能源环境-与-生物质能的应用-生物质气化ppt课件
合集下载
能源环境与生物质能应用生物质气化
生物质热解气化
气化的概念
气化:是指通过加热将固体或液体燃料转化为气体燃料 的热化学过程。
生物质气化:就是利用空气中的氧气或含氧物质作为气 化剂，将生物质中的碳转化生成可燃气体的过程。
生物质热解气化
按气化剂分类
不用气化剂
生物质气化
可运输
风能
水能
太阳能
生物质能 海洋能
生物质能源特点
生物质
•各种速生的能源林、薪炭林、经济林、用材林、灌木林，木材及森林工业 废弃物； •农业废弃物,如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、蔗渣等； •水生植物； •油料植物； •城市和工业有机废弃物； •动物粪便。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。
各类生物质资源量
废弃物种类 农作物秸秆
年产资源量 亿吨
7.71
实物资源量 亿吨
4.71
可利用率 %
61
实物量折标煤 亿吨
2.38
已利用资源量 亿吨
0.08
林业剩余物
1.82
1.54
84
0.88
0.03
农产品加工废弃物
0.89
0.80
90
0.44
0.02
畜禽粪便量（规模化养殖场）
13.17
8.37
64
汽油、柴油、重油、氢、激光
能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，象太阳能、风力、水 力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等均可称为能源和清洁型能源。
能源现状
12.10%
28.40%
23.70%
世界
35.80%
6.20%
69.70%
中国
21.10% 3%
石油 天然气 煤炭 其它
第七讲 生物质能.ppt
我国目前规模最大的垃圾焚烧厂——上海江桥 生活垃圾焚烧厂，每天处理垃圾2000吨。
28
• 目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年 内，将超过3000座。
29
垃圾发电平均上网电价为０．５４元／千瓦时，发电成本为 ０．５元／千瓦时。 火力发电成本仅为０．２元／千瓦时，水力发电的运营成本 仅为０．０３／千瓦时－０．０５元／千瓦时。
31
• 国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，生产 能力多在100～200kg/h之间，电机功率7.5～ 18kW，电加热功率2～4kW，生产的成型燃料多为 棒状。
生物质压缩成型燃料（棒状）
32
生物质成型燃料的特点
热性能优于木材，与中质混煤相当，而且 燃烧特性明显改善，点火容易，火力持久，黑 烟少，炉膛温度高，便于运输和储存，使用方 便、卫生，是清洁能源，有利于环保。可作为 生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料 。
33
34
生物质能开发与利用
热化学法包括热解、气化和直接液化。热解是指在隔绝空气或通 入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使 之转变为低分子物质的热化学反应。热解的产物包括醋酸、甲醇、 木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品。其中，快速热解是一种尽可 能获得液体燃料的热解方法，其产物在常温下具有一定的稳定性， 在存储、运输和热利用等方面具有一定的优势。
37
生物质能开发与利用
间接液化是指将生物质气化得到的合成气(CO十H2)，经催化合成 为液体燃料(甲醇或二甲醚等)。合成气是指由不同比例的CO和H2组
成的气体混合物。生产合成气的原料包括煤炭、石油、天然气、泥 炭、木材、农作物秸秆及城市固体废物等。生物质间接液化主要有 两个技术路线，一个是合成气—甲醇—汽油(MTG)的Mobil工艺，另 一个是合成气费托(Fischer--Tropsch)合成。
《生物质气化技术》课件
未来发展趋势和前景
未来，生物质气化技术将更广泛应用于能源、化工 和环保领域，为可持续发展作出重要贡献。
结语
生物质气化技术是能源转型的重要手段，通过有效利用生物质资源，推动经 济发展与生态环境保护的良性循环。
总结与展望
生物质气化技术具有巨大潜力和市场需求，未来发展将面临挑战与机遇，带来更清洁、更可持续的能源未来。
目前，生物质气化技术在效率、稳定性 和可持续性等方面存在挑战和机遇。
生物质气化技术的优点和缺点
优点
生物质气化技术能够利用废弃物、可再生资源， 减少碳排放并实现能源回收。
缺点
生物质气化技术存在资源供给不稳定、技术成 本高、设备容量有限等问题。
生物质气化技术的未来发展趋势
生物质气化技术的发展现状
当前，生物质气化技术正处于不断发展和创新的阶 段，涌现出更高效、更可持续的解决方案。
能源领域
生物质气化技术可用于发电 厂和热电联产，提供清洁可 再生能源。
农业领域
生物质气化技术可以将农业 废弃物转化为能源，减少环 境污染。
工业领域
生物质气化技术可用于化工 厂和工业设施，实现绿色生 产。
生物质气化技术的发展历程
1
国内外发展历程
生物质气化技术在国内外得到广泛研究
技术研究现状
2
和应用，不断取得突破。
《生物质气化技术》PPT 课件
探索生物质气化技术，实现可持续能源发展，助力农业和工业绿色化。了解 其定义、原理、应用领域、发展历程、优点、缺点和未来发展趋势。
什么是生物质气化技术？
生物质气化技术利用高温和缺氧条件，将生物质材料转化为可燃的合成气体， 可以直接用于能源和化工产业。
生物质气化技术应用领域
新能源 第三章生物质能PPT课件
绿玉树
续随子。
麻风果
续随子。
麻风果
续随子。
。
续随子
续随子
。
能源农场
即建立以获取能源为目的的生物质生产基地， 以能源农场的形式大规模培育生物质，并加工 成可利用的能源。要对土地进行合理规划，尽 可能利用山地、非耕荒地和水域，选择适合当 地生长条件的生物质品种进行培育、繁殖，以 获得足够数量的高产能植物。在海洋、水域， 要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋 能源农场或江河能源农场。同时，将基因工程 等现代生物技术广泛应用于能源农场中，以提 高能源转化率。
生物质能的来源
