科院广州能源研究所对流化床气化炉进行了大量研究，于1998年建成了1MW木屑流化床气化发电示范系统，之后对流化床气化发电技术进行了推广，建成了一批兆瓦规模的示范工程，最大的系统为6MW。
快速热解技术可以将生物质直接转化为液体燃料，引起了各国科学家的关注，20世纪70年代末建成第一个实验系统后，技术迅速发展，为获得极高的加热速率，开发出多种形式、构思巧妙的热解反应器。如英国阿斯顿大学的烧蚀反应器、美国可再生能源国家实验室的漩涡反应器、加拿大Dynamotive Energy Systems的流化床反应器和[4]Ensyn的循环传输床反应器、荷兰BTG公司的旋转锥反应器。20世纪90年代，快速热解技术的研究达到了高峰。加拿大Ensyn公司是最早建立商业化运行系统的公司，自1989年开始生产和销售生物油，在美国和加拿大有七套商业化装置在运行，最大装置日处理量为100t。传输床热解反应器使用木材废弃物，平均产油率在65％～75％，生物油主要用来提取食品添加剂、天然树脂和聚合物，剩余的用于燃烧发电。加拿大Dynamotive公司在安大略省建立了世界上规模最大的快速热解工厂，日处理量在200t，生物油产率在65％～75％（质量分
[9]数）。目前制取的生物油还是初级产品，热值在20MJ/kg左右，可以用作锅炉燃料，尚不能生产类似汽柴油的纯净产品。各国学者进行了大量热解油精制的实验研究，努力寻找经济可行的精制方法。
我国快速热解技术的研究开始于20世纪90年代，中国科技大学、沈阳农业大学、上海理工大学、山东理工大学等开展了实验研究工作。2007年中国科技大学在合肥蜀山工业园建成了一套年产3000t生物油的流化床快速热解示范装置，所产生物油用于锅炉燃烧。
生物质气化合成液体燃料技术可以得到纯净的车用燃料油，技术关键是获得高品质的合成原料气。德国Choren公司于20世纪90年代末建成了Carbo-V气化工艺合成燃料油的示范系统，采用热解和气流[10]床结合的技术，生产出高质量的合成气。美国可再生能源国家实验室研究了以纯氧为介质的加压流化床气化来提供乙醇合成气。日本国家畜牧和草地科学研究所发展了以纯氧和水蒸气为介质的流化床气化器，产生的原料气用来合成甲醇。欧盟第七框架中的CHRISGAS项目由隆德大学、ECN、瓦克舍大学等合作，采用纯氧和水蒸气为介质的加压流化床，产生富氢合成气，目标是合成甲醇、二甲醚、柴油等液体燃料。
我国也开始了生物质气化合成液体燃料的探索，山东省科学院能源研究所与中科院广州能源所合作，于2008年建立了一套年产100t二甲醚的中试装置，用富氧为介质的两步法气化技术获得了很好的合成原料气，制取了二甲醚样品。
氢是转换效率最高而且洁净的二次能源，1981以后，许多学者进行了生物质热解气化制氢的研究。美国能源环境研究中心（EERC）比较了热解和蒸气气化两个工艺以预测适合于生物质制氢的最好方[11]式，认为它们是商业化制氢的潜在技术。美国太平洋西北国家实[12]验室研究了生物质气化制氢的SepRx工艺，西班牙Complutense大学和Saragossa大学对生物质催化气化制取氢的过程进行了广泛和细致的研究。美国Brookhaven国家实验室提出了名为Hydrocarb的生物质高温热解制氢工艺，美国可再生能源国家实验室进行了生物油制氢[13]的研究。
我国也在进行生物质热解气化制氢方面的探索。中科院广州能源所以流化床为反应器，对生物质空气和水蒸气气化制取富氢燃气的特性进行了一系列实验研究，探讨了一些主要参数对氢产率的影响[14]。笔者和同事们开展了二次热裂解制取富氢气体的研究工作，得到的气体中氢浓度达到60％以上。
近30年来的研究拓展了生物质热解气化应用领域，积累了丰富的技术和工程经验，展现了生物质替代化石燃料的发展潜力。第二节 生物质热解气化技术的意义
生物质热解气化技术能够高效率利用生物质资源，具有良好的原料适应性和产品多样性。发展生物质热解气化技术，对于改善能源结构，减少温室气体排放，发展绿色低碳经济有着重要意义。一、生物质能源的意义
生物质资源是分布广泛、数量巨大的可再生资源，又是环境友好的低碳能源，在人类社会持续发展中具有不可替代的作用。
