浙江大学新能源工程复习提纲(盛奎川王永维)

浙江大学新能源工程复习提纲徐梦浙QQ124004816王永维老师【绪论】（一）、化石能源利用的环境问题颗粒物质、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等。1.二氧化硫污染与酸雨2.氮氧化物与光化学雾污染3.燃烧颗粒物污染颗粒物主要来源是燃烧煤炭、石油、天然气、生物质和废弃物的固定源以及燃用汽油、柴油的内燃机等移动源。4.燃煤产生的其他污染a.微量有害元素b.有机污染物5.温室效应和全球气候变化（二）、能源、新能源和可再生能源的含义能源：能源是指人类用来获取能量的自然资源，即能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源，可以是物质，也可以是物质的运动。新能源和可再生能源：即以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发与利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源来不断取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点在于开发太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能等。新能源和可再生能源在我国指除常规能源和大型水力发电之外的太阳能、风能、生物质能、小水电、海洋能、地热能和氢能等。（三）、能源分类1.按来源不同分类(1).来自太阳的能量（包括直接的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳能能源，如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等）；(2).地球的本身蕴藏的能量资源（如地热能、核能等）；(3).地球与其他天体相互作用而产生的能量（如潮汐能等）。2.按形成条件分类(1).一次能源：指天然存在的、可直接利用的（如原煤、原油、天然气、水力、太阳能等）；(2).二次能源：在一次能源基础上加工而成的（如电力、汽油、煤气、沼气、氢气等）。3.按能源的使用与消耗分类(1).再生能源：即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少，如太阳能、风能、水力等；(2).非再生能源：它随人类的利用而越来越少，如煤炭、石油、天然气、核燃料等。4.按开发使用的程度、技术状况分类(1).常规能源：指已被广泛利用的能源。如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；(2).新能源：指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广的能源。如核能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等。【第一章、太阳能工程】（一）、太阳辐照度、辐射通量、曝辐射量及太阳常数、大气质量辐照度：投射到单位面积上的辐射通量称为辐照度，单位为W/m2。辐射通量：太阳以辐射形式发出的功率，单位为W。曝辐射量：从单位面积上接收到的辐射能，单位为J/m2。太阳常数：在地球大气的上层，由于不受大气的影响，太阳辐射能有一个比较恒定的数值，称这个数值为太阳常数，是指在平均日地距离时，在地球大气层的上界垂直于太阳光线的平面上，单位时间内所获得的太阳辐射能数值，单位为W/m2，太阳常数的取值为（1353±7）W/m2。大气质量：是表征太阳光线穿行大气的路径与太阳在天顶方向垂直入射时的路径之比，并设定在标准大气和0℃时海平面上太阳垂直入射时的大气质量m=1。 ：太阳高度角（二）、影响太阳辐照度的主要因素1.太阳高度角：太阳高度角越大，即太阳光线的入射角越大(小?)，辐照度也越大。2.大气质量：大气质量越大，太阳辐射穿过大气层的距离越长，衰减越多，辐照度减小。3.大气透明度：晴朗无云时，大气透明度高，太阳辐照度高。4.地理纬度：太阳辐射能量是由低纬度向高纬度逐渐衰减。5.日照时间：日照时间越长，地面获得的太阳总辐射能量越多。6.海拔高度：海拔高度越高，大气透明度越高，太阳直接辐射量也就越高。（三）、各类太阳能集热器的结构与工作原理太阳能集热器是太阳能热利用系统中关键部件，其功能是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到工质的装置。1.平板型集热器：原理：温室效应(1).隔热层(2).吸热板：是一块带有传热流体流通道的金属薄板，板上涂有黑色选择性吸收涂层，用以吸收太阳能，转换成热能，并传给传热流体。(3).透明盖板：常用平板玻璃、玻璃钢版透明盖板是平板型集热器中覆盖吸热板，并由透明（或半透明）材料组成的板状部件，主要功能是：①透过太阳辐射，使其投射在吸热板上；②保护吸热板，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀；③形成温室效应，阻止吸热板在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热。(4).外壳 2.真空管太阳集热器是采用透明管并在管壁和吸热体之间有真空空间的太阳集热器，有全玻璃真空管集热器、金属吸热体真空管集热器等型式。(1).全玻璃真空管集热管：1.内玻璃管2.外玻璃管3.选择性吸收涂层4.弹簧支架5.消气剂(2).热管式真空管集热管原理：太阳辐射穿过玻璃管后投射到金属吸热板上，金属吸热板将太阳辐射能转化为热能，再传给与吸热板紧密结合的热管，热管内工质迅速汽化，蒸汽上升至热管冷凝段凝结并放出潜热，热量传到集热器的传热工质，凝结后的液态工质又流回到蒸发段，重复上述过程。 3.聚焦型集热器是利用反射器、透镜或其他光学器件将采光口的太阳辐射改变方向并聚集到吸热体上的太阳集热器。典型：旋转抛物面聚光太阳灶；抛物线聚光的条件：入射光线是平行光、入射光方向与抛物线主轴平行。