生物质产业的复杂性和解决方法教程.docx

 PAGE \* MERGEFORMAT 11 资源的分类及属性 资源根据其自然属性可分为土地资源，气候资源，生物资源，水资源，矿产资源；根据是否可再生的性质可分为非可再生资源和可再生资源；其中矿产资源为非可再生资源，土地资源，气候资源，生物资源，水资源为可再生资源。 生物质的定义；生物质资源的优缺点、分类、具体物质组成 生物质(Biomass)指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的、可以生长的有机物质的统称。 优点：（1）无毒、价廉、分布广泛；（2）具有生物可降解特性；（3）由于生物质的多样性，生物质能源的利用技术相对多种多样；（4）与其它非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 缺点：（1）季节性强，产量、质量不稳定；（2）原料成分复杂，各种生物质分布不均；（3）需要大量土地；（4）能量密度低；（5）收集成本高。 分类：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。 具体物质组成：（1）植物生物质资源：纤维素—最丰富可再生资源，地球上产量约5000 亿吨/年；木质素—地球上的产量约1500 亿吨/年；半纤维素—地球上的产量约1100 亿吨/年；树胶类—如松香胶等；（2）非木材生物质资源：甲壳素及壳聚糖类，淀粉及多糖，蛋白质，油脂。 生物质化工及生物质炼制，生物质炼制（碳氢化合物（石油）的经济模式向碳水化合物（糖）经济模式转移） 生物质化工：以生物质为原材料的新型化学工业，以期替代现有的石油化工、煤化工和天然气化工。 生物质炼制：将生物质转化为各种化学品的化工过程。 生物质能源及产品（物理态、液态、固态、气态） 生物质能是太阳辐射能经植物加工转化的、唯一的一种化学态能量；既含能量，又有物质性载体，可以生产能源和非能的物质性产品。 生物质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。 能源产品：物理态的热和电、液态的生物乙醇和生物柴油、固态的成型燃料、气态的沼气；非能产品：生物塑料等材料以及生物化工产品。 生物质能的转化利用技术，如生物质的热化学转化及主要工艺和产品 物理转化 生物转化 热量/电力 直接燃烧 干馏 热化学法 气化 热解液化 木炭 生物质燃气 生物油/炭/气 酯交换法 生物柴油 水解发酵 乙醇 沼气技术 甲烷 固体燃料 生 物 质 化学转化 直接液化 生物油 生物质的热化学转化通过加热的方法使生物质发生化学反应，产生燃料和化学物质的过程。可以制备得到一氧化碳、氢气、小分子烃或生物质油等物质，并以这些物质为原料进一步合成各种有机化合物。主要工艺有气化、干馏、热解液化、直接液化。 生物质气化是在高温条件下，利用部分氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程，产物为CO、H2、CH4等可燃性气体。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。优点：生物质与煤相比，挥发分含量高，灰分含量少，含硫量少，固定碳含量虽少但活性却比煤的高许多。因此，生物质通过气化之后加以利用，比煤气化后再利用的效果要好。生物质气化发电技术：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。 生物质直燃发电主要有哪两种，秸秆发电的优点 生物质直燃发电主要有秸秆发电和垃圾发电。秸秆发电的优点有：（1）每两吨秸秆的热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远低于煤1％的平均含硫量；（2）每利用一万吨秸秆代替燃煤，可以减少CO2排放1.4万吨，SO2 40吨，烟尘100吨。 生物质燃烧和气化的区别 生物质燃烧是指生物质与过量空气在锅炉中燃烧，属于完全氧化，生成CO2和H2O。 生物质气化是在高温条件下，利用部分氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程，产物为CO、H2、CH4等可燃性气体。 气化炉的四个区域（没有严格界限），主要发生的过程、反应 气化炉四个区域：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。 气化剂种类；气化炉种类 化学反应式：1）光合作用；2）以生物质为原料发酵制燃料乙醇（葡萄糖、木糖） 光合作用： 生物质发酵制燃料乙醇： （葡萄糖） （木糖） 国内外生产燃料乙醇的主要原料；我国“非粮路线”的原料选择 国内外生产燃料乙醇的主要原料有：（1）淀粉质原料：主要有甘薯、木薯、玉米、马铃薯、大麦、大米、高粱等；（2）糖质原料：主要是甘蔗、甜菜、糖蜜；（3）纤维素原料：纤维素原料是地球上最有潜力的乙醇生产原料，主要有农作物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和造糖厂含有纤维素的下脚料、生活垃圾的一部分等；（4）其它原料：如造纸厂的硫酸盐纸浆废液、淀粉厂的甘薯