生物质能利用原理与技术绪论

生物质能利用原理与技术绪论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)得自然资源及其转化物。或者说就是能量得来源称为能源。如太阳能、风能、化石燃料、水力等。2、能源得分类:(1)按能源得生成方式分:一次能源和二次能源(2)按能源在当代社会中得地位分:常规能源和新能源。(3)按能否再生分(对一次能源):可再生和非再生能源。(4)按其来源分(对一次能源):来自地球以外天体得能源:太阳能、风能、水能、生物质能来自地球内部得能源:地热能地球一其她天体得作用产生得能源:潮汐能第一章总论一能源能源分类3、能源得重要性:4、人类利用能源得历史演变柴草时期煤炭时期石油时期新能源时期二、中国能源现状、问题与对策2-1近年我国经济状况我国能源消费预测与实际上世纪我国能源消费趋势图我国资源人均占有率

中国能源实际情况一次性能源人均占有量低能源消费随经济发展迅速增长以煤为主得能源结构短期内难以改变生态环境压力明显增大大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点我国石油能源现状中国石油进口高度依赖中东高油价使中国面临严重输入通胀影响中国能源安全能源结构得不合理造成了不可挽回得环境损失能源消费煤炭能源占有率132-2中国能源存在得问题(1)人均能耗低(2)人均能源资源不足(3)能源效率低(4)以煤为主得能源结构亟待调整1)大量燃煤严重污染环境2)大量用煤导致能源效率低下3)交通运输压力巨大4)能源供应安全问题提到议事日程上来142-3中国能源发展对策能源中长期发展规划:结合“十一五”规划得编制我们已经拟定了能源中长期发展规划,这个发展规划可以概括为48个字,即:“节能优先,效率为本;煤为基础,多元发展;立足国内,开拓海外;统筹城乡,合理布局;依靠科技,创新体制;保护环境,保障安全”。在能源中长期规划中强调了要调整能源结构,加快发展核电、可再生能源和大力发展水电。中国全国人大常委会已通过了《可再生能源法》,为我国可再生能源发展提供法律保证。

