物理高新技术新能源生物质能幻灯片.ppt

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1、物理高新技术新能源生物质能第1页，共30页，编辑于2022年，星期日2生物质能简介生物质能简介 生物质生物质主要包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植主要包括农业废弃物（如植物的秸秆、枝叶）、水生植物、油科植物、动物粪便等。生物质是多种高分子有机化合物组物、油科植物、动物粪便等。生物质是多种高分子有机化合物组成的复合体，主要含有纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蛋白成的复合体，主要含有纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蛋白质、脂质等。质、脂质等。生物质能生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量

2、。目前广将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。目前广泛使用的化石能源如煤、石油和天然气等，也是由生物质能泛使用的化石能源如煤、石油和天然气等，也是由生物质能转变而来的。转变而来的。生物质能源生物质能源是一种理想的可再生能源，是一种理想的可再生能源，具有以下特点具有以下特点：可再可再生性；生性；低污染性低污染性 ；广泛的分布性广泛的分布性第2页，共30页，编辑于2022年，星期日生物质能的利用第3页，共30页，编辑于2022年，星期日拾柴第4页，共30页，编辑于2022年，星期日背秸秆的老大爷第5页，共30页，编辑于2022年，星期日晾晒在墙上的干牛粪第6页，共30页，编辑于2022年，

3、星期日生物质能在能源系统中的地位生物质能在能源系统中的地位 生物质能是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油生物质能是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。系统中占有重要地位。开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续供给的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大供给的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。意义。7第7页，共30页，编辑于2022年，星期日8生物质能存在形式生物质能存

4、在形式 1森林能源及其废弃物 2农作物及其副产物 3禽畜粪便 4生活垃圾 5.水生植物 6.油料植物第8页，共30页，编辑于2022年，星期日9生物质能开发利用生物质能开发利用 生物质能的开发和利用，也就是生物质能生物质能的开发和利用，也就是生物质能的转化技术，将生物质能转化为人们所需的转化技术，将生物质能转化为人们所需要的热能或进一步转化为清洁二次能源，要的热能或进一步转化为清洁二次能源，如电能如电能。第9页，共30页，编辑于2022年，星期日1、制沼气：制沼气：利用利用植物的秸杆、枝叶、杂草植物的秸杆、枝叶、杂草和动物粪便等和动物粪便等生物质生物质在厌氧条件下，经过在厌氧条件下，经过细菌发

5、酵细菌发酵制取沼气制取沼气。条件：厌氧条件：厌氧主要成分：甲烷主要成分：甲烷主要优点：主要优点：气体燃料、气体燃料、环保环保副产副产肥料肥料第10页，共30页，编辑于2022年，星期日利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气第11页，共30页，编辑于2022年，星期日第12页，共30页，编辑于2022年，星期日沼气燃料电池发电沼气燃料电池发电 燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能直接转化为电能燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的装置，当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，的装置，当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它就可以连续发电。它就可以连续发电。沼气燃料电

6、池是将沼气化学能转换为电能的一种装沼气燃料电池是将沼气化学能转换为电能的一种装置，它所用的置，它所用的“燃料燃料”并不燃烧，而是直接产生电能。并不燃烧，而是直接产生电能。第13页，共30页，编辑于2022年，星期日14项 目 名 称指 标发力输出功率200 kW输出电压(频率)400V(50Hz)，480V(60Hz)发电效率40%余热利用效率/温度41%/60 热水燃料/消耗量天然气/43 m3/h有害排放物NOX：低于5ppmSOX：可忽略不计噪音约60 分贝(距设备10 米处)排水净水(接近于零污染)应用时供应水自来水或纯净水(接近于零)应用时供应氮气N24 个圆柱型容器存有 7 m3

