第6章 生物質(zhì)能

1、1第第6章章 生物質(zhì)能生物質(zhì)能2v第一節(jié)第一節(jié) 生物質(zhì)能簡介生物質(zhì)能簡介v第二節(jié)第二節(jié) 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)v第三節(jié)第三節(jié) 其他新技術(shù)其他新技術(shù)36.1 生物質(zhì)能簡介生物質(zhì)能簡介v生物質(zhì)生物質(zhì)是指有機物中除化石燃料外的所有來源于動、植是指有機物中除化石燃料外的所有來源于動、植物能再生的物質(zhì)。物能再生的物質(zhì)。v生物質(zhì)能生物質(zhì)能是直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把是直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物質(zhì)體內(nèi)的能源。太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物質(zhì)體內(nèi)的能源。生物質(zhì)中可以被人類當作能源加以利用的部分稱為生物生物質(zhì)中可以被人類當作能源加以利用

2、的部分稱為生物質(zhì)能資源。質(zhì)能資源。v生物質(zhì)的基本來源是綠色植物通過生物質(zhì)的基本來源是綠色植物通過光合作用光合作用把水和二氧把水和二氧化碳轉(zhuǎn)換成（化碳轉(zhuǎn)換成（CH2O）而形成。）而形成。4v通過復(fù)雜的光合作用，每年貯存在植物的枝、莖、葉、根通過復(fù)雜的光合作用，每年貯存在植物的枝、莖、葉、根中的太陽能相當于全世界每年耗能量的幾倍。中的太陽能相當于全世界每年耗能量的幾倍。v在各種可再生能源中，生物質(zhì)是獨特的，它是貯存的太陽在各種可再生能源中，生物質(zhì)是獨特的，它是貯存的太陽能；此外，它還是唯一的可再生碳源，可轉(zhuǎn)換成常規(guī)的固能；此外，它還是唯一的可再生碳源，可轉(zhuǎn)換成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。態(tài)、液態(tài)和

3、氣態(tài)燃料。v生物質(zhì)能有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的主要能源，擴生物質(zhì)能有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的主要能源，擴大其利用是減排大其利用是減排CO2的最重要的途徑。的最重要的途徑。5生物質(zhì)能的特點生物質(zhì)能的特點v生物質(zhì)由生物質(zhì)由C、H、O、N、S等元素組成，是空氣中等元素組成，是空氣中CO2、水和太陽光通過光合作用的產(chǎn)物。水和太陽光通過光合作用的產(chǎn)物。v其揮發(fā)分高，炭活性高，其揮發(fā)分高，炭活性高， N、S含量低，灰分低。含量低，灰分低。 S 0.1%1.5% N 0.5%3.0% 灰分灰分 0.1%3.0%6（1）生物質(zhì)能屬于可再生能源，可保證能源的永續(xù)利用）生物質(zhì)能屬于可再生能源，可保證能源的

4、永續(xù)利用 全球可再生能源資源可轉(zhuǎn)換為二次能源的約為全球可再生能源資源可轉(zhuǎn)換為二次能源的約為185.55億噸標準煤，相當于全球油、氣和煤等化石燃料年消億噸標準煤，相當于全球油、氣和煤等化石燃料年消耗量的耗量的2倍，其中生物質(zhì)能占倍，其中生物質(zhì)能占35%。項目項目太陽能太陽能水能水能風能風能地熱能地熱能海洋能海洋能 生物質(zhì)能生物質(zhì)能理論儲量理論儲量（kW/a）1.7410143.961093.510123.310106.11010111010轉(zhuǎn)化為二次能源轉(zhuǎn)化為二次能源（億噸）（億噸）32.2032.2823.6721.5211.2864.567（2）種類繁多，分布廣，便于就地利用）種類繁多，分布

5、廣，便于就地利用利用農(nóng)作物或其他植物中所含糖、淀粉和纖維素制造利用農(nóng)作物或其他植物中所含糖、淀粉和纖維素制造燃料乙醇，利用含油種子和廢食用油制造生物柴油作燃料乙醇，利用含油種子和廢食用油制造生物柴油作為汽車燃油。為汽車燃油。利用人畜糞便發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。利用人畜糞便發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。直接把薪柴林以及木業(yè)、采伐加工殘柴作為燃料或加直接把薪柴林以及木業(yè)、采伐加工殘柴作為燃料或加工為其他燃料。工為其他燃料。8把農(nóng)作物秸稈和加工殘物直接作為燃料，或經(jīng)發(fā)酵生把農(nóng)作物秸稈和加工殘物直接作為燃料，或經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。產(chǎn)沼氣。利用生活垃圾中的有機物制造固形燃料，或經(jīng)發(fā)酵生利用生活垃圾中的有機物制造固形燃料，或經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)

6、沼氣。產(chǎn)沼氣。直接把工業(yè)直接把工業(yè)“三廢三廢”中的紙漿黑液、廢輪胎等可燃物中的紙漿黑液、廢輪胎等可燃物作為燃料，利用食品工業(yè)糟粕、污泥等發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。作為燃料，利用食品工業(yè)糟粕、污泥等發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。9（3）相關(guān)技術(shù)已成熟，可儲存性好）相關(guān)技術(shù)已成熟，可儲存性好 利用薪材和作物秸稈直接燃燒歷史悠久，通過發(fā)酵生利用薪材和作物秸稈直接燃燒歷史悠久，通過發(fā)酵生產(chǎn)沼氣用于炊事和照明在農(nóng)村也很普遍，利用甘蔗、產(chǎn)沼氣用于炊事和照明在農(nóng)村也很普遍，利用甘蔗、玉米等制造燃料乙醇，用以代替車用汽油的做法在巴玉米等制造燃料乙醇，用以代替車用汽油的做法在巴西、美國也已具規(guī)模。另一方面，與太陽能、風能相西、美國也已具規(guī)

7、模。另一方面，與太陽能、風能相比，生物質(zhì)能突出的特點是比，生物質(zhì)能突出的特點是可儲存可儲存。（4）節(jié)能、環(huán)保效果好）節(jié)能、環(huán)保效果好 用生物質(zhì)能代替化石燃料，不僅可永續(xù)利用，而且環(huán)用生物質(zhì)能代替化石燃料，不僅可永續(xù)利用，而且環(huán)保和生態(tài)效果突出，對改善大氣酸雨環(huán)境，減少大氣保和生態(tài)效果突出，對改善大氣酸雨環(huán)境，減少大氣中中CO2含量，從而減輕溫室效應(yīng)都具有極大的好處。含量，從而減輕溫室效應(yīng)都具有極大的好處。10（1）林業(yè)生物質(zhì)）林業(yè)生物質(zhì) 林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零生物質(zhì)能源，包括

8、薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。（2）農(nóng)業(yè)廢棄物）農(nóng)業(yè)廢棄物 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源作物）；農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源作物）；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸

