生物質(zhì)能工程-復(fù)習(xí)大綱-2015上

1、生物質(zhì)能工程復(fù)習(xí)提綱1、什么是生物質(zhì)能源？2、什么是新能源和可再生能源？3、生物質(zhì)能是可再生的。雖然生物質(zhì)能是人類應(yīng)用很久的一種古老的能源，但在能源分類中將其劃為新 能源。4、生物質(zhì)：廣義上講，生物質(zhì)是各種生命體產(chǎn)生或構(gòu)成生命體的有機(jī)質(zhì)的總稱；5、生物質(zhì)所蘊(yùn)含的能量稱為 生物質(zhì)能。生物6、百度百科：生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。而所謂 質(zhì)能（Biomass Energy ），就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能 量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能

2、源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所 以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。7、生物質(zhì)能利用技術(shù)8、生物質(zhì)原料類型（1 ）按分布分：水生 和 陸生 生物，及其代謝產(chǎn)物；（2）按原料化學(xué)性質(zhì)分：糖類、淀粉、纖維素、脂類、烴類；（3）按原料來源分：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物、薪柴、農(nóng)林加工廢棄物、人畜糞污、工業(yè)有機(jī)廢棄物、能源植物。9、生物質(zhì)資源的特點(diǎn)（1） 環(huán)境污染小；（灰分、N、S含量低，C閉合循環(huán)。）（2）生物質(zhì)能蘊(yùn)藏量巨大、分布廣；（3 ）可再生；（4）能量密度低；(5) 重量輕、體積大，運(yùn)輸不便；(6 )易受風(fēng)雨雪火等外界因素影響，貯存不便；10、生物質(zhì)的化學(xué)組

3、成糖類和淀粉主要由葡萄糖單糖或多糖組成。11、生物質(zhì)燃料的熱值高位熱值：1kg生物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量； 氣化潛熱：水分在燃燒過程中變?yōu)檎羝?燃料中H燃燒時(shí)也生成水蒸汽)，吸收的熱量；低位熱值：高位熱值-氣化潛熱 計(jì)算生物質(zhì)發(fā)熱量，一般取 低位熱值。12、 農(nóng)作物資源估算是在農(nóng)作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，以草谷比計(jì)算。13、人畜糞便資源以人口數(shù)、畜禽存欄數(shù)、年平均排泄量為基礎(chǔ)進(jìn)行估算；并考慮成幼系數(shù)。14、纖維素類生物質(zhì)資源纖維素類生物質(zhì)資源主要由：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素構(gòu)成；植物細(xì)胞壁中的纖維素和木質(zhì)素通過共價(jià)鍵連接成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，纖維素束鑲嵌在其中。Cell vl14<ninHcmkvllul

4、16、農(nóng)作物秸稈：每年6-7億噸。秸稈焚燒存在的問題：效率低、環(huán)境污染、浪費(fèi)資源、影響交通；17、禽畜糞污我國(guó)主要禽畜糞污源為豬、牛、雞等規(guī)?；B(yǎng)殖。河北、山東、河南、四川等地資源量最多。近年來，畜禽養(yǎng)殖業(yè)逐步向規(guī)?；?、集約化發(fā)展。全國(guó)60%以上的養(yǎng)殖場(chǎng)糞污未經(jīng)處理直接排放，造成水體、土壤、空氣等嚴(yán)重污染，畜禽養(yǎng)殖糞污污染已成為我國(guó)第一大污染源。18、城市有機(jī)垃圾2001年我國(guó)生活垃圾清運(yùn)量 1.18億噸，2002年為1.37億噸；2010年，達(dá)到2.3億噸，2020年將達(dá) 到3.1億噸。城市生活垃圾的處理途徑：堆肥、填埋、焚燒、厭氧發(fā)酵、發(fā)電、養(yǎng)蚯蚓。19、工業(yè)有機(jī)廢棄物：分為工業(yè)有機(jī)固廢和

5、有機(jī)廢水兩類。主要來自木材加工、造紙、制糖、糧食加工等，包括木屑、樹皮、蔗渣、谷殼等。20、糖類原料資源：主要用來生產(chǎn)燃料乙醇。研究及應(yīng)用最多的為甘蔗等。(巴西)我國(guó)甘蔗主要分布在 云南、廣西、廣東，占全國(guó)產(chǎn)量90%以上。甜高粱(廣西)、甜菜、糖蜜廢水也是重要資源。22、能源植物的內(nèi)容廣義上講：光和效率高、生物量大，直接用于提供能源為目的的植物。通常包括：速生薪炭林、含糖或淀粉類植物、產(chǎn)油植物，可供發(fā)酵或產(chǎn)油的藻類及其他植物等。23、按植物中主要物質(zhì)化學(xué)類別分：(1 )糖類能源植物；(2) 淀粉類能源植物；(3) 纖維素類能源植物；(4) 油料能源植物；( 5)烴類能源植物； (續(xù)隨子、綠玉樹