城市垃圾，主要成分包括：纸屑（占40％）、 纺织废料（占20%）和废弃食物（占20%）等。 将城市垃圾直接燃烧可产生热能，或是经过热 分解处理制成燃料使用。
城市污水，一般城市污水约含有0.02％～0.03 ％的固体与99%以上的水分，下水道污泥有望 成为厌氧消化槽的主要原料。
生物能的开发和利用
生物能的开发和利用
直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电 能；
利用能源作物生产液体燃料。目前具有 发展潜力的能源作物，包括：快速成长 作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙 醇）、含有碳氧化合物作物、草本作物、 水生植物；
生产木炭和炭；
生物能的开发和利用
生物质（热解）气化后用于电力生产， 如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃 气轮机（BIG/STIG）联合发电装置；
对农业废弃物、粪便、污水或城市固体 废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避 免用错误的方法处置这些物质，以免引 起环境危害。
生物质能 的利用技术
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。
《生物质能利用技术》PPT课件
完整版课件ppt
8
2 生物质能的分类
• 林业资源 • 农业资源 • 生活污水和工业有机废水 • 城市固体废物 • 畜禽粪便
完整版课件ppt
9
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 能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家 估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质; 海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生 产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世 界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资 源到2010年可达3亿吨。
生物质能利用新技术
2/1/2021
1
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
完整版课件ppt
2
1.1 生物质能简介
• 生物质能 （biomass energy）
沼气 技术
循环经济
完整版课件ppt
沼气 肥料
17
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。
完整版课件ppt
18
5.1 国内利用生物质能的现状
完整版课件ppt
19
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% 。
生物质气化技术ppt课件
• 天然气的燃烧效率为92% • 1300Kcal的燃气的燃烧效率为
70%——90%
• 1300Kcal的燃气不适用于对热量要求高，并且对温度波动要求严格的锅炉。 以奥斯登为例，烧壳炉的工作温度为1200℃-1300℃，温度的波动范围为正负
30℃。该燃气无法满足要求。
环保投入
•
目前生物质气化的焦油问题仍未解决，为避免二次污染，必须投入定的
对1000KW的谷壳发电来说大约为0.27元/千瓦时。这一成本与燃煤发电厂的成 本接近，但远远低于柴油机的发电成本。在较小的发电规模下，由于人工和 维修费用比例大大增加，所以发电成本已随着功率的变小而增大，当功率小 于100KW时，发电成本已接近大型柴油发电的水平，失去竞争的优势。
• 由于能量密度低并且分散，生物质的收集与运输是生物质成本的主要部分， 而生物质的预处理必须增加相应的设备和投资，这两部分都会增加生物质气 化发电的运行成本。
特别适用于对温度要求不严格的使用单位（例如温室大棚的温控范围可以控 制在15℃——25℃或类似的单位）。
二 生物质气化技术的缺点
• 生物质气化锅炉的产能不能过低。产能越低，相对的人工、场地、运输、 设备保养和运行费用越高。
• 生物质气化锅炉的产能不宜过高。受技术限制，以及原材料的收集等客观 因素的限制，目前生物质气化锅炉在提供可燃气的领域，一般适宜为350户— —500户的用气民户，提供燃气。（秸秆气化技术）
11.6
1.84
12.73
1.36
14
53.33 53.13 48.98 50.78 49.88 56.84
1.76 1.45 1.4 1.5 1.65 1.7
5676 5371 5033 5585 5328 3664
70%——90%
• 1300Kcal的燃气不适用于对热量要求高，并且对温度波动要求严格的锅炉。 以奥斯登为例，烧壳炉的工作温度为1200℃-1300℃，温度的波动范围为正负
30℃。该燃气无法满足要求。
环保投入
•
目前生物质气化的焦油问题仍未解决，为避免二次污染，必须投入定的
对1000KW的谷壳发电来说大约为0.27元/千瓦时。这一成本与燃煤发电厂的成 本接近，但远远低于柴油机的发电成本。在较小的发电规模下，由于人工和 维修费用比例大大增加，所以发电成本已随着功率的变小而增大，当功率小 于100KW时，发电成本已接近大型柴油发电的水平，失去竞争的优势。
• 由于能量密度低并且分散，生物质的收集与运输是生物质成本的主要部分， 而生物质的预处理必须增加相应的设备和投资，这两部分都会增加生物质气 化发电的运行成本。
特别适用于对温度要求不严格的使用单位（例如温室大棚的温控范围可以控 制在15℃——25℃或类似的单位）。
二 生物质气化技术的缺点
• 生物质气化锅炉的产能不能过低。产能越低，相对的人工、场地、运输、 设备保养和运行费用越高。
• 生物质气化锅炉的产能不宜过高。受技术限制，以及原材料的收集等客观 因素的限制，目前生物质气化锅炉在提供可燃气的领域，一般适宜为350户— —500户的用气民户，提供燃气。（秸秆气化技术）
11.6
1.84
12.73
1.36
14
53.33 53.13 48.98 50.78 49.88 56.84
1.76 1.45 1.4 1.5 1.65 1.7
5676 5371 5033 5585 5328 3664
生物质气化PPT课件
.
