生物质能完整资料课件

第四章生物质能利用工程第四章生物质能利用工程1主要内容4.1生物质能概述4.2秸秆、薪柴与省柴灶4.3生物质热化学转换4.4生物质生物转换4.5生物质化学转换4.6城市垃圾发电技术主要内容4.1生物质能概述2世界能源状况第一节生物质能概述世界能源状况第一节生物质能概述3发展中国家一次能源使用情况发达国家一次能源使用情况发展中国家一次能源使用情况发达国家一次能源使用情况4太阳能绿色植物草食动物肉食动物残枝败叶等遗体及粪便等遗体及粪便等微生物呼吸作用消耗1、生物质能概念光合作用太阳能绿色植物草食动物肉食动物残枝败叶等遗体及粪便等遗体及粪5生物质：由光合作用而产生的各种有机体，包括所有动物、植物、微生物，以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。是地球上存在最广泛的物质。生物质能：蕴藏在生物质中的能量。是把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。它是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。从根本上说，生物质能来源于太阳能，是取之不尽的可再生能源和最有希望的“绿色能源”。生物质：由光合作用而产生的各种有机体，包括所有动物、植物、微6可再生低污染普遍易取可储存运输气化较容易能量密度低重量轻、体积大，给运输带来难度风雨雪火等外界因素为保存带来不利条件优点缺点2、生物质能特点可再生能量密度低优点缺点2、生物质能特点7传统家庭使用的薪柴和木炭稻草、稻壳其他的植物性废弃物动物的粪便3、生物质能分类

现代木质废弃物（工业性的）甘蔗渣（工业性的）城市废物生物燃料（沼气和能源型作物）传统3、生物质能分类现代8农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，产生糖类的甘蔗、甜菜、果实等。林作物类：包括白杨、悬铃木、赤杨等速生林种，芦苇等草木类及森林工业产生的废弃物。水生藻类：包括海洋生的马尾藻、巨藻、石莼、海带等；微藻类的螺旋藻、小球藻等．以及蓝藻、绿藻等。可以提炼石油的植物类：包括橡胶树、蓝珊瑚、核树、葡萄牙草等。农作物废弃物(如桔秆、谷壳)、林业废弃物(如枝叶、树皮、锯末等)、畜牧业废弃物(如骨头、皮毛等)及城市垃圾等。光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等。农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，9远古时代：简单的直接燃烧19世纪以后：矿物燃料大量勘探开采，生物质能退居次要位置第二次世界大战期间：液体燃料缺乏，揭开生物质能现代利用技术的序幕二战之后：石油供应状况好转，研究开发工作暂时搁置20世纪70年代后：各种生物质能利用技术广泛开发，并开始大规模工业应用。4、生物质能发展简史远古时代：简单的直接燃烧4、生物质能发展简史105、生物质能利用技术5、生物质能利用技术115.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉5.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉12热效率低于20%lossloss热效率低于20%lossloss13炕：热效率20-30%炕：热效率20-30%145.2热化学转换技术原料：木材、稻壳、农作物秸秆5.2热化学转换技术原料：木材、稻壳、农作物秸秆155.3生物转换技术蔗糖渣、淀粉、纤维素畜牧废弃物、农业废弃物、工业有机废水、生活污水、垃圾填埋原料：5.3生物转换技术蔗糖渣、淀粉、纤维素原料：166、生物质技术的研究与推广（2）发展方向（1）现状6、生物质技术的研究与推广（2）发展方向（1）现状17第二节秸秆、薪柴与省柴灶秸秆与薪柴省柴灶压缩成型技术第二节秸秆、薪柴与省柴灶秸秆与薪柴181、秸秆与薪柴1、秸秆与薪柴19生物质能完整资料课件202、省柴灶2、省柴灶213、压缩成型技术生物质原料湿压成型热压成型原料炭化干燥低密度成型块不炭化炭化生物质成型块挤压成型成型炭块3、压缩成型技术生物质原料湿压成型热压成型原料炭化干燥低密度22第三节生物质热化学转换概述固体燃料的气化生物质热解生物质气化发电技术第三节生物质热化学转换概述23生物质热解气化技术