6、等)24、光合作用 光合作用的初產(chǎn)物為葡萄糖，生物質(zhì)是初產(chǎn)物及其各類衍生物的總稱，包括：糖類、淀粉、纖維素、 半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、脂肪等；(1) 光合作用機(jī)理6CO2+3H2O+ 太陽能t t C6H6O5+O2T t n (C6H6O5 )(生物質(zhì))( 2)生物質(zhì)能原理用則是其逆過程：n (C6H 6O5 )(生物質(zhì)) t t t CO2+H 2O+ 能量26、重要能源植物( 1)甜高粱；(2) 能源甘蔗、能源玉米；( 3 )油料植物( 4 )石油植物(5) 草本植物27、薪炭林28、生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)：(1) 含碳量較少；(2)含氫量稍多；( 3)含氧量多； ( 4)密度小。29、生物

7、質(zhì)燃料的燃燒過程：強(qiáng)烈的放熱化學(xué)反應(yīng)；燃料、熱量和空氣供給；連鎖反應(yīng)過程。 燃燒的基本類型： 表面燃燒、分解燃燒、蒸發(fā)燃燒；生物質(zhì)的燃燒過程可以分作： 預(yù)熱與干燥(水分蒸發(fā)) 、揮發(fā)分析出燃燒(木炭形成)和木炭(固定碳) 燃燒等階段；C的燃燒，根據(jù) O2量的不同，會(huì)產(chǎn)生下列 2種反應(yīng)：C+ O2=CO2+408.86kJ2C+ O2=2CO+246.45kJ當(dāng)溫度較高(超過 700 C)時(shí)，生成的 CO向外擴(kuò)散，遇 。2再燃燒：2CO+ O 2=2CO2+570.87kJ水煤氣(生物質(zhì)氣化)反應(yīng)：C+2H 2O=CO 2+2H2C+2H 2O=CO+H 2C+2H 2=CH 430、產(chǎn)生火焰的

8、燃燒分為兩個(gè)階段： 揮發(fā)分析出燃燒和固定碳燃燒， 前者約占燃燒時(shí)間 10%，后者占 90%； 生物質(zhì)燃料在燃燒過程種的特點(diǎn)：(1) 生物質(zhì)燃料密度小，結(jié)構(gòu)比較松散，揮發(fā)分含量高。在生物質(zhì)燃燒過程中，若空氣供應(yīng)不當(dāng)，揮 發(fā)分就會(huì)不被燃盡而排出；( 2)含水量高且多變，熱值低，爐前熱值變化快，燃燒組織困難；(3) 揮發(fā)分高，且析出溫度低、析出過程迅速，燃燒組織需與之適應(yīng)；(4) 生物質(zhì)著火容易，在揮發(fā)分燃盡后，燃料剩余物為焦炭，氣流運(yùn)動(dòng)會(huì)將炭粒帶入煙道，且固定碳受到灰分包裹，燃燒較難，因此在固定碳燃燒階段，氣流不宜太強(qiáng)；(5) 不論生物質(zhì)的來源于草本還是林木，其熱解后的組成成分基本一致； ( 6)

9、堿金屬和氯腐蝕問題突出。32、省柴灶的特點(diǎn)a、設(shè)有灶算與灰室；b、設(shè)有可關(guān)的灶門；c、燃料離鍋底近，吊火高度小(1216cm);d、有攔火圈與回?zé)煹?；e、增加灶體保溫措施。33、舊式炕的改進(jìn)(1 )改變炕洞的形式，讓煙氣在炕洞中迂回流動(dòng)；(2) 盡可能減少支撐炕面的炕洞中磚的數(shù)量。37、生物質(zhì)成型原料主要有：鋸末、木屑、稻殼、秸稈等纖維素類原料；纖維素類生物質(zhì)包含：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素(占植物體成分2/3以上)。純纖維素程白色，密度 1.51.56g/cm3，比熱0.320.33kJ/ (kgK);半纖維素，穿插于纖維素和木質(zhì)素之間，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，酸性、加熱條件下能發(fā)生水解，產(chǎn)物為單糖；木質(zhì)素

10、，是一類以苯基丙烷為骨架，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定形高分子化合物，不同植物木質(zhì)素含量、 組成不盡相同。木質(zhì)素不易溶于水及任何有機(jī)溶劑，非晶體，沒有熔點(diǎn)，70110 C左右軟化，黏合力增加，此；200300 C時(shí)軟化程度加劇，施加一定壓力，無需黏結(jié)劑，即可得到與擠壓模具形狀一致的成 型燃料。38、生物質(zhì)成型的原理(1) 一般植物在10%左右以下含水率時(shí)，需施加較大的壓力，使其非彈性或黏彈性的纖維分子之間 相互纏繞、膠合，進(jìn)而固化成型；(2) 對(duì)于木質(zhì)素等黏彈性組分含量較高的原料，若溫度達(dá)到木質(zhì)素的軟化點(diǎn)，則可施加一定的壓力,制備成型燃料；(3) 被粉碎的生物質(zhì)粒子，在外力和黏結(jié)劑的作用下，重新組合成具