（四）、太阳能热水系统的特点 1.整体式 (1).筒式热水器：省工省料、水箱容量有限 (2).池式热水器：优点：结构简单、便于安装和制造、成本低缺点：高纬地区太阳辐射难充分利用、水蒸气降低玻璃透射率、池内易生青苔 (3).塑料袋式热水器：质量轻、便于携带、适合外出作业使用、使用寿命短 2.循环式 (1).自然循环式太阳能热水系统 优点：结构简单、运动安全可靠、不需循环水泵、管理方便缺点：蓄水箱必须置于集热器的上方，不便施工 (2).自然循环定温放水式太阳能：循环水箱小、增加了一套电控线路 (3).温差控制直接强制循环系统(4).光电控制直接强制循环系统(5).定时器控制直接强制循环系统(6).温差控制间接强制循环系统 3.直流式 (1).热虹吸式 (2).定温放水型（五）、主动太阳房、被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统 1.主动式太阳房：根据集热介质分为：空气加热采暖系统、水加热采暖系统特点：用太阳能集热器代替采暖系统的锅炉、集热器面积较大。系统必须配有储存热量的设备和辅助加热装置。集热器要求结构简单、性能可靠、价格便宜。集热效率随温度升高而降低。 2.被动式太阳房依靠建筑物的合理布局，通过窗、墙、屋顶等建筑物本身构造和材料的热工性能，以自然交换的方式使建筑物在冬季尽可能的多吸收和储存热量，以达到采暖的目的。(1).直接受益式：利用南窗直接照射的太阳能1.屋檐2.可移动式隔热层3.蓄热体(2).集热蓄热式：利用南墙进行集热蓄热1.屋檐2.蓄热体3.玻璃(3).综合式：温室和前两种相结合的方式1.屋檐2.玻璃3.温室4蓄热体(4).自然循环式 3.热泵太阳能采暖系统 (1).直接式太阳能热泵：将太阳集热器作为热泵系统中的蒸发器，换热作为冷凝器 (2).间接式太阳能热泵：由太阳能集热器与热泵联合组成（六）、太阳能热发电的型式与特点热发电就是通过汇聚太阳光能转换成热能，用来驱动发电机。三种形式：1.塔式太阳能热动力发电由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上，将太阳的能量聚集在一起，加热来驱动汽轮机发电。发电站占地面积大，定日镜布满塔下。2.柱面集热式太阳能热动力发电集热方式是横向线性，被加热的工质沿聚焦线流动，比塔式的定日镜聚焦简便，也不要建高塔，可以平面布置。一般直接用水作传热工质，太阳能的热力不够时还可用辅助燃料加热。经济性可以与普通热电竞争。3.碟式太阳能热动力发电分散式太阳能发电装置主要采用碟形抛物面聚光器，并在聚焦面上安装外热式斯特林发电机组。这种太阳能发电系统可独立运行，适合于无电或缺电地区作小型电源。优点：适应偏远山村或小社区供电；太阳能转换效率高，可利用余热驱动空调或制冷机；太阳能不足时可用其它燃气系统代替；多个小系统组合可成为MW级发电系统。（七）、各型太阳能电池基本知识 第一代：晶硅电池：多晶mc、单晶sc、带硅rs 第二代：薄膜电池：硫系、CIS、有机薄膜、聚合物 主要特点是成本低、耗能少，转化效率很难突破硅材料目前所达到的水平 第三代：新概念、高效率电池 全光谱，以III-V为代表等。效率高，但材料制备困难且价格昂贵。 国际发展：晶硅电池薄膜电池(硅基薄膜、碲化镉、铜铟镓硒电池)其他电池(有机电池、第三代电池等) 分类：优点缺点单晶硅效率最高、技术成熟工艺繁琐、成本高多晶硅无效率衰退问题、成本低于单晶硅效率低于单晶硅非晶硅(无定形硅)成本较低、转换效率高稳定性不高 晶体硅太阳能电池：是最主流的民用电池。硅材料丰富、效率和稳定性较高、技术成熟，生产耗能高。 硅薄膜太阳能电池：节省材料、能耗低、适合大面积连续生产，效率较低。 铜铟镓硒薄膜太阳能电池：低成本、高效率、不衰退、弱光性能好，但其技术多样、工艺复杂、沉积速度慢、稀有元素、需要用镉。 碲化镉薄膜太阳能电池：工艺较简单、低能耗、可回收、弱光性能好，但碲原料稀缺且镉有毒。 染料敏化太阳能电池：耗能较少、生产成本低、易于工业化生产、无毒无污染，效率低、稳定性差。 其他新型太阳能电池：理论上普遍具有高效的性能和低廉的成本。（八）、光伏效应，独立运行光伏发电系统的组成图及各组成的部分的功用 光伏效应：即光生伏打效应，是物质接收光能产生电动势的现象，1893年由法国科学家贝克勒尔发现。原理：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 独立运行光伏发电系统：独立运行光伏发电系统是指与电力系统不发生任何关系的闭合系统，常用做便携式设备的电源，向远离现有电网的地区或设备供电以及用于任何不与电网联系的供电场合。独立运行光伏发电系统组成示意图【第三章、风能工程】（一）、风的基本知识、风玫瑰图风的概念：风是环绕地球大气层中的空气流动。形成原因：太阳辐射对地球表面不均衡地加热。形成的三种形式：大气环流、海陆风、山谷风风向：风吹来的方向。陆地上一般采用16个方位的风向。风速：单位时间风所流过的距离，用v表示，单位m/s。 瞬时风速：在极短时间（0.5～1.0s）内测得的风速。平均风速：在某一时间间隔内各瞬时风速的算术平均值。风速频率：在一定时间内，相同风速出现的时数占测量总时数的百分比。风速变幅：在求得平均风的限定时间内，最大风速与最小风速之差。 启动风速：可使风力机启动运行的风速，国内取3m/s。切除风速：风力超速运动的上限风速，国内取20m/s。有效风速：指3-20m/s的风速，据此算出的风速频率和风能称为有效风频和有效风能。风速级别：风级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。风玫瑰图：用极坐标表示各方位风向频率或风速大小的图。表示了风的特征。直线表示一年内该方向风的时间百分数圆弧表示时间，每两个圆弧之间为总时间的5%直线末端数字表示该方向的平均风速影响风速的主要因素：风随高度变化：一般风速随高度增加而增大；风速随高度变化的图形叫风速剖面。 风速受地形地貌、障碍物的影响较大 地理位置：区域和当地地形的影响（二）、风能基本知识、风能玫瑰图；风能功率密度 风能：流动的空气具有的动能。是太阳能的一种表现形式，是广义的太阳能。 