新能源與分布式發(fā)電技術07生物質能及其利用

1、新能源與分布式發(fā)電技術新能源與分布式發(fā)電技術制作人：制作人：朱永強朱永強, , 丁澤俊丁澤俊, , 許許 郁郁華北電力大學華北電力大學新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能27 7 生物質能及其利用生物質能及其利用關注的問題關注的問題生物質是怎么形成的，怎樣獲得？生物質是怎么形成的，怎樣獲得？生物質資源有何特點？生物質資源有何特點？我國的生物質資源情況如何？我國的生物質資源情況如何？沼氣是如何形成的？沼氣是如何形成的？垃圾能否被利用？垃圾能否被利用？生物質燃料的類型和特點？生物質燃料的類型和特點？生物質發(fā)電有哪些方式？生物質發(fā)電有哪些方式？石油樹是什么樹？海藻和燃料有什么關系？石

2、油樹是什么樹？海藻和燃料有什么關系？教學目標教學目標了解生物質的概念和資源情況，理解其特點和重要性；了解生物質的概念和資源情況，理解其特點和重要性；掌握生物質燃料的類型并了解其生成方式；掌握生物質燃料的類型并了解其生成方式； 掌握生物質能發(fā)電的原理和主要方式。掌握生物質能發(fā)電的原理和主要方式。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能37.1 生物質和生物質能生物質和生物質能生物質生物質，是指是指有機物有機物中除化石燃料外所有中除化石燃料外所有來源于動、植物和來源于動、植物和微生物的物質微生物的物質，包括動物、植物、微生物以及由這些生命體排泄和代謝的所包括動物、植物、微生物以及由這些

3、生命體排泄和代謝的所有有機物。有有機物。7.1.1 生物質的概念生物質的概念小知識：小知識：光合作用光合作用新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能47.1.2 生物質的來源生物質的來源獲取生物質的途徑大體上有兩種情況：獲取生物質的途徑大體上有兩種情況：一一有機廢棄物的回收利用有機廢棄物的回收利用，一一專門培植作為生物質來源的農林作物專門培植作為生物質來源的農林作物。此外，某些光合成微生物也可以形成有用的生物質。此外，某些光合成微生物也可以形成有用的生物質。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能57.1.2.1 農林作物形成的生物質農林作物形成的生物質（1 1）農林作

4、業(yè)和加工的廢棄物）農林作業(yè)和加工的廢棄物例如：農作物的例如：農作物的秸稈秸稈，殘渣和谷殼殘渣和谷殼；林木的林木的殘枝、樹葉、鋸末、果核殘枝、樹葉、鋸末、果核、果殼果殼等。等。（2 2）專門培植的農林作物）專門培植的農林作物例如：例如：白楊等白楊等薪炭林薪炭林樹種，桉樹等樹種，桉樹等能源作物能源作物，苜蓿等，苜蓿等草本植物草本植物。 造酒精的造酒精的甜高粱，甜高粱，產糖的產糖的甘蔗，及向日葵等甘蔗，及向日葵等油料作物油料作物。此外，此外，海洋和湖泊海洋和湖泊也提供大量生物質。也提供大量生物質。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能67.1.2.2 其它形式的生物質其它形式的生物質（

5、1 1）動物糞便）動物糞便動物糞便是從動物糞便是從植物體轉化而來植物體轉化而來的，富含有機物，數(shù)量也很大。的，富含有機物，數(shù)量也很大。發(fā)酵釋放大量溫室氣體；若處理不善，還會對水體造成污染。發(fā)酵釋放大量溫室氣體；若處理不善，還會對水體造成污染。（2 2）城市垃圾）城市垃圾城市垃圾成分比較復雜，城市垃圾成分比較復雜，居民生活垃圾，辦公、服務業(yè)垃圾居民生活垃圾，辦公、服務業(yè)垃圾，部分部分建筑業(yè)垃圾建筑業(yè)垃圾和和工業(yè)有機廢棄物工業(yè)有機廢棄物都含有大量有機物。都含有大量有機物。猜一猜：平均每個家庭每年會產生多少垃圾？猜一猜：平均每個家庭每年會產生多少垃圾？（3 3）有機廢水）有機廢水工業(yè)有機廢水和生活污

6、水工業(yè)有機廢水和生活污水，往往也含有豐富的有機物。，往往也含有豐富的有機物。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能77.1.3 生物質能及其特點生物質能及其特點生物質能生物質能，指，指蘊藏在生物質中的能量蘊藏在生物質中的能量，是直接或間接地通過光合作用，把是直接或間接地通過光合作用，把太陽能轉化為化學能太陽能轉化為化學能后固定后固定和貯藏在生物體內。和貯藏在生物體內。每年生成的生物質總量達每年生成的生物質總量達1400140018001800億噸億噸，所蘊含的生物質能，所蘊含的生物質能相當于目前相當于目前世界耗能總量的世界耗能總量的1010倍左右倍左右。生物質長期以來為人類提供了

