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生物质能源应用简介 李先豪 2011年11月16日 内容提要 1 生物质能 2 生物质固硫型煤技术 3 生物质热解与直接液化技术 4 生物质气化技术 5 生物燃料 6 生物质能开发利用技术展望 * * 1 生物质能 1.1 生物质与生物质能 生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。 生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。 生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。 生物质能：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，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。 1.2 生物质能的转化利用技术 2 生物质固硫型煤技术 2.1 生物质固硫型煤生产工艺 2.2 生物质固硫型煤燃烧特性 1）点火性能 可燃基挥发分比原煤高，进入炉膛后，生物质首先燃烧，使型煤短时间达到着火点，生物质燃料燃烧后体积收缩，使型煤产生很多孔道及空袭，形成多孔形球体。 2）燃烧机理 静态渗透式扩散燃烧 燃烧由表面及不断深入到内部，不会发生热解析炭冒烟现象。 3）固硫特性 生物质比煤先燃烧，形成的空隙起到了膨化疏松作用，使固硫剂CaO颗粒内部不易发生烧结，可使空袭率增加，增大SO2和O2向CaO颗粒内的扩散作用，提高钙的利用率。 可在较低的Ca/S下，使固硫率达到50%以上。 3 生物质热解与直接液化技术 3.1 生物质热化学转换 3.2 生物质热解技术 烧炭：少量空气进行热分解制取木炭的方法。 干馏（低温干馏500-580 0C，中温干馏660-750 0C，高温干馏900-1100 0C）：隔绝空气的环境加热，制取醋酸、甲醇、木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品。 快速热解：在缺氧的情况下快速加热，然后迅速将其冷却为液态生物原油的热解方法。尽可能获得更多的液体产物。 3.3 生物质热解过程与原理 1）生物质热解过程和产物 过程-a. 干燥阶段：120-150 0C，水分蒸发。 b. 预炭化阶段：150-275 0C，木材化学组成发生变化，不稳定组分分解为CO2、CO和少量醋酸。 c. 炭化阶段：275-450 0C，木材急剧热分解，产生大量产物，发出大量的反应热。 d. 煅烧阶段：450-500 0C，进行木炭的煅烧，排除残留在木炭中的挥发物质，提高木炭中固定碳含量。 产物--固体：木炭 液体：粗木醋酸，包括200种以上有机物，酸类、醇类、醛类、酯类、酚类、芳香化合物、杂环化合物及胺类等。 气体：CO2、CO、CH4、C2H4 和H2 2）生物质热解的原理 包括分子键断裂，异构化和小分子聚合等反应。 3）影响生物质热解的因素 a.热解的最终温度：木炭产量随温度升高逐渐降低 木醋酸组成在270-400 0C变化较大，〉4000C变化不显著。 b. 升温速率：加热速率加快，木炭产量下降，焦油产量增加，最大可达80%的生物原油产率 c. 压力：在1.33Pa的真空下热解，不释放热量，3.15MPa热解，放大量的热。 d. 含水率：含水率过高，热解所需时间较长。较干的木材热解会放热较快，降低木炭产量 　 e. 木炭的形态：沿纤维方向的热导率比纤维垂直方向的热导率大。 f. 反应的气氛：采用过热蒸汽处理，可得到酸率8%。 3.4 生物质快速热解技术 1）生物质快速热解 生物质在缺氧的状态下，在极短的时间（0.5-5s）加热到500-540 0C，然后其产物迅速冷凝的热解过程。 2）快速热解工艺 3.5 生物原油的燃料特性及应用 1）相对密度 液体燃料在20 0C下的密度与4 0C水的密度之比，生物燃油为1.2，柴油为0.85，热值相当于40%相同质量的燃油。 2）热稳定性 加热到100 0C以上时，会析出占原有质量50%的木炭。 因此需要加氢裂解或水蒸气裂解 3）应用 替代燃油在固定场所应用 提取化工原料 3.6 生物质直接液化技术 生物质在高压下，直接与氢气发生反