11、有一定形狀的生物質(zhì)成型塊。39、壓縮成型的工藝類型根據(jù)主要工藝特征的差別，可劃分為濕壓成型、熱壓成型、炭化成型三種基本類型；(1)濕壓成型生物質(zhì)原料浸水或噴水加黏結(jié)劑、攪拌壓縮成型烘干濕壓成型燃料塊密度較低，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，但部件磨損較快，烘干費(fèi)用高，且多數(shù)產(chǎn)品燃燒性 能較差。(2 )熱壓成型生物質(zhì)原料-干燥混合擠壓成型A冷卻包裝熱壓成型機(jī)械主要有：螺旋擠壓成型機(jī)、機(jī)械(液壓)驅(qū)動(dòng)活塞式成型機(jī)，如圖5-4、圖5-5；(3) 炭化成型工藝首先將生物質(zhì)原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏結(jié)劑擠壓成型；若不使用黏結(jié)劑，成型 燃料容易破損、開裂；40、生物質(zhì)成型常用黏結(jié)劑為了使成型塊在運(yùn)輸儲(chǔ)存和

12、使用時(shí)不致破損、開裂，并具有良好的燃燒性能，理想的黏結(jié)劑必須能 夠保證成型塊具有足夠的強(qiáng)度和抗潮解性，并且在燃燒時(shí)不產(chǎn)生煙塵和異味，最好黏結(jié)劑本身也可以燃 燒。常用的黏結(jié)劑分無機(jī)、有機(jī)和纖維類三種；無機(jī)的包括：水泥、黏土、水玻璃等(灰分增大，熱值降低)；有機(jī)的包括：焦油、瀝青、糖漿(30% )、樹脂、淀粉(4%)等，有異味。纖維類包括：廢紙漿、水解木纖維等工業(yè)廢棄物。41、生物質(zhì)壓縮成型及炭化工藝類型濕壓成型干燥低密度成型塊生物質(zhì)原料42、生物質(zhì)壓縮成型工藝流程生物質(zhì)收集¥預(yù)壓脫水包裝儲(chǔ)運(yùn)43、國(guó)內(nèi)外常見的成型機(jī)技術(shù)主要包括三大類： 螺旋擠壓技術(shù)、活塞沖壓技術(shù)、壓輥式成型技術(shù)。44、

13、成型生物質(zhì)燃料的物理特性及燃燒性能（1）密度提高幾倍乃至幾十倍，至1.11.4t/m3，形狀規(guī)則，便于儲(chǔ)存運(yùn)輸（2）熱值：1630020900kJ/kg ；（3）強(qiáng)度軸向壓縮最大破壞載荷可達(dá)幾噸至十幾噸，橫向壓縮最大破壞載荷為0.260.98t，與生物質(zhì)原料相比,強(qiáng)度大幅提高。（4）吸濕性無論哪種生物質(zhì)成型燃料都不能直接和水接觸，否則會(huì)很快膨脹、軟化、松散。（5）燃燒性能a成型燃料密度大，從而限制了揮發(fā)物的逸出速度，延長(zhǎng)了揮發(fā)物的燃燒時(shí)間；b、成型燃料質(zhì)地密實(shí)，炭燃燒更加完全充分；c、整個(gè)燃燒過程 02的供應(yīng)趨于平衡，燃燒效率高，過程穩(wěn)定；45、影響生物質(zhì)成型燃料制備的主要因素（1）原料含水率

14、過高則加熱時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣，造成表面開裂，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生爆鳴；太低時(shí)因水分對(duì)木質(zhì)素具有 軟化、塑化的作用，則生物質(zhì)難以成型。原料含水率對(duì)成型的影響，一般在612%。（2）成型溫度溫度對(duì)不同物料成型的影響，木屑240260C，秸稈220260 C;（3）原料種類（4）原料粒度粒徑越小，形變?cè)酱?，越有利于壓縮，通常要求原料粒徑小于5mm（5）成型壓力與模具尺寸46、乙醇的理化性質(zhì)做燃料是稱為燃料乙醇，分子式：C2H5OH，CH2CH3OH，偏酸；無色，透明，易流動(dòng)，具有獨(dú)特醇香，辛辣，刺激性強(qiáng)，易揮發(fā)，易燃燒，可與水互溶，爆炸極限3.5%18% （體積分?jǐn)?shù)）;相對(duì)密度0.79,沸點(diǎn)78.3 C,凝固點(diǎn)