7、最基本的燃料。生物質長期以來為人類提供了最基本的燃料。在不發(fā)達地區(qū)，生物質能在能源結構中的比例較高，例如在在不發(fā)達地區(qū)，生物質能在能源結構中的比例較高，例如在非洲有些國家高達非洲有些國家高達60%60%以上。以上。在當今世界能源消費結構中，僅次于煤炭、石油和天然氣，在當今世界能源消費結構中，僅次于煤炭、石油和天然氣，被稱為被稱為“第四能源第四能源”。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能8作為一種能源資源，生物質能具有如下特點：作為一種能源資源，生物質能具有如下特點：（1 1）可循環(huán)再生）可循環(huán)再生（2 2）可存儲和運輸）可存儲和運輸（3 3）資源分散）資源分散（4 4）大多來自

8、廢物）大多來自廢物7.1.3 生物質能及其特點生物質能及其特點新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能97.1.4 我國的生物質資源我國的生物質資源中國擁有豐富的生物質資源，理論總量有中國擁有豐富的生物質資源，理論總量有50 50 億噸億噸左右。左右。（1 1）秸稈等農業(yè)生物質）秸稈等農業(yè)生物質每年農作物秸稈產量達每年農作物秸稈產量達7 7億噸億噸，可作為能源的約有，可作為能源的約有3 3億噸億噸。此。此外，一些大型米廠每年可收集外，一些大型米廠每年可收集20002000萬噸萬噸左右的稻殼。左右的稻殼。( (分布情分布情況，詳見教材況，詳見教材) )（2 2）林木生物質）林木生物質

9、林木生物質林木生物質資源大多分布在我國的主要林區(qū)，其中西藏、四資源大多分布在我國的主要林區(qū)，其中西藏、四川、云南三省區(qū)的蘊藏量越占全國總量的一半。川、云南三省區(qū)的蘊藏量越占全國總量的一半。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能10（3 3）禽畜糞便）禽畜糞便主要來源是主要來源是大牲畜和大型畜禽養(yǎng)殖場大牲畜和大型畜禽養(yǎng)殖場，集約化養(yǎng)殖所產生的，集約化養(yǎng)殖所產生的畜禽糞便就有畜禽糞便就有4億噸左右。億噸左右。主要分布在河南、山東、四川、河北等養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)較為主要分布在河南、山東、四川、河北等養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)較為發(fā)達的地區(qū)。發(fā)達的地區(qū)。7.1.4 我國的生物質資源我國的生物質資源（4

10、4）城市垃圾和廢水）城市垃圾和廢水工業(yè)有機廢水工業(yè)有機廢水排放量高達排放量高達2020多億噸多億噸( (不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)) )。每年。每年城城市垃圾市垃圾產量不少于產量不少于1.51.5億噸億噸，有機物的含量約為，有機物的含量約為37.5。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能11生物質能的主要分布區(qū)在生物質能的主要分布區(qū)在西南西南、東北東北、河南河南、山東山東等地。等地。分布情況，詳見教材。分布情況，詳見教材。我國生物質能的分布與常規(guī)能源有一定程度的互補，在一次我國生物質能的分布與常規(guī)能源有一定程度的互補，在一次能源蘊藏量較低的地區(qū)往往有開發(fā)生物質能的巨大潛力。能源蘊藏

11、量較低的地區(qū)往往有開發(fā)生物質能的巨大潛力。7.1.4 我國的生物質資源我國的生物質資源新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能127.2 生物質能利用概述生物質能利用概述7.2.1 生物質能利用的歷史生物質能利用的歷史自原始農業(yè)社會，自原始農業(yè)社會，秸稈秸稈和和薪柴薪柴就一直是主要的燃料，這就是就一直是主要的燃料，這就是傳統(tǒng)生物質能傳統(tǒng)生物質能，有時，有時統(tǒng)稱薪炭統(tǒng)稱薪炭。18601860年年，薪炭薪炭在世界能源消耗中所占比例仍高達在世界能源消耗中所占比例仍高達73.8% %。隨著化石燃料的大量開發(fā)利用，薪炭能源的比例逐漸下降。隨著化石燃料的大量開發(fā)利用，薪炭能源的比例逐漸下降。1