1.生物质是资源丰富的可再生能源
生物质是植物通过光合作用产生的有机物，而光合作用是地球上最重要、最大规模的太阳能转换和利用过程，只要太阳辐射能存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质也就生生不息、永不枯竭。
事实上，所有的化石能源都来自生物质。由于地壳变动，远古的生物质被沉积在地下，通过地质作用演变成煤炭和石油。这种演变需要严酷条件，形成矿藏的时间非常漫长，数量非常有限，丰富的矿藏只在少数地区被发现。现代大量开采使用的化石能源是亿万年前形成的，其消耗速率早已远远超过了它们的形成速率。2010年世界一次能源消费量为120亿吨油当量，其中石油为40.28亿吨，天然气28.58亿吨，煤炭35.55亿吨，化石能源消费量总计104.3亿吨，占到一次能源消费总量的87％。现在每天化石能源的消耗量超过了20世纪以前人类全部消耗量的总和。近年来，化石能源消费量一直随着世界经济的发展而持续增长，到2030年预计增长到134亿吨油当量（图1-4）[15]。图1-4 世界石化能源消费量
1973年石油危机以来，人们每年都在计算化石能源还能用多少年。按照2010年的储产比数据，石油可以用46.2年，天然气可以用58.6年，煤炭可以用118年。我国的形势更为严峻，石油可以用9.9年，[16]天然气可以用29.0年，煤炭可以用35年。尽管随着技术的发展，在更偏远地区、更深的地下和海洋中发现了新矿藏，但化石能源不可再生是公认的事实，全世界都面临未来能源供应的巨大挑战。
100多年的工业化过程过度消耗了化石能源，使人们认识到只有可再生能源才能支持人类的可持续发展，其中包括以绿色植物为来源的生物质能源。生物质能源是人类利用最早、最多和最直接的一种能源，迄今仍有15亿以上的人口以生物质作为主要生活能源。地球上每年生长的生物质总量为1400亿～1800亿吨干物质，相当于目前世界总能耗的10倍，而作为能源利用的还不到其总量的1％。以科学的方法高效率地利用生物质，将成为支持可持续发展的重要途径之一。
2.生物质是洁净的低碳能源
在能源转化过程中，生物燃料被消耗，同时排放二氧化碳。但是生物质的生长过程又从空气中吸收等量的二氧化碳，使碳返回到土壤，从而保持了大气中二氧化碳的基本平衡。图1-5为以绿色植物为纽带的碳循环过程，空气中的碳在太阳能作用下进入到植物体内，一部分又通过食物链进入动物体内，然后通过三个主要途径，即燃烧、腐烂降解和动物呼吸回到大气中，从而构成碳的循环链，理论上这个循环过程是二氧化碳零排放的。图1-5 以绿色植物为纽带的碳循环过程
人类活动引起的温室气体排放和气候变化已经威胁到我们的生存-6环境。过去40万年间大气中二氧化碳浓度一直在（180～290）×10-6-6之间变动，而2000年增加到370×10，2010年又增加到450×10。20世纪以来全球平均气温升高了0.6℃，导致了冰川消融和一系列极端气象事件的出现。大量使用化石燃料把原先固定在地下的碳释放出来，是二氧化碳排放增加的主要原因之一，能源活动的碳排放占到总排放的70％以上。
大气中碳元素是否能够保持总量平衡，取决于人类的活动。无节制地使用化石燃料或者毁林开荒，将加速温室效应，导致全球性环境灾难。反之，如果大力保护和营造森林，种植绿色植物形成碳汇，用更多的生物质能源来替代化石燃料，则大气中二氧化碳浓度不仅不会继续增加，反而还会减少，因为有越来越多的碳储存在绿色植物之中。
以生物质能源代替化石燃料，还可以减少化石燃料排放的SO、2NO等污染物。例如，每利用1000t秸秆来替代煤炭，在减少x1400tCO排放的同时，还可减少4tSO和10t烟尘的排放。22
3.生物质是分布广泛的资源
生物质资源分布广泛，较少受地域限制，哪里有阳光、土壤、空气和水分，哪里就有绿色植物，开发利用生物质能源有利于改善国家的能源安全。
