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生物质能(第三章)

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第3章生物质能系列

第3章生物质能系列

乙醇，进一步脱水使乙醇含量达99.6%以上，再 加上适量变性剂而制成。经适当加工，燃料乙醇 可以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等。
➢ 燃料乙醇燃烧充分，节能环保，抗爆性能好。 燃烧过程CO2及含硫气体排放低于汽油燃料。
➢ 加入10%燃料乙醇的乙醇汽油燃烧：CO排量下 降量3下0降.8%3.9，%碳。氢化合物排量下降13.4%，CO2排
干燥层：原料中的水分蒸发 热解层：挥发分大量析出 氧化层：热解残余木炭及挥发分与空气反应 还原层：以上燃烧产物及水蒸气与木炭发生还原反 应生成H2和CO。
第3章生物质能系列
生物质气化工艺（P49）
原料在限量供应的空气或氧气及高温条件下被转 化为燃料气。 三个阶段： 1）物料干燥失水 2）热解形成小分子气态产物、焦油及焦炭 3）热解产物在高温下进一步生成气态烟类产物、 氢气等可燃物质，固态碳则生成CO。 生物质气化分类： 1）空气气化；2）氧气气化；3）蒸汽气化； 4）干馏气化；5）蒸汽---空气气化；6）氢气气化
生物质热解原理 物理变化-----热量传递 化学变化-----复杂的化学反应
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。
生物质热解产物： 生物油（用作燃料油第）3章；生物不质能可系凝列 气体；灰等。
第3章生物质能系列
生物质气化发电技术
概念：生物质转化为可燃气，在利用可燃 气推动燃气发电设备进行发电
过程： 生物质气化---气体净化---燃气发电
特点：技术灵活；洁净；经济
第3章生物质能系列
生物质热解技术（P50）
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
生物质能 PPT课件

生物质能 PPT课件


从化学的角度上看，生物质的组成是C-H化合物， 它与常规的矿物燃料，如石油、煤等是同类。由于 煤和石油都是生物质经过长期转换而来的，所以生 物质是矿物燃料的始祖，被喻为即时利用的绿色煤 炭。正因为这样，生物质的特性和利用方式与矿物 燃料有很大的相似性，可以充分利用已经发展起来 的常规能源技术开发利用生物质能。但与矿物燃料 相比，它的挥发组分高，炭活性高，含硫量和灰分 都比煤低，因此，生物质利用过程中SO2、NOx的 排放较少，造成空气污染和酸雨现象会明显降低； 这也是开发利用生物质能的主要优势之一。
麻风树是制造植物柴油的原料之一
脂 肪 燃 料 快 艇
生物能源既不同于常规的矿物能源， 又有别于其他新能源，兼有两者的 特点和优势，是人类最主要的可再 生能源之一。
生物质包括植物、动物及其排泄物、 垃圾及有机废水等几大类。从广义 上讲，生物质是植物通过光合作用 生成的有机物，它的能量最初来源 于太阳能，所以生物质能是太阳能 的一种，它的生成过程如下：

2040 1200
带 动 性
生物质能的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式 存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。而且 它分布最广, 不受天气和自然条件的限制，只要有生命的 地方即有生物质存在。从利用方式上看，生物质能与煤、 石油内部结构和特性相似，可以采用相同或相近的技术进 行处理和利用，利用技术的开发与推广难度比较低。另外， 生物质可以通过一定的先进技术进行转换，除了转化为电 力外，还可生成油料、燃气或固体燃料，直接应用于汽车 等运输机械或用于柴油机，燃气轮机、锅炉等常规热力设 备，几乎可以应用于目前人类工业生产或社会生活的各个 方面，所以在所有新能源中，生物质能与现代的工业化技 术和目前的现代化生活有最大的兼容性，它在不必对已有 的工业技术做任何改进的前提下即可以替代常规能源，对 常规能源有很大的替代能力，这些都是今后生物质能发挥 重要作用的依据。
生物质能资源的开发与利用