9、、稻草、豆秸和棉稈等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稈等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。稻殼等。生物質(zhì)能的分類生物質(zhì)能的分類11（3）城市垃圾）城市垃圾 城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較務(wù)業(yè)垃圾和建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜，受當?shù)鼐用竦钠骄钏?、能源消費結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)復(fù)雜，受當?shù)鼐用竦钠骄钏?、能源消費結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習慣以及季節(jié)變化等因素影響。建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習慣以及季節(jié)變化等因素影響。（4）有機廢水）有機廢

10、水 有機廢水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種有機廢水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食廚房排水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。其中都富含有機物。12（5）糞便類）糞便類 畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，包括

11、（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。（6）水生植物）水生植物 能在水中生長的植物，統(tǒng)稱為水生植物。葉子能最大能在水中生長的植物，統(tǒng)稱為水生植物。葉子能最大限度地得到水里很少能得到的光照，吸收水里溶解得很少限度地得到水里很少能得到的光照，吸收水里溶解得很少的的CO2 ，保證光合作用的進行。，保證光合作用的進行。（7）能源植物）能源植物 生長迅速，輪伐期短的喬木、灌木和草本植物，如棉生長迅速，輪伐期短的喬木、灌木和草本植物，如棉籽、芝麻、花生、大豆等。籽、芝麻、花生、大豆等。13生物質(zhì)燃料中可燃燒的部分主要是

12、：生物質(zhì)燃料中可燃燒的部分主要是：v纖維素纖維素 40% 50%v半纖維素半纖維素 20% 40%v木質(zhì)素木質(zhì)素 10% 25%生物質(zhì)的密度為：生物質(zhì)的密度為：400 900kg/m3； 熱值為：熱值為：17600 22600kJ/kg；生物質(zhì)生物質(zhì)木質(zhì)素比例木質(zhì)素比例纖維素比例纖維素比例半纖維素比例半纖維素比例軟木軟木27 3035 4025 30硬木硬木20 2545 5020 25麥稈麥稈15 2033 4020 25草草5 2030 5010 4014生物質(zhì)能的利用技術(shù)生物質(zhì)能的利用技術(shù)v人類對生物質(zhì)能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的人類對生物質(zhì)能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物

13、的秸稈、薪柴等；間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、秸稈、薪柴等；間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃料。解法制造液體和氣體燃料。v生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計，每年生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質(zhì)總量就達地球上僅通過光合作用生成的生物質(zhì)總量就達14401800億噸（干重），其能量約相當于億噸（干重），其能量約相當于20世紀世紀90年代初全世界總年代初全世界總能耗的能耗的38倍。倍。v但是尚未被人們合理利用

14、，多半直接當薪柴使用，效率低，但是尚未被人們合理利用，多半直接當薪柴使用，效率低，影響生態(tài)環(huán)境。影響生態(tài)環(huán)境。1516v生物質(zhì)能的利用主要有生物質(zhì)能的利用主要有物理轉(zhuǎn)換物理轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換化學(xué)轉(zhuǎn)換和和生物轉(zhuǎn)換生物轉(zhuǎn)換3種種途徑。途徑。（1）化學(xué)轉(zhuǎn)換）化學(xué)轉(zhuǎn)換生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)換包括生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)換包括直接燃燒直接燃燒、液化液化、氣化氣化、熱解熱解等方法。等方法。直接燃燒直接燃燒 生物質(zhì)直接燃燒是最普通的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)。直接燃生物質(zhì)直接燃燒是最普通的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)。直接燃燒的過程可以簡單地表示為：燒的過程可以簡單地表示為：有機物質(zhì)有機物質(zhì) + O2 CO2 + H2O + 能量能量17v此過程是光合作

15、用的逆反應(yīng)過程此過程是光合作用的逆反應(yīng)過程。在燃燒過程中，將貯存。在燃燒過程中，將貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能釋放出來。除了碳的氧化外，此過程的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能釋放出來。除了碳的氧化外，此過程中還有硫、磷等其他元素的氧化。中還有硫、磷等其他元素的氧化。v直接燃燒的主要目的是取得能量。燃燒過程中所產(chǎn)生的熱直接燃燒的主要目的是取得能量。燃燒過程中所產(chǎn)生的熱可用于發(fā)電，或者供熱給需要熱量的地方?？捎糜诎l(fā)電，或者供熱給需要熱量的地方。v燃燒過程產(chǎn)生熱量的多少，除因有機物質(zhì)種類不同而不同燃燒過程產(chǎn)生熱量的多少，除因有機物質(zhì)種類不同而不同外，還與氧氣（空氣）的供給量有關(guān)。外，還與氧氣（空氣）的供給量有關(guān)。v可以

16、進行直接燃燒的設(shè)備形式很多，有普通的爐灶，也有可以進行直接燃燒的設(shè)備形式很多，有普通的爐灶，也有各種鍋爐，復(fù)雜的內(nèi)燃機（用于燃燒植物油）等。各種鍋爐，復(fù)雜的內(nèi)燃機（用于燃燒植物油）等。18生物質(zhì)液化生物質(zhì)液化v由生物質(zhì)制成的液體燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包由生物質(zhì)制成的液體燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。利用生等。利用生物質(zhì)制成液體燃料發(fā)展比較緩慢，但由于受世界石油資源、物質(zhì)制成液體燃料發(fā)展比較緩慢，但由于受世界石油資源、價格、環(huán)保和全球氣候變化的影響，價格、環(huán)保和全球氣候變化的影響，20世紀世紀70年代以

17、來，年代以來，許多國家日益重視生物燃料的發(fā)展，并取得了顯著的成效。許多國家日益重視生物燃料的發(fā)展，并取得了顯著的成效。v生物燃油的能源利用效率約為直接燃燒物質(zhì)的生物燃油的能源利用效率約為直接燃燒物質(zhì)的4倍。倍。19 生物質(zhì)氣化生物質(zhì)氣化v生物質(zhì)氣化技術(shù)是將固體生物質(zhì)置于氣化爐內(nèi)加熱，同時生物質(zhì)氣化技術(shù)是將固體生物質(zhì)置于氣化爐內(nèi)加熱，同時通入空氣、氧氣或水蒸氣，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、通入空氣、氧氣或水蒸氣，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO，H2和低分子烴類和低分子烴類等可燃氣體的過程。它的特點是氣化率可達等可燃氣體的過程。它的特點是氣

18、化率可達70%以上，熱以上，熱效率也可達效率也可達85%。v生物質(zhì)氣化生成的可燃氣經(jīng)過處理可用于合成、取暖、發(fā)生物質(zhì)氣化生成的可燃氣經(jīng)過處理可用于合成、取暖、發(fā)電等不同用途，這對于生物質(zhì)原料豐富的偏遠山區(qū)意義十電等不同用途，這對于生物質(zhì)原料豐富的偏遠山區(qū)意義十分重大，不僅能改變他們的生活質(zhì)量，而且也能夠提高用分重大，不僅能改變他們的生活質(zhì)量，而且也能夠提高用能效率，節(jié)約能源。能效率，節(jié)約能源。20生物質(zhì)熱解生物質(zhì)熱解 生物質(zhì)熱解技術(shù)是生物質(zhì)受高溫加熱后，其分子破裂而產(chǎn)生物質(zhì)熱解技術(shù)是生物質(zhì)受高溫加熱后，其分子破裂而產(chǎn)生可燃氣體（一般為生可燃氣體（一般為CO、H2、CH4等的混合氣體）、液等的混