我国最迫切的能源安全问题是石油供需矛盾。随着经济发展，中国石油消费量迅速增加，1993年从石油净出口国变成石油净进口国。2010年我国石油消费量达到4.28亿吨，而国内产量仅为2.03亿吨，石油对外依存度达到了52.6％，是世界第二大石油进口国。中国石油进口大部分来自中东、西非、南美，漫长的运输线使能源供应链十分脆弱。石油资源的争夺严重影响了世界格局，作为新兴经济体国家，我国在这场争夺战中处于明显的劣势。
生物质可以转化为气体、液体燃料，具有大规模替代石油、天然气的潜在能力，可能在改善我国能源结构，提高能源安全方面发挥重要作用。
4.生物质是唯一可再生的碳源
与其他可再生能源相比，生物质的突出优势在于它是一种物质能源，是唯一可再生的碳源，可以直接提炼液体燃料，或者通过各种技术途径转化为液体燃料和化学品，实现对化石能源的全面替代。
太阳能、风能和水能是可再生的过程能源，太阳辐射能、空气动能和水的位能能够转化为电能或热能，但不能转化为液体燃料和化学产品。目前液体燃料和化学产品主要来自于石油化工和煤炭化工，是现代经济不可或缺的基础原料。随着化石燃料的消耗，液体燃料和化学产品短缺将是困扰人类发展的重大问题。
生物质与化石燃料同属烃类化合物，其物质属性越来越为人们所重视。一部分果实类生物质本身就含有植物油，例如大豆、油菜、麻风树、黄连木、光皮树等的籽实，可以通过脂交换方法生产生物柴油；另一部分生物质富含糖分和淀粉，例如甘蔗、甜菜、玉米、木薯等，可以通过发酵和精制获取燃料乙醇；更大量的木质纤维素类原料，如木材、秸秆等，可以通过生物化学的方法将纤维素水解为单糖，然后发酵成乙醇，或者通过快速热解直接转换成液体燃料，或者通过气化和合成方法生产液体燃料和化学产品。多种技术路线展现了以可再生生物碳源取代化石能源的潜力。二、生物质热解气化技术的特点
近年来，各个学科的相互交叉和渗透，推动了生物质能源转换技术的迅速发展，除了本书重点讨论的生物质热解气化技术以外，还发展了直接燃烧技术、生物转换技术和生物柴油技术等。
直接燃烧是生物质发生完全氧化反应的放热过程，将生物质的化学能转变为热能。直接燃烧使用各种固体生物燃料，燃烧设备有各种炉灶、锅炉和工业炉。小型燃烧设备提供家庭炊事、采暖的热量，大型生物质锅炉用于发电和集中供热。大型生物质锅炉燃烧效率高达95％～97％，实现了生物质能源高效率直接应用。
生物转换通过微生物发酵将生物质原料转化为气体和液体，如沼气和乙醇。沼气是有机物质在厌氧条件下经微生物发酵形成的富甲烷3气体，热值为20～22MJ/m，是品质较高的民用燃气和发电燃气，除去二氧化碳后可作为天然气使用。厌氧发酵可以利用禽畜粪便、有机废水、污泥等，也可以转化秸秆类原料，但转化率偏低。由糖类物质发酵产生的乙醇，热值为29.68MJ/kg，与汽油混合后可作为车用燃料。生产乙醇的原料，一类是甘蔗、甜菜、甜高粱等含糖原料；另一类是玉米、甘薯、木薯等淀粉类原料。木质纤维素类原料经水解后变成单糖来生产乙醇是未来很有希望的技术。
通过生物油料与甲醇的酯交换工艺，制成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，其燃料特性与柴油近似，称为生物柴油。生物柴油的原料包括各种油料作物籽实、微藻等植物性油脂和餐饮废油、禽畜产品加工废油等动物性油脂。木质纤维素类原料水解后变成单糖，然后转化成油脂，进一步转化成生物柴油的技术正在发展中。
直接燃烧、生物转换和生物柴油都是目前发展的主流生物质能源技术，分别具有突出的特点和优势。从原料和能源产品两个角度看，热解气化技术与它们有相当多的重合，那么热解气化技术有哪些特点和优势，使得它能够成为生物质能源转换技术中一个重要门类呢？归纳起来有如下几点。
1.良好的原料适应性
生物质热解气化适用于固体生物燃料，包括林业和农业残余物、加工废弃物，而固体生物燃料是资源量最大的生物质原料。理论上生物转换和生物柴油技术也可以利用这些原料，但存在着许多技术障碍，目前还不具备经济上的可行性。
热解气化对原料的预处理只有最低限度的水分和颗粒度两项要求。一般要求水分在20％以下，自然干燥就可以满足。固定床反应器要求颗粒度小于50mm，流化床反应器要求颗粒度小于10mm，快速热解要求颗粒度小于1mm，简单的粉碎不难达到这些要求。因此热解气化原料的预处理成本较低。
