生物质能利用技术

1、4/30/20211 生物质能利用新技术 生物质能利用技术 第一节 生物质能简介 第二节 生物质能的分类 第三节 生物质能的特点 第四节 生物质能的利用技术 第五节 生物质能的利用现状 第六节 生物质能的原则 1.1 生物质能简介 生物质能 （biomass energy） 概念：是指有机物中除化石燃料外的所有来源 于动、植物能的物质。 形成：是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射 的能量以一种生物质形式固定下来的能源。是 人类最重要的间接利用太阳能方式。 特征：是贮存的太阳能，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。 同时是唯一的可储存和运输的可再生能源。 1.2 生物质能

2、的来源 柴薪，至今仍是许多发展中国家的重要能源。但 由于柴薪的需求导致林地日减，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。 其它，如城市垃圾和粮食 1.3 生物质能的利用 生物质是人类用火以来，最早直接应用的能源。 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的十倍。 生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能 源，在整个能源系统占有重要地位。 在世界能源消耗中，生物质能占总能耗的14， 在发展中国家占40以上。

3、 1.4 生物能的优点 提供廉价能源(某些条件下)和低硫燃料； 理论上不产生GHG，低含量的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中性的燃料。 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如城市垃圾 的集中处理)； 与其它非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 1.5 生物能的缺点 植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物； 单位土地面的有机物能量偏低； 缺乏适合栽种植物的土地； 有机物的水分偏多(50%95%) 。 联合国粮农组织认为，生物质能有可能成为未 来可持续能源系统的主要能源，扩大其利用是 减排CO2的最重要的途径，应大规模植树造林 和种植能源作物，并使生

4、物质能从“穷人的燃 料”变成高品位的现代能源。 2 生物质能的分类 林业资源林业资源 农业资源农业资源 生活污水和工业有机废水生活污水和工业有机废水 城市固体废物城市固体废物 畜禽粪便畜禽粪便 3 生物质能的特点 可再生性 低污染性 广泛分布性 生物质燃料总量十分丰富 生物质能是世界第四大生物质能是世界第四大 能源能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家 估算估算,地球陆地每年生产地球陆地每年生产10001250亿吨生物质亿吨生物质; 海洋年生产海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生亿吨生物质。生物质能源的年生 产量远远超过全世界总能源需求量产量

5、远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世相当于目前世 界总能耗的界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资倍。我国可开发为能源的生物质资 源到源到2010年可达年可达3亿吨。亿吨。 4 生物质能的利用技术 生物质能的利用技术大体上分为直接燃烧技术、 物化转化技术、生化转化技术和植物油技术四大 类，各类技术又包含了不同的子技术。 4.1 直接燃烧技术 直接燃烧大致可分四种情况： （1）炉灶燃烧； （2）锅炉燃烧； （3）垃圾焚烧； （4）固型燃料燃烧。 直接燃烧烟尘大，热效率低，能源浪费大。 生物质直接燃烧利用所面临的问题主要有体积密 度和能量密度低。 由此造成运输、储存费用都相对较高，一般认

6、为 生物质的利用半径仅为80120 km，这大大限制 了生物质能的有效利用。 提高生物质的体积、能量密度是生物质直接利用 的重要研究方向。目前采用的主要技术有打包、 制作生物质高压成型块以及制作生物质焦碳。 4.2 物化转换技术 物化转换技术包括三方面： （1）干馏技术； （2）气化制生物质燃气； （3）热解制生物质油。 生物质气化技术 是指将生物质在高温下部分氧化转化为气体燃 料的热化学过程。 该过程是直接向生物质通气化剂(空气、氧气或 水蒸汽)，生物质在缺氧的条件下转变为小分子 可燃气体。 生物质与煤相比，挥发分含量高，灰分含量少， 固定碳含量虽少但活性却比煤的高许多。因此， 生物质通过气

7、化之后加以利用，比煤气化后再 利用的效果要好。 4.3 生化转换技术 生物化学转换技术主要是以厌氧消化制取沼气和 特种酶技术催化制氢为主。 沼气化技术沼气化技术 循环经济循环经济 有机有机 污染物污染物 沼气沼气 技术技术 肥料肥料 沼气沼气 户用沼气户用沼气 1958年，毛主席提出“要好 好推广沼气”，引起全国范 围内沼气建设热潮，由于技 术不成熟和采取群众运动的 方式，此项活动昙花一现。 为缓解农村日益突出的生活 用能矛盾，70年代初又开始 兴办沼气，仍然没能推广。 5.1 国内利用生物质能的现状 2006年底全国已经建设农村户用沼气池年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，万口， 生

8、活污水净化沼气池生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业万处，畜禽养殖场和工业 废水沼气工程废水沼气工程2,000多处，年产沼气约多处，年产沼气约90亿立方亿立方 米，为近米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。万农村人口提供了优质生活燃料。 中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以 秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006 年用于木材和农副产品烘干的有年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇多台，村镇 级秸秆气化集中供气系统近级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物处，年生产生物 质燃气质燃气2,000万立方米。万立方米。 5.2 国外利用生物质能的现状和技术展望 生物质能是丹麦主要的可再生能源，2000年丹 麦生物质能约占全国可再生能源的85%，作为 世界风力机主要的供应者，其风能只占10% 。 法国将生物质能甲酯化后和柴油并用以替代石 油 德国除了大力发展风电外还十分重视利用人工 沼气，对垃圾填埋场沼气加以充分利用。 古巴盛产甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃烧发电。 巴西利用甘蔗制糖残渣转化制造乙醇。 美国注重玉米制取乙醇的技术应用。 6 生物质能利用的原则 生物质能应是农村的主要能源。 不应把集中开采的煤分散到农村作低效、高污染的应用