生物质能转化原理与利用技术共41页
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油楠、油橄榄等。
生物质资源
1.4我国主要生物质能源不同种类比例
二、转化原理和利用技术
生物质能源利用方式
➢ 2.1生物质直接燃烧 ➢ 2.2生物质致密成型 ➢ 2.3生物质热化学转化技术 ➢ 2.4生物质化学法转化技术 ➢ 2.5生物质生物转化技术
2.1生物质直接燃烧技术
➢ 生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中最古老的技术， 人类对能源的最初利用就是木柴燃火开始的。
➢ 20世纪70年代初，美国研究开发了环模挤压技术，瑞士、瑞 典等发达国家也先后开发研究了冲压技术、辊模挤压技术；
➢ 20世纪80年代开始，日本对压缩成型技术进行探讨，对压缩 过程中的动力消耗、压模的结构与尺寸、压缩燃料的含水率、 压缩时的温度和压力以及原料的颗粒大小进行研究，进一步 改进，使之更趋于应用化；
生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。
生物质资源
1.2生物质能
（biomass energy）生物质能：
生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由 光合作用而产生的各种有机体。光合作用即利用空 气中的二氧化碳和土壤中的水，将吸收的太阳能转 换为碳水化合物和氧气的过程，光合作用是生命活 动中的关键过程。
生物质能应用的优点：
（1）储量丰富，来源广泛；（2）清洁，无污 染；
（3）节省能源；（4）可再生，符合可持续发 展。
植物的光合作用图解
生物质是指通过光 合作用而形成的各种有 机体，包括所有的动植 物和微生物。而所谓生 物质能（biomass energy ）， 就是太阳能以化学能形 式贮存在生物质中的能 量形式，即以生物质为 载体的能量。
热量利用 CO2
燃烧
CO
CO2
H2O
灰烬
O2
生物质能利用—直接燃烧－发电
➢ 现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE公 司率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988 年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。每两吨秸秆的 热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远 低于煤1％的平均含硫量。
➢ 该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重 点推广项目。在发达国家，目前生物质燃烧发电占 可再生能源（不含水电）发电量的70%。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。
主要内容
一
生物质资源
二
转化原理和利用技术
三
发展前景
一、生物质资源 1.1 生物质
生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以 及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有 代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材 废弃物和动物粪便。 生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中 除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木 质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生 产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
生物质资
专门提供薪材的薪炭林。 生活垃圾
➢ 城镇生活垃圾主要是由居民
源按照来 源可分为
生活垃圾、商业和服务业垃圾、 少量建筑垃圾等废弃物所构成
Βιβλιοθήκη Baidu六大类
的混合物，成分比较复杂，其
构成主要受居民生活水平、能 源结构、城市建设、绿化面积
以及季节变化影响。
水生植物
➢ 一些水生藻类，主要包 括海洋生的马尾藻、巨藻、
海带等，淡水生的布袋草、
浮萍、小球藻等，水生植
物转化成燃料，也是增加
能源供应的方法之一。
生物质资源
禽畜粪便 ➢ 禽畜粪便也是一种重要 的生物质能源。除在牧区有 少量直接燃烧外，禽畜粪便 主要是作为沼气的发酵原料。 中国主要的禽畜是鸡、猪和
牛。
能源植物 ➢ 能源植物种类较多，例 如制糖作物、油料植物等。 目前国内外正在研究和已 经研究利用的植物主要有 三角戟、三叶橡胶树、麻 疯树、汉加树、白乳木、 油桐、小桐子、光皮树、