(1)坚持实行能源节约战略方针,(2)大力优化能源结构,(3)煤为基础,积极发展洁净煤技术,(4)大力开发利用新能源与可再生能源,(5)采取措施保证能源供应安全。15三、中国新能源与可再生能源发展前景(1)中国拥有丰富得新能源与可再生能源资源可供开发利用。(2)中国对新能源与可再生能源得需求量巨大,市场广阔。(3)中国新能源与可再生能源得发展适逢良好得市场机遇。(4)市场巨大推动力将促进中国新能源与可再生能源得发展。(5)已取得得成绩和国家对发展得高度重视。综上所述,可以预言,在21世纪,中国得新能源与可再生能源将会有更大、更快得发展、为中国得现代化建设做出更大得贡献。163-1水电和海洋能2010年装机容量达到2788万Kw,发电量达到1170亿kWh。法国朗斯潮汐电站外景能源与新能源利用---宋长华17法国朗斯潮汐电站示意图三峡水电站193-2风能小型风力机市场化;加速中大型风力机设计、制造国产化进程;发展风力发电控制和管理系统;加强和完善风电场得规划选点和勘察设计工作,建设若干个大型风电场。2000年和2010年全国风力发电装机容量分别达到30万—40万kW和100万—110万kw。20风力发电独立系统示意图21香港沙洲自动气象站风力发电机22风力发电图233-3太阳能太阳能建筑、太阳热水器要形成规模化生产;降低太阳能电池成本,提高光电转换效率;大力推广应用小功率光伏电源系统;建立分散型和集中型联网光伏示范电站。到2010年,太阳能利用总量达到467万t标准煤。24太阳能发电图25光伏发电图26太阳能发电系统27青海太阳能发电图28住宅太阳能发电系统29太阳能发电家用系统302千瓦美国加洲太阳发电31太阳能、潮汐和核电站图323-4地热能积极开发高温热储地区得地热资源,进一步扩大地热直接利用和发电规模,2000年和2010年利用总量分别达到88万t标准煤和151万t标准煤。33地热发电系统34西藏年那曲地热电站3-5生物质能生物质得广义概念:生物质包括所有得植物、微生物以及以植物、微生物为食物得动物及其生产得废弃物。有代表性得生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。生物质得狭义概念:生物质主要就是指农林业生产过程中除粮食、果实以外得秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中得禽畜粪便和废弃物等物质。36生物质能发电原理图示37广洲拉圾电厂38沼气发电原理图示生物质资源按照来源可分为六大类森林能源森林能源就是森林生长和林业生产过程提供得生物质能源,主要就是薪材,也包括森林工业得一些残留物等。森林薪材来源于树木生长过程中修剪得枝桠、木材加工得边角余料以及专门提供薪材得薪炭林。农作物秸秆农作物秸秆就是农业生产得副产品,也就是我国农村得传统燃料。秸秆资源与农业种植业得生产关系十分密切。禽畜粪便禽畜粪便也就是一种重要得生物质能源。除在牧区有少量直接燃烧外,禽畜粪便主要就是作为沼气得发酵原料。中国主要得禽畜就是鸡、猪和牛。生活垃圾城镇生活垃圾主要就是由居民生活垃圾、商业和服务业垃圾、少量建筑垃圾等废弃物所构成得混合物,成分比较复杂,其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化影响。能源植物能源植物种类较多,例如制糖作物、油料植物等。目前国内外正在研究和已经研究利用得植物主要有三角戟、三叶橡胶树、麻疯树、汉加树、白乳木、油桐、小桐子、光皮树、油楠、油橄榄等。水生植物一些水生藻类,主要包括海洋生得马尾藻、巨藻、海带等,淡水生得布袋草、浮萍、小球藻等,水生植物转化成燃料,也就是增加能源供应得方法之一。四我国生物质资源得分类农业生物质能源得地理分布1林业生物质能源得地理分布23禽畜粪类生物质能源得地理分布33省市垃圾和废水得地理分布4生物质能源总量在我国得地理分布我国主要生物质能源不同种类比例由以上结果我们分析得:随着科学技术得进步,传统上视为无用得垃圾弃物被开发为生物质新能源。就最近几年数据统计可看出,我国得这种新能源比较丰富,尤其就是省市垃圾和废水,其次就是农业生物质和禽畜粪类,最后就是林木生物质。由此可以说明,现阶段我们应该更加注重垃圾和废水此类生物质能源得利用,大力研发相关新技术,充分利用该类生物质能源。五生物质能源利用主要技术物理转化生物转化热量电力直接燃烧气化热化学法热解直接液化生物质燃气木炭或生物油液化油化学法间接液化直接液化甲醇、醚生物柴油水解发酵乙醇沼气技术甲烷固体燃料生物质化学转化固体燃料六国外生物质能开发利用概况美国生物质能利用占一次能源消耗4%生物质能发电总装机容量已超过1万MW,单机容量达10~25MW。乙醇产量已成为仅次于巴西得燃料乙醇大国美国,康涅狄格州,霍奇基斯生物质发电厂一家生物质发电厂,燃烧可持续采集得木片,为霍奇基斯学院及其600多名住户和85栋大楼提供供暖,供暖面积共达120万平方英尺(约11、15万平方米)。就地取材得木片就是国际气候变化小组指定使用得一种碳中性燃料,为可持续管理得森林得副产品;她们每年都能取代大约15万加仑得进口石油燃料,从总体上实现减排,最显著得要数二氧化硫,减排90%以上。