6
3. 还原反应
生物质燃气中的可燃气体成分主要通过还原反应产生。 还原反应所需的温度通常在900℃以上。气化过程中发生的还 原反应主要包括以下2类反应：
（1）二氧化碳还原反应
C+CO2 2CO，ΔH = +162.142kJ/mol
（2）水蒸汽还原反应
C+H2O(g) CO＋H2，ΔH = +118.628kJ/mol C+2H2O(g) CO2＋2H2，ΔH = +75.114kJ/mol
99.8 99.8 89.0 89.0 90.2 78.0 67.0 67.0
炉内温度 (℃) 810 724 550 600 670 450 550 560
.
热值 (MJ/m3)
11.98 11.97 11.53 11.80 12.25 10.58 10.56 10.69
14
3. 水蒸汽气化
水蒸气气化是指以水蒸气作为气化剂在高温下同生物质发 生反应产生生物质燃气的工艺。
干燥 热裂解反应 氧化反应 还原反应
.
4
1. 干燥
进入气化炉的生物质原料首先被加热，在热 量的作用下，原料所携带的水分被蒸发析出。此 时原料所处的温度环境大约为100～150℃，在 该温度范围内并没有化学反应的发生，只有原料 的干物质与水分分离过程，因此这是一个物理过 程。
.
5
2. 热裂解
.
2
气化产物
不论通过哪种转化途径，生物质经过气化后主要生 成以下三类物质：
1.气体：包括CO、H2、CH4等可燃成分，CO2、H2O 等不可燃成分，以及气化剂携带的没有参与反应的气 体，如N2等。 2.液体：主要指焦油。
能源化学生物质能源PPT课件
➢
如玉米。薯类作物等。
➢ 纤维素类能源植物：经水解后发酵生产燃料乙 醇；也可转化为气体、液体和固体燃料。如速生 林木、芒草等。
➢ 油料类能源植物：提取油脂后生产生物柴油。 如油菜、花生等油料作物。
➢ 烃类能源植物：提取含烃汁液，产生接近石油 成分的燃料。
第3页/共44页
生物质能源
生物质能概述
生物质能源、资源的特点
C + O2 → CO2 ＋408.86 KJ/mol C + 1/2 O2 → CO ＋123 .45 KJ/mol CO + O2 → 1/2CO2 ＋286 KJ/mol CO2 + C → 2CO －162 KJ/mol C + H2O → CO + H2 -118kJ/mol C + 2H2O → CO2 + 2H2 -76kJ/mol C + 2H2 → CH4 + 75 kJ/mol
生物质能利用与转化
固 （固）(气)
A（
） B
+C
d
E
Ae RT
f
( )
dt
--- 转化率 f ( ) ---挥发分热解释放函数
表观活化能
E ---
第9页/共44页
生物质能源
固定碳的燃烧
C + O2 = CO2 ＋408.86 KJ/mol C + 1/2 O2 = CO ＋123 .45KJ/mol 2CO + O2 = CO2 ＋570.87 KJ/mol （高于700ºC）
焦油裂解催化剂
生物质能利用与转化
Dolomite ：白云石； Limestone ：石灰石； Alumina ：矾土；
如玉米。薯类作物等。
➢ 纤维素类能源植物：经水解后发酵生产燃料乙 醇；也可转化为气体、液体和固体燃料。如速生 林木、芒草等。
➢ 油料类能源植物：提取油脂后生产生物柴油。 如油菜、花生等油料作物。
➢ 烃类能源植物：提取含烃汁液，产生接近石油 成分的燃料。
第3页/共44页
生物质能源
生物质能概述
生物质能源、资源的特点
C + O2 → CO2 ＋408.86 KJ/mol C + 1/2 O2 → CO ＋123 .45 KJ/mol CO + O2 → 1/2CO2 ＋286 KJ/mol CO2 + C → 2CO －162 KJ/mol C + H2O → CO + H2 -118kJ/mol C + 2H2O → CO2 + 2H2 -76kJ/mol C + 2H2 → CH4 + 75 kJ/mol
生物质能利用与转化
固 （固）(气)
A（
） B
+C
d
E
Ae RT
f
( )
dt
--- 转化率 f ( ) ---挥发分热解释放函数
表观活化能
E ---
第9页/共44页
生物质能源
固定碳的燃烧
C + O2 = CO2 ＋408.86 KJ/mol C + 1/2 O2 = CO ＋123 .45KJ/mol 2CO + O2 = CO2 ＋570.87 KJ/mol （高于700ºC）
焦油裂解催化剂
生物质能利用与转化
Dolomite ：白云石； Limestone ：石灰石； Alumina ：矾土；
《生物质能》课件
等。
生物质能在交通领域的应用
生物质能在交通领域的应用主要 包括生物柴油和生物乙醇等方面
。
生物柴油是指利用动植物油脂作 为原料制成的柴油，具有可再生
、低污染等优点。
生物乙醇是指利用农作物秸秆等 原料制成的乙醇，可以用作燃料 ，也可用于生产乙烯等化工原料
。
03 生物质能的转化技术
生物质能转化技术概述
生物质能转化技术是指将生物质转化为可利用的 能源或化学品的技术。
生物质能是一种可再生能源，具有低碳、环保、 可持续等优点。
生物质能转化技术的发展对于解决能源危机和减 少环境污染具有重要意义。
生物质能转化技术种类
生物质直接燃烧技术
将生物质转化为热能，可用于 供热和发电。
生物质气化技术
将生物质在缺氧或绝氧条件下 进行热解，生成气体燃料。
《生物质能》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 生物质能简介 • 生物质能的应用 • 生物质能的转化技术 • 生物质能的发展前景 • 结论