12、9731973年年能源危機能源危機的爆發(fā)及礦物能源的的爆發(fā)及礦物能源的嚴重污染嚴重污染，使可再生能，使可再生能源，得到了國際上的廣泛重視和發(fā)展。源，得到了國際上的廣泛重視和發(fā)展。更為廣泛的生物質來源，更多的生物質能利用方式，逐漸被更為廣泛的生物質來源，更多的生物質能利用方式，逐漸被人類發(fā)現(xiàn)并普及應用。人類發(fā)現(xiàn)并普及應用。專家估計，到專家估計，到2121世紀中葉采用新技術生產的各種生物質替代世紀中葉采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的燃料將占全球總能耗的很大比重很大比重。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能137.2.2 生物質能利用的形式生物質能利用的形式生物質能

13、利用，主要是將生物質生物質能利用，主要是將生物質轉變?yōu)檗D變?yōu)榭芍苯永玫目芍苯永玫臒崮軣崮?、電能電能和和可存儲的燃料可存儲的燃料。生物質的生物質的組成與化石燃料大體相同組成與化石燃料大體相同，利用方式也類似。常規(guī)，利用方式也類似。常規(guī)能源的利用技術無需大改，即可應用于生物質能。能源的利用技術無需大改，即可應用于生物質能。但生物質的種類繁多，各但生物質的種類繁多，各有不同的屬性和特點有不同的屬性和特點，應用方式也，應用方式也趨于多樣，可能遠比化石燃料的利用更復雜。趨于多樣，可能遠比化石燃料的利用更復雜。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能147.2.2 生物質能利用的形式生物質

14、能利用的形式新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能157.3 生物質生物質燃料燃料7.3.1 固體生物質燃料固體生物質燃料（1 1）生物質直接燃燒）生物質直接燃燒直接燃燒是直接燃燒是最古老、最廣泛最古老、最廣泛的生物質利用方式。的生物質利用方式。得到的得到的熱量熱量，可，可直接利用直接利用，也可進行，也可進行后續(xù)轉換后續(xù)轉換（如發(fā)電）。（如發(fā)電）。不過，直接燃燒的不過，直接燃燒的轉換效率轉換效率往往往往很低很低。與煤炭相比，生物質燃料的特點為：與煤炭相比，生物質燃料的特點為：碳氫化合物受熱分解碳氫化合物受熱分解揮發(fā)分多揮發(fā)分多，釋放的能量過半；，釋放的能量過半；含氧量多，含氧量多

15、，易點燃易點燃，而不需太多氧氣供應；，而不需太多氧氣供應；密度小，容易充分密度小，容易充分燒盡燒盡，灰渣中，灰渣中殘留的碳量小殘留的碳量小；含碳量少，含碳量少，能量密度低能量密度低，燃燒時間短；，燃燒時間短；松散松散，體積大，體積大，不便運輸不便運輸。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能16（2 2）固體成型燃料）固體成型燃料以木質素為黏合劑，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農林廢棄以木質素為黏合劑，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農林廢棄物物擠壓成特定形狀的固體燃料擠壓成特定形狀的固體燃料，即，即壓縮成型壓縮成型。壓縮成型可以解決天然生物質壓縮成型可以解決天然生物質分布散分布散、密度低密

16、度低、松散蓬松松散蓬松造造成的成的儲運困難儲運困難、使用不便使用不便等問題。等問題。原料主要是鋸末、木屑、稻殼、秸稈等，其中含有纖維素、原料主要是鋸末、木屑、稻殼、秸稈等，其中含有纖維素、半纖維素和木質素，占植物成分的半纖維素和木質素，占植物成分的2/32/3以上。以上。7.3.1 固體生物質燃料固體生物質燃料一般將原料粉碎到一定細度后，在一定壓力、溫度和濕度條一般將原料粉碎到一定細度后，在一定壓力、溫度和濕度條件下，擠壓成件下，擠壓成棒狀棒狀、球狀球狀、顆粒狀顆粒狀的固體燃料。的固體燃料。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能17其能源密度其能源密度相當于中等煙煤相當于中等煙煤

17、，熱值顯著提高，便于儲運。，熱值顯著提高，便于儲運。7.3.1 固體生物質燃料固體生物質燃料（2 2）固體成型燃料）固體成型燃料新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能18氣體燃料的優(yōu)點包括：氣體燃料的優(yōu)點包括： 既可既可直接燃燒直接燃燒，又能，又能用來驅動用來驅動發(fā)動機和渦輪機；發(fā)動機和渦輪機； 能量能量轉化效率轉化效率比生物質直接燃燒比生物質直接燃燒高高； 便于運輸便于運輸；等等。；等等。（1 1）木煤氣）木煤氣可燃的生物質在高溫條件下經(jīng)過可燃的生物質在高溫條件下經(jīng)過干燥干燥、干餾熱解干餾熱解、氧化還原氧化還原等過程后，能產生可燃性混合氣體，稱為等過程后，能產生可燃性混合氣體，