19、合氣體）、液體（焦油）及固體（木炭）的熱加工過程。體（焦油）及固體（木炭）的熱加工過程。（2）物理轉(zhuǎn)換）物理轉(zhuǎn)換 生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)換主要是指將秸桿、稻殼、鋸末、木屑生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)換主要是指將秸桿、稻殼、鋸末、木屑等有機廢棄物，用機械加壓的方法，使原來松散、無定型、等有機廢棄物，用機械加壓的方法，使原來松散、無定型、低發(fā)熱量的生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高的低發(fā)熱量的生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高的固體成型燃料，生物質(zhì)固化解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆固體成型燃料，生物質(zhì)固化解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆積密度下且較松散，運輸和儲存不方便的問題。積密度下且較松散，運輸和儲存不方便的問題。212

20、2（3）生物轉(zhuǎn)換）生物轉(zhuǎn)換 生物轉(zhuǎn)換過程是利用原料的生物化學(xué)作用和微生物生物轉(zhuǎn)換過程是利用原料的生物化學(xué)作用和微生物的新陳代謝作用生產(chǎn)氣體和液體燃料，如生物乙醇、沼的新陳代謝作用生產(chǎn)氣體和液體燃料，如生物乙醇、沼氣等。氣等。23生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀v隨這人類文明的進步，生物質(zhì)能的應(yīng)用研究開發(fā)幾經(jīng)波折，隨這人類文明的進步，生物質(zhì)能的應(yīng)用研究開發(fā)幾經(jīng)波折，在第二次世界大戰(zhàn)前后，歐洲的木質(zhì)能源應(yīng)用研究達到高在第二次世界大戰(zhàn)前后，歐洲的木質(zhì)能源應(yīng)用研究達到高峰，然后隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，生物質(zhì)能的應(yīng)用峰，然后隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，生物質(zhì)能的應(yīng)用逐漸趨于低谷。逐漸趨于低谷。v

21、到到20世紀世紀70年代中期，由于中東戰(zhàn)爭引發(fā)的全球性能源危年代中期，由于中東戰(zhàn)爭引發(fā)的全球性能源危機，可再生能源，包括木質(zhì)能源在內(nèi)的開發(fā)利用研究，重機，可再生能源，包括木質(zhì)能源在內(nèi)的開發(fā)利用研究，重新引起人們的重視，人們深刻認識到石油，煤和天然氣等新引起人們的重視，人們深刻認識到石油，煤和天然氣等化石能源的化石能源的資源有限性資源有限性和和環(huán)境污染環(huán)境污染問題。日益嚴重的環(huán)境問題。日益嚴重的環(huán)境問題，已引起國際社會的共同關(guān)注，環(huán)境問題與能源問題問題，已引起國際社會的共同關(guān)注，環(huán)境問題與能源問題密切相關(guān)，成為當今世界共同關(guān)注的焦點之一。密切相關(guān)，成為當今世界共同關(guān)注的焦點之一。24v化石燃料的

22、使用是大氣污染的主要原因?；剂系氖褂檬谴髿馕廴镜闹饕?。v“酸雨酸雨”和和“溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”等都已給人們賴以生存的地球帶等都已給人們賴以生存的地球帶來災(zāi)難性的后果，而使用大自然饋贈的生物質(zhì)能，產(chǎn)生的來災(zāi)難性的后果，而使用大自然饋贈的生物質(zhì)能，產(chǎn)生的CO2氣體與植物本身生長過程中需要吸收的大量氣體與植物本身生長過程中需要吸收的大量CO2在數(shù)在數(shù)量上保持平衡，被稱之為量上保持平衡，被稱之為CO2中性的燃料。中性的燃料。v生物質(zhì)能將成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，預(yù)計到生物質(zhì)能將成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，預(yù)計到21世紀中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占世紀中葉，采用新技術(shù)

23、生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的全球總能耗的40%以上。以上。25酸雨的危害酸雨的危害26v2012年，世界生物質(zhì)能協(xié)會主席年，世界生物質(zhì)能協(xié)會主席Heinz Kopetz博士表示，博士表示，生物質(zhì)能是生物質(zhì)能是21世紀能源供應(yīng)中最具潛力的能源世紀能源供應(yīng)中最具潛力的能源。因它來。因它來自自然界，無污染，同時又是可再生能源而引起各國的自自然界，無污染，同時又是可再生能源而引起各國的重視。由于各國氣候、土地利用情況不同，生物質(zhì)能源重視。由于各國氣候、土地利用情況不同，生物質(zhì)能源生產(chǎn)及利用水平差別也很大。為了促進可再生能源的發(fā)生產(chǎn)及利用水平差別也很大。為了促進可再生能源的發(fā)展，許多國家制定

24、了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，明確了可展，許多國家制定了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，明確了可再生能源發(fā)展目標。如美國、瑞典、丹麥、印度、巴西、再生能源發(fā)展目標。如美國、瑞典、丹麥、印度、巴西、歐洲等國已走在世界前列。歐洲等國已走在世界前列。27v美國美國國會于國會于2008年年5月通過一項包括加速開發(fā)生物質(zhì)能源的月通過一項包括加速開發(fā)生物質(zhì)能源的法案，要求到法案，要求到2018年后，把從石油中提煉出來的燃油消費量年后，把從石油中提煉出來的燃油消費量減少減少20%，代之以生物燃油。，代之以生物燃油。v據(jù)據(jù)2010年美國能源展望年美國能源展望，到，到2035年美國可用生物燃料滿年美國可用生物燃料滿足液體燃料總

25、體需求量增長，乙醇占石油消費量的足液體燃料總體需求量增長，乙醇占石油消費量的17%，使，使美國對進口原油的依賴在未來美國對進口原油的依賴在未來25年內(nèi)下降至年內(nèi)下降至45%。28v瑞典瑞典是世界上道路交通最不依賴于化石燃料的國家之一，是世界上道路交通最不依賴于化石燃料的國家之一，據(jù)報道，據(jù)報道，2009年，瑞典政府批準了一項計劃，到年，瑞典政府批準了一項計劃，到2020年將年將使可再生能源達到該國能源消費總量的使可再生能源達到該國能源消費總量的50%。v此外，瑞典旨在到此外，瑞典旨在到2030年使其運輸部門完全不依賴于進口年使其運輸部門完全不依賴于進口化石燃料。根據(jù)瑞典生物能源協(xié)會（化石燃料。

26、根據(jù)瑞典生物能源協(xié)會（Swedish Bioenergy Association）統(tǒng)計，瑞典從生物質(zhì)產(chǎn)生的總的能源消費在）統(tǒng)計，瑞典從生物質(zhì)產(chǎn)生的總的能源消費在20002009年期間已從年期間已從88 TWh增加至增加至115 TWh。而在此。而在此期間內(nèi)，基于石油產(chǎn)品的使用量已從期間內(nèi)，基于石油產(chǎn)品的使用量已從142 TWh減少至減少至112 TWh。2009年，生物質(zhì)已超過石油，成為第一位的能源年，生物質(zhì)已超過石油，成為第一位的能源來源，占瑞典能源消費總量的來源，占瑞典能源消費總量的32%。29v丹麥丹麥正準備在全國前正準備在全國前5大城市，逐步減少并淘汰燃煤發(fā)電大城市，逐步減少并淘汰燃煤