风的功率：1s通过面积A的空气具有的动能。 风能(功率)密度：风（气流）在单位时间内垂直流过单位截面积的风能。 式中，E：风能密度，W/m2；ρ：空气密度，kg/m3；v：风速，m/s 有效风能：风速3-20m/s的风能总和。 风能玫瑰图：表示某地区的风能资源情况。与风玫瑰图类似，需注明总能量。 风能的特点： 优点： 可再生，取之不尽，用之不竭。一般在偏远山区、海滨等地风能资源较丰富。风能开发利用，不污染环境，不影响生态平衡。风能转换为机械能容易实现。缺点：不稳定、能量密度低、地区差异大。（三）、风力机的分类；风力发电系统的组成及各部件的功用（并网型、独立电源型）未找到风力机分类：1.根据风轮旋转轴与水平面关系，分为：水平轴风力机：风轮旋转轴与风向平行，具有对风装置，可随风向改变而转动。垂直轴风力机：风轮旋转轴垂直于地面或气流方向，风向改变时无需对风。特殊型轴风力机：新概念风力机，有集风装置，风能利用率高、发电量大，成本高。2.根据叶片工作原理，可分为：升力型、阻力型；3.根据叶片数量，可分为：单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片；4.根据叶轮相对塔架的位置，可分为：上风向式和下风向式；5.根据风力机容量大小，可分为：微型、小型、中型、大型、巨型。国外一般只分三类，即小型、中型和大型；6.根据风力机的用途可分为：风力发电机、风力提水机、风力铡草机等；7.根据风轮叶片叶尖线速度与对应风速之比的大小，分为：高速风力机和低风力机。 风力机的组成： 小型风力机：风轮：是风力机从风中吸收能量的部件，其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。发电机：主要有直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。塔架：用于支撑风轮、发电机和调向机构等。调向机构：对于水平轴风力机，为了得到最高的风能利用效率，应使风轮的旋转面经常对准风向，需要对风装置。调速机构：主要方法：①使风轮偏离主风向；②改变叶片攻角（改变浆距角），以降低风载；③利用扰流器，产生阻力，以降低风轮转速。蓄能系统逆变器：是一种将直流电转换为交流电的装置，以适应交流电气设备如电动机、电视以及其它交流用电设备的要求。 大型风力机： 气动机械部分：风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴 电气部分：异步发电机、电力电子变频器、变压器、电网（四）、阻力与升力；风轮功率、风轮功率系数、尖速比、风轮面积、风轮实度的概念、意义及其应用 阻力与升力：叶片受到向上的作用力F，此力可以分解成与气流方向平行的力Fd，称为阻力，和与气流方向垂直的力Fe，称为升力。气流方向与叶片横截面的弦的夹角i称为攻角。 气流对叶片作用力： Cr：桨叶总的空气动力系数 A：叶片接受气流作用面的面积阻力： Fd：阻力，其方向与气流方向相同A0：物体表面在垂直气流方向平面的投影面积ρ：空气密度Cd：阻力系数 升力： Fe：升力，其方向与气流方向垂直A0：物体表面在垂直气流方向平面的投影面积ρ：空气密度Ce：升力系数 阻力与升力等存在如下关系：； 风轮功率：风轮捕获的风能并转化为机械能由风轮轴输出的功率。 （可见风轮功率与风轮的叶片数量无直接关系） P：风轮功率，W；ρ：空气密度，kg/m3；D：风轮直径，m；v：风速，m/s；CP：风轮的功率因子(系数)，即风轮的风能功率系数，也称风能功率系数，是风力机能够从自然风中得到的能量百分比。贝茨理论证明，功率因子最大值为0.593。 尖速比：风力机叶片叶尖速度和风速的比值，称为叶尖速度比（或高速性能系数），简称尖速比。 n：风轮转速，r/min；R：风轮半径，m；v：风速，m/s 高速风力机尖速比6-8时功率系数最高；低速风力机尖速比为1时功率系数较高。 风轮面积：f：风速因子；CA：空气密度的高度校正因子；CT：空气密度的温度校正因子Ne：最后得到的有效功率；η：系统效率 风轮实度：风轮全部叶片在风轮上的投影面积与风轮放置扫掠面积之比。（五）、风力机的主要应用 风力发电风力提水：高扬程小流量风力提水机、低扬程大流量风力提水机风力致热：风能-机械能-电能-热能、风力液体搅拌致热（六）、风力机安装的基本原则1.风能比较丰富。2.要尽量具有稳定的盛行风向。盛行风向指出现频率最多的风向。3.风剪切要小。即在风力机高度范围内，风速随高度变化要小。因风剪切会引起风力机振动，影响风力机的使用寿命。4.风的湍流要小。因湍流度既减小了风能利用，同时也使风力机振动，这是很不利的。5.应尽量避开在灾害天气频繁的地区。6.除了考虑上述几点之外，还要根据具体情况进行分析。（七）、风力机安装地址的选择1.以要安装风力机地点为中心，在半径为1公里的圆圈内没有障碍物；2.如有障碍物，风力机的高度应为障碍物最大高度的三倍。3.在建筑物上方安装风力机时，风轮中心离建筑物顶的距离至少是建筑物高度。在建筑物下风向安装风力机时，风力机离开建筑物的距离至少是建筑物高度的7-10倍。4.相邻风力机之间的距离应大于风轮直径的10倍。5.风力机安置运输、联络比较方便。【第四章、水能】（一）、水能的基本概念、利用原理水能：水能资源一般是指利用江河水流具有的势能和动能下泄做功，推动水轮机发电机转动发电产生电能。特点：1.水电能源是一种清洁的、成本低廉的绿色能源，随自然水文循环而重复生成，可周而复始供人类持续利用，在生产运行过程中，不消耗燃料，不排泄有害物质，管理运行费与发电成本费以及对环境的影响远比煤电低。2.水电能源调性好、启动快，在电网中起调峰作用，确保电网的安全。3.水电开发修建水库，不仅提供大量电能，同时水库具有防洪、航运、旅游、供水、养殖、灌溉、修复生态环境等多种功能，实现了流域水资源综合利用，促进该地区经济发展。4.水电能资源的开发有利用促进地区经济发展。5.水电能开发淹没农田，造成移民，形成新的水域环境，有利用于生物生存。水力发电原理：水流通过水轮机把水的能量（动能和势能）转化为机械能，推动水轮机再带动发电机把机械能转化为电能。