18、稱為生物質燃氣生物質燃氣，俗稱，俗稱“木煤氣木煤氣” 。主要成分主要成分有有COCO、H2H2、CH4CH4、CmHnCmHn等可燃氣體和等可燃氣體和CO2CO2、O2O2、N2 N2 等不可燃氣體及少量水蒸氣。另外，還有由多種碳氧化合物等不可燃氣體及少量水蒸氣。另外，還有由多種碳氧化合物組成的大量煤焦油。組成的大量煤焦油。7.3.2 氣體生物質燃料氣體生物質燃料新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能19原料原料多為原木生產及木材加工的殘余物、薪柴、農副產物。多為原木生產及木材加工的殘余物、薪柴、農副產物。不同的生物質氣化所產生的混合氣體成分可能稍有差異。不同的生物質氣化所產生的

19、混合氣體成分可能稍有差異。7.3.2 氣體生物質燃料氣體生物質燃料（1）木煤氣）木煤氣目前常用的目前常用的生物質燃氣發(fā)生器生物質燃氣發(fā)生器，有，有熱裂解裝置熱裂解裝置和和氣化爐氣化爐。熱裂解熱裂解是指在隔絕空氣或空氣不足的不完全燃燒條件下，將是指在隔絕空氣或空氣不足的不完全燃燒條件下，將生物質原料加熱，將生物質大分子中的化學鍵切斷，使其分生物質原料加熱，將生物質大分子中的化學鍵切斷，使其分解為分子量較低的解為分子量較低的CO2CO2、H2H2、CH4CH4等可燃氣體。等可燃氣體。氣化爐氣化爐原理：將原料送入爐內，加燃料后點燃，同時通過進原理：將原料送入爐內，加燃料后點燃，同時通過進氣口向爐內鼓

20、風，通過一系列氧化還原反應形成煤氣。氣口向爐內鼓風，通過一系列氧化還原反應形成煤氣。生物煤氣中生物煤氣中可燃氣體所占比例較低可燃氣體所占比例較低，熱值較低熱值較低。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能20人畜糞便、農林廢棄物、有機廢水等，在人畜糞便、農林廢棄物、有機廢水等，在密封裝置密封裝置中利用中利用特特定微生物定微生物分解代謝，能產生分解代謝，能產生可燃的混合氣體可燃的混合氣體，稱為，稱為沼氣沼氣。主要成分主要成分是是甲烷甲烷(CH4)(CH4)，通常體積占通常體積占60%60%70%70%。甲烷的發(fā)熱值很高，完全燃燒時僅生成甲烷的發(fā)熱值很高，完全燃燒時僅生成COCO2 2

21、和和H H2 2O O，并釋放熱能，并釋放熱能，是一種清潔燃料。是一種清潔燃料。1m1m3 3 沼氣沼氣的含熱量相當于的含熱量相當于0 0.8kg8kg標準煤標準煤。7.3.2 氣體生物質燃料氣體生物質燃料（2）沼氣）沼氣新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能21利用微生物代謝作用來生產產品的工藝過程稱為利用微生物代謝作用來生產產品的工藝過程稱為發(fā)酵發(fā)酵。沼氣發(fā)酵沼氣發(fā)酵又稱為又稱為厭氧消化厭氧消化，有機物質在一定的水分、溫度和，有機物質在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過多種微生物的分解代謝，最終形成甲烷和厭氧條件下，通過多種微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體

22、。二氧化碳等混合性氣體。7.3.2 氣體生物質燃料氣體生物質燃料（2）沼氣）沼氣沼氣池必須符合多種條件（沼氣池必須符合多種條件（微生物生存、繁殖微生物生存、繁殖）：）：沼氣池要密閉。沼氣池要密閉。維持維持20204040。要有充足的養(yǎng)分。要有充足的養(yǎng)分。發(fā)酵原料要含適量水。發(fā)酵原料要含適量水。pHpH值一般控制在值一般控制在7 78.58.5。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能227.3.2 氣體生物質燃料氣體生物質燃料（2）沼氣）沼氣中國農村推廣的沼氣池多為中國農村推廣的沼氣池多為水壓式沼氣池水壓式沼氣池，詳見教材詳見教材。截至截至20062006年底年底，全國農村約有，全

