引言

    能源是现代社会赖以生存和发展的基础，清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。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，一般只适用于木质生物质的特殊利用。生物质气化是把生物质转化为可燃气的技术，根据技术路线的不同，可生产低热值气或中热值气，是一项很有发展前景的技术。它的主要优点是生物质转化为可燃气后，利用效率较高，而且用途广泛，如可以用作生活煤气，进一步转化和精制可产氢或为合成液体燃料提供合成气，也可用丁锅炉燃料或直接发电。其中秸秆气化由于得到科技部和农业部的支持目前在国内已开始得到较人范围的推广应用，但据有关部门统计，目前70％的气站处于停运状态，另外30％也是时开时停。主要问题是CO含量、焦油及灰尘含量、氧含量或热值等不合格。根本原因是对气化过程中生物质化学结构转化规律认识不清，对焦油的形成、演化及分解机制缺乏了解，因此要加强对生物质气化过程的关键问题进行深入的基础研究。生物质直接液化技术是通过热化学方法把生物质转化为液体燃料，替代石油产品，用途和附加值大大提高。但由于生物质液化油不但由水相和油相组成，而且组分极其复杂，含有不稳定及腐蚀性的组分，必须经过改质提升才能作为燃料使用，品位提升己成为生物质直接液化技术发展的关键问题。 针对生物质能源化技术的关键科学问题和我国的国情，我们建议我国的生物质能源化应走生物质化学转化为清洁燃料二甲醚的技术路线。本项日着重研究生物质定向气化、间接液化等主要过程中的反应历程、转化规律，阐明其机理，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。

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