将固态生物质原料以热解反应转换成方便可燃气体的过程。1、概述发展历程：生物质热解气化技术1、概述发展历程：24气化过程产物与组成用途空气气化低热值气体锅炉燃料内燃机燃料氧气气化中热值气体1.区域性工业管道输送燃料2.合成燃料热分解1.中热值气体(12.5~24%)2.焦油及液态有机物(58~62%)3.固体炭(17~25%)在需要气、液、固燃料的场合下使用慢速热分解气化中热值气体燃料与发电快速热分解气化高热值气体（80~99%）制造汽油与酒精的原料蒸气热分解中热值气体（70%）合成燃料不同气化过程的产物及用途气化过程产物与组成用途空气气化低热值气体锅炉燃料氧气气化中热252、固体燃料气化2.1概述

以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。气化与燃烧的区别？有机物与氧发生反应完全燃烧获得热能不完全燃烧将化学能的载体由固体转换为气体相同点燃烧气化2、固体燃料气化2.1概述以生物质为原料，以氧气（空262.2煤气发生炉

煤气发生炉的种类基本工作过程一致据原料选择炉型原料和气化剂不同，产物不同2.2煤气发生炉煤气发生炉的种类基本工作过程一致27700~900℃1200℃450℃左右100~300℃

煤气发生炉的工作过程700~900℃1200℃450℃左右100~300℃煤气下吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉下吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉29下吸式煤气发生炉下吸式煤气发生炉30上吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉312000℃平吸式煤气发生炉2000℃平吸式煤气发生炉32流化床式煤气发生炉流化床式煤气发生炉33生物质原料来源广泛，价廉易取。气化所用的原料主要是原木生产及木材加工的残余物、薪柴、农业副产物等，包括板皮、木屑、枝杈、秸秆、稻壳、玉米芯等。生物质挥发组分高(70~80%)，在较低的温度时大部分挥发份被释出（400℃），而煤在800℃时才释出30%的挥发组分；生物质炭反应活性高，在较低的温度下，以较快的速度与CO2及水蒸气进行气化反应；生物质炭灰分少（<3%)，且不易粘结，简化了除灰设备。生物质炭含硫量低(<0.2%)，不必设气体脱硫装置，降低了成本，有利于环境保护。2.3生物质原料与煤原料比较生物质原料来源广泛，价廉易取。气化所用的原料主要是原木生产及343、生物质热解比较气化热解气化剂空气、氧气、氢气、水蒸汽不加产物可燃性气体液、气、炭三态加热靠自身氧化过程中产生热量需要加热3、生物质热解比较气化热解气化剂空气、氧气、氢气、水蒸汽不加工艺类型滞留期升温速率最高温度主要产物慢速炭化常规数小时~数天5~30min非常低低400600炭气、油、炭快速快速闪速l闪速g极快速真空0.5~5s<1s<1s<0.5s2~30s较高高高非常高中650<650>6501000400油油气气油反应性加氢甲烷<10s0.5~10s高高5001050油化学品生物质热分解的主要工艺类型工艺类型滞留期升温速率最高温度主要产物慢速炭化数小时~数天非364、生物质气化发电技术

1、发生炉2、冷却过滤装置3、煤气发动机4、发电机5、配电盘6、离心过滤器7、灰分收集器8、底座9、燃料输送带10、生物质燃料气化炉冷却过滤装置煤气发动机发电机4、生物质气化发电技术1、发生炉2、冷却过滤装置337生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，燃气净化装置，燃气发电机组、控制装置及废水处理设备六部分组成，其流程如图1所示。生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，38第四节生物质生物转换生物质——沼气转换生物质——乙醇转换第四节生物质生物转换生物质——沼气转换391、沼气转换微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物甲烷50%~70%二氧化碳30%~40%一氧化碳、氢、硫化氢、氧、氮等CH4：气体燃料，浅蓝色火焰、对水的溶解度极小CO2：用石灰水吸收形成碳酸钙沉淀H2S：有毒、恶臭，直接燃烧可不去除，用于内燃机时为防腐蚀，应进行脱硫处理1、沼气转换微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物甲40沼气利用技术沼气利用技术41沼气做饭沼气照明沼气做饭沼气照明42沼液浸种沼液浸种43将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。4、生物质原料与煤原料气化特性比较有哪些优点？2秸秆、薪柴与省柴灶焦油及液态有机物(58~62%)还可以养活一个垃圾处理产业。已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；一氧化碳、氢、硫化氢、氧、氮等光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等。2、美国：2010年生物质能源达到总能源消耗的4％，2020年达到5％（现在已经达到3％）。远古时代：简单的直接燃烧日本：工业废油和废煎炸油。空气、氧气、氢气、水蒸汽4、巴西：生物质能源已达到总能源消耗的1/3，近50％汽油被乙醇替代，2020年生物油柴油参和比达到20％。空气、氧气、氢气、水蒸汽微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物乙醇汽油：汽油+燃料乙醇还可以养活一个垃圾处理产业。将固态生物质原料以热解反应转换成方便可燃气体的过程。沼液施肥沼液施肥将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧44沼液养殖沼液养殖45沼渣施肥沼渣种果沼渣施肥沼渣种果46沼渣养殖沼渣养殖47沼渣栽培沼渣栽培48沼气发电沼气发电492、乙醇转换用含糖类、淀粉较多的农作物（如小麦、玉米、甜高粱、薯类或纤维等）为原料，通过发酵、蒸馏制得乙醇。脱水后再添加变性剂得燃料乙醇。经适当加工，燃料乙醇可以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等。乙醇汽油：汽油+燃料乙醇一、可增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，降低尾气中有害物质含量；二、提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；三、能消除发动机内积炭，可延长发动机寿命。