15、-130 C,燃點(diǎn)424 C,高位熱值 26780kJ/kg;根據(jù)濃度和雜質(zhì)含量高低，可分為4種類型：1、高純度乙醇，濃度96.2%，中性，無雜質(zhì)，國(guó)防、電子、試劑；2、精餾乙醇，濃度95.5%，雜質(zhì)少，國(guó)防、化工；3、醫(yī)藥乙醇，濃度95%，雜質(zhì)少，醫(yī)藥及酒類生產(chǎn)；4、工業(yè)乙醇，濃度達(dá)到 95%，無其他要求，燃料，稀釋劑；47、乙醇的用途1、化學(xué)工業(yè)：重要的化工品原料，用來制造合成橡膠、冰醋酸、乙醚、有機(jī)酸、酯類等；2、國(guó)防工業(yè)：參與制造炸藥、雷汞；3、農(nóng)業(yè)：用于制造農(nóng)藥；4、醫(yī)藥工業(yè)：醫(yī)療消毒、藥劑生產(chǎn)；5、溶劑工業(yè)：常用的有機(jī)溶劑，廣泛用于香料、燃料、樹脂、油漆等生產(chǎn)；6、食品工業(yè)：配制、

16、加工多種飲料酒；7、燃料工業(yè)：工業(yè)鍋爐燃料；作為汽油添加劑，或部分替代汽油，供發(fā)動(dòng)機(jī)使用；48、乙醇生產(chǎn)的主要方法乙醇生產(chǎn)的方法可概括為兩大類：發(fā)酵法和化學(xué)合成法；燃料乙醇生產(chǎn)以發(fā)酵法為主；（1 ）發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇：利用微生物，主要是酵母菌，在無氧條件下將糖類、淀粉類或纖維素類物質(zhì)轉(zhuǎn)化 為乙醇的過程。根據(jù)發(fā)酵原料不同，發(fā)酵法又可分為：淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇、糖質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇、纖維素類原料生 產(chǎn)乙醇、工業(yè)廢液生產(chǎn)乙醇；纖維素淀粉（多糖）糖類 乙醇（2）化學(xué)合成法生產(chǎn)乙醇用石油裂解產(chǎn)生乙烯合成，有乙烯直接水合法、硫酸吸附法和乙炔法； CH2=CH2+H2O C2H5OH49、用于乙醇生產(chǎn)的

17、主要原料（1）淀粉質(zhì)原料甘薯（又名地瓜、紅薯）、木薯、玉米（X）、馬鈴薯（土豆）、大麥（X）、小麥（X）、大米（X）、 高粱（X）；（2）糖質(zhì)原料甘蔗、甜菜、糖蜜；（3）纖維素類原料所有植物，是地球上最有潛力的燃料乙醇（生物質(zhì)能）資源；（4）其他原料紙漿廢液、淀粉渣、食品工業(yè)副產(chǎn)物（果皮、蔗渣等）。50、乙醇發(fā)酵的生化反應(yīng)過程1、水解反應(yīng)（1）淀粉原料的水解反應(yīng)（C6H10O5） n a -1 , 4-寡聚葡萄糖 * nC6H12O6 （葡萄糖）（2）纖維素類原料的水解反應(yīng)（C6H10O5） n （纖維素）3 -1, 4-寡聚葡萄糖 nC6H12O6 （葡萄糖）（C5H8O4） m （半纖維素

18、） mC6H12O6 （木糖）2、糖酵解乙醇發(fā)酵過程實(shí)質(zhì)上是酵母等乙醇發(fā)酵微生物在無氧條件下利用其特定酶系統(tǒng)所催化的一系列有 機(jī)質(zhì)分解代謝的生化反應(yīng)過程。反應(yīng)底物可以是糖類、有機(jī)酸或氨基酸，其中最重要的是糖類，包括五 碳糖和六碳糖。由葡萄糖降解為丙酮酸的過程稱為糖酵解，包括四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑和磷酸解酮酶途徑，其中 EMP途徑最重要，一般乙醇生產(chǎn)所用的酵母菌都以此途徑發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。51、乙醇發(fā)酵的微生物學(xué)基礎(chǔ)1、菌種的概念在發(fā)酵工業(yè)中，菌種的概念就是能夠在控制條件下，按工藝設(shè)計(jì)的速率和產(chǎn)量，轉(zhuǎn)化或生產(chǎn)設(shè)計(jì)產(chǎn) 品的某種微生物。與沼氣發(fā)酵不同，乙醇生產(chǎn)工藝過程中所采用的微生物

19、菌種是純培養(yǎng)菌種，也就是說水解和發(fā)酵兩 階段所使用的微生物都屬于單一菌種。乙醇工業(yè)常用的微生物主要有二種：一種是生產(chǎn)水解酶（淀粉酶或纖維素酶）的微生物，一般為霉 菌；另一種是乙醇發(fā)酵菌種，降解糖類生成乙醇，一般是酵母菌或細(xì)菌。2、淀粉酶生產(chǎn)淀粉原料乙醇生產(chǎn)采用的糖化劑主要是淀粉酶，是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)，俗稱 曲”；曲”又分為 麩曲和液體曲”生產(chǎn)淀粉酶微生物稱糖化菌，一般為曲霉菌。主要有米曲霉、黃曲霉、烏沙米曲霉、甘薯曲霉、黑 曲霉等；曲霉是好氧菌。3、纖維素酶生產(chǎn)大部分細(xì)菌不能分解晶體結(jié)構(gòu)的纖維素，但有些霉菌（如木霉），能分泌水解纖維素所需的全部酶，研究和應(yīng)用最多的是里氏綠色木霉。纖維素酶生產(chǎn)是

