生物质的热化学转换24页PPT

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。
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。
• 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。
生物质水解发酵
• 发酵法采用各种含糖（双糖）、淀粉（多糖）、纤维素（多 缩己糖）的农产品，农林业副产物及野生植物为原料,经过水 解（水解——使某一化合物裂解成两个或多个较简单化合物 的化学过程）、发酵使双糖、多糖转化为单糖并进一步转化 为乙醇。
• 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）。
种类
生物质气化炉
• 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%。
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。

生物质热化学科普
2、生物质能的分类
❖依据来源的不同，可将适合于能源利用的 生物质分为五大类 一
二
三
四
五
生物质热化学科普
3、生物质能的特点
生物质热化学科普
4、生物质能转化方法
生物质热化学科普
4.1、生物质热化学转化
❖定义：生物质热化学转换技术是 指在加热条件下，用化学手段将生 物质转换成燃料物质的技术，包括 燃烧、气化、热解及直接液化。
❖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。
❖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。
生物质炉灶仍然是农民炊事、取 暖的主要生活用能设备。
生物质热化学科普
4.1.1、直接燃烧 —现代燃烧技术
❖现代燃烧技术一般用于工业过程、区域供 热、发电及热电联产领域。
❖工业用生物质燃料包括木材工业的木屑和 树皮、甘蔗加工中的甘蔗渣等。
❖目前法国、瑞典、丹麦、芬兰和奥地利是 利用生物质能供热最多的国家，利用中央 供热系统通过专用的网络为终端用户提用：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。
生物质热化学科普
4.2、生物质生化转化
生物质热化学科普
4.3、其他生物质利用技术
❖生物质压缩成型 ❖生物柴油（酯化）
生物质热化学科普
5、能源植物及分类
LOGO
生物质能科普报告

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生物质化学转化为清洁燃料是生物质能源化利用的重 要技术路线之一
通过生物质直接液化、定向气化、间接液化等生产气 体燃料、液体燃料及含氧燃料（甲醇、二甲醚等）
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化学转化
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高品位液体燃料
目前石油是我 国高品位液体 燃料主要来源
• 我国人均石油储量不到世界 平均水平的1/10
生物质转化
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能源概念和分类
能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资 源
按形成条件，能源分为一次能源和二次能源
一次能源指自然界中现成存在，可直接取用的能源
一次能源又可分为可再生能源和非再生能源
二次能源指由一次能源加工转换成的另一种形态的能 能源源按来源分可分为三类
太阳能 地球能 引力能
2.生物质生产的季节性很强。 植物的生长有季节性，难以为化学工业提供稳定的原 料供应，对于现代化学工学的工艺流程提出新的要求
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生物质作为化学化工原料的缺点
3.在考虑用作化学化工原料的生物质是传统的粮食， 把粮食原料改作化学化工原料是否合适？
生物质的获取需要土地，大面积的种植对环境有何 影响？
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开展微藻生物柴油技术研发的意义
• 开辟一项有长远发展前途的新产业，促进我国相关多学 科的基础研究
• 战略性进入可再生能源领域，从根本上解决“生物原料” 问题
• 减少CO2排放可以进入CDM国际交易，具有商业价值， 这将进一步提高微藻生物柴油技术项目的经济性
• 提前进入温室气体减排运作，2012年中国很可能将正式 承诺减排协议，这意味着项目潜在的经济性巨大

