可再生能源重点.docVIP

5.1 生物质能的形成 从太阳能转化为生物质能的效率并不高。在北欧，这一转化效率不到1%；在热带地区，转化效率要高一些，在1%~2%之间。 这个效率比光伏电池小很多，但光合作用的最大优点在于能量转化的成本是极低的。 生物质的利用 ?可转化为二次能源： 热量 电力 ?固体燃料（木炭或颗粒燃料） ?液体燃料（生物柴油、甲醇、乙醇和植物油等） 气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。 5.2 生物质能的来源 生物质的两大主要来源： 为了获取生物质能而专门种植的农作物，称为能源作物还有就是废弃物，包括农林业、工业和人们生活中的废弃物。 5.4 生物质压缩成型燃料技术 为避免出现生物质燃料在直接燃烧时存在挥发分逸出过快、 空气供给难以控制等问题，将分布散、形体轻、储运困难、使用不便的纤维素生物质，经压缩成型和炭化工艺，加工成燃料，能提高燃料的热值，改善燃烧性能，这种技术称为生 物质压缩成型技术。 5.5 厌氧消化制取气体燃料 制取气体燃料是利用生物质能的一个好方法。 图5-3示出生物质制取气体燃料的两种方法的流程图。 5.5.1 固体废弃物的厌氧消化 厌氧发酵产生气体燃料如沼气 是一种利用生物质制取清洁能源的有效途径，同时又能使废物得到有效处理，有利于农业生态建设和环境保护。 5.6 生物质气化技术 生物质气化是生物质热化学转换的一种技术 5.6 生物质气化技术 厌氧消化反应是一个生物过程，也可以利用方法来进行气化。 生物质燃料 不完全燃烧，加热 较高分子量 较低分子量 可燃气体 有机碳氢化合物 裂解 一氧化碳、氢气、甲 烷 5.6.2生物质气化的基本热化学反应 以气体在炉内自下而上流动的气化炉（上流式）的工作 情况，来说明生物质气化机理 1. 氧化层（燃烧层）氧气在这里烧完，生 成大量二氧化碳，同时，有一部分由于 氧气（空气）的供应量不足，便生成一 氧化碳，放出一部分热量 2 .还原层，已没有氧气存在，二氧化碳 及水在这里还原成一氧化碳和氢气，进 行吸热反应。 3. 热分解层（干馏层）燃料中挥发物进 行蒸馏，温度保持在450℃左右。蒸馏出的挥发物混入燃气中。 4. 干燥层，燃料中的水分蒸发，吸收热量 5.6.4生物质气化生产中的主要问题 将生物质气化产出的可燃性气体供燃用或用其发电，是农村供能与用能的重大变革，在气化站的生产过程中，存在以下几个主要问题： 从气化炉产出的燃气中含有焦油、灰分和水分，有待去除 。 建气化站投资比较大。 在我国北方地区，冬季寒冷而漫长，这就涉及储气、输气系统的防冻问题。 生物质能应用的一个重要方向就是 利用生物质制取液体燃料以代替供 应日益紧张的石油 5.7.3 生物质热裂解工艺类型 与慢速热裂解相比，快速热裂解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生热裂解产物，再迅速淬冷，通常在0.5秒内急冷至350℃以下，最大限度地增加了液态产物，此液态产物称为“生物油”，也可称“热裂解油”或“生物质油”。 5.7.5 生物质油的性质 快速热裂解的工艺得到的生物质油，与通过慢速热裂解或气化工艺得到的焦油，其性质存在着较大的差别。前者常被称为一次油；后者常被称为二次油。焦油的黏度、凝固点比生物质油高得多；焦油的密度、灰分、含氮量也比生物质油大。 生物质油是有色液体，其颜色与原料种类、化学成分以及含有细炭颗粒的多少有关，化学组成主要是解聚的木质素、 醛、酮、羧酸、糖类和水，其成分非常复杂。 5.8 生物质燃料乙醇技术 生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇，乙醇燃料具有很多优点，是最具有发展潜力的石油替代燃料。 5.8.2乙醇发酵的工艺类型 现代化大生产中，都采用液体发酵法生产乙醇，与固体发酵法相比，具有生产成本低、生产周期短、连续化、设备自动化等优点，能大大减轻劳动强度。 5.8.3乙醇燃料 乙醇是一种有前途的内燃机代用燃料，其主要原因是： 1. 可用可再生的生物质制取，不存在资源枯竭的问题。2. 生产历史很久，技术比较成熟，工艺比较完善。3. 由于是液体燃料，它的能量密度大，而且易于储存、运输，使用方便。4. 毒性较低，而且可以生物降解；燃烧后尾气排放对环境污染较小。5. 可作为内燃机燃料，单独使用，也可以与汽油、柴油混合使用。 6. 乙醇的