生物质能资源的开发与利用

生物质能资源的开发与利用第一章：引言生物质能源是指利用生物制品、植物残渣、农业余材等可再生资源，通过热化学转换过程，获得热、电、气等能源产品的技术。

以生物质能作为新能源，不仅可以促进能源结构的调整，也可以对环境的保护有显著的作用。

在当前资源紧缺、环境污染严重的情况下，加强生物质能资源的开发与利用是一项非常重要的任务。

第二章：生物质能资源的特点1. 可再生性生物质能是指来源于生物体的可再生能源，可以通过生物种植和生物废弃物的回收再生，具有可再生性，得以实现可持续发展。

2. 分散性生物质能分布广泛，可利用的资源大多数是分散在农村和城市周围的。

因此生物质能的利用需要解决资源的采集、运输、处理等问题，并建设适当的加工设施。

3. 多种化生物质能源是多种能源的混合体，包括固体（如木材、竹杆）、液体（如生物柴油，生物乙醇），还包括气态燃料（如沼气），这些能源具有多种化的特性。

4. 环保性生物质能始于生物体，归于自然，产生时不会污染环境。

生物质能的废弃物是可以循环利用的资源，生物淤泥和排放的废气基本上是环境中的天然物质。

第三章：生物质能资源的开发利用及存在的问题1. 生物质能资源的现状中国的生物质能资源较为丰富，目前主要通过生物质发电和生物质燃料开发利用。

其中，生物质发电的发展较快，已占到国内可再生能源的一定比例，生物质燃料则在其发展潜力很大，但在实际推广应用方面还存在一定的难度和问题。

2. 存在的问题目前，生物质能资源的开发与利用还存在着以下几个问题：（1）生物质能资源多为分散分布，资源采集和转运较为困难，加工设施建设、改造需要大量的资金投入；（2）生物质能的开发利用技术还不成熟，需要加强技术创新和研发，推动先进技术的应用，如微生物转化技术、高效气化技术等；（3）现阶段生物质能资源开发利用的市场尚未成熟，需要政府扶持和相关政策的出台；（4）生物质能资源的生产和利用还面临一定的技术和管理缺陷，在生产、运输和应用过程中容易出现质量问题或安全隐患。

九年级科学第三章：能量的转化与守恒知识点整理

九年级科学第三章：能量的转化与守恒知识点整理

能量的转化与守恒1．能量转化的普遍性（1）雪山上疾驰的汽车被快速滑落下来的积雪推翻并吞没，积雪的势能转化为动能。

（2）人造卫星在太空中的电能靠太阳能转化而来。

（3）火山地带的热泉水向外喷出的能量多由地热能转化而来。

（4）青蛙从地上跃起，捕捉害虫的能量是由生物质能转化的。

大量事实表明，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。

所谓“消耗能量”“应用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移过程。

能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。

2．能量的转化和转移各种能量之间都可以相互转化，同种能量在不同的物体上可以发生转移。

（1）胶片感光成像——光能转化为化学能；（2）激光切割金属——光能转化为内能；（3）特技跳伞——机械能转化为内能；（4）水电站发电——机械能转化为电能；（5）植物生长需要阳光——太阳能转化为生物质能（生物化学能）（6）森林火灾——化学能转化为内能；（7）后面的球将前面的球装走——后面球的动能转移到前面的球上；（8）热传递——内能从一个物体转移到另一个物体上。

3．识别能量转化和转移的方法（1）从能的形式变化上辨别能量的转化和转移：如果某物体有能量增减，并且在增减过程中能的形式发生了变化，这个过程就是能的转化过程。

如果某物体的能量有增减，且在增减过程中能的形式没有发生变化，这个过程是能量转移的过程。

（2）识别物体的能量转化成了什么能量时，首先要确定物体原来具有什么能量，后来哪些能量有增减，再依据现象分析减少的能量到哪儿去了，增加的能量从哪儿来。

4．能量广泛地联系着各种自然现象（1）摩擦生热：摩擦属于机械运动，生热与热现象有关，这是机械运动和热现象之间的练习。

（2）电灯发光：电灯与点现象有关，发光与光、热现象有关，这是电现象与光、热现象之间的联系。

（3）电池供电：电池供电是电池内部发生化学反应，这是化学现象与电现象之间的联系。

生物质能的催化转化与应用

生物质能的催化转化与应用

生物质能的催化转化与应用随着全球能源需求的不断增长和化石燃料的数量日益减少，寻找新的可持续能源是当今世界面临的重要课题。

生物质能作为一种可再生、变化多样的能源，备受关注。

但是，由于生物质能的化学复杂性和氧化反应导致的能量损失，生物质能的利用率较低。

为了克服这些问题，科研人员们将生物质能与催化转化相结合，开发了一种全新的能源转化技术。

本文将着重探讨生物质能催化转化的现状和前景，并介绍其在可再生能源领域的应用。

第一章：生物质能基本概念生物质能是指来自植物、动物等生物体的能源，包括木材、秸秆、食品废料和污泥等生物大分子质。

生物质能是一种可以再生的可持续能源，不仅来源广泛、含能量较高，而且减少了化石燃料的使用，具有绿色、环保的特点。

生物质的化学组成非常复杂，主要含有碳水化合物、纤维素和半纤维素等直接可以被分解成单糖的物质以及长链脂肪酸和蛋白质等复杂分子。

因此，要将生物质转化成更为有用的能源，必须采用先进的解决方式。

第二章：生物质能催化转化基本原理催化转化是指在化学反应中添加催化剂，提高反应速率和产物选择性的一种技术。

在生物质能的催化转化过程中，催化剂起到了至关重要的作用。

催化剂能降低化学反应的能量需求，从而提高反应的产率和选择性。

目前，生物质能催化转化主要采用化学催化和生物催化两种方式。

生物催化是利用活体微生物或其酶系统对生物质进行转化，而化学催化是利用化学反应条件下的催化剂实现生物质的转化。

尽管使用不同的催化剂体系，但都具有催化低效和选择性低等共性问题。

第三章：生物质能催化转化技术的应用在生物质能催化转化的应用方面，针对不同的生物质来源和用途，需要不同的技术和设备配套。

其中，生物质气化、生物质液化和生物质热解等技术是目前生物质能催化转化的主要方式。

生物质气化是将生物质在高温和缺氧条件下转化成气态燃料的技术，包括氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等。