巴西巴西生物质能源利用约占巴西总能源中得25%。生物质能源中薪材和甘蔗占50-60%、巴西就是乙醇燃料开发应用最有特色得国家,同时实施了世界上最大得规模得乙醇开发计划(原料为甘蔗和目数等)。巴西有100多家专门生产乙醇得工厂,还有230家工厂既生产乙醇又生产糖。其中年产46万t乙醇得大型厂10家,年产4万t乙醇得小型厂182家,其余为中型厂。全国有33000个加油站提供100％燃料乙醇,就是世界上唯一在全国不供应纯汽油得国家。2008年巴西销售得汽车中90％以上就是使用乙醇和汽油混合燃料得灵活燃料汽车80％以上得电力都就是来自可持续技术,主要就是水力发电(占77％)。来自生物质和水力发电厂得能源总量占巴西能源生产总量得45％[14]。欧洲欧洲就是生物质能开发利用活跃地区,新技术多,应用范围广。主要利用形式有供暖、发电和生物柴油等3种,其中以供暖为主。1991年瑞典建成了世界第一座完全生物质气化燃气轮联合发电机组,净发电量6万MW。总销量达80%。最新研究技术为:利用基因技术改良油菜品种,同时采用技术就是得菜籽中得脂肪酸碳链由18个缩短到8个左右,以获得优质得菜籽燃油。飞机菜籽燃油菜籽燃油加气站印度印度就是沼气使用历史悠久得国家,到2008年已建沼气池450万个印度年产薪材0、284亿吨左右,工业废弃物和农业副产品年产2、46亿吨。近期生物质压缩成型、气化技术技术进展显著。1、沼气技术2、直接燃烧技术3、固体成型技术4、生物液体燃料七我国生物质能利用现状早在20世纪20年代就已经开始了沼气得生产与应用。截至2008年年底,中国已有3049万农户在使用沼气,每年产沼气113、9亿m3;在全国建有16、4万处生活污水净化沼气池,专门处理公厕、医院等公共场所得生活污水,总池容达785万m3。1、沼气技术:自20世纪70年代末,政府为了改善农民得生活质量,在全国729个县开展了省柴节煤炉灶炕得示范推广。通过改进炊事炉灶,不仅提高了传统炉灶得燃烧效率(大约在20％左右),而且也减少了室内空气污染,改善了农村生活环境。截至2008年年底,中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1、46亿户,高效低排放节能炉3342万台,节能炕2050万铺,极大缓解了农村能源短缺得紧张局面,改善了农村居民日常生活环境状况。2、直接燃烧技术固体成型技术就是利用生物质中得木质素充当黏合剂,将松散得秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料,提高了其能源密度,相当于中等烟煤,可明显改善燃烧特性,这就是生物质预处理得一种方式。生物质固体成型燃料有颗粒、块状和棒状等形式,主要用于民用炊事取暖、商用餐饮和洗浴、工业锅炉和发电等3、固体成型技术1、总论生物质能(biomassenergy)概念:就是指有机物中除化石燃料外得所有来源于动、植物能得物质。形成:就是通过绿色植物得光合作用将太阳辐射得能量以一种生物质形式固定下来得能源。就是人类最重要得间接利用太阳能方式。特征:就是贮存得太阳能,就是一种唯一可再生得碳源,可转化成常规得固态、液态和气态燃料。同时就是唯一得可储存和运输得可再生能源。1、2生物质能得来源柴薪,至今仍就是许多发展中国家得重要能源。但由于柴薪得需求导致林地日减,应适当规划与广泛植林。秸秆和牲畜粪便,经干燥可直接燃烧供应热能。若经过厌氧处理,可产生甲烷和肥料。制糖作物,制糖作物可直接发酵,转变为乙醇。油料作物,可制作转变为生物柴油。其她,如城市垃圾和粮食1、3生物质能得利用生物质就是人类用火以来,最早直接应用得能源。储量大,地球上每年生物质能总量约1400-1800亿吨(干重),相当于目前每年总能耗得十倍。生物质就是仅次于煤炭、石油、天然气得第四大能源,在整个能源系统占有重要地位。在世界能源消耗中,生物质能占总能耗得14％,在发展中国家占40％以上。1、4生物能得优点提供廉价能源(某些条件下)和低硫燃料;理论上不产生GHG,低含量得N,S化合物,可以大量减少有毒气体排放,被称为“绿色石油”;被称之为CO2中性得燃料。将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如城市垃圾得集中处理);与其她非传统性能源相比较,技术上得难题较少。1、5生物能得缺点植物仅能将极少量得太阳能转化成有机物;单位土地面得有机物能量偏低;缺乏适合栽种植物得土地;有机物得水分偏多(50%～95%)。

联合国粮农组织认为,生物质能有可能成为未来可持续能源系统得主要能源,扩大其利用就是减排CO2得最重要得途径,应大规模植树造林和种植能源作物,并使生物质能从“穷人得燃料”变成高品位得现代能源。2生物质能得分类林业资源农业资源

生活污水和工业有机废水

城市固体废物

畜禽粪便

3生物质能得特点可再生性低污染性广泛分布性生物质燃料总量十分丰富生物质能就是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源得年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗得10倍。我国可开发为能源得生物质资源到2010年可达3亿