生物能源開題報告

生物產(chǎn)能-溫度對水葫蘆熱解特性的影響一、研究目的意義生物質(zhì)是世界上第四大能源資源，通?？梢詮牧謽I(yè)和木材廢料、藻類、作物殘渣和工業(yè)廢物中獲得。但是，這些生物質(zhì)資源的實際潛力沒有被準(zhǔn)確的評估，大多數(shù)潛在能量并沒有被充分利用。每年數(shù)以億噸的各種生物質(zhì)如藻類等肆意地在自然界中分解，這不僅是巨大的潛在能量損失，而且也嚴(yán)重地影響到了生態(tài)環(huán)境。水葫蘆儲量豐富、分布廣泛，繁殖能力強(qiáng)，危害水體中其它生物的生長，且能夠富集重金屬。利用熱解技術(shù)處理水葫蘆，可以變廢為寶，將其轉(zhuǎn)化為有利用價值的產(chǎn)物。潔凈新能源有綠色能源之稱，它的最大特點是燃燒或使用后不造成環(huán)境污染，有利于維持生態(tài)平衡。發(fā)展?jié)崈粜履茉词俏磥砟茉礃I(yè)建設(shè)的發(fā)展方向。我將在此論文中著重介紹生物技術(shù)特別是微生物技術(shù)在開發(fā)潔凈新能源方面的應(yīng)用研究所取得的成果。二、研究背景（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀）目前，生物燃料主要被用于替代化石燃油作為運輸燃料，如替代汽油的燃料乙醇和替代石油基柴油的生物柴油。在化石燃料儲量逐步下降、環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)峻的背景下，生物燃料受到各國政府的高度重視。歐盟委員會積極推進(jìn)生物燃料發(fā)展，制定了2015年生物燃料占運輸燃料消費總量8%的目標(biāo)。2011年8月16日，美國白宮宣布推出一項總額為5.1億美元的計劃，由農(nóng)業(yè)部、能源部和海軍共同投資推動美國生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，此外美國還通過法律手段強(qiáng)制在運輸燃料中添加生物燃料，具體比例是柴油中添加2%的生物柴油，汽油中添加5%的燃料乙醇。英國政府從2006年起要求生產(chǎn)運輸燃油的能源企業(yè)必須有3%的原料是來自可再生資源，并且比例將逐年提高。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的數(shù)據(jù)，2010年全球生物燃料日產(chǎn)量為182.2萬桶，2011年降至181.9萬桶。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?xì)狻?006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(zhì)燃?xì)?,000萬立方米。中國政府及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源利用也極為重視，己連續(xù)在四個國家五年計劃將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點科技攻關(guān)項目，開展了生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與開發(fā)，如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等，取得了多項優(yōu)秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十四次會議通過了《可再生能源法》，2006年1月1日起已經(jīng)正式實施，并于2006年陸續(xù)出臺了相應(yīng)的配套措施。這表明中國政府已在法律上明確了可再生能源包括生物質(zhì)能在現(xiàn)代能源中的地位，并在政策上給予了巨大優(yōu)惠支持，因此，中國生物質(zhì)能發(fā)展前景和投資前景極為廣闊。中國在生物質(zhì)能源方面，目前主要是雅津甜高粱秸稈和籽粒加工乙醇，渣加工顆粒燃料作為替代煤炭的可再生能源。在光能應(yīng)用方面，中國的光能農(nóng)業(yè)發(fā)展處于國際領(lǐng)先地位，太陽能和農(nóng)作物種子的直接結(jié)合，促使太陽能深層次的發(fā)展和利用。近年來，各種碳質(zhì)材料如生物質(zhì)、石油殘渣、廢舊塑料等在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的應(yīng)用備受關(guān)注，尤其是生物質(zhì)的熱解。水葫蘆富含氮，高達(dá)3.2％(干基)，碳氮比約為15，近幾年被廣泛地研究應(yīng)用，但是對其熱解機(jī)理的研究仍然很不明了。本文致力于研究水葫蘆的熱解溫度段，并著重分析探究水葫蘆主要溫度段的反應(yīng)機(jī)理，為后續(xù)生物質(zhì)的熱解研究提供基本數(shù)據(jù)參考。三、研究內(nèi)容試驗一溫度對氣相產(chǎn)物產(chǎn)率的影響試驗二不同溫度對水葫蘆產(chǎn)生物油的特性分析實驗三不同溫度下生物質(zhì)炭特性分析四、研究方案（技術(shù)路線）水葫蘆樣品15g在反應(yīng)器升溫之前預(yù)先用石英舟裝好置于反應(yīng)器中。載氣N2以300mL／min從反應(yīng)器左側(cè)的氣體入口進(jìn)入，由左至右連續(xù)吹掃，為生物質(zhì)熱解提供惰性環(huán)境。熱解爐從室溫以30℃／min的升溫速率升溫至設(shè)定溫度(275℃、375℃、450℃、550℃)，并恒溫10min，而后自動冷卻，反應(yīng)結(jié)束。氣體產(chǎn)物采用氣袋從反應(yīng)器升溫開始收集直到反應(yīng)結(jié)束，以供后續(xù)分析。熱解結(jié)束后，取出固體剩余物稱重，確定生物質(zhì)炭的產(chǎn)量。氣體產(chǎn)物產(chǎn)量是通過分析整個熱解段各種氣體產(chǎn)物(主要是CO2、CO、H2、CH4)的體積份額和累積體積產(chǎn)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為質(zhì)量產(chǎn)量而得到的(室溫、常壓下1mo1=24．45L)。液體產(chǎn)物產(chǎn)量通過差減計算得到，主要包括焦油、有機(jī)生物油、水分和稍許細(xì)小生物質(zhì)炭顆粒。五、主要參考文獻(xiàn)與資料1．WihersaariM.Evalutionofgreenhousegasemissionrisksfromstorageofwoodresidue[J].BiomassBioenergy,2005,28:444-453.2．李軍，魏國海，楊維軍等。生物質(zhì)熱解液化制油技術(shù)進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2010,29（sl）:43-47.3．BrebuM,UcarS,VasileC,etal.Co-pyrolysisofpineconewithsyntheticpolymers[J].Fuel,2010,89:1911-1918.4．GunnarssonaCC,PetersenCM.Waterhyacinthsasaresourceinagricultureandenergyproduction:Aliteraturereview[J].WasteManagement,2007,27:117-129.5.FuP,SongHU,XiangJun,etal.Mechanismstudyofricestrawpyrolysisbyfouriertransforminfraredtechnique[J].ChineseJournalofChemicalEngineering,2009,17(3):522-529.6.AbdullahH,WuHW.Biocharasafuel:l，Pr