生物质能源课件

1、生物质能源 化工09-7武杰(生物柴油)任玉飞(生物乙醇)杨竟宪(沼气产业)定义1：绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能存储在生物质内部的 能量。是太阳能以化学能形式存储在生物质中的能量。 定义2：以生物质为载体、通过光合作用，将太阳能转化为化学能形式。 生物质能 biomass energy是唯一一种可再生的碳源生物柴油Biodiesel基本内容1、生物柴油研究的意义2、生物柴油及生产3、生物柴油的优缺点4、生物柴油的应用5、生物柴油的国内外现状6、生物柴油的未来发展趋势 二、生物柴油及生产2.1 生物柴油一种脂肪酸甲酯类化合物，通过植物油或动物脂肪与醇类化合物在催化剂存在下进行酯化反应生

2、成原料油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、废餐饮油料。直接混合法微乳化法裂解法酯化法酯交换（醇解）法物理方法化学方法生物柴油的生产方法酯化-酯交换联合法生物柴油生产流程三、生物柴油的优缺点3.1 优点具有优良的环保优势，生物降解性高 运动粘度高具有较好的润滑性能安全性能好：由于闪点高，生物柴油不属于危险品。在运输、储存、使用方面比较安全 燃烧性能优良属于天然可再生性能源，减少人们对石油的依赖具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20 单独使用，也可与石化柴油调和使用，降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。所以可以作为添加剂提高燃烧效率无须改动柴油机，可直接添

3、加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 真正的绿色柴油3.2 缺点燃烧排放物中NOx 含量较高含有微量甲醇与甘油，会使接触的橡胶零件，如橡胶膜、密封圈、燃油管等逐渐降解油脂来源分散，品种复杂四、生物柴油的应用生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料 1、生物柴油一般不是直接作为燃料使用；而是与普通柴油混合使用。一个公认的经验值是调和20%生物柴油 (B20) 2、由于需要大量的植物油原料 ，植物油成本较高，所以鲜少生产商业化 五、生物柴油的国内外现状道德及环保争议性 生物柴油的大量使用会让许多原本生产食品的农地改种植经济作物，很可能造成粮价上涨，威胁贫穷人口：而开垦新

4、的农地则会破坏生态。 可能避免负面效应的方法是采用痳疯树提供油脂（痳疯树生产的油脂有毒、不可食用），痳疯树不但产油效率佳，而且可以在贫瘠缺水的环境生存，换句话说就是可以利用无法种植作物的土地。但有些人认为就算是采用具有类似痳疯树特性的植物生产生质柴油，还是有降低粮食生产的可能性，因为有些第三世界国家的农民会在经济利益的驱使下，将原本用来种植作物的土地给拿来改种痳疯树。另一种可行方案是种植辣木。5.1国外生物柴油发展现状美国美国有4家生物柴油生产厂，总能力为30万吨/年。德国现有8家生物柴油生产厂，拥有300多个生物柴油加油站，2003年生产生物柴油50万t/a法国法国有7家生物柴油生产厂，总能

5、力40万t/a欧洲其他国家的生物柴油生产量为:捷克和斯洛伐克10万吨/年、比利时2万吨/年（2001年)、意大利12.5万吨/年、奥地利2.5万吨/年。中海油海南6万吨/年生物柴油（工业示范）装置外景。 六 生物柴油的未来发展趋势 未来可能利用藻类(如海藻) 生产生质柴油，以增加生质能源效率，和减轻生质能源可能对农产品价格的影响。但除了技术上还需突破外，由于生产的藻类很可能是基因改造品种，因此预防这些藻类混入生态系统也是个课题 燃料乙醇的特点燃料乙醇的发展前景123燃料乙醇的来源1.燃料乙醇的来源燃料乙醇的主要原料有雅津甜高粱、玉米、木薯、海藻、雅津糖芋、苦配巴树等 。木薯特点一：可作为新的燃

