研究与开发生物质转化清洁燃料二甲醚

我国是能源消耗大国，2000 年一次能源消费量为 7．5 亿吨油当量，仅次于美国成为

世界第二人能源消费国，到本世纪中叶我国全面达到小康水平时，一次能源的消费量将
达到 30 多亿吨油当量。然而目前我国人均一次能源的消费量不到美国的 1／18，仅为世界
平均水平的 1／3。与世界一次能源构成不同的是我国以煤为主，煤占一次能源的比例为
63.6％，由于煤的高效、洁净利用难度大，使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污
染。

另一方面我国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的 1／10，人

均煤炭储量仅为世界平均值的 1／2。预计到 2010

 

年，我国石油供需缺口 1 亿吨，天然气

 

缺口 400

 

亿立方米。因此，开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。我国是一个农业大国

又是植物资源十分丰富的国家，每年理论生物质产量达 20 多亿吨标准煤，仅农作物秸秆
产量就高达 7 亿吨。

但是多年来，秸秆的利用却成为摆在科学家面前的一道难题。目前大部分秸秆被烧掉，

造成资源浪费和环境污染，已经引起政府部门高度重视。因此，秸秆等生物质资源的高效
洁净能源化利用已经成为我国可持续发展的重大课题。将秸秆等生物质化学转化为清洁燃
料，不但能够解决秸秆焚烧带来的环境污染问题，而且可以弥补化石燃料的不足，缓解
过分依赖大量进口石油的被动局面，实现我国能源安全战略。因此，为了更有效地开发生

 

物质转化清洁燃料技术，需要对其中涉及的关键科学问题进行系统化研究。 本项目从能
源一资源一环境一体化出发，针对秸秆等生物质化学转化为清洁燃料二甲醚（ DME）过
程中的关键科学问题，围绕生物质间按液化合成二甲醚路线，开展相关的基础研究。

主要研究内容包括：秸秆等生物质资源的化学组成与结构：秸秆等生物质在间接液

化过程中的反应历程、化学结构转化规律与机理；转化过程的优化与集成方法。通过研究，
建立生物质化学转化为清洁燃料二甲醚的数学模型及数据库，构建相应的优化信息集成
系统，形成一批拥有自主知识产权的生物质转化清洁燃料高新技术，为我国生物质高效
经济地转化为高品位清洁燃料奠定理论与技术基础。

正文

1、选择生物质转化清洁燃料二甲醚的依据

目前秸秆等生物质能源化利用技术主要可分为直接燃烧、化学转化和生化转化三大类。

直接燃烧包括炉灶燃烧、锅炉燃烧和成型燃料燃烧等二种方式。炉灶燃烧是目前许多农村
的获取生活用能方法，但效率很低，燃烧效率在 15 一 20％左右。锅炉燃烧采用了现代化
的锅炉技术，适用于大规模利用生物质，它的主要优点是效率高，但缺点是投资高，而
且只能用于发电和供热，不能提供燃料。成型燃料燃烧是把生物质同化成型后再采用传统
的燃煤设备燃用，主要缺点是运行成本高。可见，直接燃烧技术不适合于清洁燃料的生产。
 生化转化技术主要是以厌氧消化和生物酶技术为主。厌氧消化主要是把生物质分解为沼
气，它包括小型的农村沼气技术和大型的厌氧处理污水的工程。主要缺点是能源产出低，
投资大。生物酶技术是把生物质生化转化为乙醇，主要缺点是转化速度太慢，投资较大，
成本相对较高，只能对某些组分选择性利用，存在残余物（如木质素等）二次处置等问
题。

化学转化技术主要有干馏、气化制生物质燃气、直接液化制生物油等三种。干馏技术可

将木质生物质转化为碳、燃气及多种化工产品，但缺点是利用率较低，而且适用性较小，