2、乙醇转换用含糖类、淀粉较多的农作物（如小麦、玉米、甜高粱50乙醇汽车乙醇汽车51陈化粮作为燃料乙醇生产原料木薯、红薯、甘蔗、甜高粱等非口粮（小麦、稻谷）农作物

纤维质：桔杆、农林废弃物、工业纤维废渣

原料发展趋势陈化粮作为燃料乙醇生产原料木薯、红薯、甘蔗、甜高粱等非口粮52最新进展美国马萨诸塞大学的化学工程师GeorgeHuber找到一种有效的方法，成功地让柳枝、白杨树等植物的木质纤维素（即固态生物质能）转化为“绿色汽油”。

这是首次实现植物纤维素到汽油组分的直接转变。最新进展53第五节生物质化学转换生物质气化合成化学品——甲醇生物质转酯反应——生物柴油第五节生物质化学转换生物质气化合成化学品——甲醇54生物质原料预处理气化炉冷却器转换器调节器CO2转换器压缩器合成器甲醇生物质中热值气化合成甲醇技术工艺流程图1、生物质气化合成化学品——甲醇

生物质原料预处理气化炉冷却器转换器调节器CO2转换器压缩器合55甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题。日本专家采用甲醇气化一水蒸气反应产生氢气的工艺流程，开发了以氢气作为燃料驱动燃气轮机带动发电机组发电的技术。日本建成1座1000kw级甲醇发电实验站并于1990年6月正式发电。优点：低污染，成本低于石油和天然气发电。主要问题：燃烧甲醇时会产生大量的甲醛(比石油燃烧多5倍)，而有人认为甲醛是致癌物质，且有毒刺激眼睛，导致目前对甲醇的开发利用存在分歧，应对其危害性进一步进行研究观察.甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题。日56含油植物、动物油脂以及废食用油与甲醇或乙醇等低碳醇，在酸或者碱性催化剂和高温(230～250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。2、转酯反应

—生物柴油含油植物、动物油脂以及废食用油与甲醇或乙醇等低碳醇，在酸或者57可替代普通石化柴油世界上一般使用的生物柴油是B20，含意是用20%的生物柴油加上80%的石油柴油。特性：

(1)发热量与普通柴油相近

(2)润滑性能优于石油柴油；

(3)开口闪点高达160℃（石油柴油为45～55℃）,更安全

(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；

(5)生产成本更低，生产单位能量的生物柴油所消耗的能量只是石油柴油的25％。可替代普通石化柴油58原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；原料主要为菜籽油。美国：大豆油；已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本：工业废油和废煎炸油。我国：地沟油是目前主要原料，麻风树、黄连木等油料作物有望大面积种植。

原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；59麻风树黄连木麻风树黄连木60垃圾发电方式(三种):垃圾填埋气发电垃圾焚烧发电垃圾气化发电第六节城市垃圾发电技术垃圾发电方式(三种):第六节城市垃圾发电技术611、垃圾填埋气发电1、垃圾填埋气发电622、垃圾焚烧发电