20、高度需氧的過程。4、乙醇發(fā)酵菌能進(jìn)行乙醇發(fā)酵的微生物種類很多，包括酵母菌、霉菌和細(xì)菌，其中最常用的是酵母菌。 酵母菌是一種兼性厭氧微生物，單細(xì)胞，以出芽繁殖為主，細(xì)胞形態(tài)有圓形、橢圓形或卵形。 乙醇發(fā)酵的一個(gè)重要問題就是選育具有優(yōu)良性能的酵母。酵母生長(zhǎng)適宜溫度 2835 C, pH5.05.552、乙醇發(fā)酵的工藝類型按發(fā)酵過程物料存在狀態(tài)，發(fā)酵法可分為固體發(fā)酵法、半固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法； 根據(jù)發(fā)酵醪液注入發(fā)酵罐方式不同，可分為間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式三種。目前，固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵在我國(guó)主要用于白酒生產(chǎn)，燃料乙醇現(xiàn)代大生產(chǎn)中多采用液體發(fā)酵。53、淀粉質(zhì)原料的乙醇生產(chǎn)基本工藝：54、原料粉碎破

21、壞植物組織，使淀粉從植物細(xì)胞中釋出。干粉碎 和 濕粉碎。粉碎機(jī)械。55、蒸煮糊化1、原理及作用淀粉是一種親水膠體，與水接觸，水就由滲透膜而進(jìn)入到淀粉顆粒里面，淀粉顆粒因吸水而膨脹，體積擴(kuò)大，重量增加，若將吸水后的淀粉加熱到6080 C,其體積會(huì)隨溫度的升高而膨脹到50100倍，此時(shí)分子間聯(lián)系削弱，淀粉顆粒分開，工藝上稱之為淀粉糊化。將淀粉質(zhì)原料在吸水后進(jìn)行高溫高壓蒸煮，目的是使植物組織和細(xì)胞徹底破裂，原料內(nèi)的淀粉 顆粒因吸水膨脹而破壞，使淀粉顆粒變成溶解狀態(tài)的糊液，易于受淀粉酶的作用，把淀粉水解成可發(fā)酵 的糖。另外，經(jīng)過高壓蒸煮，對(duì)微生物和雜菌也起到殺滅作用。2、 蒸煮糊化條件：150C,壓力

22、300600kPa,時(shí)間60120min，其能量消耗站乙醇生產(chǎn)總能耗的 2030%。3、蒸煮工藝：間歇蒸煮工藝、連續(xù)蒸煮工藝P230、P231.圖 7-10、圖 7-11.56、糖化工藝蒸煮醪不能直接被酵母菌利用發(fā)酵生成乙醇，必須進(jìn)行糖化，即將蒸煮醪中的淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性的糖。糖化過程所用的催化劑稱為糖化劑（曲）。我國(guó)多采用曲霉作為糖化劑，歐洲各國(guó)則多采用麥芽作為糖化劑。曲分為麩曲和液體曲。此外還有采用酶制劑（如：淀粉酶）做糖化劑。糖化工藝：蒸煮醪加水稀釋，加入糖化劑（曲，麩57%，液1520%）, 60 C, 2030min。57、乙醇發(fā)酵1、原理:酒精酵母C6H12O62C2H5OH+2C

23、O2乙醇發(fā)酵產(chǎn)物主要是 C2H5OH和C02,但同時(shí)也伴隨著產(chǎn)生 40多種發(fā)酵副產(chǎn)物，主要是醇、醛、 酸、酯4大類。58、乙醇發(fā)酵過程（1）前期發(fā)酵酵母菌繁殖增長(zhǎng)期，溫度一般不超過30 C,延續(xù)時(shí)間10h左右。（2）主發(fā)酵期12h酵母細(xì)胞大量形成，穩(wěn)定生長(zhǎng)，溫度最好3034 C,這是乙醇酵母最適宜生長(zhǎng)溫度，延續(xù)時(shí)間左右。（3）后發(fā)酵期醪液中糖分被消耗殆盡，溫度一般3032 C,延續(xù)時(shí)間按40h左右。實(shí)際生產(chǎn)過程中以上三個(gè)階段并沒有明顯的界限，并且隨著糖化劑種類、酵母菌性能、接種量、發(fā)酵 溫度等諸多因素的影響，均有實(shí)際變化。59、乙醇提取與精制1、原理發(fā)酵后醪液稱為熟醪，其主要成分是乙醇和水，同

