生物质利用技术分析和探讨

1、学校代码：10904 毕 业 论 文中国煤化工技术发展现状及前景姓 名：潘冬冬学 号：201306230149指导教师：肖瑞瑞学 院：化学化工与材料科学学院专 业：应用化工技术完成日期：2016年1月5日生物质利用技术分析和探讨专业：应用化工技术 姓名：潘冬冬 指导教师：肖瑞瑞 摘 要： 生物质是一种可再生的清洁能源，高效开发利用生物质对缓解全球能源危机、生态环境恶化等热点、难点问题必将发挥重要作用为此，介绍了生物质能资源的特点和利用现状，并概述了国内外生物质利用技术的研究和开发进展关键词： 生物质，利用，物化转换，气化，液化ABSTRACT Biomass is a kind of rene

2、wable clean energy, efficient exploitation and utilization of biomass to ease the global energy crisis, the deterioration of ecological environment and the issues such as will play an important role. Therefore, this paper introduces the characteristics of biomass resources and utilization status, an

3、d summarized the progress in research and development of biomass utilization technology at home and abroad. Key Words: Biomass, The Use Of Chemical Conversion, Gasification, Liquefaction 1、生物质能简介及转化利用途径1 1.1可再生能源1 1.2生物质能转化利用途径22.生物质能发电技术之秸秆发电2 生物质能发电23.生物质能利用生物液体燃料之沼气34.我国主要能源作物的资源量分析3 4.1资源量3 4.2作

4、物4 4.2.1木薯4 4.2.2甘薯4 4.2.3甘蔗4 4.2.4甜高粱4 4.2.5油菜4 4.2.6玉米45.我国的生物质能利用现状及前景5参考文献7答 谢81、生物质能简介及转化利用途径1.1可再生能源：可再生能源是指具有自我恢复原有特性，并可持续利用的一次能源。包括太阳能、水能、生物质能、氢能、风能、波浪能以及海洋表面与深层之间的热循环等。从探明的储量分析，现在地球上的石油、天然气和煤炭的总储量分别为石油 1万亿桶，天然气 120万亿立方米，煤炭 1万亿吨。按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有：石油 45-50年，天然气 50-60年，煤炭 200

5、-220年。在这种严峻的形势下，尽量减少对不可再生的化石燃料的消耗，在有可能的情况下多使用可再生能源(如太阳能、风能、水能、生物能、潮汐能)，是我们从现在起要关心和参与的事情。据IEA 国际能源署的定义，生物质能分为固体生物质、木炭、城市固体废弃物、生物液态燃料和沼气等，其直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固体燃料、液体燃料和气体燃料。依据是否能大规模代替常规化石能源，而将生物质能分为传统生物质能和现代生物质能。传统生物质能主要包括农村生活用途：薪柴、秸秆、稻草、稻壳和其它农业生产的废弃物和畜禽粪便等；传统生物质能主要限于发展中国家，广义来说它包括所有小规模使用的生物质能。现

6、代生物质能是指那些可以大规模用于代替常规能源即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能1。生物质资源具有总量大，低污染，分布广，可储存运输，易燃的特点。首先，全球生物质能消耗量仅次于煤、石油、天然气，位居第4 位。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10倍。我国生物质能也极为丰富，现在每年农业剩余物量约为6.50 亿t，2010 年达到7.26 亿t，相当于5 亿t 标煤。如果考虑日益增多的城市垃圾和生活污水、禽兽粪便等其他生物质资源，我国每年的生物质资源达6 亿t 标煤以上，扣除一部分做饲料和其他原料，可开发为能源的生物质资源达3 亿多吨标煤2。其次，

7、它是通过碳、氢、氧循环利用太阳能的过程，理论上不产生温室气体，低含量的N，S化合物，可以大量减少SOx等有毒气体排放，被称为绿色石油。每利用一万吨椐杆代替燃煤，可以减少CO2排放.4t，SO2 40t，烟尘100t。再次，生物质能存在于世界上所有国家和地区，而且廉价、易取，生产过程十分简单。然后，在可再生能源中，生物质能是唯一可以储存与运输的能源，对其加工转换与连续使用提供方便。最后，在400左右的温度下，生物质能源大部分挥发组分可释出，将其转化为气体燃料比较容易实现。1.2生物质能转化利用途径生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生物化学法、物理化学法等，可转化为二次能源，分别为热量或

8、电力、生物质燃气、生物原油或木炭、液化油、沼气、氢气和成型燃料等。生物质发电是利用农作物秸秆、果树枝、林业加工废弃物、城市和工业有机废弃物、禽畜粪便等燃烧发电的技术。生物质发电一共有四个主要过程，庄稼生长，收获并获得废料，运输废料，燃烧废料。2.生物质能发电技术之秸秆发电2.1生物质能发电生物质能发电是现代生物质能开发利用的成熟技术，是通过将生物质能直接燃烧或转化为可燃气体后燃烧，产生热量进行发电的技术。在欧美等发达国家，生物质能发电，特别是秸秆发电已形成非常成熟的产业，成为一些国家重要的发电和供热方式。目前国际上，丹麦在秸秆发电技术上较为先进，且得到了广泛应用。丹麦BWE 公司是世界领先者，