01 生物质能简介
生物质能定义
总结词
生物质能是指利用有机物质通过生物转化或热化学转化产生的能量。
详细描述
生物质能是可再生能源的一种，它利用有机物质（如木材、农作物废弃物、动物粪便等）在生物或热 化学过程中转化成能量。这种转化过程可以产生热能、电能或燃料，如生物柴油、生物气体等。
生物质能资源丰富
生物质能来源于农业废弃物、林业废弃物、城市垃圾等，资源丰富 ，可再生。
生物质能技术成熟
生物质能转化技术已经比较成熟，包括直接燃烧、气化、液化等方 式。
生物质能的发展趋势
生物质能多元化利用
未来生物质能的利用将向多元化方向发展，包括生物质发电、生 物燃料、生物质化工等领域。
生物质能在交通领域的应用
生物质能在交通领域的应用主要 包括生物柴油和生物乙醇等方面
。
生物柴油是指利用动植物油脂作 为原料制成的柴油，具有可再生
、低污染等优点。
生物乙醇是指利用农作物秸秆等 原料制成的乙醇，可以用作燃料 ，也可用于生产乙烯等化工原料
。
03 生物质能的转化技术
生物质能转化技术概述
生物质能转化技术是指将生物质转化为可利用的 能源或化学品的技术。
生物质能是一种可再生能源，具有低碳、环保、 可持续等优点。
生物质能转化技术的发展对于解决能源危机和减 少环境污染具有重要意义。
生物质能转化技术种类
生物质直接燃烧技术
将生物质转化为热能，可用于 供热和发电。
生物质气化技术
将生物质在缺氧或绝氧条件下 进行热解，生成气体燃料。
《生物质能》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 生物质能简介 • 生物质能的应用 • 生物质能的转化技术 • 生物质能的发展前景 • 结论
01 生物质能简介
生物质能定义
总结词
生物质能是指利用有机物质通过生物转化或热化学转化产生的能量。
详细描述
生物质能是可再生能源的一种，它利用有机物质（如木材、农作物废弃物、动物粪便等）在生物或热 化学过程中转化成能量。这种转化过程可以产生热能、电能或燃料，如生物柴油、生物气体等。
生物质能资源丰富
生物质能来源于农业废弃物、林业废弃物、城市垃圾等，资源丰富 ，可再生。
生物质能技术成熟
生物质能转化技术已经比较成熟，包括直接燃烧、气化、液化等方 式。
生物质能的发展趋势
生物质能多元化利用
未来生物质能的利用将向多元化方向发展，包括生物质发电、生 物燃料、生物质化工等领域。
生物质能源利用简介ppt课件
干燥
粉碎
储存 计量
储存 计量
混合
成型
筛分
生物质型煤
生物质 干燥 粉碎 储存 计量
2.2 生物质固硫型煤燃烧特性
1）点火性能 可燃基挥发分比原煤高，进入炉膛后，生物质首先燃烧，使型
煤短时间达到着火点，生物质燃料燃烧后体积收缩，使型煤产生 很多孔道及空袭，形成多孔形球体。 2）燃烧机理
静态渗透式扩散燃烧 燃烧由表面及不断深入到内部，不会发生热解析炭冒烟现象。 3）固硫特性 生物质比煤先燃烧，形成的空隙起到了膨化疏松作用，使固硫 剂CaO颗粒内部不易发生烧结，可使空袭率增加，增大SO2和O2 向CaO颗粒内的扩散作用，提高钙的利用率。 可在较低的Ca/S下，使固硫率达到50%以上。
日本开发，间歇反应器，以He为载气，反应温度为250-400 0C， 催化剂为碱金属的碳酸盐，产油率为50%（采用发酵残渣为原料）。
Na2CO3+H2+2CO----2HCOONa+CO2 2C6H10O5+2HCOONa---2C2H10O4+H2O+CO2+Na2CO3 3）煤与生物质共同液化
可降低煤的液化温度，增加低分子量的戊烷可溶物，生物质与煤 相互作用机理不明。
汽油中可以掺入25%，提高辛烷值。Leabharlann 性质 相对密度（20 0C）
辛烷值 闪点
甲醇的燃料特性
数值
性质
0.80
馏程/0C
100 热值/（kJ/kg）
11 汽化潜热/（kJ/kg）
数值 65 19647 1105
2）甲醇生产工艺 生物质---合成气的制造----合成气净化---甲醇合成---甲醇精馏
两类催化剂： • ZnO-Cr2O3为基础的改良氧化物系统催化剂，反应压力34MPa, 温度
生物质能源(共71张PPT)
我国：地沟油是目前主要原料，麻风树、黄连木等油料作物有 望大面积种植。
黄连木
麻风树
生物质能利用－生物化学转化
发酵
厌氧消化
生物质能利用－生物化学转化－发酵
发酵
2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。 生物质能利用—直接燃烧 生物质能利用-热化学转化—生物柴油 利用范围已从木质部分利用转向全向全树利用、全林利用； 2020年，年产1000万吨 热效率可达90%;生物质能净转化效率～40％ 巴西：生物质能源已达到总能源消耗的1/3，近50％汽油被乙醇替代，2020年生物油柴油参和比达到20％。 2、从生物链的传递来看，大量种植单一农作物并不符合大自然有关生物多样性的发展规律，土壤中的养分会因单一种植农作物而流失。
加水
12-20 MPa
停留时间：30min
油（含水）
生物质能物柴油替代柴油的优势
1、仅需要对柴油机进行微小的改造甚至不需要改造。
2、可以采用现有的柴油运输、销售网络。
3、从全生命周期来看不产生CO2排放。
生物质能利用-热化学转化—生物柴油
我国生物质能源的开发利用现状
• 我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。在 可收集的条件下，中国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工 业有机废渣与废水等。目前生物质能源仅占0.5－1%。