24、時(shí)包括40多種雜質(zhì)。乙醇的沸點(diǎn) 78.3 C,水的沸點(diǎn)100 C,因此可利用蒸餾的方法將二者分離。2、設(shè)備蒸餾塔。3、無水乙醇的生產(chǎn)方法普通蒸餾的酒精，不能作為汽油替代燃料，必須脫水至酒精含量99.5%以上（無水乙醇），并加入改性劑才能作為燃料乙醇。（1 ）化學(xué)反應(yīng)脫水；加入生石灰（ CaO）、無水氯化鈣（CaCb ）、濃硫酸逆流吸附等；（2）分子分離脫水；A4型分子篩、半透膜 等；60、生物質(zhì)氣化的意義優(yōu)點(diǎn)：改變生物質(zhì)資源的存在相態(tài)；方便運(yùn)輸和利用；環(huán)保；改善農(nóng)村衛(wèi)生及環(huán)境狀況，提高農(nóng)民 生活水平；問題：安全；熱值低；政策及管理；61、生物質(zhì)氣化的原理4個(gè)反應(yīng)區(qū)：（以上吸式生物質(zhì)氣化爐為例）

25、生物質(zhì)原料從上部加入，氣化劑（空氣）從底部吹入， 氣化爐中參與反應(yīng)的原料自上而下分成干燥區(qū)，熱分解區(qū)（裂解區(qū)），還原區(qū)和氧化區(qū)。（1）氧化反應(yīng)空氣由氣化爐底部進(jìn)入，在經(jīng)過灰渣層時(shí)被加熱，繼而進(jìn)入氧化區(qū)，與熾熱的炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，生 成CO2，放出熱量。由于是限氧燃燒，氧氣的供給不充分，因而不完全燃燒反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，生成CO,同時(shí)放熱。氧化區(qū)溫度可達(dá) 1000-1200 C?？菏紵鼵十6 = CO2十408860J不完仝燃燒2C-+O?2CO+216447J（2）還原反應(yīng)該區(qū)已沒有氧氣存在，在氧化反應(yīng)中生成的 CO2在這里同炭及水蒸氣發(fā)生還原反應(yīng)，生成CO和H2。 由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，還原區(qū)的

26、溫度相應(yīng)降低，約為700900 Co還原區(qū)的主要產(chǎn)物為 CO、CO2和H2,這些熱氣體同在氧化區(qū)生成的部分熱氣體進(jìn)入上部的裂解區(qū)， 而沒有反應(yīng)完的炭則落入氧化區(qū)。CO十C = 2CO -162297JH.O+C臺(tái) CO+-H.-11B742J2H.O+C 二 C6+2Hr - 75186JH.O+CO = CO.+H：-43555JC4-2H. = CH4（3）裂解反應(yīng)在氧化區(qū)和還原區(qū)生成的熱氣體，在上行過程中經(jīng)過裂解層，將生物質(zhì)原料加熱，發(fā)生裂解反應(yīng)， 其中大部分的揮發(fā)分從固體中分離出去。由于裂解需要大量熱，在裂解區(qū)溫度已降到400600C。在裂解反應(yīng)中還有少量烴類物質(zhì)的產(chǎn)生。裂解區(qū)的主要產(chǎn)

27、物為C、H2、H20、CO、 CO2、CH4、焦油及其他烴類物質(zhì)等，這些熱氣體繼續(xù)上升，進(jìn)入到干燥區(qū)，而炭則進(jìn)入下面的還原區(qū)。CHnOin CO-FH2-hCO,+CH4 -FH.0（4）干燥反應(yīng)最上層為干燥區(qū)，從上面加入的物料直接進(jìn)入到干燥區(qū)，物料在這里同下面三個(gè)反應(yīng)區(qū)生成的熱氣 體產(chǎn)物進(jìn)行換熱，使原料中的水分蒸發(fā)出去，該層溫度為100300 C。干燥層的產(chǎn)物為干物料和水蒸氣，水蒸氣隨著下面的三個(gè)反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)熱排出氣化爐，而干物料則落入裂解區(qū)。CHiOiilxH.O CFiii0in+xH2O上吸式固定床氣化爐原理圖如下:氣體mr »sies!=-!i! sit -essB=r i!

28、aura5MFC8MFQ可罐覽體CCO>HCH4CO,等）還原層9DOT：m«f nr ?mi rsrD-HJOjC+H>D2C0 i3+CO12Q0P2C+O 2 t 2CO空宅62、生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類CO）、氫氣（H2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（C02）、氮?dú)猓∟2）、63、生物質(zhì)氣化氣的基本組成及特點(diǎn) 秸稈燃?xì)庵械闹饕煞钟幸谎趸迹?水分（H2O）烴類物質(zhì)及硫化氫等。特點(diǎn)：氮?dú)夂扛?、熱值較低、燃燒所需的理論空氣量較少、爆炸極限高。熱值一般在4200 7560KJ/m3之間，屬低熱值可燃?xì)狻?4、生物質(zhì)氣化的主要技術(shù)指標(biāo)（1）產(chǎn)氣率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量生物質(zhì)氣化所得的燃