9、第一家秸秆燃烧发电厂于1998 年投入运行。此后，BWE 公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan 发电厂，装机容量为38mW。目前丹麦建立了13 家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也兼烧秸秆，秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24%以上。BWE 公司的秸秆发电技术已走向世界，被联合国列为重点推广项目，瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE 公司提供技术设备建成了秸秆发电厂，许多国家还制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将秸秆发电技术作为21 世纪发展可再生能源战略的重点工程。在生物质能中秸秆已经

10、被认为是最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，推广秸秆发电，将具有重要意义：农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。秸秆含硫量很低。国际能源机构有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有3.80 ，而煤的平均含硫量约达1%。且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。各类作物秸秆发热量略有区别，但经测定，秸秆热值15000kJ/kg，相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米秸秆的发热量在农作物秸秆中最小，低位发热量

11、有14.40mJ/kg，相当0.492kg 标准煤。使用秸秆发电，可降低煤炭消耗。秸秆通常含有3%-5%的灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣、炉底灰的形式被收集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。作为燃料，煤炭开采具有一定的危险性，特别是矿井开采，管理难度大。农作物秸秆与其相比，则危险性小，易管理，且属于废弃物利用。德国在20 世纪80年代提出的控制NOX 排放的燃料分级燃烧技术，也可用于秸秆煤粉混烧。试验证明，对于固体和液体燃料，再燃燃料的挥发分越高，则再燃效果越好。在固体燃料中，稻秸的挥发分为75%，为最佳再燃燃料。到2005年底，全世界生物质发电总装机容量约为5000万千

12、瓦，主要集中在北欧和美国。3.生物质能利用生物液体燃料之沼气沼气已是成熟的生物质能利用技术，在欧洲、中国和印度等地已建设了大量沼气工程和分散的户用沼气池。生物液体燃料是重要的石油替代产品，主要包括燃料乙醇和生物柴油。全世界生物燃料乙醇年产量约3000万吨，主要集中在巴西、美国；生物柴油年产量约200万吨，主要集中在德国。4.我国主要能源作物的资源量分析4.1资源量中国现有荒草地7亿多亩，盐碱地15亿亩。利用山地、荒地等未利用土地，选择适合当地生长条件的品种进行培育和繁殖，重点支持咀薯类、甜高粱、糖蜜及纤维素资源等非粮原料产业的发展。4.2作物4.2.1木薯：2005年中国木薯种植面积约60万公

13、顷，总产量1100万吨。中国在适合木薯生长的广西、广东、海南、福建、云南五省区约荒草地、裸土地、后备宜林、宜农、宜牧荒山、荒地等未利用土地2亿亩。若开发l5，则用于种植面积至少为4000万亩，按亩产2吨计算，收获8000万吨木薯，在保证现有木薯淀粉生产水平下，可生产燃料乙醇约1000万吨。4.2.2甘薯：中国甘薯种植面积广泛，2005年种植面积500万公顷，总产量l亿多吨，亩产鲜薯约2-5吨，其中直接食用15，加工45，饲料35。淀粉含量在1830，约8吨甘薯可生产1吨燃料乙醇。目前，四川、山东、重庆、河南、安徽、河北尚有7000多万亩荒地可供开发。4.2.3甘蔗：2005年全国甘蔗种植面积约

14、2000多万亩，主要分布在广西、云南、广东、海南和福建等南方9省区，甘蔗产量为8600多万吨，主要用于制糖。生产燃料乙醇主要是利用制糖下脚料糖蜜生产酒精。副产品糖蜜200多万吨，可以生产燃料乙醇60万吨。4.2.4甜高粱：甜高梁是普通高粱的一个变种，具有耐干旱、耐水涝、抗盐碱等多重抗逆性。除获得粮食外，亩产茎杆4吨左右，含耱量17左右。目前，全国高粱播种面积为800多万亩(其中甜高粱40万亩)，总产量250多万吨。中国现有盐碱地1000多万公顷，若开发1，5，种植3000万亩甜高粱，产量按大田50计，收获甜高粱茎杆09亿吨可生产1500万吨燃料乙醇。4.2.5油菜：2005年全国油菜播种面积为