平均含硫量。
1：1.4
秸秆
能源草
丹麦:已建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费 量的24％以上。
黄连木
麻风树
生物质能利用－生物化学转化
发酵
厌氧消化
生物质能利用－生物化学转化－发酵
发酵
2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。 生物质能利用—直接燃烧 生物质能利用-热化学转化—生物柴油 利用范围已从木质部分利用转向全向全树利用、全林利用； 2020年，年产1000万吨 热效率可达90%;生物质能净转化效率～40％ 巴西：生物质能源已达到总能源消耗的1/3，近50％汽油被乙醇替代，2020年生物油柴油参和比达到20％。 2、从生物链的传递来看，大量种植单一农作物并不符合大自然有关生物多样性的发展规律，土壤中的养分会因单一种植农作物而流失。
加水
12-20 MPa
停留时间：30min
油（含水）
生物质能物柴油替代柴油的优势
1、仅需要对柴油机进行微小的改造甚至不需要改造。
2、可以采用现有的柴油运输、销售网络。
3、从全生命周期来看不产生CO2排放。
生物质能利用-热化学转化—生物柴油
我国生物质能源的开发利用现状
• 我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。在 可收集的条件下，中国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工 业有机废渣与废水等。目前生物质能源仅占0.5－1%。
平均含硫量。
1：1.4
秸秆
能源草
丹麦:已建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费 量的24％以上。
生物质能课件——第八章 生物质气化
31
4. 能源植物
糖类能源植物 如甘蔗、甜高粱、甜菜等； 淀粉类能源植物 如木薯、玉米、甘薯等； 纤维素类等能源植物 如速生林木和芒草等； 油料能源植物 如油菜、向日葵、棕榈、花生等； 烃类能源植物 提取含烃汁液，可产生接近石油成分的
燃料，如续随子、绿玉树、银胶菊、西谷椰子和西蒙 得木等。
表示气化炉生产能力大小 的指标；
气化实际需要的空气量值 与生物质燃料完全燃烧所
固定床气化炉的气化强度 需要的空气量值之比。
为100～250 kg/(m2∙h)，
流化床约为2000
kg/(m2∙h)；
49
燃气质量
评价燃气质量的主要指标包括燃气的低位热值、焦油含 量以及含灰量。
燃气成分
还原区反应
C + 2H2 = CH4。
热裂解区反应
CxHyOz = CO + CO2 + CaHb + H2O + H2 + Tar
CO2 + C = 2CO； H2O + C = CO + H2； 2H2O + C = CO2 + 2H2； H2O + CO = CO2 + H2；
7
光合作用
internal leaf structure
outer membrane inner membrane
chloroplasts
植物 水 + 二氧化碳 -----> 有机体 + 氧
太阳能
8
自然界碳循环与生物质能利用
9
四、生物质能的利用途径？
10
1. 直燃和热化学转化
过量空 气，直 接供 热；
4. 能源植物
糖类能源植物 如甘蔗、甜高粱、甜菜等； 淀粉类能源植物 如木薯、玉米、甘薯等； 纤维素类等能源植物 如速生林木和芒草等； 油料能源植物 如油菜、向日葵、棕榈、花生等； 烃类能源植物 提取含烃汁液，可产生接近石油成分的
燃料，如续随子、绿玉树、银胶菊、西谷椰子和西蒙 得木等。
表示气化炉生产能力大小 的指标；
气化实际需要的空气量值 与生物质燃料完全燃烧所
固定床气化炉的气化强度 需要的空气量值之比。
为100～250 kg/(m2∙h)，
流化床约为2000
kg/(m2∙h)；
49
燃气质量
评价燃气质量的主要指标包括燃气的低位热值、焦油含 量以及含灰量。
燃气成分
还原区反应
C + 2H2 = CH4。
热裂解区反应
CxHyOz = CO + CO2 + CaHb + H2O + H2 + Tar
CO2 + C = 2CO； H2O + C = CO + H2； 2H2O + C = CO2 + 2H2； H2O + CO = CO2 + H2；
7
光合作用
internal leaf structure
outer membrane inner membrane
chloroplasts
植物 水 + 二氧化碳 -----> 有机体 + 氧
太阳能
8
自然界碳循环与生物质能利用
9
四、生物质能的利用途径？
10
1. 直燃和热化学转化
过量空 气，直 接供 热；
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
作用可以再生，取之不尽、用之不竭，也是唯一一种可再 生的碳源；
2) 低污染性 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、
NOX较少； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；
4) 生物质燃料总量十分丰富 生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然
气。
生物质热解气化
生物质利用方式分类
所
生物质热解气化
国内进展
