生物质的功能概念及种类省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

0能源发展1/76一、能源发展史1、柴草时期从火发觉到18世纪产业革命期间

2、煤炭时期煤炭开采始于13世纪，而大规模开采并使其成为世界主要能源则是18世纪中叶事了。

能源、材料和信息被称为人类社会发展三大支柱。依据各个历史阶段所使用主要能源；能够分为柴草时期、煤炭时期、石油时期、和常规能源向新能源过渡。2/763、石油时期

第二次世界大战之后，在美国、中东、北非等地域相继发觉了大油田及伴生天然气，每吨原油产生热量比每吨煤高一倍。二十世纪60年代早期，在世界能源消费统计表里，石油和天然气消耗百分比开始超出煤炭而居首位。

我国能源结构以煤炭为主情况还要延续相当时间3/76二、能源含义其分类1、能源：能够为人类提供某种形式能量（机械能、热能、电能、化学能等）自然资源及其转化物。或者说是能量起源称为能源。2、能源分类：（1）按能源生成方式分：一次能源和二次能源一次能源：指在自然界现成存在，能够直接取得且无须改变其基本形态能源。二次能源：指在非自然界现成存在，需要经过处理得到能源。及4/76（2）按能源在当代社会中地位分：常规能源和新能源。常规能源也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用能源。新能源指以新技术为基础，系统开发利用能源。（3）按能否再生分（对一次能源）：可再生和非再生。5/76（4）按其起源分（对一次能源）：来自地球以外天体能源：太阳能、风能、水能、生物质能来自地球内部能源：地热能地球一其它天体作用产生能源：潮汐能6/767/76能源种类能源种类可归纳为以下几类：生物能源(木柴、油脂和酒精)石化燃料(煤、石油和天然气)自然能源(水力、风力、太阳能、地热)核能8/76石化燃料---煤在二亿年前，枯死植物倒入沼泽中，腐烂植物被尘埃或冲积物覆盖，沉积地底。按着陆地上长出新植物，继续生长、枯死、腐烂，如此不停进行，层层相迭，掺杂烂泥、黏土，经过长时间及地壳变动，再受到地热和压力影响，散失大部分水分，逐步碳化而形成煤。

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石油是远古时代沉积在海底湖泊中动植物遗体，在海洋条件作用下经过千百万年漫长转化过程而生成。水中生物遗骸下沉而埋没于地下石化燃料---石油及天然气10/76因地热或地压等作用变成石油石油大多集中在沙岩之类孔隙较多岩石层中11/76石化燃料---石油及天然气天然气与煤、石油类似，几亿年以前，地球上大多数地方还是汪洋大海，海里有各种动植物，动植物死后残骸在地下高温高压下，转化为天然气和石油，天然气是石油同成份物质气化所产生。

12/76核能核能也称原子能，是一个高效率，又持久能源。核能发电是利用铀235核分裂连锁反应释出大量热能，将水变成水蒸气，利用这些蒸气来推进发电机发电。

13/7614/76广东阳江核电站15/76自然能源---水力水力发电系利用河川、湖泊等位于高处含有位能水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推进发电机产生电能。小水电按照中国国家计委要求，水电站总容量在5万kw以下为小型水电站；5万—25万kw为中型水电站；25万kw以上为大型水电站。16/7617/76当前全世界使用能源90%取自化石燃料，即煤炭、石油和天然气，它们经历了上亿年时间才得以生成，所以是不可在生能源。从探明储量分析，现在地球上煤炭、石油和天然气总储量分别为：石油：1万亿桶天然气：120万亿立方米煤炭：1万亿吨三、能源现实状况18/76按照全世界对化石燃料消耗速度计算，这些能源可供人类使用时间大约还有：储量有限化石燃料19/76四、新能源新能源与可再生能源含义和分类新能源含义：在中国是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。。20/76第一章生物质概念、功效及种类1、地球生物质循环以及生物质功效2、生物质特征3、生物质能源及非能源生物基产品潜力21/76第一节地球生物质循环以及生物质功效一、

生物质概念生物质是指经过生物体生物活动所形成，含有一定能量、养分、机械强度或生理性功效全部有机物质。22/76生物质能特点

1)可再生性生物质属可再生资源,生物质能因为经过植物光合作用能够再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可确保能源永续利用；