而生物质液化是在液态催化剂的作用下将生物质转化为液态燃料的一种技术。

第三章生物质的热解气化

第三章生物质的热解气化


3.1气化的基本原理
1.干馏气化 干馏气化其实是热解气体的一种特例，它是在完全无氧或只提供极 有限的氧使气化不至于大量发生情况下进行的生物质热解，也可描述成 生物质的部分气化。它主要是生物质的挥发分在一定温度作用下进行挥 发，生成四种产物：固体炭、木焦油和木醋液（可凝挥发物）与气化气
3.1气化的基本原理
蒸气， 水蒸气随着下述的三个反应区的
产物排出气化炉，而干物料则落入裂解区。
3.1气化的基本原理
2.裂解反应
在氧化区和还原区生成的热气体，在上行过程中经过裂解层，将生物 质加热。由前面叙述的气化原理可知，生物质受热后发生裂解反应。在 反应中，生物质中大部分的挥发分从固体中分离出去。由于生物质的裂 解需要大量的热量，在裂解区温度已降到400-600度。裂解反应方程式为
3.2气化炉及设计举例
可将流化床气化炉分为单床气化炉、双床气化炉、循环流化床气化炉及 携带床气化炉四种类型。 固定床气化炉 1.下吸式固定床气化炉
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 料转变为干物料。干燥区的温度大约为 100-250度。干燥区的产物为干物料和水
3.1气化的基本原理
有利于气化反应的进行，但燃烧的生物质份额增加，产生的二氧化碳量 增加，使气体质量下降，理论最佳当量比为0.28，由于原料与气化方式 的不同，实际运行中，控制的最佳当量比在0.2-0.28之间。 2.气体产率 气体产率是指单位质量的原料气化后所产生气体燃料在标准状态下 的体积。 3.气体热值 气体热值是指单位体积气体燃料所包含的化学能。
生活中的新能源-生物质能源智慧树知到课后章节答案2023年下东北林业大学

