可再生能源發(fā)電技術(shù)5-生物質(zhì)能及其利用

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1、第五講生物質(zhì)能發(fā)電可再生能源發(fā)電技術(shù)李進(jìn)平（水電學(xué)院水電站教研室）公共郵箱：kzsny@sina.cn，密碼:123456要點(diǎn)生物質(zhì)的概念我國(guó)生物質(zhì)資源生物質(zhì)能利用方式生物質(zhì)能發(fā)電原理生物質(zhì)能發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀和前景3生物質(zhì)的概念生物質(zhì)，是指有機(jī)物中除化石燃料外所有來(lái)源于動(dòng)、植物和微生物的物質(zhì)，包括動(dòng)物、植物、微生物以及由這些生命體排泄和代謝的所有有機(jī)物。獲取生物質(zhì)的途徑大體上有兩種情況：一有機(jī)廢棄物的回收利用一專門培植作為生物質(zhì)來(lái)源的農(nóng)林作物此外，某些光合成微生物也可以形成有用的生物質(zhì)。4生物質(zhì)的概念小知識(shí)：光合作用5農(nóng)林作物形成的

2、生物質(zhì)（1）農(nóng)林作業(yè)和加工的廢棄物例如：農(nóng)作物的秸稈，殘?jiān)凸葰ぃ涣帜镜臍堉?、樹葉、鋸末、果核、果殼等。（2）專門培植的農(nóng)林作物例如：白楊等薪炭林樹種，桉樹等能源作物，苜蓿等草本植物。造酒精的甜高粱，產(chǎn)糖的甘蔗，及向日葵等油料作物。此外，海洋和湖泊也提供大量生物質(zhì)。6其它形式的生物質(zhì)（1）動(dòng)物糞便動(dòng)物糞便是從植物體轉(zhuǎn)化而來(lái)的，富含有機(jī)物，數(shù)量也很大。發(fā)酵釋放大量溫室氣體；若處理不善，還會(huì)對(duì)水體造成污染。（2）城市垃圾城市垃圾成分比較復(fù)雜，居民生活垃圾，辦公、服務(wù)業(yè)垃圾，部分建筑業(yè)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物都含有大量有機(jī)物。猜一猜：平均

3、每個(gè)家庭每年會(huì)產(chǎn)生多少垃圾？（3）有機(jī)廢水工業(yè)有機(jī)廢水和生活污水，往往也含有豐富的有機(jī)物。7生物質(zhì)能及其特點(diǎn)生物質(zhì)能，指蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是直接或間接地通過(guò)光合作用，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)。每年生成的生物質(zhì)總量達(dá)1400～1800億噸，所蘊(yùn)含的生物質(zhì)能相當(dāng)于目前世界耗能總量的10倍左右。生物質(zhì)長(zhǎng)期以來(lái)為人類提供了最基本的燃料。在不發(fā)達(dá)地區(qū)，生物質(zhì)能在能源結(jié)構(gòu)中的比例較高，例如在非洲有些國(guó)家高達(dá)60%以上。在當(dāng)今世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，僅次于煤炭、石油和天然氣，被稱為“第四能源”。8作為一種能源資源，生物質(zhì)能具

4、有如下特點(diǎn)：（1）可循環(huán)再生（2）可存儲(chǔ)和運(yùn)輸（3）資源分散（4）大多來(lái)自廢物生物質(zhì)能及其特點(diǎn)麻風(fēng)樹是制造植物柴油的原料之一9我國(guó)的生物質(zhì)資源中國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)資源，理論總量有50億噸左右。（1）秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7億噸，可作為能源的約有3億噸。此外，一些大型米廠每年可收集2000萬(wàn)噸左右的稻殼。（2）林木生物質(zhì)林木生物質(zhì)資源大多分布在我國(guó)的主要林區(qū)，其中西藏、四川、云南三省區(qū)的蘊(yùn)藏量越占全國(guó)總量的一半。（3）禽畜糞便主要來(lái)源是大牲畜和大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，集約化養(yǎng)殖所產(chǎn)生的畜禽糞便就有4億噸左右。主要分布在河南、

5、山東、四川、河北等養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。（4）城市垃圾和廢水工業(yè)有機(jī)廢水排放量高達(dá)20多億噸(不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè))。每年城市垃圾產(chǎn)量不少于1.5億噸，有機(jī)物的含量約為37.5％。10生物質(zhì)能的主要分布區(qū)在西南、東北、河南、山東等地。我國(guó)生物質(zhì)能的分布與常規(guī)能源有一定程度的互補(bǔ)，在一次能源蘊(yùn)藏量較低的地區(qū)往往有開發(fā)生物質(zhì)能的巨大潛力。我國(guó)的生物質(zhì)資源11生物質(zhì)能利用的歷史自原始農(nóng)業(yè)社會(huì)，秸稈和薪柴就一直是主要的燃料，這就是傳統(tǒng)生物質(zhì)能，有時(shí)統(tǒng)稱薪炭。1860年，薪炭在世界能源消耗中所占比例仍高達(dá)73.8%。隨著化石燃料的大量開發(fā)

6、利用，薪炭能源的比例逐漸下降。1973年能源危機(jī)的爆發(fā)及礦物能源的嚴(yán)重污染，使可再生能源，得到了國(guó)際上的廣泛重視和發(fā)展。更為廣泛的生物質(zhì)來(lái)源，更多的生物質(zhì)能利用方式，逐漸被人類發(fā)現(xiàn)并普及應(yīng)用。專家估計(jì)，到21世紀(jì)中葉采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的很大比重。12生物質(zhì)能利用的形式生物質(zhì)能利用，主要是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯永玫臒崮?、電能和可存?chǔ)的燃料。生物質(zhì)的組成與化石燃料大體相同，利用方式也類似。常規(guī)能源的利用技術(shù)無(wú)需大改，即可應(yīng)用于生物質(zhì)能。但生物質(zhì)的種類繁多，各有不同的屬性和特點(diǎn)，應(yīng)用方式也趨于多樣，可能遠(yuǎn)

7、比化石燃料的利用更復(fù)雜。①熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油、可燃?xì)怏w等高品位能源產(chǎn)品。再細(xì)分為：高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法。②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，生物質(zhì)在微生物作用下生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品。③利用油料植物所產(chǎn)生的生物油。④生物質(zhì)壓制成型以便集中利用并提高熱效率。13生物質(zhì)能利用的形式14固體生物質(zhì)燃料（1）生物質(zhì)直接燃燒直接燃燒是最古老、最廣泛的生物質(zhì)利用方式。得到的熱量，可直接利用，也可進(jìn)行后續(xù)轉(zhuǎn)換（如發(fā)電）。不過(guò)，直接燃燒的轉(zhuǎn)換效率往往很低。與煤炭相比，生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)為：－碳?xì)浠衔锸軣岱纸鈸]發(fā)分多，釋放的能量過(guò)半；－含氧

8、量多，易點(diǎn)燃，而不需太多氧氣供應(yīng)；－密度小，容易充分燒盡，灰渣中殘留的碳量??；－含碳量少，能量密度低，燃燒時(shí)間短；－松散，體積大，不便運(yùn)輸。15（2）固體成型燃料以木質(zhì)素為黏合劑，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成特定形狀的固體燃料，即壓縮成型。壓縮成型