23、國農村約有22002200多萬戶多萬戶農村家庭已經(jīng)利用農村家庭已經(jīng)利用上了沼氣能源。上了沼氣能源。尤其是在西部地區(qū)，發(fā)展更快。尤其是在西部地區(qū)，發(fā)展更快。沼氣發(fā)酵技術對工廠廢水、城市生活垃圾、農業(yè)廢棄物等有沼氣發(fā)酵技術對工廠廢水、城市生活垃圾、農業(yè)廢棄物等有非常好的處理效果，有積極的環(huán)保意義。非常好的處理效果，有積極的環(huán)保意義。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能23主要包括主要包括燃料乙醇、植物油、生物柴油燃料乙醇、植物油、生物柴油等，都可以直接代替等，都可以直接代替柴油、汽油等由常規(guī)液體燃料。柴油、汽油等由常規(guī)液體燃料。生成途徑有生成途徑有熱裂解熱裂解 ( (已介紹已介紹)

24、 )和和直接液化法直接液化法等。等。固態(tài)生物質經(jīng)一系列化學加工過程，轉化成液體燃料，稱為固態(tài)生物質經(jīng)一系列化學加工過程，轉化成液體燃料，稱為生物質的直接液化生物質的直接液化。直接液化得到的產品，物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都更好。直接液化得到的產品，物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都更好。7.3.3 液體生物質燃料液體生物質燃料新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能24乙醇俗稱乙醇俗稱酒精酒精，進一步脫水進一步脫水（含量高于（含量高于99.6%99.6%）再加適量的）再加適量的變性劑即可制成變性劑即可制成燃料乙醇燃料乙醇。主要原料：主要原料：淀粉質原料，淀粉質原料，甘薯、土豆等；甘薯、土豆等；糖

25、質原料糖質原料，如甜菜等；，如甜菜等；纖維素原料纖維素原料，例如農作物秸稈、林木加工殘余等。，例如農作物秸稈、林木加工殘余等。7.3.3 液體生物質燃料液體生物質燃料（1）燃料乙醇）燃料乙醇新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能25每千克每千克乙醇完全燃燒時能產生乙醇完全燃燒時能產生30MJ30MJ左右的熱量，是一種優(yōu)質左右的熱量，是一種優(yōu)質的液體燃料。的液體燃料。燃料乙醇的燃料乙醇的生產成本與汽油和柴油大致相當生產成本與汽油和柴油大致相當，產生的環(huán)境污，產生的環(huán)境污染卻少得多。染卻少得多。經(jīng)過適當加工，還可再制成經(jīng)過適當加工，還可再制成乙醇汽油乙醇汽油等用途廣泛的工業(yè)燃料。等用

26、途廣泛的工業(yè)燃料。7.3.3 液體生物質燃料液體生物質燃料（1）燃料乙醇）燃料乙醇世界之最：世界之最：最大的生物質燃料乙醇生產系統(tǒng)最大的生物質燃料乙醇生產系統(tǒng)（詳見教材）（詳見教材）利用植物原料生產乙醇產品利用植物原料生產乙醇產品最早最早的國家（的國家（俄俄）。）。乙醇燃料開發(fā)利用乙醇燃料開發(fā)利用最有特色最有特色的國家的國家（巴西巴西） 。美國美國汽車用油添加乙醇的也很高。汽車用油添加乙醇的也很高。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能26利用含油植物的利用含油植物的果實、葉、莖果實、葉、莖，經(jīng)經(jīng)壓榨、提取、萃取壓榨、提取、萃取和和精煉精煉等等處理得到的油料。處理得到的油料。發(fā)熱

27、量一般可達發(fā)熱量一般可達3739MJ/kgkg，比柴油稍小。，比柴油稍小。單獨使用或與柴油混合，單獨使用或與柴油混合，植物油都可在柴油機里直接燃燒植物油都可在柴油機里直接燃燒。不。不過直接燃燒會在汽缸中留下未燒完的碳。過直接燃燒會在汽缸中留下未燒完的碳。7.3.3 液體生物質燃料液體生物質燃料（2）植物油）植物油新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能27來自生物質的來自生物質的原料油原料油經(jīng)一系列經(jīng)一系列加工處理加工處理制成的制成的液體燃料液體燃料。原料原料包括植物油脂、動物油酯、廢棄食用油等。包括植物油脂、動物油酯、廢棄食用油等。生產主要以生產主要以化學法化學法為主，即原料油與