6、料替代品 可作为新的燃料替代品,减少对石油的消耗。乙醇作为可再生能源,可直接作为液体燃料 ，同汽油混合使用,可以 减少对不可再生能源-石油的依赖,保障本国能源的安全。 特点二：辛烷值高抗爆性能就好作为汽油添加剂,可提高汽油的辛烷值。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90或93,乙醇的辛烷值可达到111,所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,且乙醇对烷烃类汽油组分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组分（催化裂化汽油）和芳烃类汽油组分（催化重整汽油）,添加乙醇还可以较为有效地提高汽油的抗爆性。 特点三：减少矿物燃料的应用以及对大气的污染乙醇的氧含量高达34.7%,乙醇可以按较

7、甲基叔丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇,氧含量达到2.7%；如添加10%乙醇,氧含量可以达到3.5%，所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧,以减少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂,可消除空气中铅的污染；取代MTBE,可避免对地下水和空气的污染。另外,除了提高汽油的辛烷值和含氧量，乙醇还能改善汽车尾气的质量,减轻污染。一般当汽油中的乙醇的添加量不超过15%时,对车辆的行驶性没有明显影响,但尾气中碳氢化合物、NOx和CO的含量明显降低。美国汽车/油料（AQIRP）的研究报告表明：使用含6乙醇的加州新配方汽油,与常规汽油相比，HC排放可降低5,CO排放减

8、少21-28%，NOx 排放减少7-16%,有毒气体排放降低9-32%。特点四：可再生性 若采用雅津甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2, 在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。 三、燃料乙醇的发展前景：投入少可行性高燃料乙醇产业成燎原星火 燃料乙醇产业的重要意义在于，它是当前可行性最高的液体燃料替代方案。在普通汽油中添加10%的燃料乙醇，所形成的乙醇汽油具有的能量利用高、效率高，尾气排放污染少等优点。截至当前，在我国有十个省区正在施行这种方式，年消耗乙醇汽油1700万吨，占我国汽油消耗总

9、量的近三成。 美国而美国作为全球能源消耗最大的国家，也同时是世界上燃料乙醇的主要生产国。美国发展燃料乙醇的最初目的是为了国家的能源安全，后来更多是出于环境保护的考虑。1990年，美国国会通过清洁空气法修正案，要求从1992年冬季开始，美国39个一氧化碳排放超标地区必须使用含氧量达到2.7%的汽油，即在汽油中添加燃料乙醇7.7%以上，在实际操作中，燃料乙醇的加入量通常为10%。2000年，美国国会通过生物质研发法案，2002年提出发展和推进生物质基产品和生物能源报告和生物质技术路线图，美国计划2020年使生物质能源和生物质基产品较2000年增加10倍，达到能源总消费量的25，2050年达到50。

10、 近年来美国燃料乙醇生产使用情况及预测巴西 全球使用乙醇汽油最有代表性的国家是贫油国巴西。 1931年，巴西就颁布法令规定全国所有地区销售的汽油必须添加燃料乙醇。 目前，巴西燃料乙醇总产量约占全球该类消耗总量的1/3，乙醇汽油中的乙醇比例是世界上最高的，主要为22，巴西燃料乙醇的年产量达到2100万吨。 巴西成为了世界上唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家。 世界各国争相发展打造燃料乙醇朝阳产业燃料乙醇曰本有“阳光计划”。 印度有“绿色能源工程计划”。 加拿大、法国、瑞典、德国、墨西哥、韩国和泰国等，均有发展石油替代产业的计划，并有不同规模的实施。 欧盟委员会提出，到2020年，运输燃料的20将

11、用燃料乙醇等生物燃料替代 我们有理由相信：在二十一世纪燃料乙醇必将得到大范围的推广使用。 2010年举行的“2010首届中国国际气体能源峰会暨生物天然气产业国际高峰论坛”新闻发布会上，与会专家表示，沼气产业化、规模化发展时代即将来临。沼气的定义有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经各种微生物发酵及分解作用而产生的一种混合可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。 由于沼气含 有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.620.8（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。农村家用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为8立方米的沼气，

