生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)第一章緒論

生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)劉燦西南林業(yè)大學(xué)目錄第一章總論第二章

生物質(zhì)能資源與能源植物第三章

生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)第四章

厭氧過(guò)程與沼氣技術(shù)第五章生物質(zhì)壓縮成型燃料技術(shù)第六章生物質(zhì)氣化技術(shù)第七章生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù)第八章生物質(zhì)熱裂解技術(shù)第九章生物質(zhì)制氫與間接液化技術(shù)第十章植物油與生物柴油技術(shù)第十一章城市有機(jī)垃圾能源1、能源：能夠?yàn)槿祟?lèi)提供某種形式能量（機(jī)械能、熱能、電能、化學(xué)能等）的自然資源及其轉(zhuǎn)化物?；蛘哒f(shuō)是能量的來(lái)源稱(chēng)為能源。如太陽(yáng)能、風(fēng)能、化石燃料、水力等。2、能源的分類(lèi)：（1）按能源的生成方式分：一次能源和二次能源（2）按能源在當(dāng)代社會(huì)中的地位分：常規(guī)能源和新能源。（3）按能否再生分（對(duì)一次能源）：可再生和非再生能源。（4）按其來(lái)源分（對(duì)一次能源）：來(lái)自地球以外天體的能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能來(lái)自地球內(nèi)部的能源：地?zé)崮艿厍蛞黄渌祗w的作用產(chǎn)生的能源：潮汐能第一章總論一能源能源分類(lèi)3、能源的重要性：4、人類(lèi)利用能源的歷史演變柴草時(shí)期煤炭時(shí)期石油時(shí)期新能源時(shí)期二、中國(guó)能源現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策2-1近年我國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況我國(guó)能源消費(fèi)預(yù)測(cè)與實(shí)際上世紀(jì)我國(guó)能源消費(fèi)趨勢(shì)圖我國(guó)資源人均占有率

中國(guó)能源實(shí)際情況一次性能源人均占有量低能源消費(fèi)隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速增長(zhǎng)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以改變生態(tài)環(huán)境壓力明顯增大我國(guó)石油能源現(xiàn)狀中國(guó)石油進(jìn)口高度依賴(lài)中東高油價(jià)使中國(guó)面臨嚴(yán)重輸入通脹影響中國(guó)能源安全能源結(jié)構(gòu)的不合理造成了不可挽回的環(huán)境損失能源消費(fèi)煤炭能源占有率132-2中國(guó)能源存在的問(wèn)題（1）人均能耗低（2）人均能源資源不足（3）能源效率低（4）以煤為主的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整1）大量燃煤嚴(yán)重污染環(huán)境2）大量用煤導(dǎo)致能源效率低下3）交通運(yùn)輸壓力巨大4）能源供應(yīng)安全問(wèn)題提到議事日程上來(lái)142-3中國(guó)能源發(fā)展對(duì)策能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃：結(jié)合“十一五”規(guī)劃的編制我們已經(jīng)擬定了能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，這個(gè)發(fā)展規(guī)劃可以概括為48個(gè)字，即：“節(jié)能優(yōu)先，效率為本；煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展；立足國(guó)內(nèi)，開(kāi)拓海外；統(tǒng)籌城鄉(xiāng)，合理布局；依靠科技，創(chuàng)新體制；保護(hù)環(huán)境，保障安全”。在能源中長(zhǎng)期規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)了要調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，加快發(fā)展核電、可再生能源和大力發(fā)展水電。中國(guó)全國(guó)人大常委會(huì)已通過(guò)了《可再生能源法》，為我國(guó)可再生能源發(fā)展提供法律保證。