23/762)低污染性生物质硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，因为它在生长时需要二氧化碳相当于它排放二氧化碳量，因而对大气二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；3)广泛分布性缺乏煤炭地域，可充分利用生物质能；4)生物质燃料总量十分丰富。生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。24/76上海台《一群死猪奇幻漂流》25/76二、生物质在物质循环中功效和意义（一）生物质开发利用必要性1、资源担心缓解2、环境压力释放3、经济增加以及生活水平提升需求4、生态平衡需要26/76依据《纽约移民健康体检汇报》来自中国大陆新移民体相对于来自其它亚洲国家新移民铅含量高44%镉含量高60%汞含量高530%相对于纽约当地人汞含量高660%。27/76（二）

生物质开发利用可行性这一课题在世界范围内引发了足够重视。当代科学技术发展加紧了这一课题开展。“生物炼制”将生物质工程带入工业化时代。28/76（三）生物质开发利用概况1、美国2、巴西3、欧盟29/76当前，生物质能技术研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家关注。许多国家都制订了对应开发研究计划，如日本阳光计划、巴西酒精能源计划等，其中生物质能源开发利用占有相当比重。30/76日本阳光计划现在日本是一个风景漪丽、环境优美太平洋岛国，而发生于20世纪中叶东京光化学烟雾、痛骨病等事件却闻名于全球，引发了当初日本政府高度重视。开启“阳光计划”是日本政府为对付能源危机和建设无公害社会制订并推行新能源开发计划。在年以前，组织国立研究机构企业和大学，对太阳能发电、地热发电、合整天然气和氢能利用技术和设备制造进行研究和开发。采取最大程度节约能源、资源和降低排放简化生产工艺过程来实现未来化学工业，为了地球环境而变革现有技术。31/76巴西酒精能源计划为降低石油对环境污染，巴西政府大力扶持生态能源开发。以甘蔗为原料生产酒精，将使用全部汽油都添加20％到25％酒精，这降低了石油消耗和污染。全国酒精计划在实施期间得到补助为400亿美元，但因为新技术开发，这笔费用早已收回。32/76（四）我国生物质开发利用现实状况1、沼气2、生物质气化3、生物质压缩成型技术4、生物液体燃料33/76（五）生物质在我国未来可连续发展战略中地位

1、能源替换2、为环境减压3、为“三农”解困34/76（六）我国生物质发展思绪与标准1、一矢三，重在“三农”2、不争粮地，生态先行3、多元发展，因地制宜4、突出重点，中小为主5、资源循环，环境优先35/76三、生物质利用技术路径36/7637/761、直接燃烧2、生物化学转换3、热化学转换生物质能转化利用路径

4、化工液化技术38/761、直接燃烧注释:用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶主要成份（C6H10O5)n+6nCO26nCO2+5nH2O点燃缺点:

生物质燃烧过程生物质能净转化效率在20－40％之间。39/762、生物化学转换a、利用植物秸杆、枝叶、杂草等制取沼气40/7641/76b、用含糖类、淀粉（C6H10O5）n较多农作物（如玉米、高粱）为原料，制取乙醇。（C6H10O5)n+

nH2OnC6H12O6催化剂C6H12O62C2H5OH+2CO2↑点燃42/76乙醇汽油优点43/76乙醇汽油是用90%普通汽油与10%燃料乙醇调和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中含氧量，使燃烧更充分，有效地降低了尾气中有害物质排放；第二，有效提升汽油标号，使发动机运行更平稳；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积炭，能够延长主要部件使用寿命。