27、發(fā)電站，要求發(fā)電站進行技術(shù)改造，使用生物燃料替代煤和站，要求發(fā)電站進行技術(shù)改造，使用生物燃料替代煤和燃油，作為城市生產(chǎn)和生活的主要能源來源。燃油，作為城市生產(chǎn)和生活的主要能源來源。v印度印度于于2004年開始了石油和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的年開始了石油和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的“無聲革命無聲革命”，制訂了全國運輸燃料中必須添加制訂了全國運輸燃料中必須添加10%乙醇的法令。乙醇的法令。v巴西巴西所有汽油中都強制加入了所有汽油中都強制加入了25%的乙醇，的乙醇，2010年起所年起所有普通柴油中生物柴油的比例也達到有普通柴油中生物柴油的比例也達到5%。憑借生物能源。憑借生物能源這張王牌，巴西政府表示有信心實現(xiàn)到這張王牌，巴西政

28、府表示有信心實現(xiàn)到2020年減排年減排36%的目標。的目標。v芬蘭芬蘭充分利用本國森林資源優(yōu)勢大力發(fā)展木質(zhì)系能源，充分利用本國森林資源優(yōu)勢大力發(fā)展木質(zhì)系能源，目前占總能耗的比例已達目前占總能耗的比例已達16%的水平。的水平。30v在利用生物質(zhì)能方面歐洲取得了很多驕人的成績。在利用生物質(zhì)能方面歐洲取得了很多驕人的成績。v2000年到年到2004 年間，歐洲利用生物質(zhì)能的發(fā)電量從年間，歐洲利用生物質(zhì)能的發(fā)電量從40% 增加到了增加到了68%。v歐洲生物質(zhì)能協(xié)會預(yù)計歐洲生物質(zhì)能協(xié)會預(yù)計2020年生物質(zhì)能的貢獻將會從現(xiàn)年生物質(zhì)能的貢獻將會從現(xiàn)在的在的72百萬噸增長到百萬噸增長到220百萬噸油當量。百萬

29、噸油當量。v只有改變現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)政策，調(diào)整熱能供應(yīng)系統(tǒng)，才能實只有改變現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)政策，調(diào)整熱能供應(yīng)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)這些目標。熱能市場非常重要，在歐洲現(xiàn)這些目標。熱能市場非常重要，在歐洲50% 的最終的最終能源都流入了熱能市場，而生物質(zhì)能和生物燃料相比具能源都流入了熱能市場，而生物質(zhì)能和生物燃料相比具有很強的競爭力。有很強的競爭力。31v日本日本過去對生物質(zhì)能的開發(fā)利用并不重視。過去對生物質(zhì)能的開發(fā)利用并不重視。v京都會議后，因京都會議后，因CO2減排指標的壓力于減排指標的壓力于2000年開始學(xué)習年開始學(xué)習歐美經(jīng)驗，將生物質(zhì)能利用列入新能源發(fā)展規(guī)劃中，并歐美經(jīng)驗，將生物質(zhì)能利用列入新能源發(fā)展規(guī)劃中，

30、并通過制定食品廢物再生法法案促進利用食品廢棄物生產(chǎn)通過制定食品廢物再生法法案促進利用食品廢棄物生產(chǎn)沼氣、利用廢棄食油生產(chǎn)生物柴油工作的開展。沼氣、利用廢棄食油生產(chǎn)生物柴油工作的開展。v古巴古巴v古巴盛產(chǎn)甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃燒發(fā)電，古巴政古巴盛產(chǎn)甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃燒發(fā)電，古巴政府已經(jīng)與聯(lián)合國發(fā)展組織、世界環(huán)境基金會聯(lián)合進行國府已經(jīng)與聯(lián)合國發(fā)展組織、世界環(huán)境基金會聯(lián)合進行國際合作，預(yù)計投資際合作，預(yù)計投資1億美元興建以甘蔗渣為原料的環(huán)保億美元興建以甘蔗渣為原料的環(huán)保電廠，預(yù)計所生產(chǎn)的電能可足夠古巴國家使用。電廠，預(yù)計所生產(chǎn)的電能可足夠古巴國家使用。32我國生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀我國生物質(zhì)能

31、利用現(xiàn)狀v我國是一個農(nóng)業(yè)大國，擁有豐富的生物質(zhì)資源，僅農(nóng)作物秸我國是一個農(nóng)業(yè)大國，擁有豐富的生物質(zhì)資源，僅農(nóng)作物秸桿每年就有桿每年就有6億噸，其中一半可作為能源利用。億噸，其中一半可作為能源利用。v據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，全國生物質(zhì)能的可再生能量按熱當量計算為據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，全國生物質(zhì)能的可再生能量按熱當量計算為2.0億噸標準煤，相當于農(nóng)村耗能量的億噸標準煤，相當于農(nóng)村耗能量的70%。歷年垃圾堆存。歷年垃圾堆存量也高達量也高達60億噸，年產(chǎn)垃圾近億噸，年產(chǎn)垃圾近1.4億噸。我國現(xiàn)有億噸。我國現(xiàn)有668個城市，個城市，其中有其中有2/3被垃圾環(huán)帶所包圍，城市垃圾造成的損失每年高被垃圾環(huán)帶所包圍，城市垃圾造成的損

32、失每年高達達250300億元。億元。v采取新技術(shù)來利用生物質(zhì)能，并提高它的利用率，不僅可以采取新技術(shù)來利用生物質(zhì)能，并提高它的利用率，不僅可以解決農(nóng)民生活用能問題，還可用作各種動力和車輛的燃料。解決農(nóng)民生活用能問題，還可用作各種動力和車輛的燃料。33v從從20世紀世紀80年代以來一直受到政府和科技人員的重視。主要年代以來一直受到政府和科技人員的重視。主要在在氣化氣化、固化固化、熱解熱解和和液化液化等方面開展研究開發(fā)工作。等方面開展研究開發(fā)工作。生物質(zhì)氣化技術(shù)生物質(zhì)氣化技術(shù)v利用農(nóng)林生物質(zhì)原料進行熱解氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的木煤氣供居利用農(nóng)林生物質(zhì)原料進行熱解氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的木煤氣供居民生活用氣、供熱和