生活中的新能源-生物质能源智慧树知到课后章节答案2023年下东北林业大学

生活中的新能源-生物质能源智慧树知到课后章节答案2023年下东北林业大学东北林业大学第一章测试1.生物质能的利用主要有（）等途径。

答案:生物转换;直接燃烧;热化学转换2.下列选项中不属于生物质能优点的是（）。

答案:产能效果已超越常规能源3.2017年5月18日，我国首次在南海神狐海域试采“可燃冰”成功，下列关于“可燃冰”说法不正确的是（）。

答案:在室温条件下，天然气和水就能结合成“可燃冰”4.第一代能源以木材为主，第三代能源以（）为主。

石油5.依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质包括（）等类型。

答案:城市固体废物以及畜禽粪便;林业资源;农业资源;生活污水和工业有机废水第二章测试1.中国第一个海上风电场是（）。

答案:上海东海大桥项目2.中国大陆的核电起步晚，80年代才动工兴建核电站。

中国第一座核电站是（）。

答案:浙江秦山核电站3.核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。

从上个世纪50年代开始世界上的许多国家就开始兴建核电站，包括美国、前苏联、联邦德国等。

那么历史上第一座核电站的名称是（）。

苏联奥布宁斯克核电站4.世界第一座具有商业实用价值的潮汐电站是（）。

答案:法国郎斯潮汐电站5.下列能源中，其特性可以用如图阴影部分表示的是（）。

答案:太阳能第三章测试1.以葡萄糖为燃料的双室微生物燃料电池，关于电池的叙述正确的是（）。

答案:电池的阳极反应为葡萄糖和水反应生成CO2、氢质子和电子2.单室微生物燃料电池中，阴极附近氧气含量越高，电池产电也越多。

答案:错3.阳极表面越光滑，微生物燃料电池产电越高。

答案:错4.石墨烯能够作为微生物燃料电池的阳极材料，是由于其具备（）等特点。

答案:稳定性好;导电性好;电阻小;比表面积大5.微生物电解池在运行过程中，当阴极附近存在（）时，可能将氢气与二氧化碳转化成甲烷。

答案:产甲烷菌第四章测试1.根据转化利用生物质制氢可将生物制氢分为（）类型。

答案:利用微生物途径转化制氢;生物质热化学技术制取氢气2.生物法制氢主要分为（）。

生物 质能

生物 质能

第三章 生物质能
新能源概论
ห้องสมุดไป่ตู้
3.1 概述 3.2 生物质能开发和能量转化技术 3.3 生物质能热化学转化技术 3.4 生物质能生物转化技术 3.5 生物质能发电技术 3.6 生物质能利用发展现状和趋势
新能源概论
3.1 概述
世界能源消费总量前四位：煤、石油、天然气、生物质能。
生物质能优点：
占比 14%
新能源概论
4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和
图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。
新能源概论
6 .2 神经网络原理 神经生理学和神经解剖学的研究表明，人脑极其复杂，由一千多亿个神经元
新能源概论
1982年，物理学家Hoppield提出了Hoppield神经网络模型，该模型通过引入能量 函数，实现了问题优化求解，1984年他用此模型成功地解决了旅行商路径优化问题 (TSP)。
在1986年，在Rumelhart和McCelland等出版《Parallel Distributed Processing》 一书，提出了一种著名的多层神经网络模型，即BP网络。该网络是迄今为止应用最 普遍的神经网络。
新能源概论
20世纪80年代以来，人工神经网络（ANN，Artificial Neural Network）研 究所取得的突破性进展。神经网络控制是将神经网络与控制理论相结合而发展 起来的智能控制方法。它已成为智能控制的一个新的分支，为解决复杂的非线 性、不确定、未知系统的控制问题开辟了新途径。
新能源概论
新能源概论
模糊控制在处理数值数据、自学习能力等方面 还远没有达到人脑的境界。人工神经网络从另一 个角度出发，即从人恼的生理学和心理学着手， 通过人工模拟人脑的工作机理来实现机器的部分 智能行为。
《生物质能》课件

《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-课件

生物质能-课件


从能量角度讲：呼吸作用是生物体将贮存在体内 有机物的化学能释放、转化和利用的过程
3、呼吸作用的意义： 呼吸作用完成了自然界的两大转变 a.物质转化：将有机物转变为无机物
b.能量转化：化学能转化为其它形式的能
（三）、光合作用与呼吸作用的关系：
光合作用为呼吸作用提供了物质和能量（有机 物和氧气）
光合作用本身需要的能量、物质（CO2）由呼吸作 用提供，植物体不断的进行光合作用，积累有机物， 贮存能量；生物体又不断地进行呼吸作用，分解有机 物，释放、转移、利用能量，如此周而复始。而由此 可见，生物质能是一类 可再能生源（从能否再生）。
和 二等氧无化机碳物转变水为
淀等粉有机物，并放出 的氧过气程；若把光合作用比作一
个工厂的加工过程，则光合作用的原料是
，
产物是二氧化碳，和动水力是 淀，厂粉房和是氧气 。
太阳光
叶绿体
。
2、绿色植物光合作用的物质和能量 （1）光合作用中的物质的转化
二氧化碳+水
太阳光 叶绿体
淀粉（贮存能量）+氧气
6CO2+6H2O
三、草木燃料
1、人类最早使用的能源. 2、我国许多农村地区现在仍作常规能源.
3、直接燃烧的弊端:
a.热能利用率低. b.造成土壤肥力衰退,对农作物不利.
4 、草木燃料的 合理使用
节柴灶 发展沼气
思考题：
（1）从我国对草木燃料的使用现状来看，它属于 能源。 （2）草木燃料的用途有哪些？（3）由上可知：我们现在 大量燃烧草木以获取能量很不妥当，如何改进？请设计方 案。
请说出下列生物体中能量的来源：
（1）肉食动物 草食动物，
（2）草食动物 绿色植物，
（3）绿色植物 太阳辐射，能
生物质能-PPT课件

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生物质能源的“至美”之处在于其既是保障 能源安全的重要途径之一，又兼具减轻环境污染的 特点。在这一点上，作为生物质能源家族一员的能 源作物更是表现得淋漓尽致。如甜高粱，不仅可以 通过能量转换替代化石液体燃料，保障能源安全， 同时还能保障粮食安全，而且还能吸收二氧化碳， 加工过程中无污染，原料得以物尽其用。 生物质 能源的“美”还在于它是可再生能源领域唯一可以 转化为液体燃料的能源。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。
叶绿素 CO2+H2O+太阳能——————〉（CH2O）+O2

生物质能优势
机第 会八 和， 建生 立物 内Leabharlann 需料 市是 场创 造 就 业
价第 格七 的， “生 抑物 制燃 性料 ”具 有 对 原 油