固体生物燃料的品种繁多、形态各异，但其主要成分是碳水化合物。如果扣除灰分的影响，各种化学元素的含量和热值没有明显差别，在热解气化中的反应过程、反应温度、反应速率等也没有明显差别，因此大多数热解气化设备都具有良好的原料适应性，原料变更对设备运行不会造成太大的影响，因此生物质热解气化技术有良好的原料适应性。
2.能源产品的多样性
图1-1描述了生物质热解气化的主要技术路线和终端产品，可以看出，热解气化的产品种类很多，而直接燃烧、生物转换和生物柴油技术分别生产相对单纯的能源产品。
实际上，热解气化只是能源产品的中间平台，需要与下游技术结合来生产终端产品，而下游技术多源自于石油和煤炭工业的成熟经验。
慢速热解是林产化工的技术平台，其制取的木炭是传统的固体燃料，进一步加工可以得到高品质活性炭，其副产品木醋液经加工可以得到醋酸、丙酸、丁酸、甲醇和有机溶剂等产品。快速热解获取的液体燃料可以直接用于锅炉，或者精制制取车用燃料油，也可以分离和提纯，获得众多的化学产品。生物质气化建立了一个可燃气体的中间平台，由此出发可以直接提供生活和工业燃气，通过内燃机和燃气轮机产生电力，更进一步地合成碳氢液体燃料和各种化学产品。
产品的多样性，使生物质热解气化能够满足国民经济对主要能源产品的需求。
3.高的转化效率
热解气化过程中生物质含有的所有可燃物质都参与了反应，将化学能迁移到下游产物中。相比之下，生物转换只能利用生物质中的一部分物质，例如沼气技术转化了部分纤维素和半纤维素，剩余了大量的沼渣；纤维素燃料乙醇技术主要利用了六碳糖，生物质中其余部分没有很好利用。
目前固定床气化器的气化效率为70％～78％，流化床气化器可以达到85％，用内燃机发电时的发电效率为25％～30％，联合循环气化发电系统发电效率达到40％。有报道称德国的气流床气化器，碳转化率达到99％。快速热解技术的液体燃料得率达到了70％～75％。因此生物质热解气化是高效率的能源转换方式。
4.高的反应速率
热解气化遵循阿累尼乌斯定律，其反应速率随着反应温度呈指数增长。热解工艺的工作温度一般为450～800℃，固定床气化器内的最高温度可达1200℃，流化床气化器的工作温度为650～900℃。在这样的温度下，热解和气化的反应在一瞬间就完成了。因此热解气化反应器中的反应强度很高，装置体积很小。过去的木炭气化炉可以随车运载，瑞典的18MW联合循环发电系统的加压流化床气化炉每小时3产气30000m，其直径不过1.2m。
生物转换过程属于生命科学的领域，微生物生长和繁殖需要一个温和的环境，所有的生物反应器都工作在低温下，反应过程长达数日。因此规模化的生物反应器都是体积庞大的容器。
5.适宜于分布式能源系统
生物质热解气化系统的规模灵活，从数十千瓦到数十兆瓦都有成功的工程实例。但总体来说，热解气化装置和工程更适合于分布式能源系统。
分布式能源系统是直接面向用户的小型终端系统，它避免了远距离输电损耗和载能工质的输送能耗，易于实现能量梯级利用，达到更高的能源利用率，特别是它可以就地高效利用用户周边的分散资源，补充商品能源的不足。在分布式能源系统概念提出后的20多年中，其以小规模发电、热电联供以及冷热电联供等多种形式得到了快速发展。
分布式生物质热解气化供能系统可以就近收集固体生物燃料，避免低密度原料长距离运输的能源消耗和费用，发挥产品多样性的优点，同时满足终端用户对气热电冷等多种能源的需求，实现能量梯级利用，从而达到高的转化效率。我国农村以村镇为单位的居住形式和生产组织形式，自然地构成了分布式能源系统的单元，生物质热解气化装置适合于这样的规模。三、发展中存在的问题