15、l亿亩，总产量1300多万吨。长江流域冬油菜区是最集中的油菜产区，播种面积和产量均占全国的80以上。中国南方水田区每年有冬闲田约400万公顷，其它区域也存在不同类型的季节性闲地约500万公顷。适合种植油菜籽，开发生物柴油。油菜亩产菜籽150公斤，平均产油率30。如利用上述土地的50种植油菜，可生产菜籽2000多万吨，生产生物柴油约600万吨。4.2.6玉米：2005年全国玉米播种面积达到2600万公顷，玉米总产量近14亿吨。其中作为饲料占73；工业利用量占20：食用量不到6。中国己建设了以陈化粮为原料生产燃料乙醇的示范工程，分别在6省市进行示范，年生产能力达100万吨。玉米加工后的副产品是很好

16、的蛋白质饲料。由于加工过程中玉米的粗蛋白营养成分被保留，而且浓缩了发酵过程中产生的许多营养成分，饲喂效果更好。中国能源饲料原料来源丰富，但蛋白质饲料原料短缺，每年进口高达2200万吨。35.我国的生物质能利用现状及前景2005年，我国可再生能源开发利用总量(不包括传统方式利用生物质能)约1.66亿吨标准煤，约为2005年全国一次能源消费总量的7.5%。我国农作物秸秆年产生量约6亿吨，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约3亿吨可作为燃料使用，折合约1.5亿吨标准煤。林木枝桠和林业废弃物年可获得量约9亿吨，大约3亿吨可作为能源利用，折合约2亿吨标准煤。甜高粱、小桐子、黄连木、油桐等能源作物(植物)

17、可种植面积达2000多万公顷，可满足年产量约5000万吨生物液体燃料的原料需求。我国是一个农业国家，农村人口占总人口的70%以上，生物质能一直是农村的主要能源之一，在国家能源构成中也占有重要地位。我国政府及有关部门对生物质能利用极为重视，已连续四个“五年计划”将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究与开发，并取得了多项科研成果。2005 年12 月在山东枣庄的十里泉发电厂建成投产的我国首台“煤粉秸秆混燃”发电机组，从丹麦BWE 公司引进秸秆发电技术，每年将燃用10.50 万多t 秸秆，相当于减少7.56 万t 原煤消耗，与改造前单纯燃煤发电相比，利用秸

18、秆煤粉混烧发电技术改造后的这台机组每年可减少SO2 排放1.50t，有效减少了有害气体及悬浮颗粒对大气的污染4。畜禽养殖和工业有机废水理论上可年产沼气约800亿立方米，全国城市生活垃圾年产生量约1.2亿吨。2005年底，全国户用沼气池已达到1800万户，年产沼气约70亿立方米；建成大型畜禽养殖场沼气工程和工业有机废水沼气工程约1500处，年产沼气约10亿立方米。沼气技术已从单纯的能源利用发展成废弃物处理和生物质多层次综合利用，并广泛地同养殖业、种植业相结合，成为发展绿色生态农业和巩固生态建设成果的一个重要途径。沼气工程的零部件已实现了标准化生产，沼气技术服务体系已比较完善。我国已开始在交通燃料

19、中使用燃料乙醇。以粮食为原料的燃料乙醇年生产能力为102万吨；以非粮原料生产燃料乙醇的技术已初步具备商业化发展条件。以餐饮业废油、榨油厂油渣、油料作物为原料的生物柴油生产能力达到年产5万吨。到2020年，农林生物质发电(包括蔗渣发电)总装机容量将达到2400万千瓦。在宜林荒山、荒地、沙地开展能源林建设，为农林生物质发电提供燃料。到2020年，将建成大型畜禽养殖场沼气工程10000座、工业有机废水沼气工程6000座，年产沼气约140亿立方米，沼气发电达到300万千瓦。到2020年，约8000万户(约3亿人)农村居民生活燃气主要使用沼气，年沼气利用量约300亿立方米。根据我国土地资源和农业生产的特

20、点，合理选育和科学种植能源植物，建设规模化原料供应基地和大型生物液体燃料加工企业。虽然我国在生物质能开发方面取得了很好成绩，但技术水平与发达国家相比仍存在一定差距；在我国现实社会经济环境中还存在一些消极因素制约并阻碍着生物质能利用技术的发展、推广和应用。我国生物质能利用技术的研究与开发有必要借鉴发达国家的经验，积极寻求国际合作的机会，引进国外的先进技术与装备，争取国际组织或发达国家的援助或资助，建立具有规模效益的新技术实验示范工程，加大开发与应用力度，加快我国生物质能利用技术的发展进程。参考文献1 樊冲,汪军.生物质能的利用技术 上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093起止页码（第115121页）2 李平，徐浩泉.蔗糠燃料特性与煤粉混烧技术的研究J.实验研究，2001（1）31- 33.起止页码（第220235页）3寇建平，中国生物质能使用现状及展望，农业部科教司能源生态处，北京1000264 贾小黎，丁航等.中国生物质发电产业现状、问题和建议J.太阳能产业论坛，2007（5）10- 13.5 吴根，白丽梅等.生物质转化能源技术的发展现状及趋势探讨J.环境科学与管理，2