（1）堅(jiān)持實(shí)行能源節(jié)約戰(zhàn)略方針，（2）大力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，（3）煤為基礎(chǔ)，積極發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，（4）大力開(kāi)發(fā)利用新能源與可再生能源，（5）采取措施保證能源供應(yīng)安全。15三、中國(guó)新能源與可再生能源發(fā)展前景（1）中國(guó)擁有豐富的新能源與可再生能源資源可供開(kāi)發(fā)利用。（2）中國(guó)對(duì)新能源與可再生能源的需求量巨大，市場(chǎng)廣闊。（3）中國(guó)新能源與可再生能源的發(fā)展適逢良好的市場(chǎng)機(jī)遇。（4）市場(chǎng)巨大推動(dòng)力將促進(jìn)中國(guó)新能源與可再生能源的發(fā)展。（5）已取得的成績(jī)和國(guó)家對(duì)發(fā)展的高度重視。綜上所述，可以預(yù)言，在21世紀(jì)，中國(guó)的新能源與可再生能源將會(huì)有更大、更快的發(fā)展．為中國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。163-1水電和海洋能2010年裝機(jī)容量達(dá)到2788萬(wàn)Kw，發(fā)電量達(dá)到1170億kWh。法國(guó)朗斯潮汐電站外景能源與新能源利用---宋長(zhǎng)華17法國(guó)朗斯潮汐電站示意圖三峽水電站193-2風(fēng)能小型風(fēng)力機(jī)市場(chǎng)化；加速中大型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程；發(fā)展風(fēng)力發(fā)電控制和管理系統(tǒng)；加強(qiáng)和完善風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃選點(diǎn)和勘察設(shè)計(jì)工作，建設(shè)若干個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)。2000年和2010年全國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到30萬(wàn)—40萬(wàn)kW和100萬(wàn)—110萬(wàn)kw。20風(fēng)力發(fā)電獨(dú)立系統(tǒng)示意圖21香港沙洲自動(dòng)氣象站風(fēng)力發(fā)電機(jī)22風(fēng)力發(fā)電圖233-3太陽(yáng)能太陽(yáng)能建筑、太陽(yáng)熱水器要形成規(guī)?；a(chǎn)；降低太陽(yáng)能電池成本，提高光電轉(zhuǎn)換效率；大力推廣應(yīng)用小功率光伏電源系統(tǒng)；建立分散型和集中型聯(lián)網(wǎng)光伏示范電站。到2010年，太陽(yáng)能利用總量達(dá)到467萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。24太陽(yáng)能發(fā)電圖25光伏發(fā)電圖26太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)27青海太陽(yáng)能發(fā)電圖28住宅太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)29太陽(yáng)能發(fā)電家用系統(tǒng)302千瓦美國(guó)加洲太陽(yáng)發(fā)電31太陽(yáng)能、潮汐和核電站圖323-4地?zé)崮芊e極開(kāi)發(fā)高溫?zé)醿?chǔ)地區(qū)的地?zé)豳Y源，進(jìn)一步擴(kuò)大地?zé)嶂苯永煤桶l(fā)電規(guī)模，2000年和2010年利用總量分別達(dá)到88萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤和151萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。33地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)34西藏年那曲地?zé)犭娬?-5生物質(zhì)能生物質(zhì)的廣義概念：生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動(dòng)物及其生產(chǎn)的廢棄物。有代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動(dòng)物糞便。