33、發(fā)電方面。民生活用氣、供熱和發(fā)電方面。v中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所開發(fā)木質(zhì)原料和農(nóng)中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所開發(fā)木質(zhì)原料和農(nóng)業(yè)剩余物的氣化和成型技術(shù)。氣化爐的最大生產(chǎn)能力達業(yè)剩余物的氣化和成型技術(shù)。氣化爐的最大生產(chǎn)能力達6.3106 kJ/h（消耗木片量為（消耗木片量為300 kg/h）。）。v廣州能源研究所開發(fā)了外循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)，制取廣州能源研究所開發(fā)了外循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)，制取的木煤氣作為干燥熱源和發(fā)電。的木煤氣作為干燥熱源和發(fā)電。34生物質(zhì)固化技術(shù)生物質(zhì)固化技術(shù)v目前國內(nèi)已開發(fā)完成的固化成型設(shè)備有目前國內(nèi)已開發(fā)完成的固化成型設(shè)備有2大類：大類：棒狀棒狀

34、成型機成型機和和顆粒狀成型機顆粒狀成型機。v1998年中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所與江年中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所與江蘇正昌糧機集團公司合作，開發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成蘇正昌糧機集團公司合作，開發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機，生產(chǎn)能力為型機，生產(chǎn)能力為250300 kg/h，生產(chǎn)的顆粒成型燃，生產(chǎn)的顆粒成型燃料尤其適用于家庭或暖房取暖使用。料尤其適用于家庭或暖房取暖使用。35生物質(zhì)熱解技術(shù)生物質(zhì)熱解技術(shù)v生物質(zhì)熱解是生物質(zhì)在完全缺氧或有限氧供給的條件生物質(zhì)熱解是生物質(zhì)在完全缺氧或有限氧供給的條件下熱降解為液體生物油、可燃氣體和固體生物質(zhì)炭三下熱降解為液體生物油、可燃氣體和固體生物質(zhì)炭三

35、個組成部分的過程。個組成部分的過程。v在安徽蕪湖木材廠建立年處理能力達萬噸以上的木材在安徽蕪湖木材廠建立年處理能力達萬噸以上的木材固定床熱解系統(tǒng)。黑龍江鐵力木材干餾廠曾從前蘇聯(lián)固定床熱解系統(tǒng)。黑龍江鐵力木材干餾廠曾從前蘇聯(lián)引進了年處理木材引進了年處理木材10萬噸的大型木材熱解設(shè)備。這些萬噸的大型木材熱解設(shè)備。這些生產(chǎn)裝置的目標均是為了解決當時我國石油資源緊缺生產(chǎn)裝置的目標均是為了解決當時我國石油資源緊缺問題。問題。36生物質(zhì)水解制取乙醇技術(shù)生物質(zhì)水解制取乙醇技術(shù)v早在早在20世紀世紀50年代，我國就曾經(jīng)開展了木質(zhì)纖維素稀年代，我國就曾經(jīng)開展了木質(zhì)纖維素稀酸常壓、稀酸加壓水解制乙醇的研究。酸常壓

36、、稀酸加壓水解制乙醇的研究。20世紀世紀80年代，年代，人們再度開始木質(zhì)纖維素的水解新技術(shù)的研究，中國人們再度開始木質(zhì)纖維素的水解新技術(shù)的研究，中國林科院林化所、山東大學(xué)、華東理工大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)林科院林化所、山東大學(xué)、華東理工大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等先后開展了生物質(zhì)水解制取乙醇工藝和設(shè)備的大學(xué)等先后開展了生物質(zhì)水解制取乙醇工藝和設(shè)備的研究開發(fā)，重點對前處理工藝進行了研究，目前尚處研究開發(fā)，重點對前處理工藝進行了研究，目前尚處于研發(fā)階段。于研發(fā)階段。37沼氣技術(shù)沼氣技術(shù)v我國沼氣的使用有較長歷史，在發(fā)展中國家處于領(lǐng)先我國沼氣的使用有較長歷史，在發(fā)展中國家處于領(lǐng)先地位。近年來，全國沼氣建設(shè)持續(xù)保持良好

37、的發(fā)展勢地位。近年來，全國沼氣建設(shè)持續(xù)保持良好的發(fā)展勢頭。頭。v我國在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)方面做了許多工我國在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)方面做了許多工作，取得了明顯的進步，但與發(fā)達國家相比還有差距。作，取得了明顯的進步，但與發(fā)達國家相比還有差距。38目前生物質(zhì)能利用技術(shù)的主要研究方向為：目前生物質(zhì)能利用技術(shù)的主要研究方向為： v 各種生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)；各種生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)；v 生活垃圾能源的規(guī)?；门c示范推廣；生活垃圾能源的規(guī)?；门c示范推廣； v 生物質(zhì)熱解液化的實用化技術(shù)，這是最主要的研究方向，生物質(zhì)熱解液化的實用化技術(shù)，這是最主要的研究方向，不但可以提供初級化工產(chǎn)品，而且可

38、以減輕化石能源枯不但可以提供初級化工產(chǎn)品，而且可以減輕化石能源枯竭帶來的能源危機；竭帶來的能源危機； 沼氣和熱解氣化的集中供氣系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)。沼氣和熱解氣化的集中供氣系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)。生物質(zhì)能開發(fā)利用前景生物質(zhì)能開發(fā)利用前景396.2 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)化技術(shù)物理轉(zhuǎn)換技術(shù)物理轉(zhuǎn)換技術(shù)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)生物轉(zhuǎn)換技術(shù)生物轉(zhuǎn)換技術(shù)406.2.1 物理轉(zhuǎn)換技術(shù)物理轉(zhuǎn)換技術(shù)v生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)變主要指生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)變主要指生物質(zhì)固化生物質(zhì)固化。v所謂生物質(zhì)固化就是將生物質(zhì)粉碎至一定的粒度，不添所謂生物質(zhì)固化就是將生物質(zhì)粉碎至一定的粒度，不添加粘接劑，在高壓條件下，擠壓成一

39、定形狀。加粘接劑，在高壓條件下，擠壓成一定形狀。v生物質(zhì)固化解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆積密度小且較生物質(zhì)固化解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆積密度小且較松散、運輸和貯存使用不方便的問題，提高了生物質(zhì)的松散、運輸和貯存使用不方便的問題，提高了生物質(zhì)的使用效率。使用效率。41生物質(zhì)固化成型技術(shù)生物質(zhì)固化成型技術(shù)v生物質(zhì)利用所面臨的問題主要有體積密度和能量密度低。生物質(zhì)利用所面臨的問題主要有體積密度和能量密度低。大多數(shù)生物質(zhì)體積密度很低，大大低于煤炭的體積密度。大多數(shù)生物質(zhì)體積密度很低，大大低于煤炭的體積密度。 體積密度體積密度v稻草稻草50kg/m3v稻谷殼稻谷殼122kg/m3v褐煤褐煤560600

40、kg/m3v煙煤煙煤800900 kg/m3v無煙煤無煙煤14001900 kg/m3能量密度能量密度7000 kJ/kg（牛糞）（牛糞）21000kJ/kg（廢棄木料）（廢棄木料）煤炭的熱值煤炭的熱值褐煤到無煙煤熱值范圍褐煤到無煙煤熱值范圍為為2000033000kJ/kg。42v 提高生物質(zhì)的體積、能量密度是生物質(zhì)利用的重要研提高生物質(zhì)的體積、能量密度是生物質(zhì)利用的重要研究方向。目前采用的主要技術(shù)有究方向。目前采用的主要技術(shù)有打包打包、制作、制作生物質(zhì)高壓生物質(zhì)高壓成型塊成型塊以及制作以及制作生物質(zhì)焦碳生物質(zhì)焦碳。v打包的稻草體積密度可達打包的稻草體積密度可達7090kg/m3，熱值可達，

