生物质的热化学转换 ppt课件

• 20世纪70年代，能源危机的出现，重新唤起了人们对生物质 气化技术的兴趣。以各种农业废弃物、林业废弃物为原料的 气化装置生产可燃气，可以作为热源， 或用于发电，或生产 化工产品（如甲醇、二甲醚及氨等）。
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种类
使用气化介 质
生物质气化 不使用气化 介质
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空气气化 氢气气化 水蒸气气化 氧气气化 水蒸气-氧 气混合气化 干馏气化
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生物质气Leabharlann Baidu炉
• 生物质气化炉是气化反应的主要设备。生物质气化技术的基本应用 方式主要有以下四个方面：供热、供气、发电和化学品合成。生物 质气化供热是指生物质经过气化炉气化后，生成的生物质燃气送各 入下一级燃烧器中燃烧，为终端用户提供热能。此类系统相对简单， 热利用率较高。气化率可达70%以上，热效率也可达85%。
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生物质气化发电
• 生物质气化发电技术又称生物质发电系统，简单 地说，就是将各种低热值固体生物质能源资源 （如农林业废弃物、生活有机垃圾等）通过气化 转换为生物质燃气，经净化、降温后进入燃气发 电机组发电的技术。
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发电方式
• 生物质气化发电可通过三种途径实现：生物质气化产生燃气作 为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽，再驱动蒸汽轮机发电；也 可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电；还可以将净化后的 燃气送入内燃机直接发电。在发电和投资规模上，它们分别对 应于大规模、中等规模和小规模的发电。
② 干馏。将木材原料在干馏釜中隔绝空气加热，制取醋酸、甲醇、木焦油抗 聚剂、木馏油和木炭等产品的方法。
③ 热解液化。把林业废料及农副产品在缺氧的情况下中温（500~650℃）快 速加热，然后迅速降温使其冷却为液态生物原油的方法。
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生物质直接液化
• 生物质直接液化是在较高压力下的热化学转化过程，温度一般 低于快速热解，热体产物的高位热值可达25~30MJ/kg，明显 高于快速热解液化，但因其技术成本高目前还难以商业化。
在氧化层进行的燃烧均为放热反应，这部分反应热为
还原层的还原反应，物料的咧解及干燥提供了热源。
2、还原反应。在氧化层中生成的二氧化碳和碳与水
蒸气发生还原反应。
3、裂解反应区。氧化区及还原区生成的热气体在上
行过程中经裂解区，将生物质加热，使在裂解区的生
物质进行裂解反应。
4、干燥区。经氧化层、还原层及裂解反应区的气体
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生物质气化的历史
• 生物质气化技术首次商业化应用可追溯1833年，当时是以木 炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机应用于早 期的汽车和农业灌溉机械。第二次世界大战期间，生物质气 化技术的应用达到了高峰，当时大约有100万辆以木材或木 炭为原料提供能量的车辆运行于世界各地。我国在20世纪50 年代，由于面临着能源匮乏的困难，也采用气化的方法为汽 车提供能量。
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原理
不同生物质的反应过程也有差异，常见气化炉反应可
分为氧化层、还原层、裂解层和干燥层。
1、氧化反应
生物质在氧化层中的主要反应为氧化反应，气化剂由
炉栅的下部导入，经灰渣层吸热后进入氧化层，在这
里通过高温的碳发生燃烧反应，生成大量的二氧化碳，
同时放出热量，温度可达1000~1300摄氏度，
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生物质热解
• 生物质热解（又称热裂解或裂解）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，使之转变为小分子物质的过 程。根据热解条件和产物的不同，生物质热解工艺可以分为以下几种类型：
① 烧炭。将薪炭放置在炭窑或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭 的方法，一个操作期一般需要几天。
• 在商业上最为成功的生物质气化内燃发电技术，由于具有装机 容量小、布置灵活、投资少、结构紧凑、技术可靠、运行费用 低廉、经济效益显著、操作维护简单和对燃气质量要求较低等 特点，而得到广泛的推广与应用。
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• 生物质气化发电技术是生物质清洁能源利用的一种重要方式，几乎 不排放任何有害气体。在我国很多地区普遍存在缺电和电价高的问 题，近几年这一状况更加严重，生物质发电可以在很大程度上解决 能源短缺和矿物燃料燃烧发电的环境污染问题。近年来，生物质气 化发电的设备和技术日趋完善，无论是大规模还是小规模均有实际 运行的装置。
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生物质的生物化学转换
• 生物质生化转化是依靠微生物或酶的 作用，对生物质进行生物转化，生产 出如乙醇、氢、甲烷等液体或者气体 燃料的技术。主要针对农业生产和加 工过程的生物质，如农作物秸秆、畜 禽粪便、生活污水、工业有机废水和 其他有机废弃物等。
产物上升至该区，加热生物质原料，使原料中的水分
蒸发，吸收热量，并降低产生温度，生物质气化炉的
出口温度一般为100~300℃
氧化区及还原区总称气化区，气化反应主要在这里进
行。裂解区和干燥区总称为燃P料PT准课备件区。
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生物质气化集中供气
• 生物质气化集中供气 技术是指气化炉生产 的生物质燃气，通过 相应的配套设备，为 居民提供炊事用气。 其基本模式为：以自 然村为单元，系统规 模为数十户至数百户， 设置气化站，铺设管 网，通过管网输送和 分配生物质燃气到用 户家中。
生物质热化学转换和生物化学转换
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陈帆
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直接燃烧
生物质能的 利用
热化学转换 生物化学转换
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生物质的热化学转换
生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件 下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化， 以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。
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生物质气化技术与直接燃烧的区别
在原理上，气化和燃烧都是有 机物与氧发生反应。其区别在于，燃 烧过程中氧气是足量或者过量的，燃 烧后的产物是二氧化碳和水等不可再 燃的烟气，并放出大量的反应热，即 燃烧主要是将生物质的化学能转化为 热能。
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而生物质气化是在一定的条件下，只提 供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧， 生成一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气 体，即气化是将化学能的载体由固态转化为 气态。相比燃烧，气化反应中放出的热量小 得多，气化获得的可燃气体再燃烧可进一步 释放出其具有的化学能。