特点：比重大、便于贮存和运 输、燃烧性能好、热效率高 （3500—5000千卡之间，是直 接燃烧的5倍）、灰分小、燃 烧几乎不产生SO2，不会造成 环境污染、可用于家庭炊事、 取暖，也可作为工业锅炉和电 厂燃料代替煤炭、天然气、燃 料油等化石能源，成为燃烧方 式、热值均接近煤炭却基本无 污染物排放的高品位清洁能源。
1.3我国生物质资源的分类
农作物秸秆
➢ 农作物秸秆是农业生产
的副产品，也是我国农村
森林能源
的传统燃料。秸秆资源与
➢ 森林能源是森林生长和林业 生产过程提供的生物质能源，
农业种植业的生产关系十 分密切。
主要是薪材，也包括森林工业
的一些残留物等。森林薪材来
源于树木生长过程中修剪的枝 桠、木材加工的边角余料以及
辊模挤压式 （包括环模式和平模式）； 活塞冲压式 （机械式、液压式）； 螺旋挤压式。
➢ 20世纪30年代，美国就开始研究压缩固体成型燃料技术，发 明了螺旋挤压技术，在加热温度110~350℃、压力10MPa的条 件下，能把木屑和刨花压缩成固体成型燃料；
➢ 20世纪70年代初日本从国外引进技术后进行改进，研究并应 用螺旋挤压技术，之后相继发明了活塞式生物质压缩方法；
➢ 20世纪80年代我国开始致力于生物质致密成型技术的研究。
农林生物质
纤维素
④取消外力
成型燃料
半纤维素
木质素
①70~100 ℃ ②200~300 ℃ ③施加外力
依靠传动部件与生物质原料之间的
高速相对运动来实现生物质压缩，压缩 过程中摩擦产生的热将纤维素、木质素 软化的同时，通过挤压力把生物质原料 推入成型模，从而成型。
生物质直接燃烧发电原理
生物质原料
直燃后的热能
汽轮机发电
直接燃烧
产生蒸汽
2.2 生物质致密成型燃料技术
秸秆=燃煤？不存在的？ 这是平时不可想象的事，在现代发达的科技下早已变为 现实，这就是生物质致密成型燃料技术。
原理 ：
在一定温度和压力条件下，将分散的秸秆、树枝、木屑 等农林生物质经过收集、干燥、粉碎等处理后，利用特殊 的生物质固化成型设备挤压成规则的、密度较大的棒状、 块状或颗粒状等成型燃料。
➢ 我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代， 就已经知道使用 “钻木取火” 的方法来获取能源了。
➢ 从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转 化为热能加以利用，是最普通生物质能转换技术。
生物质能利用—直接燃烧－获取热量
生物质燃料
生物质燃料的燃烧过程
挥发性焦 油和气体
焦炭
O2 燃烧
火焰 火焰
H2O CO2
生物质资源
1.4我国主要生物质能源不同种类比例
二、转化原理和利用技术
生物质能源利用方式
➢ 2.1生物质直接燃烧 ➢ 2.2生物质致密成型 ➢ 2.3生物质热化学转化技术 ➢ 2.4生物质化学法转化技术 ➢ 2.5生物质生物转化技术
2.1生物质直接燃烧技术
➢ 生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中最古老的技术， 人类对能源的最初利用就是木柴燃火开始的。
➢ 20世纪70年代初，美国研究开发了环模挤压技术，瑞士、瑞 典等发达国家也先后开发研究了冲压技术、辊模挤压技术；
➢ 20世纪80年代开始，日本对压缩成型技术进行探讨，对压缩 过程中的动力消耗、压模的结构与尺寸、压缩燃料的含水率、 压缩时的温度和压力以及原料的颗粒大小进行研究，进一步 改进，使之更趋于应用化；
生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。
生物质资源
1.2生物质能
（biomass energy）生物质能：
生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由 光合作用而产生的各种有机体。光合作用即利用空 气中的二氧化碳和土壤中的水，将吸收的太阳能转 换为碳水化合物和氧气的过程，光合作用是生命活 动中的关键过程。
生物质能应用的优点：
（1）储量丰富，来源广泛；（2）清洁，无污 染；
（3）节省能源；（4）可再生，符合可持续发 展。
植物的光合作用图解
生物质是指通过光 合作用而形成的各种有 机体，包括所有的动植 物和微生物。而所谓生 物质能（biomass energy ）， 就是太阳能以化学能形 式贮存在生物质中的能 量形式，即以生物质为 载体的能量。
热量利用 CO2
燃烧
CO
CO2
H2O
灰烬
O2
生物质能利用—直接燃烧－发电
➢ 现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE公 司率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988 年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。每两吨秸秆的 热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远 低于煤1％的平均含硫量。