第 六 ， 生 物 燃 料 的 “ 带 动 性 ”
性第 性第 多第 ”五 ”四 样三 ， 性， 和， 是 。生 “生 生 物 环物 物 燃 保燃 燃 料 性料 料 是 ”的 的 原 “ 料 可 “ 上 循 物 的 环 质
生物燃料将使“原油”生产国从目前的20 个增加到200个，通过自主生产燃料，抑制 进口石油价格，并减少进口石油花费，使 更多的资金能用于改善人民生活，从根本 上解决粮食危机。
生 源 业元 资 业 业 场生 物 产 ”。 是 岗 岗 。物 燃 业 报联 位 位 巴燃 料 将 告合 万 ； ， 西料 创 中国 美 石 可 的是 造 指环 元 化 以 经创 出境 行 在 验造 万 ，计 ， 业 乙 表就 个 “划 燃 产 醇 明业 万 到署 料 生 行 ，机 个 发 行 业 在会 就 布 业 个 创 石和 业 的 仅 就 造 化建 机 年“ 为 业 行立 会 可绿 岗 业内 ， 再色 万 位 个 需 其 生职 美 的 就 个市 中能 投 就 22 1.1 2030 1 152 1

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5
2021
森林能源是森林生长和林 业生产过程提供的生物质能 源，主要是薪材。 薪材至今仍是许多发展中国 家的重要能源。但由于柴薪 的需求导致林地日减，应适 当规划与广泛植林。
薪材的产源：森林
6
2021
据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的 生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其 能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗 的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半 直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。
12
2021 13
7
2021 8
2021
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学 转换和生物化学转换等3种途径。生物质 的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是 我国生物质能利用的主要方式。
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。生物质的生物化学转换包 括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换 等。
9
2021
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口 ，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工 业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方 米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。 中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以 秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006 年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇 级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物 质燃气2,000万立方米
2
2021
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
3
2021
可再生性 低污染性 广泛分布性 生物质燃料总量十分丰富 应用：沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃

生物质能(第三章)



生物能的优点


生物质资源分布广、产量大、转化方式多种多样。
可借鉴传统能源利用技术，与其他非传统性能源相比 较，技术上的难题较少。

可再生性。生物质通过植物的光合作用可以再生，与 风能、太阳能同属可再生能源，生物质资源丰富，可 保证能源的可持续利用。秸秆燃烧后通常会有 3%~5%的 灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣、炉底灰的形式被收 集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作 高效农业肥料。
直接燃烧技术

固型燃料燃烧是把生物质固化成型后再 采用传统的燃煤设备燃用，主要优点是 所采用的热力设备是传统的定型产品， 不必经过特殊的设计或处理，主要缺点 是运行成本高，所以它比较适合企业对 原有设备进行技术改造时，在不重复投 资前提下，以生物质代替煤，以达到节 能的目的，或应用于对污染要求特别严 格的场所，如饭店烧烤等。
生化转换技术
有发展前景的生物质生化转换技术包括： （1）生物质热化学转换制氢技术 氢能是公认的高效清洁能源，在后化石 燃料时代将发挥重要的作用。生物质催 化裂解制氢方向是发展一个新的可再生 能源制氢技术，与燃料电池组合成为对 环境完全无害的高效能源系统。
生化转换技术
有发展前景的生物质生化转换技术包括： （2）木质素生物质制取燃料乙醇 燃料乙醇可用作汽车代用燃料或与汽油组成混 合燃料，节约石油并减少有害气体的排放，将 固体生物质废弃物转化成燃料乙醇是未来最重 要的发展方向。该技术属第二代生物燃料技术， 目标是开发木质纤维素生物质，生产便宜的能 够用于制造燃料、化学制品和材料的糖，关键 问题是如何降低酶的成本，基本路线是将木质 素和半木质素通过酶转换成糖，然后发酵成乙 醇。

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。

生物质能利用课程设计

生物质能利用课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解生物质能的定义、来源和重要性，掌握生物质能的转化原理。

2. 学生能掌握生物质能利用的主要方式，如直接燃烧、生物化学转化和热化学转化等。

3. 学生能了解我国生物质能资源分布、利用现状及其在能源结构调整中的作用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识分析生物质能利用过程中的优缺点，提出改进措施。

2. 学生能通过实验操作、数据分析和团队合作，探究生物质能转化效率的影响因素。

3. 学生能运用图表、文字等形式，清晰、准确地表达对生物质能利用的观点和结论。

情感态度价值观目标：1. 学生能认识到生物质能作为一种可再生能源的重要性，树立绿色、可持续的能源观念。

2. 学生能积极参与生物质能利用的学习和讨论，培养对新能源技术的兴趣和热情。

3. 学生能关注生物质能利用在环保、节能减排等方面的意义，提高社会责任感和使命感。

本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，使学生既掌握了生物质能的基本知识，又具备实际操作和分析问题的能力，同时培养他们的环保意识和可持续发展观念。