（二）、水能利用方式 水利发电的两个要素： 水头：即水流的落差，也就是水电站上、下游水位之间的高度差，单位m。 从总水头中扣除各种水头损失即为作用在水轮机的工作水头，也称静水头。 流量：单位时间通过某断面的水量。 水电站分类：按规模分为巨型、大型、中型、小型水电站（三）、小型水电站的组成及各部分的功用 水电站的构成：水工建筑物：挡水建筑物：拦截河川水流，集中落差，形成水库，最常见的是坝和闸。泄水建筑物：用来下泄多余的洪水或放水以降低水库水位。引水建筑物：自水库或河流引取厂房机组所需要的流量。发电建筑物：包括安装水轮发电机组及其控制设备的厂房，安装变压器的变压器场和安装高压开关的开关站。它们集中在一起，常称为厂房枢纽。 机电设备：水轮机、发电机、输电设备等 小型水电站的类型：坝式、引水式、梯级式、混合式 1.坝式水电站：坝后式：当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水一般修建在河流的中上游库容较大，调节性能好如为土坝，可修建河岸式电站三峡水电站就是坝后式水电站 河床式： 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸适用水头：大中型：25米以下；小型：8~10米以下厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题厂房高度取决于水头的高低引用流量大、水头低 2.引水式水电站：无压引水式有压引水式在河道上布置一个低坝，进行取水，并修筑引水隧洞或坡降小于原河道的引水渠道，在引水末端形成水头差，布置水站厂房开发电能。无压引水式水电站：引水道为无压明渠有压引水式水电站：引水道为有压隧洞特点：水头相对较高，引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。3.混合开发：混合式开发兼有筑坝式开发与引水式开发的特点，在河道上修筑水坝，形成水库集中落差和调节库容，并修筑引水渠或隧洞，形成高压水头，建设水电站厂房。 特点：由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水头等于这两部分之和适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯同时兼有坝式和引水式水电站的优点（四）、坝的类型与特点；泄水建筑物、引水建筑物的主要形式坝的类型与特点： 按建筑材料分：土坝、堆石坝、混凝土坝 按坝的受力分： 1.重力坝(1).利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定。(2).利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力。 2.拱坝 (1).拱与梁的共同作用(2).稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对地基的要求很高(3).拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；拱梁所承受的荷载可相互调整，因此可以承受超载。(4).抗震性能好(5).几何形状复杂，施工难度大 3.支墩坝：大头坝、平板坝、连拱坝(1).组成：由一系列独立的支墩和挡水面板组成，支墩顺坝轴线排列，上游面设挡水面板，遮断河谷，形成挡水面。(2).传力方式：库水压力由面板→支墩→地基(3).工作原理：利用水重和自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力，维持稳定。泄水建筑物：用来下泄多余的洪水或放水以降低水库水位，如溢洪道、泄洪隧洞、放水孔或泄水孔等。通常有溢流坝、河岸溢洪道和深式泄水道。引水建筑物：引水建筑物包括进水口和引水道，其作用是自水库或河流引取厂房机组所需要的流量。包括进水口、引水渠道、压力前池、压力水管、引水隧洞。（五）、水轮机的类型、结构与特点及应用 水轮机的作用：将水流能量转换为机械能。 类型： 1.贯流式：H<10m水流进入和流出转轮叶片时的方向均与水轮机主轴方向一致，直贯整个水轮机流道。特点：过水能力大，流道通畅，水力损失少，效率高，土建投资少，但密封要求高。适用于平原地区低水头大流量和潮汐电站。 2.轴流式：H<45m 水流进入和流出转轮叶片时的方向均为轴向，水流方向始终平行于主轴。 特点：过水能力大，适用于大流量、低水头水电站。 3.混流式：H<200m水流开始进入转轮叶片时为径向，流经转叶时改变了方向，最后为轴向从叶片流出。特点：运转稳定，效率高，多用于中等水头和中等流量的电站。 4.斜击式：H=200~350m水流从喷射嘴射出方向与转轮平面成一定角度，从转轮的一侧喷射出斗叶，从另一侧流出。特点：多数为转桨式，运行时高效率区较宽，对水头和流量变化较大的情况能适应。 5.可逆式：H=200~350m，抽水蓄能水电机组（六）、抽水蓄能电站概念与原理概念：将电力系统负荷处于低谷时的多余电能通过专门的设备、设施和系统转换为水的势能，在电力系统负荷处于高峰时又将势能转换为电能的水电站。 原理：(1)抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来；(2)放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。（七）、海洋能的类型与特点 海洋能：海水中蕴藏着的巨大的动力资源的总称。 类型：潮汐能：海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能。波浪能：海洋表面波浪所具有的动能和势能。海流能(潮流能)：海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动，以及由于潮汐导致的有规律的海水流功。海水温差能：海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海水盐差能：是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的电位差能。 