将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。2、垃圾焚烧发电将生活垃圾在垃圾贮坑中经过263目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过30064截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚烧装置。浦东御桥工业区：国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂，每天可处理120－150万城市居民产生的生活垃圾（约1000吨）。2011年11月8日，济南市第二生活垃圾综合处理厂(焚烧发电厂)验收合格，是全国一次性建设规模最大的垃圾焚烧发电项目。项目投产后，日处理垃圾2000吨，年处理量生活垃圾66.67万吨，年发电量约2.7亿千瓦时。截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以65a、全量焚烧系统专门设计用于不经预处理的混合垃圾焚烧。在发达国家垃圾大多采用无预处理焚烧系统并进行余热利用，利用率达85%以上。焚烧技术主要有三大类：层状燃烧技术流化床燃料技术旋转燃烧技术a、全量焚烧系统66b、RDF发电

(RefuseDerivedFuel)燃料：从一般垃圾中分拣出废塑料、废料渣、木屑等，经过破碎、干燥、压形、固化，制造过程严防二氧化物的发生，制成无害固体燃料，即RDF燃料。RDF制造厂可因地分散建立，就地制成RDF燃料，它为粉笔形状，直径15mm，长度50mm，发热量为14595～20016kJ/kg，在制造过程中灭菌，故可运到RDF燃料集中点进行RDF发电。美国芝加哥郊外的伊利诺斯洲的Robbins是首次使用循环流化床锅炉的50000kW的大型RDF发电站，由世界水平的流化床锅炉厂家FosterWheeler公司制造，在1997年开始运行；日本1995年在群马等四县及宇都兴产等地实施RDF发电，发电规模为10～30MW，1996～1997年在其他各地相继实施。

b、RDF发电(RefuseDerivedFuel67c、快装组合式焚烧系统焚烧量较小，单台处理能力一般在50t/d左右主要部件为两个标准化燃烧室，现场组合安装，适合就地焚烧。c、快装组合式焚烧系统68固体炭(17~25%)(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；第一节生物质能概述将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。还可以养活一个垃圾处理产业。畜牧废弃物、农业废弃物、工业有机废水、生活污水、垃圾填埋还可以养活一个垃圾处理产业。目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。水生藻类：包括海洋生的马尾藻、巨藻、石莼、海带等；远古时代：简单的直接燃烧陈化粮作为燃料乙醇生产原料生物质挥发组分高(70~80%)，在较低的温度时大部分挥发份被释出（400℃），而煤在800℃时才释出30%的挥发组分；生物质挥发组分高(70~80%)，在较低的温度时大部分挥发份被释出（400℃），而煤在800℃时才释出30%的挥发组分；现代为了让这些垃圾的底灰和飞灰有个去处，垃圾焚烧炉边还得建焦油及液态有机物(58~62%)只要用心分类，混杂无序的垃圾就都会化身为身价百倍的资源，还可以养活一个垃圾处理产业。中国的垃圾是烧不了的分类不清导致阻燃物太多、湿度太大，热值极低，烧尽率也极低。为了让垃圾烧着，需要加80%以上的助燃物，比如煤或者重油。为了让这些垃圾的底灰和飞灰有个去处，垃圾焚烧炉边还得建一个巨大的垃圾填埋场。中国的垃圾是不该烧的固体炭(17~25%)只要用心分类，混杂无序的垃圾就都会化身693、垃圾气化发电

直接将垃圾制成可燃气体作为燃料进行发电。熔融气化热解气化反火气化等3、垃圾气化发电直接将垃圾制成可燃气体作为燃70生物质能展望1、欧盟：2010年生物质能源达到总能源消耗的7％（现在已经达到2％）

。2、美国：2010年生物质能源达到总能源消耗的4％，2020年达到5％（现在已经达到3％）。3、澳大利亚：2010年生物质能源达到总能源消耗的5％。4、巴西：生物质能源已达到总能源消耗的1/3，近50％汽油被乙醇替代，2020年生物油柴油参和比达到20％。生物质能展望1、欧盟：2010年生物质能源达到总能源消耗的771课堂作业1、生物能资源通常分为哪几大类？2、生物质能转化技术有哪几类？各有什么特点？3、固体燃料的气化与燃烧有什么区别？4、生物质原料与煤原料气化特性比较有哪些优点？5、生物质热解技术的主要产物有哪些？6、沼气的主要成分是什么？7、介绍垃圾发电的三种方式。课堂作业1、生物能资源通常分为哪几大类？72农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，产生糖类的甘蔗、甜菜、果实等。林作物类：包括白杨、悬铃木、赤杨等速生林种，芦苇等草木类及森林工业产生的废弃物。水生藻类：包括海洋生的马尾藻、巨藻、石莼、海带等；微藻类的螺旋藻、小球藻等．以及蓝藻、绿藻等。可以提炼石油的植物类：包括橡胶树、蓝珊瑚、核树、葡萄牙草等。农作物废弃物(如桔秆、谷壳)、林业废弃物(如枝叶、树皮、锯末等)、畜牧业废弃物(如骨头、皮毛等)及城市垃圾等。光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等。农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，735.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉5.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉744、生物质气化发电技术