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沼气发电机原理：
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（2）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。依据电解质的不 同，燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧 化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。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“燃料”并不燃烧，而是直接产生电能。
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图5－4 沼气内燃机发电系统的工艺流第程2图7页/共66页
图5－5是广东省佛山市利 用城市垃圾综合处理产生沼
气，用于发电的工艺流程图。
1—污泥进料口 2—发酵池 3—循环管道 4—循环泵 5—溢流管 6—沼气储气罐 7—沼气发动机 8—三相交流发电机 9—消化污泥阀10—沉淀池 11—溢流管 12—排渣阀 13—贮留池 14—排污管
4．我国发展和利用生物质能源的意义
（1）拓宽农业服务领域、增加农民收入 （2）缓解我国能源短缺、保证能源安全 （3）治理有机废弃物污染、保护生态环境 （4）广泛应用生物技术、发展基因工程
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5、世界生物质能发展前景与利用现状
作为新世纪的可替代能源之一，生物质能占到全 世界总能耗的15%，数量相当巨大，是21世纪能源供 应中最具潜力的能源。因它来自自然界，无污染，同 时又是可再生能源而引起各国的重视。根据EL Insights于2010年9月发布的报告，从2010年到 2015年，全球生物制造市场预计将从5,729亿美元增 加至6,937亿美元，相当于在此期间的复合年增长率 (CAGR)为3.9%。在今后几年，生物质在生物发电、 生物燃料和生物产品部门应用领域将大幅增长，生物 质发电的市场价值将从2010年450亿美元增加到 2020年530亿美元。

生物质热解技术的优势
01
质热解技术利用可再生的 生物质资源，如农业废弃物、 木材废弃物等，符合可持续发 展的要求。
高效转化
生物质热解技术能够将生物质 高效转化为高品位燃料和化学 品，提高了能源利用效率。
减少污染
与传统的燃烧方式相比，生物 质热解技术能够减少废气、废 水和固体废物的排放，降低环 境污染。
加强政策支持
政府应加强政策支持，鼓励生 物质热解技术的研发和应用。
04
生物质热解技术的实际应用案例
生物质热解技术在能源生产中的应用
生物质热解技术可以用于生产生物油，替代化石燃料，如柴油、 汽油等。生物油的热值较高，可以用于燃烧发电或直接用于工业 燃烧设备。
生物质热解技术还可以用于生产生物燃气，如沼气等。生物燃气 的主要成分是甲烷，可以用于家庭和工业燃气。
生物质热解技术可以用于处理农业废弃物、城市垃圾等废物 ，将其转化为有用的能源和化学品。这不仅可以减少废物的 环境污染，还可以实现废物资源化利用。
生物质热解技术还可以用于处理工业废弃物，如废油、废溶 剂等。通过生物质热解技术可以将这些废弃物转化为有用的 能源和化学品，实现废弃物的资源化利用。
05
结论
生物质热解技术在化学品生产中的应用
01
生物质热解技术可以用于生产各 种化学品，如酚类、芳香烃类、 醇类等。这些化学品在化工、医 药、农药等领域有广泛的应用。
02
生物质热解技术还可以用于生产 高分子材料，如聚合物、树脂等 。这些高分子材料可以用于制造 塑料、纤维等产品。
生物质热解技术在废物处理中的应用
未来生物质热解技术的国际合作与交流将 进一步加强，促进技术传播和经验分享， 推动全球范围内的技术进步和应用推广。

➢
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。
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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 ---
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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；

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。

政府支持
制定相关政策和标准 加大对生物质热解技术的投入
企业合作
多方合作，共同推动技术创新
科研机构
开展深入研究，提升技术水平
国际合作
加强国际间生物质热解技术合 作与交流
国际合作
国际间应该加强生物质热解技术的合作与交流，共同推动 技术的发展和普及。通过国际合作，不仅可以分享经验和 资源，还可以加速技术的创新和应用，实现更广泛的影响 和效益。
生物气
可用于发电 供热、供暖等领域
生物炭
用于土壤改良 再生能源领域
热能
直接供暖、制冷等用途
生物质热解技术的应用 前景
生物质热解技术具有广泛的应用前景。在能源领域，可以替 代传统化石能源，减少温室气体排放，保护环境。在工业生 产中，可以实现资源的循环利用，提高能源利用效率。未来 随着生物质热解技术的不断创新和发展，其应用范围将进一 步扩大。
● 02
第2章 生物质热解过程
生物质热解的基本原理
生物质热解是一种将生物质分子内部的键断裂的过程，通过 高温、无氧或低氧环境下进行，最终生成气体、液体和固体 产物。这一过程在生物质能源开发和利用中具有重要意义。
生物质热解的反应机理
热解
生物质在高温下分 解成不同产物
干馏
在缺氧或无氧条件 下，生物质物质分
● 05
第五章 生物质热解技术的环 保效益
01 减少碳排放
低碳排放
02 减少污染
环保优势
03 提高空气质量
环境友好
生物质热解技术的减排效果
减少化石能源使用
提倡可再生能源 减少对石油、煤等传统能源的 依赖
减少温室气体排放
降低二氧化碳排放量 减缓气候变化
提高大气质量