1. 中科学院广州能源研究所在循环流化床气化发电方面取得了一系列进 展，已经建设并运行了多套气化发电系统[21~24]； 2. 中国林业科学院林产化学工业研究所在生物质流态化气化技术、内循 环锥形流化床富氧气化技术方面取得了成果[25]； 3. 中国科技大学进行了生物质等离子体气化[26]、生物质气化合成等技术 的研究[27]； 4. 浙江大学对双流化床气化技术进行了研究，并开发了中热值气化供气 与发电装置[30,31]；华中科技大学进行了流化床的气化研究[32-34]； 5. 南京工业大学近年来开始开展生物质气化技术的研究，在大规模的固 定床生物质气化发电技术方面取得了进展。
6. 华中科技大学开展了高含水率生物质的热解气化研究，并建成了一套 中试装置，取得了较好的效果
生物质热解气化
国外进展
欧美等发达国家对生物质气化技术的研究十分重视，有许多单
位在进行此项技术的研究，并达到了较高的水平。
西方发达国家的一些科研单位，如美国国家再生能源实验室[64]
、Ariozna大学、Hamburg大学、日本日立制作所、英国Aston大学
0.35
3.0
城市生活垃圾量（填埋处理）
1.58
0.96
60
0.09
0.28
餐饮废油 工业/生活污水量 棉籽油
0.053
0.048
90
0.05
-
-
503.22
-
Hale Waihona Puke 0.040.270.011
0.01
90
0.01
-
生物质能源特点
生物质资源的特点
1) 可再生性 生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合
主要参与项目
主持完成江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（褐煤直接热解特性实验研究，项目编号 CXZZ13_0431）
国家“十二五”科技支撑计划项目 以主要研究者参与江苏省环保厅重点课题（高湿污泥高温热解制取高氢燃气实验研究，项目
编号）
国家863计划项目（基于太阳能和生物质的热电冷联合供能系统，项目编号 2008AA05Z207），青海省科技支撑计划项目及江苏省工业支撑计划（BE2013127）
生物质气化技术研究
—汽车学院
2015年10月14日
个人简介
高豪杰，盐城工学院，汽车工程学院，能源与动 力工程系，讲师，博士；
2014年毕业于南京工业大学，机械与动力工程学 院，化工过程机械专业，硕博连读；
主要从事生物质热化学转化，新能源装备技术方 面的研究；发表相关论文6篇，已授权发明专利两 项。
太阳能聚光生物质气化原理
利用太阳能聚光产生的高温驱动热化学反应（或循环）， 将太阳能和生物质的化学能进行改性和提质，转化为可大 规模储运的清洁化学能，或者一氧化碳和氢等基础化工原 料，同时实现太阳能的存储和化石燃料的清洁利用
生物质热解气化
生物质热解制油技术发展历程
20世纪80年代初，加拿大 Waterloo大学开始了以提高液体 产率为目标的循环流化床研究， 为现代快速、闪速裂解提供了 基础，被公认为本领域中最广 泛深入的研究成果。
利用。
开发生物质能源
可再生能源分类
可再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、 水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
生物质能源是可再生能源领域唯一可以转化为液体和气体燃料的能 源。生物质能源储量较大，它不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而 且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。
的研究，推出了近于实用的无焦油气化系统。
生物质热解气化
太阳能生物质气化技术
传统方法存在的问题： 1）耗能大，外部加热的方式耗化石燃料；内部加热的方法，消耗近40%
的生物质原料。2）需要高温高加热速率，耗能强度大 3）采用空气作为气化剂，产出燃气中含有大量氮气，稀释了可燃气，使
热值降低。
生物质热解气化
可运输
风能
水能
太阳能
生物质能 海洋能
生物质能源特点
生物质
•各种速生的能源林、薪炭林、经济林、用材林、灌木林，木材及森林工业 废弃物； •农业废弃物,如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、蔗渣等； •水生植物； •油料植物； •城市和工业有机废弃物； •动物粪便。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。
Biomass gasification reactors
Fixed bed technology
Fluidized bed technology
Updraft gasifier Downdraft gasifier Bubbling fluidized bed
Circulating fluidized bed
Cyclone
: Bed hot
particle :anBdsiocmhaasrs
: grid
Advantages: simple design, good maturity.
Advantages: highest throughput, fuel flexible, tolerates moisture
Drawbacks: low calorific value gas Drawbacks: Complex operation. with a high tar and fines content.