1、发生炉2、冷却过滤装置3、煤气发动机4、发电机5、配电盘6、离心过滤器7、灰分收集器8、底座9、燃料输送带10、生物质燃料气化炉冷却过滤装置煤气发动机发电机4、生物质气化发电技术1、发生炉2、冷却过滤装置375沼气利用技术沼气利用技术76沼液施肥沼液施肥沼液施肥沼液施肥77沼渣施肥沼渣种果沼渣施肥沼渣种果78原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；原料主要为菜籽油。美国：大豆油；已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本：工业废油和废煎炸油。我国：地沟油是目前主要原料，麻风树、黄连木等油料作物有望大面积种植。

原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；79只要用心分类，混杂无序的垃圾就都会化身为身价百倍的资源，还可以养活一个垃圾处理产业。中国的垃圾是烧不了的分类不清导致阻燃物太多、湿度太大，热值极低，烧尽率也极低。为了让垃圾烧着，需要加80%以上的助燃物，比如煤或者重油。为了让这些垃圾的底灰和飞灰有个去处，垃圾焚烧炉边还得建一个巨大的垃圾填埋场。中国的垃圾是不该烧的只要用心分类，混杂无序的垃圾就都会化身为身价百倍的资源，中国80生物质能完整资料课件第四章生物质能利用工程第四章生物质能利用工程82主要内容4.1生物质能概述4.2秸秆、薪柴与省柴灶4.3生物质热化学转换4.4生物质生物转换4.5生物质化学转换4.6城市垃圾发电技术主要内容4.1生物质能概述83世界能源状况第一节生物质能概述世界能源状况第一节生物质能概述84发展中国家一次能源使用情况发达国家一次能源使用情况发展中国家一次能源使用情况发达国家一次能源使用情况85太阳能绿色植物草食动物肉食动物残枝败叶等遗体及粪便等遗体及粪便等微生物呼吸作用消耗1、生物质能概念光合作用太阳能绿色植物草食动物肉食动物残枝败叶等遗体及粪便等遗体及粪86生物质：由光合作用而产生的各种有机体，包括所有动物、植物、微生物，以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。是地球上存在最广泛的物质。生物质能：蕴藏在生物质中的能量。是把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。它是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。从根本上说，生物质能来源于太阳能，是取之不尽的可再生能源和最有希望的“绿色能源”。生物质：由光合作用而产生的各种有机体，包括所有动物、植物、微87可再生低污染普遍易取可储存运输气化较容易能量密度低重量轻、体积大，给运输带来难度风雨雪火等外界因素为保存带来不利条件优点缺点2、生物质能特点可再生能量密度低优点缺点2、生物质能特点88传统家庭使用的薪柴和木炭稻草、稻壳其他的植物性废弃物动物的粪便3、生物质能分类