3
3.1气化的基本原理
气化的基本原理
为了清楚的描述气化过程，我们将以上吸式固定床气化炉（如图所示） 为例 ，具体分析生物质的气化过程。
1.生物质的干燥
在气化炉的最上层为干燥区，从上面
加入的生物质燃料直接进入到燥区湿物
料在这里同下面三个反应区生成的热气
体产物进行换热，使原料中的水分蒸发
出去，生物质物料由含有一定水分的原
气体热值是指单位体积气体燃料所包含的化学能。 气体燃料的低值简化计算公式为：
8
3.1气化的基本原理
4.气化效率 气化效率是指生物质气化后生成气体的总热量与气化原料的总热量
之比。它是衡量气化过程的重要指标。
5.热效率 热效率为生成物的总热量与总耗热量之比。
6.碳转换率 碳转换率是指生物质燃料中的碳转换为气体燃料中的碳的份额。即
当然，在裂解反应中还有少量烃类物质的产生。裂解区的主要产物 为炭、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其他烃类物 质等，这些热气体继续上升，进入到干燥区，而炭则进入下面的还原区 3.还原反应
在还原区已没有氧气存在，在氧化反应中生成的二氧化碳着这里同 炭及水蒸气发生还原反应，生成一氧化碳和氢气。由于还原反应是吸热 反应，还原区的温度也相应降低，约700-900度，其还原反应方程式为：5
6
3.1气化的基本原理
在氧化区进行的均为燃烧反应，并放出热量，也正是这部分反应热 为还原区的还原反应、燃烧的裂解和干燥提供了热源。在氧化区中生成 的热气体（一氧化碳和二氧化碳）进入气化炉的还原区，灰则落入下部 的灰室中。
通常把氧化区及还原区合起来称作气化区，气化反应主要在这里进 行；而裂解反应及干燥区则统称为燃料准备区或叫做燃料预处理区。这 里的反应是按照干馏的原理进行的，其载热体来自气化区的热气体。

煤化工及石油化工对生物质利用的启示
催化裂化
核心技术开发
原料: • 稳定 • 大规模供应
固定床
移动床
技术: • 催化剂 • 工艺
提升管
产品: • 燃料, • 化学品
煤化工及石油化工对生物质利用的启示
热电厂 2.8 Billion Ton
二氧化碳减排
石油化工
1.1 Billion Ton
CO2
Emission
这些特性显示出PTT美好的工业化前景，它不仅可以作为新型合成纤维在地毯和 纺织品方面有着广阔的应用前景，而且在工程热塑性塑料领域也有巨大的应用 潜力，因此PTT将成为PET、PBT、尼龙66等聚合物的强劲竞争对手。
NREL’s Definition
美国国家再生能源实验室 （U.S. National Renewable Energy Laboratory, NREL）:
以生物质为原料，将生物质转化工艺和设备相结合，用 来生产燃料、电热能和化学产品集成的装置。
生物炼制过程与产品
生物质
成份分离
碳水化合物
淀粉
生
- 食物; - 生物塑料; - 溶剂; -纤维; -生物洗涤剂; -化学品 -燃料 - …….
废弃物
生物质炼制：生物催化与化学催 化的有机结合
生物质
生物催化 化学催化
物理方法 ……
热、电
燃料 化学品 材料
生物合成气平台
生物炼制：以可再生的生物质为原料，经过生物、化学、 物理方法或这几种方法集成的方法，生产一系列化学品、 材料与能源的新型工业模式。 Science, 2006, 311: 484-498
1,3-丙二醇
1,3-丙二醇
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