生物質(zhì)的狹義概念：生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中除糧食、果實(shí)以外的秸稈、樹(shù)木等木質(zhì)纖維素（簡(jiǎn)稱(chēng)木質(zhì)素）、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。36生物質(zhì)能發(fā)電原理圖示37廣洲拉圾電廠38沼氣發(fā)電原理圖示生物質(zhì)資源按照來(lái)源可分為六大類(lèi)森林能源森林能源是森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供的生物質(zhì)能源，主要是薪材，也包括森林工業(yè)的一些殘留物等。森林薪材來(lái)源于樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中修剪的枝椏、木材加工的邊角余料以及專(zhuān)門(mén)提供薪材的薪炭林。農(nóng)作物秸稈農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國(guó)農(nóng)村的傳統(tǒng)燃料。秸稈資源與農(nóng)業(yè)種植業(yè)的生產(chǎn)關(guān)系十分密切。禽畜糞便禽畜糞便也是一種重要的生物質(zhì)能源。除在牧區(qū)有少量直接燃燒外，禽畜糞便主要是作為沼氣的發(fā)酵原料。中國(guó)主要的禽畜是雞、豬和牛。生活垃圾城鎮(zhèn)生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商業(yè)和服務(wù)業(yè)垃圾、少量建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物，成分比較復(fù)雜，其構(gòu)成主要受居民生活水平、能源結(jié)構(gòu)、城市建設(shè)、綠化面積以及季節(jié)變化影響。能源植物能源植物種類(lèi)較多，例如制糖作物、油料植物等。目前國(guó)內(nèi)外正在研究和已經(jīng)研究利用的植物主要有三角戟、三葉橡膠樹(shù)、麻瘋樹(shù)、漢加樹(shù)、白乳木、油桐、小桐子、光皮樹(shù)、油楠、油橄欖等。水生植物一些水生藻類(lèi)，主要包括海洋生的馬尾藻、巨藻、海帶等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等，水生植物轉(zhuǎn)化成燃料，也是增加能源供應(yīng)的方法之一。四我國(guó)生物質(zhì)資源的分類(lèi)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能源的地理分布1林業(yè)生物質(zhì)能源的地理分布23禽畜糞類(lèi)生物質(zhì)能源的地理分布33省市垃圾和廢水的地理分布4生物質(zhì)能源總量在我國(guó)的地理分布我國(guó)主要生物質(zhì)能源不同種類(lèi)比例由以上結(jié)果我們分析得：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)上視為無(wú)用的垃圾棄物被開(kāi)發(fā)為生物質(zhì)新能源。就最近幾年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可看出，我國(guó)的這種新能源比較豐富，尤其是省市垃圾和廢水，其次是農(nóng)業(yè)生物質(zhì)和禽畜糞類(lèi)，最后是林木生物質(zhì)。由此可以說(shuō)明，現(xiàn)階段我們應(yīng)該更加注重垃圾和廢水此類(lèi)生物質(zhì)能源的利用，大力研發(fā)相關(guān)新技術(shù)，充分利用該類(lèi)生物質(zhì)能源。五生物質(zhì)能源利用主要技術(shù)物理轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化熱量電力直接燃燒氣化熱化學(xué)法熱解直接液化生物質(zhì)燃?xì)饽咎炕蛏镉鸵夯突瘜W(xué)法間接液化直接液化甲醇、醚生物柴油水解發(fā)酵乙醇沼氣技術(shù)甲烷固體燃料生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化固體燃料六國(guó)外生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用概況美國(guó)生物質(zhì)能利用占一次能源消耗4%生物質(zhì)能發(fā)電總裝機(jī)容量已超過(guò)1萬(wàn)MW，單機(jī)容量達(dá)10~25MW。