二、教学内容1. 生物质能的定义、来源及其在能源体系中的地位。

- 教材章节：第二章“能源与可持续发展”第三节“生物质能简介”- 内容：生物质能的概念、生物质资源种类及其在能源结构中的应用。

2. 生物质能的转化原理及主要利用方式。

- 教材章节：第二章“能源与可持续发展”第四节“生物质能的转化技术”- 内容：直接燃烧、生物化学转化（如厌氧消化、发酵等）、热化学转化（如气化、热解等）。

3. 生物质能利用的优缺点及改进措施。

- 教材章节：第二章“能源与可持续发展”第五节“生物质能利用的评价与改进”- 内容：分析各种生物质能利用方式的优缺点，探讨提高转化效率、降低环境污染的途径。

4. 我国生物质能资源分布、利用现状及政策。

- 教材章节：第二章“能源与可持续发展”第六节“我国生物质能发展概况”- 内容：介绍我国生物质能资源分布、利用现状，以及相关政策和支持措施。

能源行业生物质能源利用方案

能源行业生物质能源利用方案第一章生物质能源概述 (3)1.1 生物质能源的定义与分类 (3)1.2 生物质能源的发展现状与趋势 (3)1.2.1 发展现状 (3)1.2.2 发展趋势 (4)第二章生物质能源资源评估 (4)2.1 资源类型与分布 (4)2.1.1 农业废弃物 (4)2.1.2 林业废弃物 (4)2.1.3 城市固体废物 (4)2.1.4 有机废水 (5)2.1.5 能源作物 (5)2.2 资源潜力分析 (5)2.2.1 农业废弃物 (5)2.2.2 林业废弃物 (5)2.2.3 城市固体废物 (5)2.2.4 有机废水 (5)2.2.5 能源作物 (5)2.3 资源开发利用现状 (5)2.3.1 农业废弃物 (5)2.3.2 林业废弃物 (6)2.3.3 城市固体废物 (6)2.3.4 有机废水 (6)2.3.5 能源作物 (6)第三章生物质能源转化技术 (6)3.1 物理转化技术 (6)3.2 化学转化技术 (7)3.3 生物转化技术 (7)第四章生物质能源利用模式 (7)4.1 直接燃烧利用 (7)4.2 生物能源液体燃料 (7)4.3 生物能源气体燃料 (8)第五章生物质能源政策与法规 (8)5.1 政策环境分析 (8)5.1.1 国际政策环境 (8)5.1.2 国内政策环境 (8)5.2 政策法规制定 (9)5.2.1 政策法规体系构建 (9)5.2.2 政策法规内容 (9)5.3 政策推广与实施 (9)5.3.1 政策宣传与培训 (9)5.3.3 政策协同与协调 (9)第六章生物质能源项目规划与管理 (10)6.1 项目规划与设计 (10)6.1.1 项目目标与任务 (10)6.1.2 资源调查与评估 (10)6.1.3 技术选择与工艺流程 (10)6.1.4 环境影响评价 (10)6.1.5 建设方案与投资估算 (10)6.2 项目投资与融资 (10)6.2.1 投资结构 (10)6.2.2 融资渠道 (11)6.2.3 投资收益分析 (11)6.2.4 风险评估与管理 (11)6.3 项目运营与管理 (11)6.3.1 运营策略 (11)6.3.2 技术支持与维护 (11)6.3.3 质量管理 (11)6.3.4 安全生产与环境保护 (11)6.3.5 信息管理与决策支持 (11)第七章生物质能源产业链建设 (11)7.1 产业链结构分析 (12)7.2 产业链关键环节 (12)7.3 产业链协同发展 (12)第八章生物质能源环境与经济效益评估 (13)8.1 环境影响评价 (13)8.1.1 环境影响概述 (13)8.1.2 大气环境影响 (13)8.1.3 水体环境影响 (13)8.1.4 土壤环境影响 (13)8.2 经济效益分析 (13)8.2.1 投资成本分析 (13)8.2.2 运营成本分析 (14)8.2.3 经济效益评价 (14)8.3 社会效益评价 (14)8.3.1 能源安全效益 (14)8.3.2 生态保护效益 (14)8.3.3 促进农村经济发展 (14)8.3.4 社会认知与参与 (14)第九章生物质能源市场开发与推广 (14)9.1 市场需求分析 (14)9.1.1 市场规模及增长趋势 (14)9.1.2 市场需求结构 (15)9.1.3 市场需求影响因素 (15)9.2.1 政策引导 (15)9.2.2 技术创新 (15)9.2.3 宣传推广 (15)9.2.4 合作发展 (15)9.3 市场营销渠道 (15)9.3.1 直接销售 (15)9.3.2 分销渠道 (16)9.3.3 网络营销 (16)9.3.4 展会推广 (16)第十章生物质能源国际合作与展望 (16)10.1 国际合作现状 (16)10.2 国际合作模式 (16)10.3 生物质能源发展展望 (17)第一章生物质能源概述1.1 生物质能源的定义与分类生物质能源是指以生物质为原料，通过物理、化学或生物化学方法转化而成的可再生能源。