特点： 能量蕴藏量大，并且可以再生能量密度低稳定性比其他自然能源好发生在广阔的海洋环境中 潮汐能应用： 潮汐能的大小直接与潮差有关，潮差越大，能量也就越大。 组成：拦水堤坝、水闸、发电厂 分类： 利用潮汐的动能发电：利用涨落潮水的流速直接去冲击水轮机发电利用潮汐的势能发电：在海湾或河口修筑拦潮大坝利用坝内外涨、落潮时的水位差来发电。【第五章、地热资源】（一）、地热资源的概念、类型 地热能：指地球内部蕴藏的热能。 地热资源：简称地热，指当前能经济地为人类利用的地球内部的资源。 现代涵义： 1.地热过程的全部产物，主要指天然蒸汽、热水和热卤水等；2.人工钻取到的地热热储中的水、气或其他流体所产生的二次蒸汽和其他气体、热水和热卤水等；3.由上述产物带出的副产品。 成因： 1.热水型地热田 2.蒸汽田 贮存形式： 1.蒸汽型：排放蒸汽，蒸汽来源区的压力不随深度改变，温度大于150℃，焓值高 2.热水型：单相的热水，按其温度范围分为高温、中温和低温 3.地压型：以地下水形式，在地表深处，被不透水层封闭在深部沉积盆地中储存，地压可达几百大气压。地压地热能资源中的能量，实际由机械（压力差）、地热能（高温）和化学能（溶于水中以甲烷为主的天燃气）三部分组成。 4.干热岩型：泛指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩体，是一种比蒸汽、热水和地压地热资源更为巨大的资源，具有开采价值的是埋藏较浅、干而不透水的热岩体。 5.岩浆型：指利用地球深部高温的岩浆。这种类型潜力相当大，但利用技术难度大，目前尚处于论证阶段。（二）、我国地热资源的类型及特点 1.岩浆型地热资源 属高温地热资源，只能出现在板缘地热带上，可分为火山型和岩浆型。2.隆起断裂型地热资源属中低温地热资源，出现在板块内部地热带上，一般以温泉为主，热源主要依靠地下水深循环对流传热。 3.沉降盆地型地热资源属低温地热田，一般地表无显示，热储温度低，无特殊热源，只靠正常的地温梯度增温。 （三）、地热直接利用的主要形式 1.按温度直接利用：根据不同温度而有不同的用途 2.地热供热：直接地热采暖、地热热泵供热、地热热泵空调等 3.地热温室 4.地热养殖 5.地热在医疗保健和旅游方面的利用 6.地热在工业中的应用：造纸和木材加工，纺织、印染、缫丝，其他轻工业，从地热流体中提取元素（四）、地热发电 地热发电：把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程。 原理：天然地热锅炉→蒸汽和热水→高温高压蒸汽→汽轮机→发电机→电能 分类： 1.地热蒸汽发电：一次蒸汽法、二次蒸汽法 2.地热水发电：地热双工质发电系统、联合循环地热发电系统（五）、地热能开发利用的环境保护 地热田的开发效应：热田的性状、地热流体的物理、化学条件以及自然环境对热田开发过程中导致质量亏损所发生的种种反应。具体表现： 1.热田压力衰减和地面沉降2.地热流体中含有各种成分有害气体释放，主要为二氧化氮、二氧化碳和一些硫化物以及少量的甲烷、汞、镭、硼等，其含量取决于各个热田的地质条件。3.当地河流和小溪被用来作为发电等尾水的排放点，则会形成热污染。4.化学污染：热排水中有一些有害元素，氟、砷等明显超标，氯化物和砷硫化合物都超过农田灌溉水标准。 地热回灌：资源保护的有效措施地热回灌是指人工向地下热储层注入流体的工程和过程，也就是通过各种方法将已被利用过和地热尾水或常温地下水、地表水灌回热储中。目的： 1.减缓地热尾水排放对生态环境影响2.改善和恢复热储产热能力3.保持热储储层压力盛奎川老师【一、绪论】生物质能：是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物，是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，以生物质为载体的能量。光合作用：光反应阶段、暗反应阶段植物细胞的结构：细胞壁：纤维素、半纤维素、木质素原生质体：膜系统、细胞核、细胞质及细胞器后含物：淀粉、脂类、蛋白质生物质能的分类：林业生物质资源、农业生物质能资源、生活污水、工业有机废水、城市固体废物、畜禽粪便生物质能的载体：生物质是以实物的形式存在的，相比风能、水能、太阳能和潮汐能等，生物质能是惟一可存储和运输的可再生能源。生物质的组织结构、利用方式与化石燃料类似，但利用技术远比化石燃料复杂与多样。生物质能转化利用途径：燃烧、热化学法、生化法、化学法和物理化学法等，可转化为二次能源，分别为热量或电力、固体燃料、液体燃料、气体燃料。【二、生物质燃烧】生物质成分与特性：生物质固体燃料由可燃质、不可燃质的无机矿物质及水分混合而成的。C、H、O是生物质的主要成分，生物质中S的含量低。生物质燃料的工业分析成分：挥发份、固定碳、灰分、水分在隔绝空气条件下对燃料进行加热，水分首先蒸发析出，然后燃料中的有机物开始分解并逐渐析出各种气态产物，称为挥发份，其含量一般在76～85%之间，主要是H2、CH4等可燃气体和少量的O2、N2、CO2等不可燃气体。固体残余物为木炭，主要由固定碳与灰分组成。热值：又称发热量，指在一定温度下，单位质量的燃料完全燃烧后，在冷却至原有温度时所释放的热量，是衡量燃料品质的重要指标，kJ/kg。可分：高位热值、低位热值。生物质的物理特性：堆积密度、灰分熔点、生物质的分布、自然形状、尺寸固体燃料的燃烧按燃烧特征分为：表面燃烧、分解燃烧、蒸发燃烧 生物质燃烧的4阶段：预热和干燥、挥发份析出及木炭形成、挥发分燃烧、固定碳燃烧燃烧过程：燃料充分燃烧的3个条件：一定的温度、合适空气量及与燃料良好的混合、足够的反应时间和空间影响燃烧速度的因素：温度、气流扩散速度 根据温度和气流扩散速度对燃烧的影响程度分：动力燃烧区、扩散燃烧区、过渡燃烧区生物质预处理技术：农作物秸秆打捆处理（打捆机） 生物质干燥：自然干燥、人工干燥 生物质粉碎：以适应连续送料的工作方式 省柴灶：节能原理：减少排烟热损失减少化学不完全燃烧热损失减少固体不完全燃烧热损失减少散热损失减少灰渣热损失 热性能参数： 升温速度：单位时间内锅水温度升高的度数，表示炉灶的起动性能。 