➢ 该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重 点推广项目。在发达国家，目前生物质燃烧发电占 可再生能源（不含水电）发电量的70%。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。
主要内容
一
生物质资源
二
转化原理和利用技术
三
发展前景
一、生物质资源 1.1 生物质
生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以 及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有 代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材 废弃物和动物粪便。 生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中 除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木 质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生 产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
生物质资
专门提供薪材的薪炭林。 生活垃圾
➢ 城镇生活垃圾主要是由居民
源按照来 源可分为
生活垃圾、商业和服务业垃圾、 少量建筑垃圾等废弃物所构成
Βιβλιοθήκη Baidu六大类
的混合物，成分比较复杂，其
构成主要受居民生活水平、能 源结构、城市建设、绿化面积
以及季节变化影响。
水生植物
➢ 一些水生藻类，主要包 括海洋生的马尾藻、巨藻、
海带等，淡水生的布袋草、
浮萍、小球藻等，水生植
物转化成燃料，也是增加
能源供应的方法之一。
生物质资源
禽畜粪便 ➢ 禽畜粪便也是一种重要 的生物质能源。除在牧区有 少量直接燃烧外，禽畜粪便 主要是作为沼气的发酵原料。 中国主要的禽畜是鸡、猪和
牛。
能源植物 ➢ 能源植物种类较多，例 如制糖作物、油料植物等。 目前国内外正在研究和已 经研究利用的植物主要有 三角戟、三叶橡胶树、麻 疯树、汉加树、白乳木、 油桐、小桐子、光皮树、
特点：比重大、便于贮存和运 输、燃烧性能好、热效率高 （3500—5000千卡之间，是直 接燃烧的5倍）、灰分小、燃 烧几乎不产生SO2，不会造成 环境污染、可用于家庭炊事、 取暖，也可作为工业锅炉和电 厂燃料代替煤炭、天然气、燃 料油等化石能源，成为燃烧方 式、热值均接近煤炭却基本无 污染物排放的高品位清洁能源。
1.3我国生物质资源的分类
农作物秸秆
➢ 农作物秸秆是农业生产
的副产品，也是我国农村
森林能源
的传统燃料。秸秆资源与
➢ 森林能源是森林生长和林业 生产过程提供的生物质能源，
农业种植业的生产关系十 分密切。
主要是薪材，也包括森林工业
的一些残留物等。森林薪材来
源于树木生长过程中修剪的枝 桠、木材加工的边角余料以及
辊模挤压式 （包括环模式和平模式）； 活塞冲压式 （机械式、液压式）； 螺旋挤压式。
➢ 20世纪30年代，美国就开始研究压缩固体成型燃料技术，发 明了螺旋挤压技术，在加热温度110~350℃、压力10MPa的条 件下，能把木屑和刨花压缩成固体成型燃料；
➢ 20世纪70年代初日本从国外引进技术后进行改进，研究并应 用螺旋挤压技术，之后相继发明了活塞式生物质压缩方法；
➢ 20世纪80年代我国开始致力于生物质致密成型技术的研究。
农林生物质
纤维素
④取消外力
成型燃料
半纤维素
木质素
①70~100 ℃ ②200~300 ℃ ③施加外力
依靠传动部件与生物质原料之间的
高速相对运动来实现生物质压缩，压缩 过程中摩擦产生的热将纤维素、木质素 软化的同时，通过挤压力把生物质原料 推入成型模，从而成型。
生物质直接燃烧发电原理
生物质原料
直燃后的热能
汽轮机发电
直接燃烧
产生蒸汽
2.2 生物质致密成型燃料技术
秸秆=燃煤？不存在的？ 这是平时不可想象的事，在现代发达的科技下早已变为 现实，这就是生物质致密成型燃料技术。
原理 ：
在一定温度和压力条件下，将分散的秸秆、树枝、木屑 等农林生物质经过收集、干燥、粉碎等处理后，利用特殊 的生物质固化成型设备挤压成规则的、密度较大的棒状、 块状或颗粒状等成型燃料。
➢ 我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代， 就已经知道使用 “钻木取火” 的方法来获取能源了。
➢ 从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转 化为热能加以利用，是最普通生物质能转换技术。
生物质能利用—直接燃烧－获取热量
生物质燃料
生物质燃料的燃烧过程
挥发性焦 油和气体
焦炭
O2 燃烧
火焰 火焰
H2O CO2