44/7645/763、热化学转换复杂化学反应生物质可燃性气体46/76第二节生物质特征依据状态不一样，可分为：绿色生物质和非绿色生物质固体生物质和液体生物质按有效成份可分为：糖用生物质淀粉用生物质纤维素用生物质油料生物质蛋白质用生物质活性物原料生物质47/76按照起源来分：农业生产品种植农业废弃物林业废弃物园林废弃物养殖废弃物加工废弃物生活废弃物及人粪尿能源生物48/76二、生物质化学组成和特点生物质基本上由糖类、淀粉、蛋白质、油脂、纤维素、半纤维素和木质素组成，它们属于可再生资源。将生物质转换为气体燃料比较轻易，与化石燃料相比生物质类物质含碳少，产热值低。较低含硫量使得其在燃烧过程中比较清洁生物质营养成份较低，质地粗糙，适口性差。生物质资源比较分散、分布不均，搜集困难。49/7650/76第三节生物质能源及非能源生物基产品潜力一、生物质能源潜力（一）生物质能源分类51/76（二)生物质能源利用前景1、燃料乙醇燃料乙醇是从植物中获取糖经过发酵得到以淀粉类植物为原料。在美国：玉米巴西：甘蔗木薯52/7653/762、生物柴油生物柴油是清洁可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料木本果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油为原料制成液体燃料。普通以20%百分比混掺到石化柴油中，称B20柴油。54/7655/76生物柴油

56/76非食用油脂：棉区棉籽油和南方冬闲地菜籽油厨余油脂和废弃动物油脂开发麻风树、黄连木、油棕等木本油料林。57/76

大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物，从它们茎、叶伤口处有乳白色或黄褐色液体流出来，其中含有与石油成份相同碳氢化合物一英亩三角大戟可生产相当于50吨石油燃料。一公顷象草平均每年可收获12t生物石油

三角大戟58/763、成型颗粒燃料成型颗粒燃料，主要指生物质（秸秆）致密成型燃料是将生物质（林业废弃物和农作物秸秆）进行加工、生产出一个含有要求密度和热值燃料。利用方式：打捆直接燃烧气化，利用燃气发电59/7660/764、生物天然气在欧洲，当代化沼气生产、加工和应用越来越受到重视和普及：一是原料相对集中进行厌氧发酵，为小区供热发电；二是经压缩净化后沼气用于运输燃料或民用燃气和发电。61/76生物气体燃料—沼气

在沼泽、湖泊和水沟地带中，经常见到水中有许多气泡冒出．它是因为一些微生物活动产生一个臭鸡蛋气味气体，叫做沼气。沼气中含有甲烷、氯气、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等各种气体，其中甲烷含量大约为65％左右。甲烷是一个能够燃烧气体，它蓝色火焰可达1400℃高温。所以，沼气是一个优质燃料。

62/76将人畜粪便、作物秸杆、生活垃圾、有机废水、活性污泥堆积在沼气池进行生物发酵产生沼气，是生物能源利用一个好形式。沼气用作生活燃料，热效率可达60％，比秸杆直接燃烧热效率高6倍左右，而且沼液、沼渣可喂鱼，也是优质有机肥料(除含有氮磷钾以外，还含有许多腐植质)。63/7664/76它主要成份甲烷是一个理想气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。与其它燃气相比，其抗爆性能很好，是一个很好清洁燃料。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。自80年代以来建立起沼气发酵综合利用技术沼气为纽带，物质多层次利用、能量合理流动高效农产模式，巳逐步成为我国农村地域利用沼气技术促进可连续发展有效方法。中国农业资源和环境承载力十分有限，发展农业和农村经济，不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价。发展农村沼气，优化广大农村地域能源消费结构，是中国能源战略主要组成部分，对增加优质能源供给、缓解国家能源压力含有重大现实意义。65/76沼气发酵优点（一）白色能源——沼气煮饭、烧水可用沼气代替柴和煤，也能够用沼气化替柴油、汽油开动内燃机，还能够建造沼气发电站把生物能转换成电能利用。沼气本身还是宝贵化工原料，用它能够生产三氯甲烷，四氯化碳等产品；又是塑料、纤维、橡胶、染料原料之一。（二）增加肥效农作物所需肥料有氮肥，磷肥和钾肥。粪及稻草等农业副产品除含氮磷和钾外，尚含有碳、氢等元素。农村在使用这些肥料时必须在粪坑内沤烂，才能用作肥料，在沤烂期中碳、氢元素白白浪费。将这些肥料放在沼气池里，密闭发酵，则碳、氢元素变为沼气，而氮、磷、钾等元素不变，这是一举两得。66/76（三）消除病害粪便中所含病原菌需要空气才能生活，所以在隔绝空气情况下很快死亡。粪便中虫卵，因粪液中含氨较多亦被杀死。（四）处理污泥应用活性污泥法处理城市污水及工业废水余下大量污泥，虽可充肥料，但因生物化学需氧量(