蒸发速度：单位时间内锅水蒸发的数量，表示炉灶的持续加热性能。 回升速度：单位时间内回升锅水的温度升高的度数，表示炉灶的保温蓄热性能。热效率：锅水升温时吸收的热量（显热）同蒸发的锅水吸收的热量（潜热）之和，与投入灶膛内的柴草热量之比，表示炉灶的热利用程度。生物质现代燃烧技术：层燃技术：适于含水率较高、颗粒尺寸变化较大及灰分含量较高的生物质，具有较低投资和操作成本。流化床技术：流化床的下部装有孔板，称为布风板，空气从布风板下面的风室向上送入，布风板的上方堆有一定粒度分布的固体燃料层，为燃烧的主要空间。气流速度足够高时，气流对料层的推力等于重力，燃料层的稳定性遭到破坏，颗粒被空气托起上下翻腾，呈现出不规则运动，颗粒间的空隙加大，整个燃料层发生膨胀，体积增加，处于松散的沸腾状态。（气流速度不同时，燃料层的3种状态：固定床[层燃技术]、流化床、气流输送[悬浮燃烧技术]） 悬浮燃烧技术应用：生物质燃烧发电/热电联产【三、沼气发酵】沼气：是有机物质在厌氧条件下，经微生物分解作用而产生的一种可燃性混合气体，又称生物气。主要成分：甲烷、CO2。沼气发酵：又称厌氧消化、厌氧发酵或甲烷发酵。是一种复杂的生物化学过程，主要指有机物（生物质）在厌氧条件下，经微生物发酵形成甲烷和二氧化碳等混合气体（沼气）的过程。沼气发酵的三个阶段：液化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段液化阶段：也称为水解发酵阶段。微生物分泌胞外酶（水解酶类），将固形有机物水解成分子量较小的可溶性物质，以进入细胞而被微生物利用。多糖分解为可溶性单糖，蛋白质分解为肽或氨基酸，脂肪分解为甘油和脂肪酸。产酸阶段：主要特点是生成有机酸。胞内酶将进入细胞的可溶性物质进一步分解，生成各种挥发性脂肪酸，主要是乙酸，同时也有氢、二氧化碳和少量其他产物。产甲烷阶段：甲烷菌分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳形成甲烷，或转化甲酸形成甲烷。乙酸（盐）的降解是甲烷形成是主要途径。 不产甲烷微生物：通过不产甲烷微生物的消化作用，使有机物降解成简单的小分子化合物，才能被产甲烷菌利用。 产甲烷菌：产生甲烷，是沼气微生物的核心。严格厌氧，只能利用较简单的有机化合物和无机化合物，生长繁殖相当缓慢。 不产甲烷菌与产甲烷菌之间的相互关系： 前者为后者提供生长和产甲烷所需要的基质后者又为前者生化反应解除反馈抑制前者为后者创造适宜的厌氧环境前者为后者清除有毒物质两者共同维持沼气池内发酵料液适宜的酸碱度 原料：按物理状态分：固体原料、液体原料按其营养成分：富氮原料(人、畜和家禽粪便)、富碳原料(秸秆等农作物残余物)按其来源和应用范围分：农村沼气发酵原料、城镇沼气发酵原料、水生植物 发酵过程中细菌需要的营养：主要是碳、氮、水和无机盐。碳氮比：原料中碳素总量和氮素总量的比值，用C/N符号表示。总固体：TS，水样蒸发烘干至恒重时残留的物质，为水中溶解性和悬浮性固体的总和。悬浮固体：SS，水中呈悬浮状态的固体。挥发性固体：VS，总固体中能在高温下挥发的固体。不能挥发的残余物称灰分。有机物一般都是挥发性的，故挥发性固体可代表原料中有机物的大致比例，从而估计沼气的产量。化学耗氧量：COD，水中有机物和还原性物质被化学氧化剂氧化所消耗的氧化剂量，折算成每升水样消耗氧的毫克数，用mg/L表示。生物耗氧量：BOD，微生物分解水中的某些可氧化的物质的生物化学过程消耗的溶解氧。沼气发酵条件：厌氧活性污泥、温度、pH值和有机酸含量、干物质浓度和有机负荷量、搅拌、发酵接种物、忌用的毒性原料、添加剂、有害物质沼气发酵工艺：按发酵温度分：常温发酵（自然温度发酵）：发酵温度随气温变化而变化，一年四季有规律变化，沼气产量不稳定，转化率较低。中温发酵：发酵温度恒定在28~38℃，沼气产量稳定，转化率较高。高温发酵：发酵温度在48~60℃，处理时间短，产气量高，需加温和保温设备。按进料方式分：批量发酵、半连续发酵、连续发酵。干发酵：发酵原料中总固体浓度超过20%，因固体浓度太高难以采用连续投料或半连续的投料方式，绝大多数均采用批量投料。优点是节约用水量，节省在管理沼气池过程中的用工，池容产气率较高，可以缩小沼气池的容积。按装置类型分：常规发酵、高效发酵。按发酵方式分：二步发酵、混合发酵。按原料的物理状况分：液体发酵、固体发酵、高浓度发酵。沼气发酵装置-农户用小型沼气池： 水压式沼气池：把沼气池的发酵间和贮气间合为一体，贮气间的沼气压力与水压箱的液位差呈动态平衡状态，沼气靠水压箱的压力向炉具输送。三联式沼气池：在普通水压式沼气池的基础上，把厕所、猪圈或鸡舍与沼气池联合建在一起，可随时进料。浮罩式沼气池塑料沼气池大中型沼气发酵装置：发酵罐、贮气罐、脱硫化氢装置、搅拌装置、加温装置 基本工艺流程：原料的收集原料的预处理消化器(沼气池)出料的后处理沼气的净化(脱水脱硫)、储存和输配 分类：能源-生态型、能源-环保型沼气能源利用技术：沼气的燃烧供热沼气的燃烧方法沼气燃烧器种类农村沼气作为能源利用的设备沼气提纯作为发动机燃料沼气发酵产物的综合利用：塑料大棚蔬菜生产保鲜柑橘沼气储粮发酵液作无土栽培的营养液果树施用沼气肥水产养殖业中利用沼液沼渣作肥料【四、生物质压缩成型】压缩成型原因：农林废弃物堆积密度低，难以运输、储藏，经粉碎、机械压缩成型后，体积能大幅缩小，燃烧性能明显改善。生物质成型燃料优点：便于储存、运输；使用方便、卫生；燃烧效率高；作为清洁能源，有利于环保。形状：棒状、块状、颗粒状用途：取暖、小型工业锅炉利用方式：直接燃烧(主要)、碳化加工压缩成型原理：农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。木质素没有熔点但有软化点(70-100℃)，在高温(200-300℃)下为熔融状，有较高粘度，此时增加一定的压力，增加分子间内聚力，它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒相互黏结，使植物变得致密均匀，密度增加、体积减少。