中生物质热解气化 国
林 从事生物质研究开发的单位概况
业 科
学单位有40多家：清华大学、中国科技大学、浙 研究院江学大 、学华、 东中理国工科大学 学院 、、 上山 海东 理大 工学 大、 学山、东东理北工林大业 林大学、哈尔滨工业大学、东南大学、沈阳农业 产化大学、北京工业大学、南京工业大学、首都师 学范大学、山东、辽宁、河南等省的能源研究所 工业研、沼大科连所环、科上院海、沼农科业所部、农杭工州院沼、科农所机、院长、沙成新都技 究 术研究所、湖南省林科院、林化所等单位。
1995年左右，目前生物质热解制油 主流设备研已经普遍完成研发。之 后，随着试验规模的反应装置逐步 完善化，欧美示范性和商业化运行 的热裂解项目不断开发和建造。
2005年后，国外 科研机构开始加 大力度研发生物 油的深加工技术。
1980
1990
1995
2000
2005
2010
1990年左右，欧美一些国 家开始建设速热解示范性
汽油、柴油、重油、氢、激光
能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，象太阳能、风力、水 力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等均可称为能源和清洁型能源。
能源现状
12.10%
28.40%
23.70%
世界
35.80%
6.20%
69.70%
中国
21.10% 3%
石油 天然气 煤炭 其它
化石燃料，储量有限，不可再生！
各类生物质资源量
废弃物种类 农作物秸秆
年产资源量 亿吨
7.71
实物资源量 亿吨
4.71
可利用率 %
61
实物量折标煤 亿吨
2.38
已利用资源量 亿吨
0.08
林业剩余物
1.82
1.54
84
0.88
0.03
农产品加工废弃物
0.89
0.80
90
0.44
0.02
畜禽粪便量（规模化养殖场）
13.17
8.37
64
2010-2012年在江苏省现代低碳技术研究院实习，期间参与上海世博会低碳技术应用调研 （在世博园区调研30天），参与“2010上海世博会低碳技术研究报告”的编写。
工厂或试验台。
2000年左右，中国各科 研机构纷纷开始对生物 质热解设备的研发。
近期，中国一些科研 机构也开始研发生物 油的深加工技术。
➢ 生物质液化技术在世界上还属于新技术，生产工艺上尚有很多问题有待解决和完善。
➢ 中国在生物油热解液化设备研究方面明显落后于国外，国内开发的反应器主要以接触式 和混合式为主，具有代表性的是流化床式反应器和旋转锥反应器。目前我国热解液化工艺 整体上尚有许多需要改进之处。
和川崎重工等单位都致力于高湿生物质热解技术的开发，并取得了
良好的成绩；
德国鲁奇公司正在进行100MW生物质燃气联合循环(IGCC)的示
范工程，成功后将是一种高效的发电系统；
美国可再生能源实验室(NREL)和夏威夷大学也在进行IGCC的蔗渣
发电系统的研究；
荷兰特温特(Twente)大学进行流化床气化器和焦油催化裂解装置
➢ 国外对生物油深加工的研究早已展开，但是暂时没有取得突破性进展。
➢ 中国在生物油深加工方面的研究尚处于起步阶段，研发的机构不多。东北林大、中科大、 山东理工对生物油与柴油混合制备乳化油技术进行了研究，但短期内无法取得突破性进展。
我主要参与研究项目
主要研究课题
生物质热化学转化技术
褐煤的高效清洁转化技术 固体废弃物的高温热解制取清洁燃料和化学燃料技术
全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年 我国石油探明储量可供生产15年、天然气仅可供生产30年、煤炭81年
——《BP世界能源统计2006》
我国的环境现状
化石能源开采过程中的环境问题
煤矿开采造成的地陷 露天开采形成巨大的人工坑
2) 低污染性 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、
NOX较少； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；
4) 生物质燃料总量十分丰富 生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然
气。
生物质热解气化
生物质利用方式分类
所
生物质热解气化
国内进展
1. 中科学院广州能源研究所在循环流化床气化发电方面取得了一系列进 展，已经建设并运行了多套气化发电系统[21~24]； 2. 中国林业科学院林产化学工业研究所在生物质流态化气化技术、内循 环锥形流化床富氧气化技术方面取得了成果[25]； 3. 中国科技大学进行了生物质等离子体气化[26]、生物质气化合成等技术 的研究[27]； 4. 浙江大学对双流化床气化技术进行了研究，并开发了中热值气化供气 与发电装置[30,31]；华中科技大学进行了流化床的气化研究[32-34]； 5. 南京工业大学近年来开始开展生物质气化技术的研究，在大规模的固 定床生物质气化发电技术方面取得了进展。
6. 华中科技大学开展了高含水率生物质的热解气化研究，并建成了一套 中试装置，取得了较好的效果
生物质热解气化
国外进展
欧美等发达国家对生物质气化技术的研究十分重视，有许多单
位在进行此项技术的研究，并达到了较高的水平。
西方发达国家的一些科研单位，如美国国家再生能源实验室[64]
、Ariozna大学、Hamburg大学、日本日立制作所、英国Aston大学
0.35
3.0
城市生活垃圾量（填埋处理）
1.58
0.96
60
0.09
0.28
餐饮废油 工业/生活污水量 棉籽油
0.053
0.048
90
0.05
-
-
503.22
-
Hale Waihona Puke 0.040.270.011
0.01
90
0.01
-
生物质能源特点
生物质资源的特点
1) 可再生性 生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合
主要参与项目
主持完成江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（褐煤直接热解特性实验研究，项目编号 CXZZ13_0431）
国家“十二五”科技支撑计划项目 以主要研究者参与江苏省环保厅重点课题（高湿污泥高温热解制取高氢燃气实验研究，项目
编号）
国家863计划项目（基于太阳能和生物质的热电冷联合供能系统，项目编号 2008AA05Z207），青海省科技支撑计划项目及江苏省工业支撑计划（BE2013127）
生物质气化技术研究
—汽车学院
2015年10月14日
个人简介
高豪杰，盐城工学院，汽车工程学院，能源与动 力工程系，讲师，博士；
2014年毕业于南京工业大学，机械与动力工程学 院，化工过程机械专业，硕博连读；
主要从事生物质热化学转化，新能源装备技术方 面的研究；发表相关论文6篇，已授权发明专利两 项。
太阳能聚光生物质气化原理
利用太阳能聚光产生的高温驱动热化学反应（或循环）， 将太阳能和生物质的化学能进行改性和提质，转化为可大 规模储运的清洁化学能，或者一氧化碳和氢等基础化工原 料，同时实现太阳能的存储和化石燃料的清洁利用
生物质热解气化
生物质热解制油技术发展历程
20世纪80年代初，加拿大 Waterloo大学开始了以提高液体 产率为目标的循环流化床研究， 为现代快速、闪速裂解提供了 基础，被公认为本领域中最广 泛深入的研究成果。
利用。
开发生物质能源
可再生能源分类
可再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、 水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
生物质能源是可再生能源领域唯一可以转化为液体和气体燃料的能 源。生物质能源储量较大，它不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而 且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。
的研究，推出了近于实用的无焦油气化系统。
生物质热解气化
太阳能生物质气化技术
传统方法存在的问题： 1）耗能大，外部加热的方式耗化石燃料；内部加热的方法，消耗近40%
的生物质原料。2）需要高温高加热速率，耗能强度大 3）采用空气作为气化剂，产出燃气中含有大量氮气，稀释了可燃气，使
热值降低。
生物质热解气化
可运输
风能
水能
太阳能
生物质能 海洋能
生物质能源特点
生物质
•各种速生的能源林、薪炭林、经济林、用材林、灌木林，木材及森林工业 废弃物； •农业废弃物,如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、蔗渣等； •水生植物； •油料植物； •城市和工业有机废弃物； •动物粪便。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。
Biomass gasification reactors
Fixed bed technology
Fluidized bed technology
Updraft gasifier Downdraft gasifier Bubbling fluidized bed
Circulating fluidized bed
Cyclone
: Bed hot
particle :anBdsiocmhaasrs
: grid
Advantages: simple design, good maturity.