41、熱值可達260360kWh/m3v稻草的生物質(zhì)高壓成型塊體密度更高達稻草的生物質(zhì)高壓成型塊體密度更高達450-650 kg/m3，熱值達熱值達1800-2800 kWh/m3v制作生物質(zhì)焦炭更能使生物質(zhì)接近煤的體密度及熱值，制作生物質(zhì)焦炭更能使生物質(zhì)接近煤的體密度及熱值，并具有良好的研磨性并具有良好的研磨性43生物質(zhì)生物質(zhì)成型技術(shù)成型技術(shù)圓柱塊狀成型圓柱塊狀成型棒狀成型棒狀成型顆粒狀成型顆粒狀成型44v把一定粒度和干燥到一定程度的煤按一定的比例與生物質(zhì)混把一定粒度和干燥到一定程度的煤按一定的比例與生物質(zhì)混合，加入少量的固硫劑，壓制成型就成為合，加入少量的固硫劑，壓制成型就成為生物質(zhì)型煤生物質(zhì)型

42、煤，這是，這是生物質(zhì)固化最有市場價值的技術(shù)之一。生物質(zhì)固化最有市場價值的技術(shù)之一。v生物質(zhì)固體燃料具有型煤和木柴的許多特點，可以在許多場生物質(zhì)固體燃料具有型煤和木柴的許多特點，可以在許多場合替代煤和木柴作為燃料。目前，生物質(zhì)固體燃料技術(shù)的研合替代煤和木柴作為燃料。目前，生物質(zhì)固體燃料技術(shù)的研究在國內(nèi)外已經(jīng)達到較高的水平。究在國內(nèi)外已經(jīng)達到較高的水平。45生物質(zhì)固化成型原理生物質(zhì)固化成型原理v各種農(nóng)林廢棄物主要由各種農(nóng)林廢棄物主要由纖維素纖維素、半纖維素半纖維素和和木質(zhì)素木質(zhì)素組成。組成。v木質(zhì)素為光合作用形成的天然聚合體，具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，木質(zhì)素為光合作用形成的天然聚合體，具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)

43、，是高分子物質(zhì)，在植物中的含量約為是高分子物質(zhì)，在植物中的含量約為1530%。v木質(zhì)素不是晶體，因而沒有熔點但有軟化點，當溫度達到木質(zhì)素不是晶體，因而沒有熔點但有軟化點，當溫度達到70100時開始軟化并有一定的黏度；當達到時開始軟化并有一定的黏度；當達到200300時呈熔融狀、黏度高，此時若施加一定的外力，可使它與纖時呈熔融狀、黏度高，此時若施加一定的外力，可使它與纖維素緊密粘接，使植物體體積大幅度減小，密度顯著增加。維素緊密粘接，使植物體體積大幅度減小，密度顯著增加。即使取消外力，由于非彈性的纖維分子間的相互纏繞，使其即使取消外力，由于非彈性的纖維分子間的相互纏繞，使其仍能保持給定形狀。冷卻

44、后強度進一步增加，成為仍能保持給定形狀。冷卻后強度進一步增加，成為成型燃料成型燃料。46生物質(zhì)壓縮成型工藝生物質(zhì)壓縮成型工藝v壓縮成型分為生物質(zhì)壓縮成型分為生物質(zhì)收集收集、干燥干燥、粉碎粉碎、預(yù)壓預(yù)壓、加熱加熱、壓縮壓縮及及冷卻冷卻等步驟。等步驟。47生物質(zhì)成型燃料特性生物質(zhì)成型燃料特性v生物質(zhì)燃料特性包括生物質(zhì)燃料特性包括化學(xué)特性化學(xué)特性和和物理特性物理特性。v化學(xué)特性化學(xué)特性包括熱值、含水率、灰分以及包括熱值、含水率、灰分以及Cl、N、S、K和重金屬含量；和重金屬含量；v物理特性物理特性包括一些直觀的特性。包括一些直觀的特性。4849v生物質(zhì)型煤生物質(zhì)型煤是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度

45、的煤及是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度的煤及可燃生物質(zhì)，按一定比例摻混，加入少量固硫劑，利用生可燃生物質(zhì)，按一定比例摻混，加入少量固硫劑，利用生物質(zhì)中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等的粘結(jié)與助燃作用，物質(zhì)中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等的粘結(jié)與助燃作用，經(jīng)高壓成型機壓制而成。經(jīng)高壓成型機壓制而成。生物質(zhì)型煤生物質(zhì)型煤50v水分低、揮發(fā)分高；水分低、揮發(fā)分高；v在燃燒過程中，干燥、干餾的時間短，揮發(fā)分易析出，在燃燒過程中，干燥、干餾的時間短，揮發(fā)分易析出，容易著火和點燃，透氣性好；容易著火和點燃，透氣性好；v能夠充分燃燒，并能改善煤炭燃燒冒黑煙的現(xiàn)象能夠充分燃燒，并能改善煤炭燃燒冒黑煙的現(xiàn)象v固硫和

46、降低煙塵生成量固硫和降低煙塵生成量v成型強度高，便于貯存運輸成型強度高，便于貯存運輸生物質(zhì)型煤特點生物質(zhì)型煤特點51（1） 生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝主生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝主要由要由烘干烘干、粉碎粉碎、混合混合、高壓成型高壓成型等單元組成。等單元組成。生產(chǎn)過程一般是：生產(chǎn)過程一般是：首先將原煤和準備摻入首先將原煤和準備摻入的生物質(zhì)分別進行烘干，的生物質(zhì)分別進行烘干，將干燥后的原煤進行破將干燥后的原煤進行破碎，生物質(zhì)則加以碾碎，碎，生物質(zhì)則加以碾碎，磨成微細粉末。磨成微細粉末。然后將兩者進行充分混合，此時可根據(jù)原煤和生物質(zhì)的特然后將兩者進行充分混合，此時可根據(jù)原煤和生物

47、質(zhì)的特性，視情況加入適量的粘結(jié)劑和固硫劑。性，視情況加入適量的粘結(jié)劑和固硫劑。52燃料特性燃料特性 抗壓強度抗壓強度v抗壓強度是生物質(zhì)型煤各項機械性能指標中最直觀、最抗壓強度是生物質(zhì)型煤各項機械性能指標中最直觀、最有代表性的指標。有代表性的指標。v當煤料粒徑小于當煤料粒徑小于0.3mm時，生物質(zhì)型煤的抗壓強壓強度時，生物質(zhì)型煤的抗壓強壓強度會逐漸降低。所以，國內(nèi)外對煤成型粒徑一般均要求在會逐漸降低。所以，國內(nèi)外對煤成型粒徑一般均要求在3 mm以下。以下。53 點火性點火性v 生物質(zhì)型煤比原煤可燃基揮發(fā)分有所提高，在點火生物質(zhì)型煤比原煤可燃基揮發(fā)分有所提高，在點火的過程中，易燃的生物質(zhì)率先點火放