由于非弹性或黏性的纤维分子间相互缠绕和绞合，去除外力后一般不会恢复原状。对于木质素含量较低的原料，可掺入少量粘结剂，此时原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁结构。该方法所需压力较小，可供选择的粘结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。压缩成型影响因素：压力：压缩循环有两个阶段：惯性阶段(秸秆压缩处于松散状态)、弹性阶段(压缩快开始含有粘聚体)，通过一个压缩循环，植物被粉碎，茎秆和叶子交错在了一起。温度：加温既可以软化木质素，还可以加速应力松弛。温度可以引起永久的粘塑性变形，增强物料的塑性和流动性，使物料粒子更易结合成型。提高温度可以减小压力和能量，并能缩短保压时间。模子的几何形状：国内主要采用圆筒模，椎模和矩形模应用较少。 压缩方式：分为“开式”和“闭式”。（“闭式”压缩，指用一个柱塞对装入一端封闭的压模内的物料进行压缩，使其成型并达到一定密度后取出，然后装入新物料再进行压缩的过程。“开式”压缩是用一个柱塞对压缩室内的物料进行压缩，克服压缩室与物料间的摩擦力推动物料向压缩室出口方向移动，然后边喂入边压缩，被压缩后的成型物料随压缩过程的进行自动离开压缩室。） 含水率：含水量太高影响热量传递，并增大了物料与模子的摩擦力；在高温时蒸汽量大会发生气堵或“放炮”现象；含水量太低，影响木质素的软化点，物料内摩擦和抗压强度加大，造成太多的压缩能消耗。原料的粒度：秸秆在模内压缩成型前，需要切断或粉碎。秸秆切断长度对压缩能无明显影响，但却影响成型块的耐久性。粘结剂的使用：秸秆高压成型不必使用粘结剂，中等压力成型使用粘结剂可以明显提高压块密度，低压成型必须使用粘结剂。压缩成型工艺：根据粘结剂：分为加粘结剂和不加粘结剂的成型工艺根据温度：常温成型：不加温处理。纤维类原料在常温下，浸泡数日水解处理后，其压缩成型特性明显改善，纤维变得柔软、湿润皱裂并部分降解，易于压缩成型。广泛用于纤维板的生产。热压成型：成型过程中原料在挤压部位被加热。对模具进行外部加热，将热量传递给物料而升温。加热的主要作用：使生物质中的木质素软化、熔融而成为粘结剂；使成型块燃料的外表层炭化，使其能顺利滑出模具；提供物料分子结构变化的能量。预热成型：挤压之前加温。使原料所含的木质素软化，起到粘结剂的作用，减少成型部件与原料间的摩擦作用，降低成型所需的压力，提高成型部件的使用寿命，降低单位产品的能耗。碳化成型：热解碳化后挤压成型。原料碳化后加工物性得到改善，但维持既定形状的能力差，因此需在成型时加入粘合剂，或需较高的成型压力。成型燃料生产流程：原料收集与干燥：加工厂的服务半径；供给加工厂原料的形式；原料在田间风吹日晒、自然状态脱水程度；是否夹带泥土等。原料粉碎：粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺决定。压缩成型：采用成型设备对原料进行压缩成型。冷却：压缩成型后，通风冷却可以提高成型燃料的持久性。压缩成型设备：螺旋挤压式成型机：主要用于生产棒状燃料或机制木炭。将粉碎的物料从料斗连续加入，由螺旋挤压入成型套中，并经螺杆压成带孔的棒状燃料，成品连续从成型套筒中挤出，同时给成型套筒加热，挤出的棒料按规定的长度切断。突出问题：主要部件套筒与螺杆在高温、干摩擦下磨损严重，使用寿命短，单位产品能耗高，成型机工作的可靠性差。 柱塞挤压式成型机：用于生产棒状燃料或块状燃料。原料的成型是靠柱塞的往复运动实现的。分为机械驱动柱塞式成型机(飞轮储存能量、曲柄连杆带动柱塞)和液压驱动柱塞式成型机(液压油缸提供动力，允许较高原料含水率)。压辊式成型机：用于生产颗粒状成型燃料。分为平板模造粒机和环板模造粒机。基本工作部件由压辊和压模组成。压辊绕轴转动；压模上加工有成型孔。原料进入压辊和压模之间，被压辊压入成型孔内，压出即成型，最后用切断刀切成颗粒状成型燃料。生物质成型燃料特性：密度：成型燃料形状整齐，储运及使用方便，其密度一般比原料提高几倍乃至十几倍。热值：成型燃料的热值因原料种类不同有较大差异，棒料热值约为16300～20900kJ/kg。生物质↓干燥层200~300℃水蒸气热分解层300~800℃气体(CO、H2、CH4、CO2等)、液体(焦油、木醋液)、木炭气化剂→氧化层800~1200℃CO2还原层700~900℃CO、H2↓灰、燃气 耐久性：为表示成型块品质的重要特性，主要体现在成型块的不同使用性能和贮藏性能方面。成型燃料具有一定抵抗外力的强度，使其保持一定形状、体积而不破坏。具体包含：抗变形性、抗跌碎性、抗滚碎性、抗渗水性、抗吸湿性。 吸湿性：成型燃料吸湿后，会出现松散以致变成粉末状而丧失原有的密实状态，在储运时必须注意防潮。一般棒状燃料成型时加热温度高，本身含水率低，易从空气中吸水。【五、生物质气化】生物质气化：是以生物质为原料，利用空气中氧气、含氧物质或水蒸汽作为气化剂，在高温条件下通过化学反应将生物质中可燃部分转化为可燃气的过程。燃烧是气化的基础，气化是缺氧燃烧，是为了增加可燃气的产量在高温状态下发生的热解过程。可燃气主要成分：CO，H2，CH4，CO2，N2 气化炉：生物质的气化通过气化炉完成，对于下吸式气化炉，生物质从气化炉顶部加入，空气由下方供给，可燃气从下部被吸出。根据气化炉内不同热化学反应，自上而下分为干燥层、热分解层、氧化层、还原层。干燥层：原料从气化器顶部进入，其中水分蒸发，产生水蒸汽，原料被烘干。热分解层：燃料中的挥发物进行蒸馏，生成水蒸汽、CO、H2、CH4、CO2、焦油、木醋液和其他碳氢化合物，最后只剩残余的木炭。氧化层：热解产生的木炭在这里燃烧，生成大量二氧化碳，同时放出大量热量，同时由于氧气供应不足，生成一氧化碳。主要反应：还原层：已没有氧气存在，氧化中的燃烧产物及水蒸汽与还原层中的木炭发生反应，生与一氧化碳和氢气，吸收热量，温度降低。主要反应：气化过程的指标：气体产率，m3/kg；气化强度，kg/m2▪h或kg/m3▪h；气化效率，%；热效率，%；燃气热值，kJ/kg生物质气化技术分类：按制取燃气热值不同分：制取低/中/高热值燃气方法按设备运行方式分：1.