7、的氮气用于一次启动与停机循环(保护)操作自动，可远程控制PC25TMC 主要性能及技术指标主要性能及技术指标 广州市番禺水门种广州市番禺水门种猪场正在建设的由猪场正在建设的由日本政府提供的日本政府提供的 200 kW 的沼气燃的沼气燃料电池装置。该料电池装置。该200 kW 燃料电池设备燃料电池设备由东芝公司下属的由东芝公司下属的 ONSI 公司提供，公司提供，型号为型号为 PC25TMC第14页，共30页，编辑于2022年，星期日2、制乙醇：制乙醇：用含糖类、淀粉(C6H10O5)n较多的农作物（如玉米、高粱）为原料，通过水解、发，通过水解、发酵酵制乙醇制乙醇。酶酶（C6H10O5)n+nH

8、2OnC6H12O6C6H12O62C2H5OH+2CO2酶酶第15页，共30页，编辑于2022年，星期日第16页，共30页，编辑于2022年，星期日乙醇汽油乙醇汽油90%汽油汽油+10%乙醇乙醇一、可增加汽油中的含氧量，一、可增加汽油中的含氧量，使使燃烧更充分燃烧更充分，降低尾气中，降低尾气中有害物质含量有害物质含量二、能消除发动机内积炭，二、能消除发动机内积炭，可可延长发动机寿命延长发动机寿命 第17页，共30页，编辑于2022年，星期日3、生物质气化u生物质气化及其特点生物质气化及其特点 以生物质为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质中可以燃烧的部分

9、转化为可燃气的过程。u主要有效成分：主要有效成分：CO、H2、CH4、CO2l生物质气化原理：生物质气化原理：包括生物质碳与氧的氧化反应；碳与CO2、H2O的还原反应；生物质的热分解反应第18页，共30页，编辑于2022年，星期日4、生物质热解技术l生物质热解及其特点 生物质在无空气等无氧情况下发生不完全热降解生成炭、可冷凝液体和气体产物的过程。产物：炭、液体和气体l生物质热解工艺 工艺流程：干燥粉碎热解产物炭和灰的分离气态生物油的冷却生物油的收集等。（1）原料干燥和粉碎；（2）热裂解；（3）焦炭和灰的分离；（4）液态生物油的收集。l生物质热解产物：生物油（用作燃料油）；不可凝气体；灰等。第1

10、9页，共30页，编辑于2022年，星期日5、生物质直接液化l生物质液化液化是指通过化学方法将生物质转化为液态产品的过程。l直接液化直接液化是一个高温高压条件下的热化学过程，是将生物质与一定量溶剂混合放在高压釜中，抽真空或通入保护气体，在适当的温度和压力下将生物质转化为高热值的液体燃料。l生物质液化的实质液化的实质是将固态的大分子有机聚合物转化为液态的小分子有机物质。第20页，共30页，编辑于2022年，星期日6、生物柴油生物柴油-又叫生物甲酯、酯化油脂，即脂肪酸甲酯的混合物，它与柴油分子碳数相近。制备原料：食用油及餐饮废油、动物脂肪、油籽、树种等-含有丰富的脂肪酸甘油酯。制备原理：脂肪酸甘油酯

11、与低碳醇之间的转酯化反应，即催化剂存在下的酯交换。第21页，共30页，编辑于2022年，星期日22 生物柴油生物柴油是一种清洁的可再生能源，是以是一种清洁的可再生能源，是以大豆、油菜籽等油料作物以及油棕、黄连木大豆、油菜籽等油料作物以及油棕、黄连木等油料林木果实为原料制成的液体燃料，具等油料林木果实为原料制成的液体燃料，具有原料来源广泛、可再生性强、污染性低等有原料来源广泛、可再生性强、污染性低等特点，是优质的柴油代用品。特点，是优质的柴油代用品。第22页，共30页，编辑于2022年，星期日7、直接燃烧注释:用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的主要成分（C6H10O5)n+6n CO26