生物质能


直接燃烧： 生物质直接燃烧是最普通的生物质能转换技术。
直接燃烧的过程可以简单地表示为：
生物质能化学转换技术：直接燃烧
有机物质 + O2 CO2 + H2O + 能量
此过程是光合作用的逆反应过程。在燃烧过程
中，将贮存的化学能转变成热能释放出来。除了碳
的氧化外，此过程中还有硫、磷等微量元素的氧化。
第三章 生物质能
本章的主要目的是评价生物质对未来能源供 应的潜在贡献；现在和将来有哪些生物质资源可 供利用；把生物质作为燃料而大规模生产的后果
是什么；有哪些技术能将生物质转换成能量；为
保证生物质能的高效利用，应进一步发展哪些技
术等问题都将在本章中提出并加以讨论。
生物质能特点
生物质由C、H、O、N、S等元素组成，是空气 中CO2、水和太阳光通过光合作用的产物。其挥发 性高，炭活性高， N、S含量低，灰分低。 生物质能属于可再生能源，可保证能源的永续 利用。全球可再生能源资源可转换为二次能源的 约为185.55亿tce，其中生物质能占35%。 生物质能种类繁多，分布广，便于就地利用。
生物质能化学转换技术：直接燃烧
进入炉膛的空气过多或过少时都会造成扩散 火焰的熄灭。 C 的燃烧，理论上可按下列二式进行： C + O2 CO2； 2C + O2 2CO 而实际上在高温下，氧与炽热的焦炭表面接 触时，CO与CO2同时产生，基本上按下列方式进 行：
生物质能化学转换技术：直接燃烧
把生物质当作一种能源来使用，不仅在经济方
面有吸引力（因为那些燃料可以很容易地低价获
生物质能资源综述
得），还有经济发展和环境方面原因。把生物质转
化成可利用的能的装置，可以是组装的，而且小规
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• 适宜的温度：一般沼气池在20 ℃～40 ℃时 产气量最高。
多产沼气的条件
• 充足的养分：细菌正常生成，需要从发酵原料中 吸取充足的养分，主要是碳、氮和无机盐。沼气 发酵原料中，人畜粪尿主要是氮素来源，作物秸 秆等纤维素物质主要是碳素来源。
• 充足的水分：一般要求发酵原料的含水量占总质 量的80％左右，过稀或过浓都对产气不利。
➢ 白色乳汁有毒！乳汁含佛波醇-12，13-不饱和二酯化合物、4-去氧佛 波醇-12，13-不饱和二酯化物、蒲公英甾醇、13-莴苣甾醇、大戟醇等。
麻风果
• 麻风树果实的含油量很丰富，最高可达40%。果 实榨出的油可以用作柴油发动机汽车的燃料，剩 余的残渣可用于发电。
• 每公顷 (麻风树)可以产油2700公斤，生产能用于 发电的残渣4000公斤。8000公顷麻风树足够供应 一座1.5兆瓦的发电站，可以为2500个家庭供电。
子药用，能利尿、泻下、通经，外用涂治
疥癣、恶疮等症，并可杀虫。种子含马栗
树皮沈(羧基香豆精类)、三掂成分、脂肪油、
树胶。
学名：Euphorbia lathyris Linn.
英文名：Caper
Spurge,Moleweed
科名：大戟科 Euphorbiaceae
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。
生产甲烷的基本过程
• 第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和 聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。
• 第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水 化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有 机酸。
• 第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。
多产沼气的条件
• 密闭：沼气发酵是多种嫌气性细菌活动的 结果，所以要造成细菌活动的缺氧条件。 在建造沼气池时一定要密闭，隔绝空气， 不漏气，不漏水。
直接燃烧技术
• 垃圾焚烧也是采用锅炉技术处理垃圾，但 由于垃圾的品位低，腐蚀性强，所以它要 求技术更高，投资更大，从能量利用的角 度，它也必须规模较大才比较合理。
直接燃烧技术
• 固型燃料燃烧是把生物质固化成型后再采 用传统的燃煤设备燃用，主要优点是所采 用的热力设备是传统的定型产品，不必经 过特殊的设计或处理，主要缺点是运行成 本高，所以它比较适合企业对原有设备进 行技术改造时，在不重复投资前提下，以 生物质代替煤，以达到节能的目的，或应 用于对污染要求特别严格的场所，如饭店 烧烤等。
• 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。
直接燃烧技术
沼气
• 沼气是有机废弃物（粪便、树叶、秸秆等） 经过厌氧发酵的产物，是一项制备容易， 用途广泛，综合效益显著的能源技术。沼 气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种 气体的60%一80%。
沼气
• 甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味， 与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯 甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气 的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方 米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克 无烟煤提供的热量。
• 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
• 建立以沼气为中心的农村新的能量，物质循环系 统，使秸杆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放 出来，解决燃料问题。
• 种植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等， 既有利于食品工业的发展，植物残渣又可以制造 酒精以代替石油。
物化转换技术