29、氣體積。（2）氣化強(qiáng)度：氣化爐中單位橫截面積每小時(shí)氣化生物質(zhì)原料的量，或氣化爐中單位容積每小時(shí)氣化生 物質(zhì)原料的量。（3 ）氣化效率：又稱冷氣體熱效率，指單位重量生物質(zhì)原料氣化所得到的燃?xì)庠谕耆紵龝r(shí)放出的熱量 與氣化使用的生物質(zhì)原料發(fā)熱量之比，是衡量氣化設(shè)備工作效率的主要指標(biāo)。（4）總熱效率：表示所有直接加入到氣化過程中熱量的利用程度，即生成物的總能量于參與氣化的物質(zhì) 總能量之比。（5）燃?xì)鉄嶂担喝細(xì)獾臒嶂悼捎脷怏w燃料熱計(jì)測(cè)定。65、生物質(zhì)氣化設(shè)備及其分類氣化爐是氣化系統(tǒng)中的核心設(shè)備，常見的生物質(zhì)氣化爐按照原料的工作狀態(tài)可分為固定床和流化床 兩大類。詳細(xì)分類如下：66、固定床氣化爐（1）下吸

30、式固定床氣化爐其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定性好、可隨時(shí)開蓋添料、氣體中焦油經(jīng)過高溫喉管區(qū)時(shí)，一部 分被裂解為小分子永久性氣體，因此燃?xì)饨褂秃枯^低。其缺點(diǎn)是：抽出氣化氣時(shí)要耗費(fèi)較大的功率，燃?xì)庵谢曳侄?，出爐燃?xì)獾臏囟容^高，需要冷卻。5化剖（2）上吸式固定床氣化爐其優(yōu)點(diǎn)是：向下流動(dòng)的原料被向上流動(dòng)的熱氣體烘干、裂解，從而大大提高了爐具的熱效率，并且熱分解層和干燥層對(duì)氣化氣有一定的過濾作用。其缺點(diǎn)是：添料不方便；氣化氣中含焦油較多。-："熱分解層z 貳室.-(3) 3、平(側(cè))吸式固定床氣化爐其特點(diǎn)是：氣化劑在爐內(nèi)停留時(shí)間短，出爐燃?xì)獾暮兄T如氣化劑等雜質(zhì)，焦油灰分含量大。爐體 中心

31、溫度高，容易造成結(jié)塊，它主要用于木炭氣化。燃?xì)?7、流化床氣化爐流化床氣化爐用于氣化具有一定粒度的固體燃料，當(dāng)氣化劑以一定流速度吹入后，燃料顆粒之間的 微細(xì)顆粒之間會(huì)產(chǎn)生分離現(xiàn)象，全部微細(xì)顆粒被吹起而懸浮于氣流之中而不被吹出，物料顆粒和氣化劑 充分接觸，在爐內(nèi)呈 沸騰”燃燒狀態(tài)。流化床氣化反應(yīng)速度快，氣化強(qiáng)度高，氣化效率高，適用于大型氣化系統(tǒng)。爐內(nèi)反應(yīng)均勻一致，反 應(yīng)溫度為700-850 C,不能保證焦油的裂解溫度，產(chǎn)出氣中焦油含量較高，凈化設(shè)備投資較多。(1) 鼓泡式流化床氣化爐(Bubbling beg gasifier )最簡(jiǎn)單的流化床氣化爐，生物質(zhì)原料在分布板上被直接輸送到熾熱的沙床中

32、分解成炭和揮發(fā)分，氣化劑從底部吹入，生成的氣化燃?xì)庵薪褂秃恳话?-3g/m3 ,可通過調(diào)節(jié)氣化劑的量控制流化床溫度及產(chǎn)氣率。鼓泡床適用于顆粒較大的生物質(zhì)原料，但存在飛灰和炭粒夾帶嚴(yán)重、運(yùn)行費(fèi)用較大等問題，僅適合 于大中型氣化系統(tǒng)PtV匕燃?xì)?g A' ： ' L r-J蚪珞茲鳳粒矗刼眞（2）循環(huán)流化床氣化爐與鼓泡床相比，流化速度較高，使產(chǎn)出燃?xì)庵泻罅抗腆w顆粒，在燃?xì)獬隹谛柙O(shè)旋風(fēng)分離器或?yàn)V袋 分離器。一般生物質(zhì)氣化所需的空氣量?jī)H為完全燃燒時(shí)的20-30%，所以為保持較高流化速度，一方面氣化器相對(duì)截面不能太大，另一方面要求生物質(zhì)顆粒直徑較小。該床是目前商業(yè)化應(yīng)用最多的流化床氣化

33、器。（3）雙流床氣化爐由一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器兩部分組成。一級(jí)反應(yīng)器中，生物質(zhì)原料發(fā)生熱分解，生成的可燃?xì)膺M(jìn)入后續(xù)凈化系統(tǒng)，固體炭粒作為原料進(jìn)入第二級(jí)反應(yīng)器中；在第二級(jí)反應(yīng)器中炭粒進(jìn)行氧化燃燒，使床層升溫，經(jīng)過加溫的高溫惰性流化介質(zhì)（沙子），通過腳管回到第一級(jí)反應(yīng)器，保證第一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分解氣化所需熱源和床料濃度。雙流床將燃燒和氣化過程分開進(jìn)行，效率較高。但其中兩床間有足夠穩(wěn)定的物料循環(huán)量以保證有足 夠連續(xù)的熱量供給是其技術(shù)關(guān)鍵及難點(diǎn)。68、生物質(zhì)氣化過程的影響因素（1 ）原料的氣化特性生物質(zhì)原料揮發(fā)分高、固定碳低；（煤20%: 60%，生物質(zhì)70% : 30%）;生物質(zhì)炭的反應(yīng)性高；較低溫度即

