生物質能利用技術

生物質能利用技術第1頁/共24頁生物質能利用技術第一節(jié)生物質能簡介第二節(jié)生物質能的分類第三節(jié)生物質能的特點第四節(jié)生物質能的利用技術第五節(jié)生物質能的利用現(xiàn)狀第六節(jié)生物質能的原則第2頁/共24頁1.1生物質能簡介生物質能（biomassenergy）概念：是指有機物中除化石燃料外的所有來源于動、植物能的物質。形成：是通過綠色植物的光合作用將太陽輻射的能量以一種生物質形式固定下來的能源。是人類最重要的間接利用太陽能方式。特征：是貯存的太陽能，是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。同時是唯一的可儲存和運輸?shù)目稍偕茉础５?頁/共24頁1.2生物質能的來源柴薪，至今仍是許多發(fā)展中國家的重要能源。但由于柴薪的需求導致林地日減，應適當規(guī)劃與廣泛植林。秸稈和牲畜糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應熱能。若經(jīng)過厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。制糖作物，制糖作物可直接發(fā)酵，轉變?yōu)橐掖?。油料作物，可制作轉變?yōu)樯锊裼汀Ｆ渌?，如城市垃圾和糧食第4頁/共24頁1.3生物質能的利用生物質是人類用火以來，最早直接應用的能源。儲量大，地球上每年生物質能總量約1400-1800億噸(干重），相當于目前每年總能耗的十倍。生物質是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在整個能源系統(tǒng)占有重要地位。在世界能源消耗中，生物質能占總能耗的14％，在發(fā)展中國家占40％以上。第5頁/共24頁1.4生物能的優(yōu)點提供廉價能源(某些條件下)和低硫燃料；理論上不產(chǎn)生GHG，低含量的N，S化合物，可以大量減少有毒氣體排放，被稱為“綠色石油”；被稱之為CO2中性的燃料。將有機物轉化成燃料可減少環(huán)境公害(例如城市垃圾的集中處理)；與其它非傳統(tǒng)性能源相比較，技術上的難題較少。第6頁/共24頁1.5生物能的缺點植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物；單位土地面的有機物能量偏低；缺乏適合栽種植物的土地；有機物的水分偏多(50%～95%)。

第7頁/共24頁聯(lián)合國糧農(nóng)組織認為，生物質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CO2的最重要的途徑，應大規(guī)模植樹造林和種植能源作物，并使生物質能從“窮人的燃料”變成高品位的現(xiàn)代能源。第8頁/共24頁2生物質能的分類林業(yè)資源農(nóng)業(yè)資源

生活污水和工業(yè)有機廢水

城市固體廢物

畜禽糞便

第9頁/共24頁3生物質能的特點可再生性低污染性廣泛分布性生物質燃料總量十分豐富生物質能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000～1250億噸生物質;海洋年生產(chǎn)500億噸生物質。生物質能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可開發(fā)為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。

第10頁/共24頁4生物質能的利用技術生物質能的利用技術大體上分為直接燃燒技術、物化轉化技術、生化轉化技術和植物油技術四大類，各類技術又包含了不同的子技術。第11頁/共24頁4.1直接燃燒技術直接燃燒大致可分四種情況：（1）爐灶燃燒；（2）鍋爐燃燒；（3）垃圾焚燒；（4）固型燃料燃燒。直接燃燒煙塵大，熱效率低，能源浪費大。第12頁/共24頁生物質直接燃燒利用所面臨的問題主要有體積密度和能量密度低。由此造成運輸、儲存費用都相對較高，一般認為生物質的利用半徑僅為80～120km，這大大限制了生物質能的有效利用。提高生物質的體積、能量密度是生物質直接利用的重要研究方向。目前采用的主要技術有打包、制作生物質高壓成型塊以及制作生物質焦碳。第13頁/共24頁4.2物化轉換技術物化轉換技術包括三方面：（1）干餾技術；（2）氣化制生物質燃氣；（3）熱解制生物質油。第14頁/共24頁生物質氣化技術是指將生物質在高溫下部分氧化轉化為氣體燃料的熱化學過程。該過程是直接向生物質通氣化劑(空氣、氧氣或水蒸汽)，生物質在缺氧的條件下轉變?yōu)樾》肿涌扇細怏w。生物質與煤相比，揮發(fā)分含量高，灰分含量少，固定碳含量雖少但活性卻比煤的高許多。因此，生物質通過氣化之后加以利用，比煤氣化后再利用的效果要好。第15頁/共24頁4.3生化轉換技術生物化學轉換技術主要是以厭氧消化制取沼氣和特種酶技術催化制氫為主。第16頁/共24頁沼氣化技術循環(huán)經(jīng)濟有機污染物沼氣技術肥料沼氣第17頁/共24頁戶用沼氣1958年，毛主席提出“要好好推廣沼氣”，引起全國范圍內沼氣建設熱潮，由于技術不成熟和采取群眾運動的方式，此項活動曇花一現(xiàn)。為緩解農(nóng)村日益突出的生活用能矛盾，70年代初又開始興辦沼氣，仍然沒能推廣。第18頁/共24頁5.1國內利用生物質能的現(xiàn)狀2006年底全國已經(jīng)建設農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口，生活污水凈化沼氣池14萬處，畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處，年產(chǎn)沼氣約90億立方米，為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質生活燃料。

中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃氣。2006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質燃氣2,000萬立方米。

第19頁/共24頁5.2國外利用生物質能的現(xiàn)狀和技術展望生物質能是丹麥主要的可再生能源，2000年丹麥生物質能約占全國可再生能源的85%，作為世界風力機主要的供應者，其風能只占10%。法國將生物質能甲酯化后和柴油并用以替代石油德國除了大力發(fā)展風電外還十分重視利用人工沼氣，對垃圾填埋場沼氣加以充分利用。古巴盛產(chǎn)甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃燒發(fā)電。巴西利用甘蔗制糖殘渣轉化制造乙醇。美國注重玉米制取乙醇的技術應用。第20頁/共24頁6生物質能利用的原則生物質能應是農(nóng)村的主要能源。不應把集中開采的煤分散到農(nóng)村作低效、高污染的應用，而把原來高度分散的生物質能“費大力氣