12、n CO2+5n H2O点燃第23页，共30页，编辑于2022年，星期日垃圾焚烧发电垃圾焚烧发电24 目前我国对垃圾的处理手段主要集中在填埋和焚烧两种方式。目前我国对垃圾的处理手段主要集中在填埋和焚烧两种方式。填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，所谓直接填埋法是将垃圾填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。机物，达到减量化和无害化的目的。焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种焚烧法是将垃圾置于高温

13、炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。随着中国方法，产生的热量用于发电和供暖。随着中国“十二五十二五”规划对发展规划对发展新能源，提倡环保型循环经济的进一步重视，国家对垃圾发电产业的政策新能源，提倡环保型循环经济的进一步重视，国家对垃圾发电产业的政策扶持会继续加强。扶持会继续加强。第24页，共30页，编辑于2022年，星期日1 1垃圾焚烧发电的工艺流程垃圾焚烧发电的工艺流程25（1 1）垃圾焚烧前无分检处理）垃圾焚烧前无分检处理 下图为垃圾焚烧前无分检处理的工艺流程，下图为垃圾焚烧前无分检处理的工艺流程，美国洛杉矶市美国洛杉矶市Long BeachLong Beac

14、h垃圾发电就是采用这个工艺流程。垃圾发电就是采用这个工艺流程。无分检场垃圾发电工艺流程无分检场垃圾发电工艺流程 第25页，共30页，编辑于2022年，星期日26 （2 2）垃圾焚烧前有分检处理）垃圾焚烧前有分检处理 下图为垃圾焚烧前有分检场垃圾发电工艺流下图为垃圾焚烧前有分检场垃圾发电工艺流程，美国夏威夷市垃圾发电就是采用这种流程。程，美国夏威夷市垃圾发电就是采用这种流程。有分检场垃圾发电工艺流程有分检场垃圾发电工艺流程 第26页，共30页，编辑于2022年，星期日27大型垃圾焚烧发电厂大型垃圾焚烧发电厂第27页，共30页，编辑于2022年，星期日垃圾发电的效益垃圾发电的效益28（1 1）资源

15、化）资源化 垃圾焚烧后热量用于发电，做到废物综合利用。据有关统垃圾焚烧后热量用于发电，做到废物综合利用。据有关统计资料称，截至计资料称，截至20052005年，我国城市垃圾清运量已达年，我国城市垃圾清运量已达1101101313 t/a t/a，若按平均低，若按平均低位热值位热值2900 kJ/kg2900 kJ/kg，相当于，相当于1.4101.4107 7 t t标煤。如其中有标煤。如其中有1/41/4用于焚烧发电，用于焚烧发电，年发电量可达年发电量可达6060亿度，相当于安装了亿度，相当于安装了1200 MW1200 MW火电机组的发电量。火电机组的发电量。（2 2）无害化）无害化 垃圾

16、焚烧发电可实现垃圾无害化，因为垃圾在高温垃圾焚烧发电可实现垃圾无害化，因为垃圾在高温(1000(1000左右左右)下焚烧，可进行无菌和分解有害物质，且尾气经净化处下焚烧，可进行无菌和分解有害物质，且尾气经净化处理达标后排放，较彻底地无害化。理达标后排放，较彻底地无害化。（3 3）减量化）减量化 垃圾焚烧后的残渣，只有原来容积的垃圾焚烧后的残渣，只有原来容积的10%10%3030，从而延，从而延长了填埋场的使用寿命，缓解了土地资源的紧张状态。因此，兴建垃圾电长了填埋场的使用寿命，缓解了土地资源的紧张状态。因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。现可持续发展。第28页，共30页，编辑于2022年，星期日垃圾焚烧发电综合效益垃圾焚烧发电综合效益29第29页，共30页，编辑于2022年，星期日30我国发展和利用生物质能源的意义我国发展和利用生物质能源的意义拓宽农业服务领域、增加农民收入 缓解我国能源短缺、保证能源安全 治理有机废弃物污染、保护生态环境 第30页，共30页，编辑于2022年，星期日