12、每天投入相当于2-3 头猪的粪便发酵，它所产生的沼气能解决4-5人家庭点灯、做饭的燃料问题。 目前国内在沼气生产利用方面，主要是在农业和农村能源领域！沼气含氧量低的特性，将沼气输入粮仓而置换出空气，造成低氧环境，致使粮仓中的害虫窒息而死。方法简单、方便、投资少、无污染、效果好既可为广大农户采用，又可在中、小型粮仓中应用试验表明，用沼气储粮，米象96小时不再复活，锯谷盗、拟谷盗、谷蠹72小时后不再复活，除虫率可达到98.8。沼渣由三部分组成：一是有机质、腐殖酸；二是氮、磷、钾等元素；三是未腐熟原料。肥效比堆沤的同种有机肥高30%以上增强果树的抗冻能力外显著地改良土壤减少病虫危害提高抗旱能力沼肥应

13、用于果树，可提高果实坐果率5%以上，增加果实甜度0.5-l度，产量增产幅度10%-35%;一般情况下，一个年产沼肥20-30吨的8m3沼气池，可满足5亩果园的生产用肥。增加鱼塘浮游生物量，增强光合作用，增加产氧量，减少鱼病、节约化肥、饵料等优点。鱼产量平均增加16%。沼液喂鸡是用沼液替代一部分水供鸡食用。一种喂法将沼液拌合在鸡饲料中饲用，另一种方法是与清水混合后供鸡饮用。蛋鸡产蛋率提高8%左右把沼液作为猪饲料的添加剂，起到加快生产、缩短肥育期，提高肉料比的目的，特别在猪饲料营养水平较低的情况下添加液有显著作用。 沼液喂猪安全性可靠，沼气池能有效果杀死猪霍乱、沙门氏大肠杆菌，猪寄生虫蛔虫、结节虫

14、、鞭虫与球虫，不再具有感染力。沼气灯杀虫原理 沼气灯光的波长在300-1000纳米之间，而许多害虫都对330-400纳米的紫外线有较大的趋光性，所以利用沼气灯就可以引诱害虫。夏秋季节，正是沼气池产气和各种害虫发生的高峰期，利用沼气灯光诱蛾，可以有效杀死金龟子、食心虫、星毛虫等大部分害虫。德国，98%的沼气工程是热电联产(CHP）瑞典1996年沼气作汽车燃料2004年开始，火车开始也以这种方式运行2007年已有14400辆沼气燃料交通工具。德国2009年德国已经有100个沼气工程的沼气并入天然气网沼气汽车沼气火车上世纪八九十年代，在中国开始发展农村户用沼气的时候，德国与瑞典等开发了沼气的规模化生

15、产与工业性用途，我们叫它“产业沼气”。30年过去了中国农村户用沼气池从600多万个发展到了3000多万个和年产沼气120亿立方米，我国目前沼气的规模化程度和容积产气率尚低，分离纯化技术和设备刚起步。国内沼气产业化局限性？1.沼气的生产效率低国内沼气生产北方：四位一体大棚+猪+ 厕所+人实验中每立方米的理论产值是20立方米，实际农村产值为0.1立方米。农民沼气池南方：猪-沼-果大中型畜禽场沼气工程的不足容积产率1.0左右，只有“示范环保”效益，没有产业效益！国内沼气生产前沿动态英国休耕地若种植能源作物，则一年可产出的沼气可发电9.6*10E9千瓦时电量。2.智能化沼气池投入产出沼气池就是一个“黑箱”，人工没办法控制。其中中间产物会有乙酸、丙酸，当丙酸过量，会抑制乙酸转化成甲烷。智能化沼气池可以自动在丙酸过量时发出警报。同时可以缩短启动时间。前沿动态生产模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作方式。中国地域辽阔，必须考虑到地域环境的不同而选择适宜的方法。 风险投资（venture capital）简称是VC，在我国是一个约定俗成的