28、甲醇或乙醇在酸、堿或為主，即原料油與甲醇或乙醇在酸、堿或生物酶等催化劑作用下進行酯交換反應。生物酶等催化劑作用下進行酯交換反應。性質與常規(guī)柴油相近性質與常規(guī)柴油相近，是汽油、柴油的優(yōu)質代用燃料。也可，是汽油、柴油的優(yōu)質代用燃料。也可按一定比例與柴油混合使用。按一定比例與柴油混合使用。7.3.3 液體生物質燃料液體生物質燃料（3）生物柴油）生物柴油新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能287.4 生物質生物質能發(fā)電簡介能發(fā)電簡介7.4.1 生物質發(fā)電的基本原理生物質發(fā)電的基本原理生物質發(fā)電生物質發(fā)電是利用生物質是利用生物質直接燃燒直接燃燒或或轉化為某種燃料后燃燒轉化為某種燃料后燃燒

29、所產生的熱量發(fā)電。所產生的熱量發(fā)電。生物質發(fā)電的流程生物質發(fā)電的流程，大致分兩個階段：，大致分兩個階段：一般先把各種可利用的生物原料收集起來，通過一定程一般先把各種可利用的生物原料收集起來，通過一定程序的序的加工處理加工處理，轉變?yōu)榭梢愿咝紵娜剂?；，轉變?yōu)榭梢愿咝紵娜剂?；再把燃料送入再把燃料送入鍋爐中燃燒鍋爐中燃燒，產生高溫高壓蒸汽，驅動汽，產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)出電能。輪發(fā)電機組發(fā)出電能。生物質能發(fā)電的發(fā)電環(huán)節(jié)與常規(guī)火力發(fā)電是一樣的，所用的生物質能發(fā)電的發(fā)電環(huán)節(jié)與常規(guī)火力發(fā)電是一樣的，所用的設備也沒有本質區(qū)別。設備也沒有本質區(qū)別。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物

30、質能生物質能29生物質能發(fā)電的生物質能發(fā)電的特殊性特殊性在于在于燃料的準備燃料的準備。一般要對生物質進。一般要對生物質進行一定的行一定的預處理預處理，如烘干、壓縮、成型等。，如烘干、壓縮、成型等。不采用直接燃燒方式的不采用直接燃燒方式的，還需要通過特殊的工藝流程，實現(xiàn)，還需要通過特殊的工藝流程，實現(xiàn)生物質原料到氣態(tài)或液態(tài)生物質原料到氣態(tài)或液態(tài)燃料的轉換燃料的轉換。生物質發(fā)電涉及生物質發(fā)電涉及原料的收集、打包、運輸、貯存、預處理、原料的收集、打包、運輸、貯存、預處理、燃料制備、燃燒過程的控制、灰渣利用燃料制備、燃燒過程的控制、灰渣利用等諸多環(huán)節(jié)。等諸多環(huán)節(jié)。7.4.1 生物質發(fā)電的基本原理生物質

31、發(fā)電的基本原理生物質能發(fā)電的同時，常常還可實現(xiàn)資源的生物質能發(fā)電的同時，常常還可實現(xiàn)資源的綜合利用綜合利用。如。如余余熱熱、灰渣灰渣，等等。，等等。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能30生物質能發(fā)電具有如下特點：生物質能發(fā)電具有如下特點：（1 1）適于分散建設、就地利用）適于分散建設、就地利用（2 2）技術基礎較好、建設容易）技術基礎較好、建設容易（3 3）碳排放比化石燃料少）碳排放比化石燃料少（4 4）變廢為寶，更加環(huán)保）變廢為寶，更加環(huán)保7.4.2 生物質發(fā)電的特點生物質發(fā)電的特點發(fā)展生物質能發(fā)電，也有一些問題發(fā)展生物質能發(fā)電，也有一些問題需要注意需要注意：（1 1）轉化

32、設備必須安全可靠。）轉化設備必須安全可靠。（2 2）能源作物需要占用大量土地）能源作物需要占用大量土地新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能31生物質發(fā)電生物質發(fā)電起源于起源于1970s1970s年代。年代。19881988年年，誕生世界上誕生世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。19921992年，年，英國第一家英國第一家利用動物利用動物糞便糞便的電廠建成。的電廠建成。7.4.3 生物質發(fā)電的發(fā)展狀況生物質發(fā)電的發(fā)展狀況20002000年，歐盟年，歐盟1515國國電力的電力的1.5%1.5%來自生物質能。來自生物質能。生物質發(fā)電產業(yè)保持持續(xù)穩(wěn)定的增長，主要集中