48、熱，使生物質(zhì)型煤的過程中，易燃的生物質(zhì)率先點火放熱，使生物質(zhì)型煤在短時間內(nèi)升溫迅速達到著火點，使不易點火的原煤也在短時間內(nèi)升溫迅速達到著火點，使不易點火的原煤也隨之很快著火，而且隨著生物質(zhì)的迅速燃燒，在型煤中隨之很快著火，而且隨著生物質(zhì)的迅速燃燒，在型煤中生物質(zhì)燃料原來占有的體積迅速收縮，型煤中空出了許生物質(zhì)燃料原來占有的體積迅速收縮，型煤中空出了許多孔道及空隙，使一個實心的球體變成了一個多孔道及空隙，使一個實心的球體變成了一個“多孔形多孔形球體球體”，這樣就為氧氣的滲透擴散創(chuàng)造了條件，所以點，這樣就為氧氣的滲透擴散創(chuàng)造了條件，所以點火能深入到球面表層下一定深度，形成穩(wěn)定的點火燃燒?；鹉苌钊氲?/p>

49、球面表層下一定深度，形成穩(wěn)定的點火燃燒。v隨著生物質(zhì)加入量的增多，點火溫度呈降低的趨勢。隨著生物質(zhì)加入量的增多，點火溫度呈降低的趨勢。54 燃燒機理燃燒機理v生物質(zhì)型煤在燃燒的過程中呈多孔球燃燒有利于氧向內(nèi)和生物質(zhì)型煤在燃燒的過程中呈多孔球燃燒有利于氧向內(nèi)和燃燒產(chǎn)物向外的擴散，有利于加速傳熱傳質(zhì)和保證充分燃燃燒產(chǎn)物向外的擴散，有利于加速傳熱傳質(zhì)和保證充分燃燒，因而不會產(chǎn)生煤熱解過程中因為局部供氧不充分發(fā)生燒，因而不會產(chǎn)生煤熱解過程中因為局部供氧不充分發(fā)生的熱解析碳冒煙現(xiàn)象。的熱解析碳冒煙現(xiàn)象。v生物質(zhì)型煤灰渣中殘?zhí)己康停瑲堄嗷以搽y于粘結(jié)成塊，生物質(zhì)型煤灰渣中殘?zhí)己康?，殘余灰渣也難于粘結(jié)成

50、塊，一般呈香煙灰狀，用手一捻即散。一般呈香煙灰狀，用手一捻即散。v生物質(zhì)型煤燃燒充分，能順利的實現(xiàn)層狀燃燒，使灰渣粘生物質(zhì)型煤燃燒充分，能順利的實現(xiàn)層狀燃燒，使灰渣粘結(jié)成片造成通風不良的情況會有所改善。結(jié)成片造成通風不良的情況會有所改善。55 固硫特性固硫特性v生物質(zhì)型煤在成型過程中，不僅加固硫劑氧化鈣，而且加有生物質(zhì)型煤在成型過程中，不僅加固硫劑氧化鈣，而且加有機活性物質(zhì)（如秸稈，鋸木屑等），生物質(zhì)型煤在燃燒過程機活性物質(zhì)（如秸稈，鋸木屑等），生物質(zhì)型煤在燃燒過程中，隨著溫度的升高，由于這些有機生物質(zhì)比煤先燃燒完，中，隨著溫度的升高，由于這些有機生物質(zhì)比煤先燃燒完，碳化后留下空隙起到膨化疏松

51、作用，使固硫劑碳化后留下空隙起到膨化疏松作用，使固硫劑CaO顆粒內(nèi)部顆粒內(nèi)部不易發(fā)生燒結(jié)，甚至使孔隙率反而增加，增大了不易發(fā)生燒結(jié)，甚至使孔隙率反而增加，增大了SO2和和O2向向CaO顆粒內(nèi)的擴散作用，提高了鈣的利用率，又有利于固硫顆粒內(nèi)的擴散作用，提高了鈣的利用率，又有利于固硫反應(yīng)中先生成的反應(yīng)中先生成的CaSO3及時氧化成更耐高溫分解的及時氧化成更耐高溫分解的CaSO4，從而提高其固硫率。從而提高其固硫率。56v生物質(zhì)型煤的燃燒過程表現(xiàn)為兩個階段：生物質(zhì)型煤的燃燒過程表現(xiàn)為兩個階段：揮發(fā)分燃燒階段揮發(fā)分燃燒階段和和煤焦燃燒階段煤焦燃燒階段，生物質(zhì)型煤在燃燒初期時生成的，生物質(zhì)型煤在燃燒初期

52、時生成的SO2較少，較少，燃燒中后期生成的燃燒中后期生成的SO2較多。較多。v提高型煤固硫率的關(guān)鍵是固硫劑的制備，要求固硫劑有盡提高型煤固硫率的關(guān)鍵是固硫劑的制備，要求固硫劑有盡可能大的比表面積，反應(yīng)活性盡可能高，同時要求固硫劑可能大的比表面積，反應(yīng)活性盡可能高，同時要求固硫劑能耐較高的溫度，并能使所生成的硫酸鹽在高溫下不易分能耐較高的溫度，并能使所生成的硫酸鹽在高溫下不易分解。解。v在氧化鈣固硫劑的基礎(chǔ)上加入適當?shù)奶砑觿┛梢愿纳乒塘蛟谘趸}固硫劑的基礎(chǔ)上加入適當?shù)奶砑觿┛梢愿纳乒塘蛐Ч?。效果?7v利用生物質(zhì)型煤技術(shù)可以提高工業(yè)鍋爐熱效率，削減污染物利用生物質(zhì)型煤技術(shù)可以提高工業(yè)鍋爐熱效率，

53、削減污染物排放，減免除塵脫硫設(shè)備及其運行維護費用，節(jié)約能源；還排放，減免除塵脫硫設(shè)備及其運行維護費用，節(jié)約能源；還能有效的解決工業(yè)型煤需求量大與生產(chǎn)水平有限、技術(shù)不過能有效的解決工業(yè)型煤需求量大與生產(chǎn)水平有限、技術(shù)不過關(guān)的矛盾。關(guān)的矛盾。v生物質(zhì)型煤技術(shù)使人類有可能實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的開發(fā)與利生物質(zhì)型煤技術(shù)使人類有可能實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的開發(fā)與利用生物質(zhì)能，使工、農(nóng)、林業(yè)廢棄物變廢為寶，充分利用生用生物質(zhì)能，使工、農(nóng)、林業(yè)廢棄物變廢為寶，充分利用生物質(zhì)能的可再生性，建立起可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進社物質(zhì)能的可再生性，建立起可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境改善的協(xié)調(diào)進行。會經(jīng)濟發(fā)展與