固定床：上吸式、下吸式、平吸式将经预处理（切碎）的生物质原料由炉子顶部投入炉内，物料在炉内基本是按层次地进行气化反应，由鼓风机将空气送入炉内，由引风机抽吸炉内的燃气。2.流化床：单流化床、循环流化、双流化床、携带床采用惰性材料作为流化介质，先用辅料将床料点燃，在吹入气化剂的作用下，使物料颗粒、惰性材料颗粒、气化剂充分接触，受热均匀，生物质与气化剂进行快速反应，产生的焦油也可在流化床内分解。原料的粒度小，反应速度快，气化效率高，燃气中焦油含量小。采用秸秆作为气化原料，易结渣。3.旋转床生物质燃气：由若干可燃气体（CO、H2、CH4、CmHn及H2S等）、不可燃成分（CO2、N2、O2等）以及水蒸气组成的混合气体。生物质燃气特性： 燃气的分子量 燃气密度：单位体积燃气的质量（标准状态下）相对密度：燃气的密度与干空气密度（1.293kg/m3）的比理论空气量：1m3燃料完全燃烧所需要的空气量，一般用单位标准体积来表示，单位为m3/m3华白指数：表示热负荷的参数（发热指数），又称热负荷指数。如果两种燃气有相同的华白指数，则在互换时能使燃具保持相同的热负荷和一次空气系数。爆炸极限范围：气体燃料中某些气体成分，当它与空气达到一定的混合比例时，就可能发生爆炸的极限范围。对人的毒性：H2S、HCN、CO、SO2、NH3和C6H6等有毒成分不能超过毒性极限。生物质燃气净化：气化炉中出来的可燃气中含有一定的杂质，不能直接使用。粗燃气中含有固体杂质和液体杂质。固体杂质：灰分、细小的炭颗粒液体杂质：焦油（会降低气化效率）、水分净化方式：水洗：在喷淋塔中将水与生物质相接触，将其中的焦油除去。过滤：将生物质燃气通过装有强吸附性材料的过滤器，将焦油过滤。静电除焦催化裂解 生物质燃气用途：提供热量、集中供气、气化发电、化工原料气 秸秆气化集中供气系统： 秸秆原料->切碎机->气化炉->粗煤气->净化系统->燃气输送机->储气柜->燃气管网 生物质集中供气工程应注意的问题： 防止一氧化碳中毒、二次污染问题、减少燃气中的焦油含量 生物质气化发电系统：内燃机/发电机、汽轮机/发电机、燃气轮机/发电机、前者联合使用【六、生物质热解与直接液化】生物质热解：也称生物质热裂解，是指生物质（植物质）在基本无氧气参与（与空气隔绝）的情况下，利用热能切断生物质大分子中化学键，使之转换为低分子物质的过程。生物质的热解产物：气体、生物油（液体）、炭（固体） 生物质热解技术分类： 1.干馏及炭化干馏：隔绝空气加热干燥的生物质原料，使其受热分解，产生挥发份气体，气体经冷却得到焦油和木醋液，不能冷凝的气体是生物质煤气，剩下的固体则是炭。 炭化：通入少量空气进行热解，制取木炭。2.裂解液化：将生物质在缺氧条件下快速加热，然后迅速将其冷却为液态生物油的热解方法，其主要产物有液体、固体和气体。3.裂解气化生物质热解过程及原理： 干燥阶段：150℃，物料中的水分被蒸发，物料的化学性质不变。预炭化阶段：150~275℃，物料的反应比较明显，不稳定物质（半纤维素）开始分解成CO2、CO和少量的醋酸等物质。炭化阶段：275~450℃，生物质发生各种复杂的物理化学反应，是热裂解的主要阶段，生成醋酸、木焦油和甲醇、CO2、CO、CH4、H2等产物，放出大量热量。煅烧阶段：450~600℃，生物质进一步裂解，排出残留在木炭中的挥发性物质，木炭的固定含碳量提高。 生物质热解影响因素：温度：生物质热解产物固、液、气各占比例的多少，随反应温度的高低和加温速度快慢有很大差异。生物质原料：生物质中各结构组成的含量及其特征对热解产物比例的影响也较大。催化剂：热解过程中加入不同的催化剂起到不同的效果。气相滞留期：生物质被加热时，固体颗粒因化学键断裂而分解，在初始阶段主要形成产物是挥发成分。挥发物能够在颗粒内部与固体颗粒和炭进一步反应，形成高分子产物。当挥发物离开颗粒后，焦油和其他挥发物还将发生二次分解。因此，为了获取最大生物油产量，应缩短气相滞留期；相反，为了获得较的产炭量，应处长气相滞留期。压力：压力大小影响气相滞留期，从而影响二次裂解，最终影响产物产量分布。压力较高时，挥发物的滞留期增加，二次裂解较大；压力低时则限制二次裂解。含水率：生物质水分含量将直接影响热解时间和所需热量。含水率较低时，可缩短热解时间，但不宜太干燥。 生物质炭化技术：在炭窑或烧炭窑中，通入少量空气进行热分解制取木炭。 现代炭化设备：炭窑、移动式炭化炉、果壳炭化炉、流态化炉生物质炭功能：施到土壤，可增加碳在土壤中的封存时间，提高土壤碳库容量，减少温室气体排放；提高土壤肥力，增加作物产量。 力学性能评价：径向（轴向）抗压强度：主要反映成型块在承受外界压力作用条件下抗破裂的能力，决定炭成型块的使用及堆放要求。抗跌碎性：反映成型块在跌落时抗破碎的能力，与成型块在实际条件下的搬运要求关系密切。 生物质快速热解技术：快速热解是指生物质在缺氧状态下，在极短时间加热到500~650℃，然后其产物迅速冷凝的热解过程。主要产物是液体燃料，在常温下具有一定的稳定性。 快速热解技术分类：1.流化床反应器 2.烧蚀反应器：通过外界提供的高压生物质颗粒以相对于反应器表面较高的速率移动并热解，制约反应过程的因素是加热速率而不是传热速率，因此可使用较大颗粒的原料。 3.携带床反应器 4.旋转锥反应器：生物质颗粒加入惰性颗粒流（如沙子），一同被抛入加热的反应器表面发生热解反应，同时沿着高温圆锥表面螺旋上升，木炭和灰从上部排出。 5.真空移动床反应器 生物油的燃料特性：是由复杂有机化合物的混合物所组成，分子量大且含氧量高。 生物油的应用：替代燃油进行发电或供热；食品调味料、合成树脂及肥料等化工制品 生物质直接液化技术：是在较高的压力和有溶剂存在条件下的热化学反应过程。主要产物是碳氢化合物（称为液化油）。与快速热解相似，也把生物质中的碳氢化合物转化为液体燃料，其不同点是液化技术可以生产出物理稳定性和化学稳定性都更好的液体产品。煤与生物质共同液化是其发展方向。 生物质与石油区别：生物质的主体是高分子的聚合物，石油是一种分子量分布很宽的烃类物质的液体混合物。生物质中氢元素远小于石油，而生物质中含氧量远高于石油。【七、燃料乙醇】乙醇的燃料特性： 优点：