生物质热解气化是发展中的技术，也存在着如下一些发展中的问题。（1）系统大型化的障碍 现代工业系统都是大型化的系统，可以降低成本，发挥规模效益。技术上生物质热解气化系统的大型化是可能的，但是由于生物质属于面源资源，而且密度较低，其收集、运输和储存的成本较高，生物质转换系统的经济规模受到了限制。即使是比较容易大型化的直接燃烧发电站，单机也只有12.5MW，比之燃煤电站小了1～2个数量级。（2）产品品位偏低 生物质热解气化的产品品位，受到了生物燃料特性的限制。固体生物燃料中氧含量为40％左右，不但降低了燃料的热值，而且迁移到产物中，降低了产品品位。对于气化工艺，燃气中二氧化碳含量在12％～20％的范围内，降低了燃气热值，用作合成原料气时增加了惰性气体的含量。对于快速热解工艺，燃料中的氧迁移到热解油中，使其主要成分是含氧化合物，增加了精制的难度。（3）存在着一些技术难点 经过多年研究和发展，生物质热解气化技术取得了长足的进步，但存在着一些尚待继续研究的技术难点。例如，①气流床、加压流化床等制备中高热值燃气的现代气化技术；②燃气中焦油的完全脱除和净化技术；③生物质热解油的分离、提纯和精制技术；④定向气化制备高品质合成原料气的技术；⑤生物质热解气化制氢技术。这些技术的突破将推动生物质热解气化技术的升级和推广应用。参考文献[1] CEN/TS14961：2005.Solid biofuels—Fuel secifications and classes.[2] 孙立，张晓东.生物质发电产业化技术.北京：化学工业出版社，2011[3] 万仁新.生物质能工程.北京：中国农业出版社，1995.[4] Bridgwater A V，Peacocke G V C.Fast Pyrolysis Processes for Biomass.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2000（4）：1-73.[5] 吴新华.活性炭生产工艺原理与设计.北京：中国林业出版社，1994.[6] Reed T B，Das A.Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems.SERI/SP-271-3022，1988.[7] Kwant K W，Knoef H.Status of Biomass Gasification in the Countries Participating in the IEA Bioenergy.Task 33：Biomass Gasification and EUG asnet，Sweden Country Report2004..[8] Krister Ståhl.Biomass IGCC at Värnamo，Sweden-Past and Future.GCEP Energy Workshop，April27，2004.[9] 刘荣厚，牛卫生，张大雷.生物质热化学转换技术.北京：化学工业出版社，2005.[10] Rudloff M.Biomass to Liquids（BtL）from the Carbo-V Process：Technology and the Latest Developments∥Second World Conference and Technology Exhibition，Biomass for Energy，Industry and Climate Protection，2004.[11] Hauserman B，Timpe R C.Catalytic Gasification of Wood for Hydrogen and Methane Production.University of North Dakota：Energy and Environmental Research Center，1992：1-38.[12] Cox J L，Tonkovich A Y，Elliott D C，eta l.Hydrogen from Biomass：A Fresh Approach∥Proceedings of the Second Biomass Conference of the Americas.Portland.Oregon，1995：657-675.[13] Steinberg M.The Conversion of Carbonaceous Materials to Clean Carbon and Coproduct GaseousFuel//5th European Conference On Biomass for Energy and Industry，Lisbon，Portugal，1989：12-14.[14] 吕鹏梅，常杰，付严等.生物质流化床气化制取富氢燃气.太阳能学报，2004，25（6）：769-775.[15] BP Statistical Review of World Energy，June2011.[16] BP世界能源统计年鉴，2011.第二章 固体生物燃料