• 生物质热解气化是把生物质转化为可燃气 的技术，根据技术路线的不同，可以是低 热值气，也可以是中热值气。它的主要优 点是生物质转化为可燃气后，利用效率较 高，而且用途广泛，如可以用作生活煤气， 也可以用于烧锅炉或直接发电。主要缺点 是系统复杂，而且由于生成的燃气不便于 储存和运输，必须有专门的用户或配套的 利用设施。
• 自古以来，麻风树的用处很少，仅局限于治疗疟 疾、建造栅栏和制作蜡烛。麻风树果实可以用于 调制治疗便秘的药物。麻风树的树液会刺激皮肤， 其果实具有很强的毒性。吃掉3个未加工的麻风树 果实可能就会使人丧命。
续随子
原产欧洲；我国引种栽培已久，各地有野生，
生于向阳山坡。 种子含油40—60%，有毒，
不能食，可制肥皂和软皂，作润滑油；种
• 牲畜粪便，牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应 热能。若将粪便经过厌氧处理，可产生甲烷和肥 料。
• 制糖作物，制糖作物可直接发酵，转变为乙醇。 • 水生植物，同柴薪一样，水生植物也可转化成燃
料。
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。
生化转换技术
• 利用生物技术（包括酶技术）把生物质转 化为乙醇的主要目的是制取液体燃料，它 的主要优点可以使生物质变为清洁燃料， 拓宽用途，提高效率，主要缺点是转换速 度太慢，投资较大，成本相对较高。
生化转换技术
• 植物油技术： 植物油技术也是生物质能利 用技术的一种，植物油除了可以作食用或 化工原料之外，也可以作为能源利用。它 的主要优点是提炼和生产技术简单，主要 缺点是油产率较低，速度很慢，而且品种 的筛选和培育也较困难。
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；
沼气能源的利用
• 在占中国人口80％的农村，人们生活主要 以秸秆和薪柴为燃料。1998年全国农村居 民总能耗为365Mtce,其中56.7％（365Mtce） 来自于稻草、秸秆和薪柴。发展中国农村 沼气利用技术可以满足居民生活和工业生 产的能源需要。因此，作为一项优先发展 的技术，沼气利用可以帮助农村人口摆脱 贫困，增加收益。
生物质能简介
• 生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物 中的一种能量形式，一种以生物质为载体 的能量，它直接或间接地来源于植物的光 合作用，在各种可再生能源中，生物质能 是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种 唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、 液态和气态燃料。
生物质能简介
• 据估计地球上每年植物光合作用固定 的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因 此每年通过光合作用贮存在植物的枝、 茎、叶中的太阳能，相当于全世界每 年耗能量的10倍。
• 建立“能量林场”，“能量农场”，“海洋能量 农场”。 建立以植物为能源的发电厂。变“能源 植物”为“能源作物”，如“石油树”：绿玉树， 续随子，麻风果。
绿玉树
➢ 绿玉树(Euphorbia tirucalli L.)，英文名：milk bush， 别名乳葱树、白蚁树、光 棍树、绿珊瑚、光枝树、龙骨树、神仙棒。大戟科(Euphorbiaceae)，直立灌木 或小乔木，高达4～9米，枝肉质，圆柱状，绿色，簇生或散生。叶缺少或仅 有数枚散生，线状，矩圆形。原产非洲。
沼气
沼气利用
• 人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。 1776年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地 里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串 的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化 碳等气体。由于这种气体产生于沼泽地， 故俗称“沼气”。
沼气利用
• 1781年，法国科学家穆拉发明人工沼气发 生器。200多年过去了，如今全世界约有农 村家用沼气池530万个，中国就占了92％。 农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污 泥和水等。随着农村沼气使用的日益推广 和大型厌氧工程技术的进步，90年代以来， 世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速 发展。
沼气能源的利用
• 从1991年到1998年，中国农村能源总能耗 从568 Mtce增加到了672 Mtce,增长幅度为 18.3％，平均年增长率为2.4％。农村对优 质能源的需求日益增长。但是单靠传统能 源技术不能满足这种需求。因此，研究和 应用沼气技术对优质能源对生产有着重大 的意义。
生物能的优点
• 提供低硫燃料； • 提供廉价能源(某些条件下)； • 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，
垃圾燃料)； • 与其他非传统性能源相比较，技术上的难
题较少。
生物能的缺点
• 植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物； • 单位土地面的有机物能量偏低； • 缺乏适合栽种植物的土地； • 有机物的水分偏多(50%～95%) 。
生物质能简介
• 生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的第 四大能源，在整个能源系统占有重要地位。 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源 之一，就其能源当量而言，是仅次于煤、 油、天然气而列第四位的能源，在世界能 源消耗中，生物质能占总能耗的14％，但 在发展中国家占40％以上。
生物质能的来源
• 柴薪，至今仍是许多发展中国家的重要能源。但 由于柴薪的需求导致林地日减，应适当规划与广 泛植林。
• 适合的酸碱环境：一般发酵池的酸碱度控制在pH 为7～8.5。