Advantages: highest throughput, fuel flexible, tolerates moisture
Drawbacks: low calorific value gas Drawbacks: Complex operation. with a high tar and fines content.
中生物质热解气化 国
林 从事生物质研究开发的单位概况
业 科
学单位有40多家：清华大学、中国科技大学、浙 研究院江学大 、学华、 东中理国工科大学 学院 、、 上山 海东 理大 工学 大、 学山、东东理北工林大业 林大学、哈尔滨工业大学、东南大学、沈阳农业 产化大学、北京工业大学、南京工业大学、首都师 学范大学、山东、辽宁、河南等省的能源研究所 工业研、沼大科连所环、科上院海、沼农科业所部、农杭工州院沼、科农所机、院长、沙成新都技 究 术研究所、湖南省林科院、林化所等单位。
1995年左右，目前生物质热解制油 主流设备研已经普遍完成研发。之 后，随着试验规模的反应装置逐步 完善化，欧美示范性和商业化运行 的热裂解项目不断开发和建造。
2005年后，国外 科研机构开始加 大力度研发生物 油的深加工技术。
1980
1990
1995
2000
2005
2010
1990年左右，欧美一些国 家开始建设速热解示范性
汽油、柴油、重油、氢、激光
能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，象太阳能、风力、水 力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等均可称为能源和清洁型能源。
能源现状
12.10%
28.40%
23.70%
世界
35.80%
6.20%
69.70%
中国
21.10% 3%
石油 天然气 煤炭 其它
化石燃料，储量有限，不可再生！
各类生物质资源量
废弃物种类 农作物秸秆
年产资源量 亿吨
7.71
实物资源量 亿吨
4.71
可利用率 %
61
实物量折标煤 亿吨
2.38
已利用资源量 亿吨
0.08
林业剩余物
1.82
1.54
84
0.88
0.03
农产品加工废弃物
0.89
0.80
90
0.44
0.02
畜禽粪便量（规模化养殖场）
13.17
8.37
64
2010-2012年在江苏省现代低碳技术研究院实习，期间参与上海世博会低碳技术应用调研 （在世博园区调研30天），参与“2010上海世博会低碳技术研究报告”的编写。
工厂或试验台。
2000年左右，中国各科 研机构纷纷开始对生物 质热解设备的研发。
近期，中国一些科研 机构也开始研发生物 油的深加工技术。
➢ 生物质液化技术在世界上还属于新技术，生产工艺上尚有很多问题有待解决和完善。
➢ 中国在生物油热解液化设备研究方面明显落后于国外，国内开发的反应器主要以接触式 和混合式为主，具有代表性的是流化床式反应器和旋转锥反应器。目前我国热解液化工艺 整体上尚有许多需要改进之处。
和川崎重工等单位都致力于高湿生物质热解技术的开发，并取得了
良好的成绩；
德国鲁奇公司正在进行100MW生物质燃气联合循环(IGCC)的示
范工程，成功后将是一种高效的发电系统；
美国可再生能源实验室(NREL)和夏威夷大学也在进行IGCC的蔗渣
发电系统的研究；
荷兰特温特(Twente)大学进行流化床气化器和焦油催化裂解装置
➢ 国外对生物油深加工的研究早已展开，但是暂时没有取得突破性进展。
➢ 中国在生物油深加工方面的研究尚处于起步阶段，研发的机构不多。东北林大、中科大、 山东理工对生物油与柴油混合制备乳化油技术进行了研究，但短期内无法取得突破性进展。
我主要参与研究项目
主要研究课题
生物质热化学转化技术
褐煤的高效清洁转化技术 固体废弃物的高温热解制取清洁燃料和化学燃料技术
全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年 我国石油探明储量可供生产15年、天然气仅可供生产30年、煤炭81年
——《BP世界能源统计2006》
我国的环境现状
化石能源开采过程中的环境问题
煤矿开采造成的地陷 露天开采形成巨大的人工坑