生物质原料大体分为植物和非植物两大类。植物类原料主要包括林木、农作物、草类等陆生植物和水草、藻类等水生植物，非植物类原料主要有动物粪便、动物尸体、废水中有机成分、垃圾中有机成分等。生物质热解气化利用的主要是植物类原料，特别是其中的陆生植物类原料。
绿色植物是一切生命之源，全球每年通过光合作用产生的新增生物量约为1800亿吨，储存的能量约相当于世界燃料消耗量的10倍，而当前作为能源利用的还不到其总量的1％，开发利用潜力巨大。但是另一方面，生物质承担着维持生命延续、保护生态环境、保持大气碳平衡、提供工业原材料等不可替代的功能，能源应用仅是其功能之一。人类是大自然的客人，保持人与自然的和谐发展已经成为共识。因此生物质能源技术和产业的发展只能在不影响生物质主要功能的前提下，作为能源结构的补充。现阶段可以用作能源的生物质原料主要是各种农林剩余物，数量只是新增生物量的很少一部分，而能够经济收集的原料又是其中一少部分。生物质原料属于面源分布，收集、运输、储存的成本较高，现已经发展了一系列原料预处理的技术来提高其收集经济性，满足转换工艺的要求。第一节 固体生物燃料的种类
图2-1是生物质加工和能源转换的概括性示意。整个过程分为生产和转换两个大的环节，第一个环节将获得的生物质原料加工成生物燃料或者是非燃料生物质。非燃料生物质用于粮食、饲料、肥料、各种材料、造纸等，是人类生存和社会经济发展的重要资源。生物燃料中一部分是固体生物燃料，例如木材、秸秆等，经过破碎、干燥后作为燃料使用；另一部分加工成为液体和气体燃料，例如糖类原料发酵生产乙醇，人畜粪便等发酵生产沼气。固体生物燃料的一部分也可以通过热化学过程或者生物化学过程转换为液体和气体生物燃料。生物燃料最后通过能源转换过程转变为电力、动力、热力等最终使用的各种能量。在各类生物质原料中，适合于热解气化工艺的只有固体生物燃料，生物质热解气化实际上是固体生物燃料的热解气化。图2-1 生物质能源的生产和转换一、固体生物燃料的分类
欧洲标准化委员会依照生物质原料的植物学属性，制订了固体生[1]物燃料的分类标准，如表2-1所列，标准中采用了四级分类的方法。按照该标准，固体生物燃料分为四大类：①木本生物质，即来自于树木和灌木的生物质；②草本生物质，即不含有木质茎秆，在生长期最后阶段枯萎了的生物质；③果实类生物质，即有种子植物的果实部分；④混杂物和混合物。混杂物指非有意识混合在一起的原料，而混合物是人为混合的原料。应该指出，该分类中的许多子项，性质上可以作为固体燃料，但有着价值更高的用途，目前并未用作能源。表2-1 固体生物燃料的分类二、木本生物质
木本生物质是树木地上和地下部分的生物量总和。
树木分为乔木和灌木两种。乔木是具有明显直立主干和广阔树冠的木本植物，高度在3m以上；灌木是没有明显主干的木本植物，植株比较矮小，一般不会超过6m。乔木又分为针叶树和阔叶树两种。针叶树包括常绿树和落叶树，耐寒耐旱和喜温喜湿等各种类型，如云杉、冷杉、落叶松和松树等一些耐寒树种，比较多地分布在北方地区。阔叶树则分布在温带、暖温带和亚热带的广阔范围，如杨树、柳树、山毛榉、柞树、桦树等许多树种。
木本生物质来自于树木的四个部分，即树根、树干、树枝、树叶。树根是树木的地下部分，是从土壤中吸取水分和养分的器官，树的底部有很多根，支撑着树干和树冠。树干和树枝均是树木的茎，树干特指乔木的主干，树枝是从主干或大枝上生长的枝条。树干由树皮、形成层、木质部和髓心四层组成。第一层是树皮，可以保护树身，并输导营养物质。第二层是很薄的形成层，是树干的生长部分，所有其他细胞都自此层而来。第三层是木质部，把水分从根部输送到树身各处。最里边是髓心，是老了的木质部。树叶是植物进行光合作用、制造养分的主要器官。乔木树种的生物量中，树干占65％～75％，树枝占7％～13％，树叶占2％～11％，树根占11％～20％。