34、可以較快速度氣化反應(yīng)。如815 C, 2MPa , 7min生物質(zhì)即可80%氣化，而褐煤幾乎沒有反應(yīng)；生物質(zhì)氣化灰分少（除稻殼外一般小于3%）,且灰分不易粘結(jié)；含硫量低（一般小于 0.2% ）；原料的粒度及粒度分布；（2）氣化過程的操作條件氣化溫度、反應(yīng)壓力、物料特性、催化劑等都是影響氣化過程的主要因素。（3）氣化反應(yīng)器的構(gòu)造69、焦油的成分、危害及去除方法生物質(zhì)氣化焦油組成十分復(fù)雜，有100多種物質(zhì)，主要為苯（5%以上含量物質(zhì)有：苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚、茚）的衍生物和多環(huán)芳烴（ PAHs）危害：降低氣化效率，焦油能量占?xì)饣偰芰康?-15% ;堵塞管道；1）噴淋法。在噴淋塔中將水與

35、氣化燃?xì)饨佑|，去除焦油?？稍谌萜髦醒b入玉米芯填充物，起到過濾的作用。此法集除塵、除焦和冷卻3項(xiàng)功能于一體，是中小型氣化系統(tǒng)采用較多的一項(xiàng)技術(shù)。主要缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生含有焦油的廢水，造成能量的浪費(fèi)和二次污染。2）機(jī)械法；離心分離。3） 鼓泡水浴法。用稀堿（NaOH ）溶液，對(duì)于去除燃?xì)獾慕褂陀休^好效果。4）干式過濾法。在容器內(nèi)添放粉碎的玉米芯、木屑、谷殼或炭粒，讓燃?xì)鈴闹写┻^，或讓燃?xì)馔ㄟ^ 陶瓷過濾芯，具有較好的焦油去除效果，但主要缺點(diǎn)是需要經(jīng)常更換過濾材料，而且部分過濾材料如活 性炭成本較高。過濾焦油后，一定要把這些材料用于氣化。5）靜電除焦法。首先在高壓靜電下將生物質(zhì)氣化燃?xì)怆婋x，使焦油小液滴帶上

36、電荷，小液滴聚合在一起形成大液滴，在重力作用下從燃?xì)夥蛛x出來。靜電除焦效率較高，一般可超過90%以上，缺點(diǎn)是能耗高，可操作性不強(qiáng)。6） 催化裂解法。與石油催化理解原理類似， 利用木炭、白云石、鎳基催化劑等催化劑的作用， 在800 900 C發(fā)生熱解反應(yīng)，效率達(dá) 99%以上。催化裂解的產(chǎn)物為可燃?xì)怏w，可直接利用，避免了二次污染，是較有發(fā)展前途的技術(shù)。70、生物質(zhì)氣化集中供氣工程工藝流程71、生物質(zhì)氣化發(fā)電的流程 生物質(zhì)氣化發(fā)電主要包括三個(gè)步驟：（1）生物質(zhì)原料熱解氣化，穩(wěn)定、高效的供給。（2 ）氣體凈化。去除灰分、焦炭和焦油等雜質(zhì)，保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。（3）燃?xì)獍l(fā)電。工藝流程示意圖科稈粉

37、碎成型成型秸桿奩72、植物油/動(dòng)物油的用途：食用（直接食用、食品加工）、潤(rùn)滑、制皂、制造油漆、防腐、密封、醫(yī)用73、 生物柴油的概念：是以各種可再生油脂（包括動(dòng)物及植物油、微生物油脂、餐飲廢油等）為原料， 經(jīng)過一系列加工處理而生產(chǎn)出的脂肪酸甲酯類燃料，是良好的石化柴油替代品。74、 植物油可以直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，1895年Rudlf Diesel發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)，1900年巴黎博覽會(huì)第一次展示 時(shí)使用花生油作為燃料。但直接以植物油作為燃料，存在黏度高、十六烷值（CN ）低、揮發(fā)性差、積炭、結(jié)焦等缺點(diǎn)。75、植物油的理化性質(zhì)（1）植物油脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)植物油的來源是存在于植物生物器內(nèi)的油脂，主要成分是偶碳原子的高級(jí)脂肪酸甘油酯，習(xí)慣上把 常溫液態(tài)、脂肪酸鏈上存在不飽和碳鍵的甘油酯稱為油，常溫為固態(tài)、碳鏈為飽和鍵的稱為脂。其化學(xué) 結(jié)構(gòu)為：K ! OCH>R2-CO-CHR3-C<JCH2（2）植物油的燃料特性a、熱值按重量計(jì)一般為