生物質(zhì)能利用技術(shù)

生物質(zhì)能利用技術(shù)第1頁/共24頁生物質(zhì)能利用技術(shù)第一節(jié)生物質(zhì)能簡介第二節(jié)生物質(zhì)能的分類第三節(jié)生物質(zhì)能的特點第四節(jié)生物質(zhì)能的利用技術(shù)第五節(jié)生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀第六節(jié)生物質(zhì)能的原則第2頁/共24頁1.1生物質(zhì)能簡介生物質(zhì)能（biomassenergy）概念：是指有機物中除化石燃料外的所有來源于動、植物能的物質(zhì)。形成：是通過綠色植物的光合作用將太陽輻射的能量以一種生物質(zhì)形式固定下來的能源。是人類最重要的間接利用太陽能方式。特征：是貯存的太陽能，是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。同時是唯一的可儲存和運輸?shù)目稍偕茉?。?頁/共24頁1.2生物質(zhì)能的來源柴薪，至今仍是許多發(fā)展中國家的重要能源。但由于柴薪的需求導(dǎo)致林地日減，應(yīng)適當(dāng)規(guī)劃與廣泛植林。秸稈和牲畜糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若經(jīng)過厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。制糖作物，制糖作物可直接發(fā)酵，轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖?。油料作物，可制作轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼?。其它，如城市垃圾和糧食第4頁/共24頁1.3生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)是人類用火以來，最早直接應(yīng)用的能源。儲量大，地球上每年生物質(zhì)能總量約1400-1800億噸(干重），相當(dāng)于目前每年總能耗的十倍。生物質(zhì)是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在整個能源系統(tǒng)占有重要地位。在世界能源消耗中，生物質(zhì)能占總能耗的14％，在發(fā)展中國家占40％以上。第5頁/共24頁1.4生物能的優(yōu)點提供廉價能源(某些條件下)和低硫燃料；理論上不產(chǎn)生GHG，低含量的N，S化合物，可以大量減少有毒氣體排放，被稱為“綠色石油”；被稱之為CO2中性的燃料。將有機物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如城市垃圾的集中處理)；與其它非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少。第6頁/共24頁1.5生物能的缺點植物僅能將極少量的太陽能轉(zhuǎn)化成有機物；單位土地面的有機物能量偏低；缺乏適合栽種植物的土地；有機物的水分偏多(50%～95%)。

第7頁/共24頁聯(lián)合國糧農(nóng)組織認為，生物質(zhì)能有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的主要能源，擴大其利用是減排CO2的最重要的途徑，應(yīng)大規(guī)模植樹造林和種植能源作物，并使生物質(zhì)能從“窮人的燃料”變成高品位的現(xiàn)代能源。第8頁/共24頁2生物質(zhì)能的分類林業(yè)資源農(nóng)業(yè)資源

生活污水和工業(yè)有機廢水

城市固體廢物

畜禽糞便

第9頁/共24頁3生物質(zhì)能的特點可再生性低污染性廣泛分布性生物質(zhì)燃料總量十分豐富生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000～1250億噸生物質(zhì);海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。我國可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達3億噸。

第10頁/共24頁4生物質(zhì)能的利用技術(shù)生物質(zhì)能的利用技術(shù)大體上分為直接燃燒技術(shù)、物化轉(zhuǎn)化技術(shù)、生化轉(zhuǎn)化技術(shù)和植物油技術(shù)四大類，各類技術(shù)又包含了不同的子技術(shù)。第11頁/共24頁4.1直接燃燒技術(shù)直接燃燒大致可分四種情況：（1）爐灶燃燒；（2）鍋爐燃燒；（3）垃圾焚燒；（4）固型燃料燃燒。直接燃燒煙塵大，熱效率低，能源浪費大。第12頁/共24頁生物質(zhì)直接燃燒利用所面臨的問題主要有體積密度和能量密度低。由此造成運輸、儲存費用都相對較高，一般認為生物質(zhì)的利用半徑僅為80～120km，這大大限制了生物質(zhì)能的有效利用。提高生物質(zhì)的體積、能量密度是生物質(zhì)直接利用的重要研究方向。目前采用的主要技術(shù)有打包、制作生物質(zhì)高壓成型塊以及制作生物質(zhì)焦碳。第13頁/共24頁4.2物化轉(zhuǎn)換技術(shù)物化轉(zhuǎn)換技術(shù)包括三方面：（1）干餾技術(shù)；（2）氣化制生物質(zhì)燃氣；（3）熱解制生物質(zhì)油。第14頁/共24頁生物質(zhì)氣化技術(shù)是指將生物質(zhì)在高溫下部分氧化轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過程。該過程是直接向生物質(zhì)通氣化劑(空氣、氧氣或水蒸汽)，生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細怏w。生物質(zhì)與煤相比，揮發(fā)分含量高，灰分含量少，固定碳含量雖少但活性卻比煤的高許多。因此，生物質(zhì)通過氣化之后加以利用，比煤氣化后再利用的效果要好。第15頁/共24頁4.3生化轉(zhuǎn)換技術(shù)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是以厭氧消化制取沼氣和特種酶技術(shù)催化制氫為主。第16頁/共24頁沼氣化技術(shù)循環(huán)經(jīng)濟有機污染物沼氣技術(shù)肥料沼氣第17頁/共24頁戶用沼氣1958年，毛主席提出“要好好推廣沼氣”，引起全國范圍內(nèi)沼氣建設(shè)熱潮，由于技術(shù)不成熟和采取群眾運動的方式，此項活動曇花一現(xiàn)。為緩解農(nóng)村日益突出的生活用能矛盾，70年代初又開始興辦沼氣，仍然沒能推廣。第18頁/共24頁5.1國內(nèi)利用生物質(zhì)能的現(xiàn)狀2006年底全國已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口，生活污水凈化沼氣池14萬處，畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處，年產(chǎn)沼氣約90億立方米，為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質(zhì)生活燃料。

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)燃氣。2006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)燃氣2,000萬立方米。

第19頁/共24頁5.2國外利用生物質(zhì)能的現(xiàn)狀和技術(shù)展望生物質(zhì)能是丹麥主要的可再生能源，2000年丹麥生物質(zhì)能約占全國可再生能源的85%，作為世界風(fēng)力機主要的供應(yīng)者，其風(fēng)能只占10%。法國將生物質(zhì)能甲酯化后和柴油并用以替代石油德國除了大力發(fā)展風(fēng)電外還十分重視利用人工沼氣，對垃圾填埋場沼氣加以充分利用。古巴盛產(chǎn)甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃燒發(fā)電。巴西利用甘蔗制糖殘渣轉(zhuǎn)化制造乙醇。美國注重玉米制取乙醇的技術(shù)應(yīng)用。第20頁/共24頁6生物質(zhì)能利用的原則生物質(zhì)能應(yīng)是農(nóng)村的主要能源。不應(yīng)把集中開采的煤分散到農(nóng)村作低效、高污染的應(yīng)用，而把原來高度分散的生物質(zhì)能“費大力氣