现代木质废弃物（工业性的）甘蔗渣（工业性的）城市废物生物燃料（沼气和能源型作物）传统3、生物质能分类现代89农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，产生糖类的甘蔗、甜菜、果实等。林作物类：包括白杨、悬铃木、赤杨等速生林种，芦苇等草木类及森林工业产生的废弃物。水生藻类：包括海洋生的马尾藻、巨藻、石莼、海带等；微藻类的螺旋藻、小球藻等．以及蓝藻、绿藻等。可以提炼石油的植物类：包括橡胶树、蓝珊瑚、核树、葡萄牙草等。农作物废弃物(如桔秆、谷壳)、林业废弃物(如枝叶、树皮、锯末等)、畜牧业废弃物(如骨头、皮毛等)及城市垃圾等。光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等。农作物类：包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甜高梁等，90远古时代：简单的直接燃烧19世纪以后：矿物燃料大量勘探开采，生物质能退居次要位置第二次世界大战期间：液体燃料缺乏，揭开生物质能现代利用技术的序幕二战之后：石油供应状况好转，研究开发工作暂时搁置20世纪70年代后：各种生物质能利用技术广泛开发，并开始大规模工业应用。4、生物质能发展简史远古时代：简单的直接燃烧4、生物质能发展简史915、生物质能利用技术5、生物质能利用技术925.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉5.1直接燃烧和发电烧木材的锅炉93热效率低于20%lossloss热效率低于20%lossloss94炕：热效率20-30%炕：热效率20-30%955.2热化学转换技术原料：木材、稻壳、农作物秸秆5.2热化学转换技术原料：木材、稻壳、农作物秸秆965.3生物转换技术蔗糖渣、淀粉、纤维素畜牧废弃物、农业废弃物、工业有机废水、生活污水、垃圾填埋原料：5.3生物转换技术蔗糖渣、淀粉、纤维素原料：976、生物质技术的研究与推广（2）发展方向（1）现状6、生物质技术的研究与推广（2）发展方向（1）现状98第二节秸秆、薪柴与省柴灶秸秆与薪柴省柴灶压缩成型技术第二节秸秆、薪柴与省柴灶秸秆与薪柴991、秸秆与薪柴1、秸秆与薪柴100生物质能完整资料课件1012、省柴灶2、省柴灶1023、压缩成型技术生物质原料湿压成型热压成型原料炭化干燥低密度成型块不炭化炭化生物质成型块挤压成型成型炭块3、压缩成型技术生物质原料湿压成型热压成型原料炭化干燥低密度103第三节生物质热化学转换概述固体燃料的气化生物质热解生物质气化发电技术第三节生物质热化学转换概述104生物质热解气化技术

将固态生物质原料以热解反应转换成方便可燃气体的过程。1、概述发展历程：生物质热解气化技术1、概述发展历程：105气化过程产物与组成用途空气气化低热值气体锅炉燃料内燃机燃料氧气气化中热值气体1.区域性工业管道输送燃料2.合成燃料热分解1.中热值气体(12.5~24%)2.焦油及液态有机物(58~62%)3.固体炭(17~25%)在需要气、液、固燃料的场合下使用慢速热分解气化中热值气体燃料与发电快速热分解气化高热值气体（80~99%）制造汽油与酒精的原料蒸气热分解中热值气体（70%）合成燃料不同气化过程的产物及用途气化过程产物与组成用途空气气化低热值气体锅炉燃料氧气气化中热1062、固体燃料气化2.1概述

以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。气化与燃烧的区别？有机物与氧发生反应完全燃烧获得热能不完全燃烧将化学能的载体由固体转换为气体相同点燃烧气化2、固体燃料气化2.1概述以生物质为原料，以氧气（空1072.2煤气发生炉

煤气发生炉的种类基本工作过程一致据原料选择炉型原料和气化剂不同，产物不同2.2煤气发生炉煤气发生炉的种类基本工作过程一致108700~900℃1200℃450℃左右100~300℃

煤气发生炉的工作过程700~900℃1200℃450℃左右100~300℃煤气下吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉下吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉110下吸式煤气发生炉下吸式煤气发生炉111上吸式煤气发生炉上吸式煤气发生炉1122000℃平吸式煤气发生炉2000℃平吸式煤气发生炉113流化床式煤气发生炉流化床式煤气发生炉114生物质原料来源广泛，价廉易取。气化所用的原料主要是原木生产及木材加工的残余物、薪柴、农业副产物等，包括板皮、木屑、枝杈、秸秆、稻壳、玉米芯等。生物质挥发组分高(70~80%)，在较低的温度时大部分挥发份被释出（400℃），而煤在800℃时才释出30%的挥发组分；生物质炭反应活性高，在较低的温度下，以较快的速度与CO2及水蒸气进行气化反应；生物质炭灰分少（<3%)，且不易粘结，简化了除灰设备。生物质炭含硫量低(<0.2%)，不必设气体脱硫装置，降低了成本，有利于环境保护。2.3生物质原料与煤原料比较生物质原料来源广泛，价廉易取。气化所用的原料主要是原木生产及1153、生物质热解比较气化热解气化剂空气、氧气、氢气、水蒸汽不加产物可燃性气体液、气、炭三态加热靠自身氧化过程中产生热量需要加热3、生物质热解比较气化热解气化剂空气、氧气、氢气、水蒸汽不加工艺类型滞留期升温速率最高温度主要产物慢速炭化常规数小时~数天5~30min非常低低400600炭气、油、炭快速快速闪速l闪速g极快速真空0.5~5s<1s<1s<0.5s2~30s较高高高非常高中650<650>6501000400油油气气油反应性加氢甲烷<10s0.5~10s高高5001050油化学品生物质热分解的主要工艺类型工艺类型滞留期升温速率最高温度主要产物慢速炭化数小时~数天非1174、生物质气化发电技术