乙醇產(chǎn)量已成為僅次于巴西的燃料乙醇大國(guó)美國(guó)，康涅狄格州，霍奇基斯生物質(zhì)發(fā)電廠一家生物質(zhì)發(fā)電廠，燃燒可持續(xù)采集的木片，為霍奇基斯學(xué)院及其600多名住戶和85棟大樓提供供暖，供暖面積共達(dá)120萬(wàn)平方英尺（約11.15萬(wàn)平方米）。就地取材的木片是國(guó)際氣候變化小組指定使用的一種碳中性燃料，為可持續(xù)管理的森林的副產(chǎn)品；它們每年都能取代大約15萬(wàn)加侖的進(jìn)口石油燃料，從總體上實(shí)現(xiàn)減排，最顯著的要數(shù)二氧化硫，減排90%以上。巴西巴西生物質(zhì)能源利用約占巴西總能源中的25%。生物質(zhì)能源中薪材和甘蔗占50-60%.巴西是乙醇燃料開(kāi)發(fā)應(yīng)用最有特色的國(guó)家，同時(shí)實(shí)施了世界上最大的規(guī)模的乙醇開(kāi)發(fā)計(jì)劃（原料為甘蔗和目數(shù)等）。巴西有100多家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)乙醇的工廠，還有230家工廠既生產(chǎn)乙醇又生產(chǎn)糖。其中年產(chǎn)46萬(wàn)t乙醇的大型廠10家，年產(chǎn)4萬(wàn)t乙醇的小型廠182家，其余為中型廠。全國(guó)有33000個(gè)加油站提供100％燃料乙醇，是世界上唯一在全國(guó)不供應(yīng)純汽油的國(guó)家。2008年巴西銷(xiāo)售的汽車(chē)中90％以上是使用乙醇和汽油混合燃料的靈活燃料汽車(chē)80％以上的電力都是來(lái)自可持續(xù)技術(shù)，主要是水力發(fā)電（占77％）。來(lái)自生物質(zhì)和水力發(fā)電廠的能源總量占巴西能源生產(chǎn)總量的45％[14]。歐洲歐洲是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用活躍地區(qū)，新技術(shù)多，應(yīng)用范圍廣。主要利用形式有供暖、發(fā)電和生物柴油等3種，其中以供暖為主。1991年瑞典建成了世界第一座完全生物質(zhì)氣化燃?xì)廨喡?lián)合發(fā)電機(jī)組，凈發(fā)電量6萬(wàn)MW?？備N(xiāo)量達(dá)80%。最新研究技術(shù)為：利用基因技術(shù)改良油菜品種，同時(shí)采用技術(shù)是的菜籽中的脂肪酸碳鏈由18個(gè)縮短到8個(gè)左右，以獲得優(yōu)質(zhì)的菜籽燃油。飛機(jī)菜籽燃油菜籽燃油加氣站印度印度是沼氣使用歷史悠久的國(guó)家，到2008年已建沼氣池450萬(wàn)個(gè)印度年產(chǎn)薪材0.284億噸左右，工業(yè)廢棄物和農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品年產(chǎn)2.46億噸。近期生物質(zhì)壓縮成型、氣化技術(shù)技術(shù)進(jìn)展顯著。1、沼氣技術(shù)2、直接燃燒技術(shù)3、固體成型技術(shù)4、生物液體燃料七我國(guó)生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀早在20世紀(jì)20年代就已經(jīng)開(kāi)始了沼氣的生產(chǎn)與應(yīng)用。截至2008年年底，中國(guó)已有3049萬(wàn)農(nóng)戶在使用沼氣，每年產(chǎn)沼氣113.9億m3；在全國(guó)建有16.4萬(wàn)處生活污水凈化沼氣池，專(zhuān)門(mén)處理公廁、醫(yī)院等公共場(chǎng)所的生活污水，總池容達(dá)785萬(wàn)m3。1、沼氣技術(shù)：自20世紀(jì)70年代末，政府為了改善農(nóng)民的生活質(zhì)量，在全國(guó)729個(gè)縣開(kāi)展了省柴節(jié)煤爐灶炕的示范推廣。通過(guò)改進(jìn)炊事?tīng)t灶，不僅提高了傳統(tǒng)爐灶的燃燒效率(大約在20％左右)，而且也減少了室內(nèi)空氣污染，改善了農(nóng)村生活環(huán)境。截至2008年年底，中國(guó)農(nóng)村地區(qū)已累計(jì)推廣省柴節(jié)煤爐灶1.46億戶，高效低排放節(jié)能爐3342萬(wàn)臺(tái)，節(jié)能炕2050萬(wàn)鋪，極大緩解了農(nóng)村能源短缺的緊張局面，改善了農(nóng)村居民日常生活環(huán)境狀況。2、直接燃燒技術(shù)固體成型技術(shù)是利用生物質(zhì)中的木質(zhì)素充當(dāng)黏合劑，將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體燃料，提高了其能源密度，相當(dāng)于中等煙煤，可明顯改善燃燒特性，這是生物質(zhì)預(yù)