应用广泛的木材是树木主干的木质部。刚刚采伐的木材含有大量水分，含水率通常高达60％以上，其中一部分存在于细胞壁内，称为吸附水；另一部分存在于细胞腔和细胞间隙之间，称为自由水。采伐后木材被周围空气干燥，达到稳定的平衡含水率。平衡含水率随地区、季节及气候等因素而变化，在10％～18％之间，木材干燥达到平衡含水率的过程常常需要一年以上时间。
木材是重要的非矿物资源，经过干燥的木材有很好的强度、弹性和韧性，被广泛地用于建筑材料、工程材料和家具材料等，木材中的纤维素是优良造纸原料。这些非燃料用途的经济价值高，而且是不可3替代的。木本生物质的密度一般为400～600kg/m，具有很好的燃烧特性，高位热值在16～22MJ/kg，含硫率小于0.05％，含灰量很低，一般小于0.5％，是一种十分清洁的燃料。从森林中获取生活燃料延续了数千年，是传统的用能方式，至今薪柴仍然是主要生活燃料之一，特别是在发展中国家。据联合国粮农组织统计，世界年薪材和木炭消[2]耗量为18.53亿立方米，占木材消耗量的54.7％。
覆盖大地的森林，是一笔巨大而又珍贵的绿色财富。森林每年都产生大量的新增生物量，占全球生物产量的40％～50％。每年有大量树木走向衰老和死亡，需要更新，利用这些衰老的木本生物质可以创造巨大经济价值。同时森林是维系人类生存环境最重要的生态调节器，在地球生物圈里发挥着主体作用。森林调节着自然界中空气和水的循环，影响着气候变化，保护着土壤不受风雨侵犯，减轻了环境污染带来的危害。每一棵树都是一个氧气发生器和二氧化碳吸收器，其碳汇功能是大气中二氧化碳循环回到地面的主要途径，每公顷阔叶林一天可以吸收1t二氧化碳，产生0.7t氧气。森林能够涵养水源，在水的自然循环中发挥着重要的作用。降雨一部分被树冠截留，大部分落到树下的土壤里被蓄留起来或被植物根系吸收，有的通过蒸发返回大气，起到调节气候的作用。森林能防风固沙，防止水土流失和荒漠化。树身树冠降低了风速，树根固定土壤，使土壤不被大风吹走，也不被大雨冲走。森林保护了我们的生态环境，造就了绚丽多彩的自然景观。从人与自然和谐共存的理念出发，我们利用森林资源的同时更应该保护森林。在获取木本生物燃料时，必须综合考虑森林的生态功能和经济功能。
生态功能是以保护人类生存环境，保持生态平衡，保护生物多样性和固土保肥等为主体功能的。经济功能则以提供木本生物质商品，获得最大经济产出为主体功能。从现代社会公认的原则来看，应该优先保证森林的生态功能，森林资源的经营和利用不应超出森林新增生物量的能力。就其经济功能而言，木材非燃料使用比燃料使用的价值高得多，应该优先满足，因此获取木本生物燃料应该处于森林功能的底端，即在满足生态功能和非燃料用途的前提下发展林木生物质能源。
基于以上原则，能够用作能源的木本生物燃料来源于以下途径。（1）薪炭林生物质 薪炭林是指以生产薪材和提供燃料为主要目的而营造的林木，包括乔木林和灌木林。通常选择耐干旱瘠薄、适应性广、萌芽力强、生长快、再生能力强、耐樵采的树种进行营造和培育经营，如速生杨树、桉树、白桦、松树、沙棘、沙枣、柽柳等，大多实行短轮伐期矮林作业。薪炭林的营造往往与生态工程、土壤改良工程等结合，栽种在比较贫瘠的土地、盐碱地或山地上，例如我国的三北防护林工程等。薪炭林营造还与造纸林和经济林营造相结合，以取得更好的经济效益。例如美国、芬兰等国就营造了大面积造纸林，将轮伐林木破碎后，筛选出质量较好的木质部分用于生产纸浆，剩余部分作为燃料。从薪炭林获得的木本生物燃料包含了树木的各个部分，有时是整个树体。采用机械或人工砍伐的形式，将树木或枝干整体堆放储存，干燥后破碎成块状或片状。薪炭林营造兼顾了森林的生态功能和经济功能，是将来的发展方向。（2）林业生产和更新剩余物 林业生产和更新过程中产生的剩余物包括采伐剩余物、造材剩余物和林木抚育间伐物。为保证森林的生态功能，只能采伐达到标准的成熟林和过熟林。采伐时需要去除树干上的梢头、枝条、树叶等，去除的部分形成采伐剩余物。采伐剩余物约占采伐生物量的40％，数量很大，但大部分因不易运输而弃之山林。