33、在發(fā)達國家，生物質發(fā)電產業(yè)保持持續(xù)穩(wěn)定的增長，主要集中在發(fā)達國家，但但印度、巴西印度、巴西和和東南亞東南亞等發(fā)展中國家也積極研發(fā)或者引進技等發(fā)展中國家也積極研發(fā)或者引進技術建設生物質直燃發(fā)電項目。術建設生物質直燃發(fā)電項目。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能3220042004年年，世界生物質發(fā)電，世界生物質發(fā)電裝機已達裝機已達39003900萬千瓦萬千瓦，是風電、光，是風電、光電、地熱等可再生能源發(fā)電量的總和。電、地熱等可再生能源發(fā)電量的總和。7.4.3 生物質發(fā)電的發(fā)展狀況生物質發(fā)電的發(fā)展狀況歐盟及美國等眾多國家已將其列入重點發(fā)展及扶植項目。歐盟及美國等眾多國家已將其列入重

34、點發(fā)展及扶植項目。歐盟歐盟計劃到計劃到20102010年底，生物質能利用量比年底，生物質能利用量比20032003年翻一番。年翻一番。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能33作為農業(yè)大國，我國對生物質能發(fā)電也極為重視。作為農業(yè)大國，我國對生物質能發(fā)電也極為重視。20032003年以來，國家先后核準了若干年以來，國家先后核準了若干秸稈發(fā)電示范項目秸稈發(fā)電示范項目。截至截至20072007年底，國家和各省發(fā)改委已核準生物質發(fā)電項目年底，國家和各省發(fā)改委已核準生物質發(fā)電項目87 87 個，總裝機規(guī)模個，總裝機規(guī)模220220萬千瓦，到萬千瓦，到20082008年增加為年增加為萬千瓦萬

35、千瓦?？稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃確定的發(fā)展目標，確定的發(fā)展目標，到到20202020年生物質發(fā)電裝機年生物質發(fā)電裝機萬千瓦萬千瓦。總的說來，生物質能發(fā)電行業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景?？偟恼f來，生物質能發(fā)電行業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。7.4.3 生物質發(fā)電的發(fā)展狀況生物質發(fā)電的發(fā)展狀況新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能34直接燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電，即直接利用處理過的生物質為燃料，即直接利用處理過的生物質為燃料( (而不轉而不轉換換) ) ，燃燒所釋放的熱量在鍋爐中生產高壓過熱蒸汽，通過，燃燒所釋放的熱量在鍋爐中生產高壓過熱蒸汽，通過汽輪機膨脹做功汽輪機膨脹做功。直接

36、燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電原理和發(fā)電過程與常規(guī)火電一樣，所用的設備原理和發(fā)電過程與常規(guī)火電一樣，所用的設備也沒本質區(qū)別。也沒本質區(qū)別。常見常見原料原料是秸稈、薪炭木材和其它農林廢棄物。是秸稈、薪炭木材和其它農林廢棄物。設備設備投資較高投資較高，效率較低，將來也很難有明顯改善。，效率較低，將來也很難有明顯改善。為提高熱效率，可以考慮采取各種回熱、再熱措施和聯(lián)合循為提高熱效率，可以考慮采取各種回熱、再熱措施和聯(lián)合循環(huán)方式。環(huán)方式。7.5 生物質生物質能發(fā)電技術能發(fā)電技術7.5.1 直接燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能35美國美國在直接燃燒發(fā)電方面處于在直接燃燒發(fā)電

37、方面處于世界領先世界領先地位。地位。巴西巴西有有獨特的生物質燃燒技術獨特的生物質燃燒技術，已有，已有近百年的歷史近百年的歷史。世界之最：世界之最：最早發(fā)展秸稈燃燒發(fā)電的國家；最早發(fā)展秸稈燃燒發(fā)電的國家；最大的秸稈發(fā)電廠。最大的秸稈發(fā)電廠。7.5.1 直接燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能36我國我國每年廢棄的農作物秸稈約有每年廢棄的農作物秸稈約有1 1億噸。億噸。如將這些秸稈用于發(fā)電，相當于一個如將這些秸稈用于發(fā)電，相當于一個“三峽三峽”的發(fā)電量。的發(fā)電量。截至截至20072007年底年底，建成投產的生物質直燃發(fā)電項目超過，建成投產的生物質直燃發(fā)電項目超過

38、1515個個，在建項目在建項目多個多個。7.5.1 直接燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電中國之最：中國之最：第一個具有自主知識產權的秸稈發(fā)電項目；第一個具有自主知識產權的秸稈發(fā)電項目；最大的生物質直燃發(fā)電機組。最大的生物質直燃發(fā)電機組。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能37沼氣發(fā)電沼氣發(fā)電就是就是以沼氣為燃料以沼氣為燃料實現(xiàn)的實現(xiàn)的熱動力發(fā)電熱動力發(fā)電。7.5.2 沼氣發(fā)電沼氣發(fā)電發(fā)動機排出的余熱發(fā)動機排出的余熱約占燃燒熱量的約占燃燒熱量的1/4，由廢氣熱交換器回收，由廢氣熱交換器回收用于消化池升溫或采暖，用于消化池升溫或采暖，能量利用率能量利用率可達可達6060以上以上。沼氣發(fā)電的沼氣