1、发生炉2、冷却过滤装置3、煤气发动机4、发电机5、配电盘6、离心过滤器7、灰分收集器8、底座9、燃料输送带10、生物质燃料气化炉冷却过滤装置煤气发动机发电机4、生物质气化发电技术1、发生炉2、冷却过滤装置3118生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，燃气净化装置，燃气发电机组、控制装置及废水处理设备六部分组成，其流程如图1所示。生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，119第四节生物质生物转换生物质——沼气转换生物质——乙醇转换第四节生物质生物转换生物质——沼气转换1201、沼气转换微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物甲烷50%~70%二氧化碳30%~40%一氧化碳、氢、硫化氢、氧、氮等CH4：气体燃料，浅蓝色火焰、对水的溶解度极小CO2：用石灰水吸收形成碳酸钙沉淀H2S：有毒、恶臭，直接燃烧可不去除，用于内燃机时为防腐蚀，应进行脱硫处理1、沼气转换微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物甲121沼气利用技术沼气利用技术122沼气做饭沼气照明沼气做饭沼气照明123沼液浸种沼液浸种124将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。4、生物质原料与煤原料气化特性比较有哪些优点？2秸秆、薪柴与省柴灶焦油及液态有机物(58~62%)还可以养活一个垃圾处理产业。已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；一氧化碳、氢、硫化氢、氧、氮等光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等。2、美国：2010年生物质能源达到总能源消耗的4％，2020年达到5％（现在已经达到3％）。远古时代：简单的直接燃烧日本：工业废油和废煎炸油。空气、氧气、氢气、水蒸汽4、巴西：生物质能源已达到总能源消耗的1/3，近50％汽油被乙醇替代，2020年生物油柴油参和比达到20％。空气、氧气、氢气、水蒸汽微生物在厌氧条件下对有机物质进行分解代谢的产物乙醇汽油：汽油+燃料乙醇还可以养活一个垃圾处理产业。将固态生物质原料以热解反应转换成方便可燃气体的过程。沼液施肥沼液施肥将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧125沼液养殖沼液养殖126沼渣施肥沼渣种果沼渣施肥沼渣种果127沼渣养殖沼渣养殖128沼渣栽培沼渣栽培129沼气发电沼气发电1302、乙醇转换用含糖类、淀粉较多的农作物（如小麦、玉米、甜高粱、薯类或纤维等）为原料，通过发酵、蒸馏制得乙醇。脱水后再添加变性剂得燃料乙醇。经适当加工，燃料乙醇可以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等。乙醇汽油：汽油+燃料乙醇一、可增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，降低尾气中有害物质含量；二、提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；三、能消除发动机内积炭，可延长发动机寿命。

2、乙醇转换用含糖类、淀粉较多的农作物（如小麦、玉米、甜高粱131乙醇汽车乙醇汽车132陈化粮作为燃料乙醇生产原料木薯、红薯、甘蔗、甜高粱等非口粮（小麦、稻谷）农作物

纤维质：桔杆、农林废弃物、工业纤维废渣

原料发展趋势陈化粮作为燃料乙醇生产原料木薯、红薯、甘蔗、甜高粱等非口粮133最新进展美国马萨诸塞大学的化学工程师GeorgeHuber找到一种有效的方法，成功地让柳枝、白杨树等植物的木质纤维素（即固态生物质能）转化为“绿色汽油”。

这是首次实现植物纤维素到汽油组分的直接转变。最新进展134第五节生物质化学转换生物质气化合成化学品——甲醇生物质转酯反应——生物柴油第五节生物质化学转换生物质气化合成化学品——甲醇135生物质原料预处理气化炉冷却器转换器调节器CO2转换器压缩器合成器甲醇生物质中热值气化合成甲醇技术工艺流程图1、生物质气化合成化学品——甲醇