造材剩余物是指将原木加工成一定形状的木材时去除的部分，包括树皮、板条、板皮、锯屑等，造材剩余物约占原木量的35％，是树木各部分的混杂物。林木抚育间伐物是为提高人工林的生长质量而间伐或修剪产生的生物质。一般中幼龄林在其生长过程中间伐2～4次，产生小口径的木材。针叶树和阔叶树在生长期中修枝次数不同，平均为2～3次，产生大量枝条。造材加工剩余物和林木抚育间伐物[3]比较容易收集，是木本生物燃料的主要来源之一。（3）木材加工残余物 木材加工业将林业生产的木材最后加工成终端制品，在这一过程中产生了大量的边角木料和锯屑、刨花等残余物。木材消费量大的有建筑及装修业、包装业、家具制造业等。（4）使用过的旧木材 在建筑及装修业、包装业和其他行业使用的木材及木材制品，每年都需要更新，民用木制品的废弃量也很大，很多木制品甚至是一次性使用的。国外普遍建立了废旧木材和木制品[4]回收系统，如日本的木材废弃物回收利用率在40％左右。这些旧木材中一部分是经过化学处理的，如经过防腐处理或者表面涂敷了涂料，另一部分没有经过化学处理。利用废旧木材是节约森林资源的有效途径。三、草本生物质
草本植物是一类植物的总称，但并非植物分类中的一个单元，与草本植物相对应的概念是木本植物。人们通常将草本植物称作“草”，而将木本植物称为“树”，但是偶尔也有例外，比如竹子属于草本植物，但人们经常将其看做是一种树。草本植物分为一年生、二年生或多年生植物，多数在生长季节终了时整体死亡，多年生草本植物的地上部分每年死去，地下部分的根、根状茎等能生活多年。
草本植物分布遍及全球，各种气候条件、土壤条件、地形条件均有它们的踪迹。单位面积草本植物的生物量高于木本植物，一些高产22植物的干草年产量可达50t/hm，同样条件下树木年产量小于20t/hm。草本植物是种子植物中最有经济价值的一大类，也是人类粮食和牲畜饲料的主要来源，几乎所有粮食作物都是草本植物，许多草本植物是高价值经济作物。
草本植物和木本植物的最显著区别在于茎的结构。草本植物的茎为“草质茎”，茎中密布很多细小的维管束，充斥维管束之间的是薄壁细胞，最外层是较坚韧的机械组织。草本植物的维管束不具有形成层，不能不断生长，因此树会逐年变粗，而草和竹子就没有这样的本领。除了竹子之外，草本植物一般是柔软的，质地远不如木质材料那样密实，密度也比木质材料低得多，因此很难用作承力的材料。
总起来说，草本生物质有六大功能。（1）食物 民以食为天，食物是人类生存最重要的资源，有史以来的大部分时期都是农耕时代，生产活动的目的就是粮食，几乎所有粮食都是草本植物。（2）饲料 草本植物位于食物链的底端，养育着数量众多的动物，而动物是人类肉食和蛋白质的来源，人工养殖的禽畜饲料几乎全部来自于草本植物。（3）纤维 棉花提供纤维材料，保证了我们抵御寒冷的生存条件，也使生活丰富多彩，而草本植物亦是纸张、绳索等纤维材料的主要原料。（4）肥料 草本植物腐烂后是良好的有机肥料，在保持土壤有机质含量方面的作用是化学肥料不能替代的，通过自然腐烂、堆沤、秸秆还田等形式保证土壤持续再生产的能力。（5）原料 草本植物是纺织业、酿造业、制糖业、造纸业、竹木业等的基础工业原料，在国民经济中发挥着重要作用。（6）燃料 农作物秸秆和柴草是传统的炊事和采暖燃料，至今仍在我国农村和发展中国家大量使用。
上述六大功能的英文首字母都是“F”，所以有的研究者称为6F
[5]功能。
在草本生物质的6F功能中，食物、饲料和纤维是事关民生的生活资料，对于任何国家，都是首先要保证供应的资源，至今仍有相当多发展中国家的人民没有摆脱饥饿。美国、欧洲各国、巴西等地发展了以粮食、食用油料和甘蔗为原料的液体燃料技术和产业，是基于他们的土地资源和农业现状，发展中国家不可能复制这种模式。不与民争粮、不与粮争地，发展非粮生物质能源是我国的基本原则。作为肥料使用的草本原料起到重要生态功能，维持着草原和土壤的持续生产，也应该优先予以保证。非燃料利用的草本原料，其经济价值比燃料使用高得多。因此如同木本生物燃料一样，草本生物燃料利用应该
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