39、發(fā)電的規(guī)模規(guī)模，50kW50kW以下以下小型，小型，5050500kW500kW中型，中型，500kW500kW以上以上大型。大型。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能38沼氣發(fā)電沼氣發(fā)電始于始于1970s年代初期年代初期。美國美國有許多成熟的技術和工程，處于有許多成熟的技術和工程，處于世界領先水平世界領先水平。歐洲歐洲單機容量可單機容量可2MW2MW，每方填埋沼氣的發(fā)電量接近，每方填埋沼氣的發(fā)電量接近2 2度。度。沼氣發(fā)電在沼氣發(fā)電在我國我國也受到重視。目前也受到重視。目前0.8kW5MW 0.8kW5MW 的沼氣發(fā)電機的沼氣發(fā)電機組均已投產。組均已投產。7.5.2 沼氣發(fā)電

40、沼氣發(fā)電世界之最世界之最和和中國之最：中國之最：世界最大的垃圾沼氣發(fā)電廠；世界最大的垃圾沼氣發(fā)電廠；中國第一個垃圾沼氣發(fā)電廠；中國第一個垃圾沼氣發(fā)電廠；世界最大的禽畜沼氣發(fā)電廠；世界最大的禽畜沼氣發(fā)電廠；全球大型沼氣發(fā)電示范工程。全球大型沼氣發(fā)電示范工程。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能39垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電主要是主要是從有機物廢物中獲取熱量從有機物廢物中獲取熱量用于發(fā)電。用于發(fā)電。從垃圾中獲取熱量主要有兩種方式：從垃圾中獲取熱量主要有兩種方式：一是垃圾經(jīng)分類處理后，直接在特制一是垃圾經(jīng)分類處理后，直接在特制焚燒爐內燃燒焚燒爐內燃燒；一是填埋垃圾在密閉環(huán)境中發(fā)酵產生沼氣，再一

41、是填埋垃圾在密閉環(huán)境中發(fā)酵產生沼氣，再燃燒沼氣燃燒沼氣。垃圾沼氣發(fā)電的效率非常低，但發(fā)電成本低廉，仍然很有開垃圾沼氣發(fā)電的效率非常低，但發(fā)電成本低廉，仍然很有開發(fā)價值。發(fā)價值。小知識：小知識：垃圾的成分和發(fā)熱量垃圾的成分和發(fā)熱量7.5.3 垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能40垃圾焚燒垃圾焚燒，可使其，可使其體積和重量大幅度減小體積和重量大幅度減?。p多少（減多少? ?），并，并轉換為無害物質轉換為無害物質。垃圾焚燒發(fā)電垃圾焚燒發(fā)電，是處理垃圾，是處理垃圾最快捷最快捷和和最有效最有效的技術方法，近的技術方法，近年來在國內外得到了廣泛應用。年來在國內外得到了廣泛

42、應用。這種方式從原理上看似容易，實際生產流程并不簡單。這種方式從原理上看似容易，實際生產流程并不簡單。首先要對垃圾進行首先要對垃圾進行質量控制質量控制，這是，這是垃圾焚燒的關鍵垃圾焚燒的關鍵。一般都。一般都要經(jīng)過較為嚴格的分選。要經(jīng)過較為嚴格的分選。7.5.3 垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電需要利用特殊的需要利用特殊的垃圾焚燒設備垃圾焚燒設備，也可以，也可以焚燒與發(fā)酵并用焚燒與發(fā)酵并用。新能源與分布式發(fā)電新能源與分布式發(fā)電生物質能生物質能41從從1970s1970s起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量進行發(fā)電。進行發(fā)電。7.5.3 垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電我國生活垃圾處理技術起步較晚，近年來也迅速發(fā)展。我國生活垃圾處理技術起步較晚，近年來也迅速發(fā)展。自自19851985年年以來，先后在深圳、珠海、杭州、上海、紹興等多以來，先后在深圳、珠海、杭州、上海、紹興等多個城市建成了垃圾焚燒發(fā)電廠。個城市建成了垃圾焚燒發(fā)電廠。截至截至20072007年底年底，已建成，已建成5050座垃圾焚燒電廠，還有座垃圾焚燒電廠，還有2525座在建。座在建。世界之最世界之最和和中國之最：中國之最：世界最大的垃圾發(fā)電廠；世界最大的垃圾發(fā)電廠；中國第一個垃圾焚燒發(fā)電廠；中國第一個垃圾焚