生物质原料预处理气化炉冷却器转换器调节器CO2转换器压缩器合136甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题。日本专家采用甲醇气化一水蒸气反应产生氢气的工艺流程，开发了以氢气作为燃料驱动燃气轮机带动发电机组发电的技术。日本建成1座1000kw级甲醇发电实验站并于1990年6月正式发电。优点：低污染，成本低于石油和天然气发电。主要问题：燃烧甲醇时会产生大量的甲醛(比石油燃烧多5倍)，而有人认为甲醛是致癌物质，且有毒刺激眼睛，导致目前对甲醇的开发利用存在分歧，应对其危害性进一步进行研究观察.甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题。日137含油植物、动物油脂以及废食用油与甲醇或乙醇等低碳醇，在酸或者碱性催化剂和高温(230～250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。2、转酯反应

—生物柴油含油植物、动物油脂以及废食用油与甲醇或乙醇等低碳醇，在酸或者138可替代普通石化柴油世界上一般使用的生物柴油是B20，含意是用20%的生物柴油加上80%的石油柴油。特性：

(1)发热量与普通柴油相近

(2)润滑性能优于石油柴油；

(3)开口闪点高达160℃（石油柴油为45～55℃）,更安全

(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；

(5)生产成本更低，生产单位能量的生物柴油所消耗的能量只是石油柴油的25％。可替代普通石化柴油139原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；原料主要为菜籽油。美国：大豆油；已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本：工业废油和废煎炸油。我国：地沟油是目前主要原料，麻风树、黄连木等油料作物有望大面积种植。

原料来源欧洲：生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5%；140麻风树黄连木麻风树黄连木141垃圾发电方式(三种):垃圾填埋气发电垃圾焚烧发电垃圾气化发电第六节城市垃圾发电技术垃圾发电方式(三种):第六节城市垃圾发电技术1421、垃圾填埋气发电1、垃圾填埋气发电1432、垃圾焚烧发电

将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。2、垃圾焚烧发电将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2144目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过300145截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚烧装置。浦东御桥工业区：国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂，每天可处理120－150万城市居民产生的生活垃圾（约1000吨）。2011年11月8日，济南市第二生活垃圾综合处理厂(焚烧发电厂)验收合格，是全国一次性建设规模最大的垃圾焚烧发电项目。项目投产后，日处理垃圾2000吨，年处理量生活垃圾66.67万吨，年发电量约2.7亿千瓦时。截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以146a、全量焚烧系统专门设计用于不经预处理的混合垃圾焚烧。在发达国家垃圾大多采用无预处理焚烧系统并进行余热利用，利用率达85%以上。焚烧技术主要有三大类：层状燃烧技术流化床燃料技术旋转燃烧技术a、全量焚烧系统147b、RDF发电

(RefuseDerivedFuel)燃料：从一般垃圾中分拣出废塑料、废料渣、木屑等，经过破碎、干燥、压形、固化，制造过程严防二氧化物的发生，制成无害固体燃料，即RDF燃料。RDF制造厂可因地分散建立，就地制成RDF燃料，它为粉笔形状，直径15mm，长度50mm，发热量为14595～20016kJ/kg，在制造过程中灭菌，故可运到RDF燃料集中点进行RDF发电。美国芝加哥郊外的伊利诺斯洲的Robbins是首次使用循环流化床锅炉的50000kW的大型RDF发电站，由世界水平的流化床锅炉厂家FosterWheeler公司制造，在1997年开始运行；日本1995年在群马等四县及宇都兴产等地实施RDF发电，发电规模为10～30MW，1996～1997年在其他各地相继实施。

b、RDF发电(RefuseDerivedFuel148c、快装组合式焚烧系统焚烧量较小，单台处理能力一般在50t/d左右主要部件为两个标准化燃烧室，现场组合安装，适合就地焚烧。c、快装组合式焚烧系统149固体炭(17~25%)(4)生物柴油含氧量高于石油柴油，燃烧更完全；第一节生物质能概述将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3d的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。还可以养活一个垃圾处理产业。畜牧废弃物、农业废弃物、工业有机废水、生活污水、垃圾填埋还可以养活一个垃圾处理产业。目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。水生藻类：包括海洋生的马尾藻