54、生態(tài)環(huán)境改善的協(xié)調(diào)進行。主要用途及存在的問題主要用途及存在的問題58v型煤燃燒的節(jié)煤率可達型煤燃燒的節(jié)煤率可達1012%。加入生物質(zhì)后由于燃燒性。加入生物質(zhì)后由于燃燒性能的改善，節(jié)煤效果會更好。若按能的改善，節(jié)煤效果會更好。若按20%的生物質(zhì)加入量和的生物質(zhì)加入量和10%的節(jié)煤率作估算，原煤和生物質(zhì)的熱值分別取的節(jié)煤率作估算，原煤和生物質(zhì)的熱值分別取17693和和10470 kJ/kg，則可削減，則可削減CO2 21.8%。v燃燒造孔作用既有利于型煤燒透，又有利于固硫反應(yīng)中先生燃燒造孔作用既有利于型煤燒透，又有利于固硫反應(yīng)中先生成的成的CaSO3及時氧化成更耐高溫分解的及時氧化成更耐高溫分解的

55、CaSO4，從而提高工，從而提高工業(yè)燃燒的固硫率。削減總率可達業(yè)燃燒的固硫率。削減總率可達70%。59v生物質(zhì)型煤雖然在燃燒性能和環(huán)保節(jié)能上具有明顯的優(yōu)良生物質(zhì)型煤雖然在燃燒性能和環(huán)保節(jié)能上具有明顯的優(yōu)良特性，但它的特性，但它的致命缺點致命缺點是是壓塊機械磨損嚴重，配套設(shè)施復(fù)壓塊機械磨損嚴重，配套設(shè)施復(fù)雜，使得一次性投資和成本都很高雜，使得一次性投資和成本都很高，目前還沒有顯著的經(jīng)，目前還沒有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢。濟優(yōu)勢。v技術(shù)和經(jīng)濟因素阻礙了它的商業(yè)化發(fā)展應(yīng)用，使得生物質(zhì)技術(shù)和經(jīng)濟因素阻礙了它的商業(yè)化發(fā)展應(yīng)用，使得生物質(zhì)固化技術(shù)目前還處于實驗室研究和工業(yè)試生產(chǎn)階段，還沒固化技術(shù)目前還處于實驗室研究

56、和工業(yè)試生產(chǎn)階段，還沒有形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。有形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。v以后的研究將主要集中在降低成本和提高固硫率上。以后的研究將主要集中在降低成本和提高固硫率上。606.2.2 化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)直接燃燒技術(shù)直接燃燒技術(shù)氣化技術(shù)氣化技術(shù)熱解與直接液化技術(shù)熱解與直接液化技術(shù)61生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)v生物質(zhì)直接燃燒是生物質(zhì)能最早被利用的傳統(tǒng)生物質(zhì)直接燃燒是生物質(zhì)能最早被利用的傳統(tǒng)方法，就是在不進行化學(xué)轉(zhuǎn)化的情況下，將生方法，就是在不進行化學(xué)轉(zhuǎn)化的情況下，將生物質(zhì)直接作為燃料燃燒轉(zhuǎn)換成能量的過程。燃物質(zhì)直接作為燃料燃燒轉(zhuǎn)換成能量的過程。燃燒過程所產(chǎn)生的能量

57、主要用于發(fā)電或者供熱。燒過程所產(chǎn)生的能量主要用于發(fā)電或者供熱。62v全世界有全世界有34個發(fā)展中國家的木質(zhì)燃料和木炭消耗量達到個發(fā)展中國家的木質(zhì)燃料和木炭消耗量達到全國總能耗的全國總能耗的70%以上。以上。v而且而且1999年全世界年全世界63%的木材收獲量用作木質(zhì)燃料，其的木材收獲量用作木質(zhì)燃料，其中發(fā)達國家為中發(fā)達國家為30%，發(fā)展中國家是，發(fā)展中國家是81%。v由此可見，燃用生物質(zhì)燃料仍將是發(fā)展中國家的主要選由此可見，燃用生物質(zhì)燃料仍將是發(fā)展中國家的主要選擇。擇。63v生物質(zhì)的直接燃燒大致可分生物質(zhì)的直接燃燒大致可分爐灶燃燒爐灶燃燒、鍋爐燃燒鍋爐燃燒、垃圾焚燒垃圾焚燒等情況。等情況。v直

58、接燃燒過程通常熱效率非常低，為此，研究開發(fā)工作主要直接燃燒過程通常熱效率非常低，為此，研究開發(fā)工作主要是著重于提高直接燃燒的熱效率。是著重于提高直接燃燒的熱效率。v鍋爐燃燒采用了現(xiàn)代化的鍋爐技術(shù)，適用于大規(guī)模利用生物鍋爐燃燒采用了現(xiàn)代化的鍋爐技術(shù)，適用于大規(guī)模利用生物質(zhì)，它的主要優(yōu)點是效率高，并且可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。缺點質(zhì)，它的主要優(yōu)點是效率高，并且可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。缺點是投資高，而且不適于分散的小規(guī)模利用，是投資高，而且不適于分散的小規(guī)模利用，生物質(zhì)必須相對生物質(zhì)必須相對比較集中才能采用本技術(shù)。比較集中才能采用本技術(shù)。 v垃圾焚燒也采用鍋爐技術(shù)處理垃圾，但技術(shù)更高，投資更大，垃圾焚燒也采用鍋爐

59、技術(shù)處理垃圾，但技術(shù)更高，投資更大，從能量利用的角度，它也必須規(guī)模較大才比較合理。從能量利用的角度，它也必須規(guī)模較大才比較合理。64生物質(zhì)直接燃燒和發(fā)電生物質(zhì)直接燃燒和發(fā)電v美國在這方面的工作比較先進，相關(guān)的發(fā)電裝機容量已達美國在這方面的工作比較先進，相關(guān)的發(fā)電裝機容量已達750萬萬kW。v電站的燃料構(gòu)成為電站的燃料構(gòu)成為廢木材廢木材77%、城市垃圾城市垃圾18%、從農(nóng)副業(yè)殘、從農(nóng)副業(yè)殘物中制取的物中制取的煤氣煤氣4%和和沼氣沼氣1%。v雖然廢木材等的發(fā)熱量稍低，但材質(zhì)均勻、燃燒容易控制，雖然廢木材等的發(fā)熱量稍低，但材質(zhì)均勻、燃燒容易控制，而且煙氣干凈不需處理，灰渣（可用于改良土壤）少。而且煙

60、氣干凈不需處理，灰渣（可用于改良土壤）少。v由于受廢木材等收集不便的限制，目前電廠規(guī)模多在由于受廢木材等收集不便的限制，目前電廠規(guī)模多在57.5萬萬kW之間。之間。65生物質(zhì)氣化技術(shù)生物質(zhì)氣化技術(shù)v生物質(zhì)氣化是指將固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過生物質(zhì)氣化是指將固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過程。程。v該過程是直接向生物質(zhì)通氣化劑（空氣、氧氣或水蒸該過程是直接向生物質(zhì)通氣化劑（空氣、氧氣或水蒸汽），汽），生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細怏w的生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細怏w的過程過程。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料也不同。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料也不同。v目前應(yīng)用最廣的是用目