第二章-新能源材料--生物质能材料.pptxVIP

第二章-新能源材料--生物质能材料

2023必威体育精装版整理收集

do

something

生物质是指直接或间接利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体。

广义而言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。狭义上主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木、加工废料、农林废弃物及动物的废弃物等物质（无生命、废弃物）。

特点：可再生性、天然性、广泛性。

2.1基本概念—生物质、生物质能、生物质能材料

2.1基本概念—生物质、生物质能、生物质能材料

生物质能是直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物质体内的能源。

特点：大量，广泛，可再生，可持续。

通过复杂的光合作用，每年贮存在植物的枝、茎、叶、根中的太阳能相当于全世界每年耗能量的几倍；它还是唯一的可再生碳源，具有可持续性，是减排CO2的最重要的途径；可转换成常规的固态、液态和气态燃料，使用方便。

生物质能材料：主要指以绿色植物及其加工剩余物和动植物废弃物为原材料，通过直接利用或物理、化学和生物学等技术手段进行加工，以有效获取生物质能的材料。

2.1基本概念—生物质、生物质能、生物质能材料

特点：生物质材料由C、H、O、N、S、P等元素组成，还包括少量的K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Co、Se等元素，是空气中CO2、水和太阳光通过光合作用产生的生物质，成本低廉；其挥发性高，炭活性高；N、S含量低，灰分低。生物质能材料种类繁多，有多种利用技术。

生物质能材料分类

5、还有一些有潜在价值的水生植物，繁殖蔓延相当快，在有污水和工业废水的地方，或从肥沃田地里排出的水里，这种植物的密度最高。它们繁殖迅速和易于收获的特点，使其成为一种适合进行厌氧发酵的碳原料。

过度繁殖

的水葫芦

2.3生物质材料转化为能源的技术

通常把生物质材料能通过一定方法或手段转变为燃料物质的技术称为生物质能转换技术。

生物质能材料转化为能源可根据利用方式分为两类——传统的和现代的。现代生物质能是指那些可以大规模用于代替常规能源即矿物性固体、液体和气体燃料的各种生物质能。传统生物质能它包括所有小规模使用的生物质能，主要限于发展中国家。

2.3生物质能化学转换技术—直接燃烧

1、直接燃烧：

生物质直接燃烧是最普通的生物质能转换技术。把生物质的化学能转化为热能。

生物质能化学转换技术：直接燃烧

直接燃烧可以表示为如下反应：

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。

直接燃烧的主要目的是取得能量。燃烧过程中所产生的热可用于发电，也供热给需要热量的地方。

生物质能化学转换技术：直接燃烧

燃烧过程产生热量的多少，除因有机物质种类不同而不同外，还与氧气（空气）的供给量有关。

可以进行直接燃烧的设备形式很多，有普通的炉灶，也有各种锅炉，复杂的内燃机（用于燃烧植物油）等。

生物质的燃烧过程是强烈的放热化学反应。燃烧的进行除了有燃料本身之外，还必须有足够的温

生物质能化学转换技术：直接燃烧

度和适当的空气供应，燃烧过程可以分为预热、水分蒸发、析出挥发物和焦炭燃烧等几个阶段。

几个阶段是连续进行的，当挥发物着火燃烧后，气体便不断向上流动，边流动边反应形成扩散火焰。扩散火焰中，由于空气与可燃气体混合比例不同，因而形成温度不同的火焰。比例适当，燃烧好，温度高；比例不恰当的燃烧不好，温度低，

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

4C+3O22CO2+2CO；

3C+2O2CO2+2CO

CO2与CO的多少由温度和空气的供给量决定，900-1200℃主要按照前式进行，1450℃以上主要按后式反应。温度更高，则CO2在扩散过程中与炽热的焦炭发生C的气化反应，这是一种会促进固定碳的燃烧的还原反应。

生物质能化学转换技术：直接燃烧

由于炉膛中有水蒸汽存在，它也会向焦炭表面扩散，当它与炽热焦炭相遇时，同样会发生碳的气化，产生H2或甲烷气体，反应式如下：

C+2H2OCO2+2H；

C+H2OCO+H2；C+2H2CH4

水蒸汽对碳的气化比二氧化碳的作用快，所以炉膛中有适量的水蒸汽，可促进固定碳的燃烧。

生物质能化学转换技术：热化学过程

2、生物质气化及