生物质能的利用 2

生物质能的利用 课程名称 能源环境与生活 学院 农学与生物科技学院 专业 生物技术 2013年5月4号 生物质能的利用 农学与生物科技学院 2012级 生物技术 摘要：生物质能的利用目前已广泛应用于很多行业，如生物质能发电、生物质材料成型机、生物燃料、污水处理、栽培能源植物等。生物质能的利用可大幅度的减轻环境污染的压力。了解生物质能的相关概念与利用是十分必要的。本文介绍了生物质能的概念、利用、发展前景和最新成果。通过本文可以对生物质能有相关的了解。 关键词：生物质能,概念,利用,发展前景,研究成果 前言：随着人类对煤炭、石油、天燃气等不可再生能源的消耗，这些存在地球亿万年的资源必有殆尽地一天，生物质能作为新能源家族的一员已备受关注，近年来世界各国不断加大在生物技术方面的研究，希望利用生物技术大力推进生物质能利用的发展，以其清洁、可再生等特性逐步替代传统高耗能、低利用率、伤害环境的不可再生能源来缓解当今全球严重的环境和能源问题。随着研究的不断深入在这方面人类以取得可喜的成就，如运用最成熟的技术：生物质能发电、生物质材料成型机，不仅缓解了我国电力紧张的局面还缓解农村对环境的破坏，对我国环境、植被的保护有着不可磨灭的贡献。 1生物质能 1.1生物质能的概念 生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。 1.2生物质能的分类 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 　　林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。 　　农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。 　　生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。 　　城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。 　　畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。 1.3生物质能的特点 　1) 可再生性 　　生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用； 　　2) 低污染性 　　生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应； 　　3) 广泛分布性 　　缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 　　4) 生物质燃料总量十分丰富。 　　生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。 　　应用：沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等 2我国生物质能的利用 2.1我国生物质能利用的现状 　我国是农业大国，生物质资源丰富。在政府的大力支持与相关政策推动下，生物质能源产业获得了较好的发展。但在技术研发与资源利用率上仍有很大发展空间。 　　据农业部科技教育司副司长杨雄年介绍，到2011年底，全国沼气用户（含集中供气户数）已达4168万户，占适宜农户的34.7%，受益人口约1.6亿人；全国规模化养殖场沼气工程已发展8.05万处；沼气年产量达150亿立方米，相当于全国天然气年消费量的11.4%，年减排二氧化碳6100万吨，生产有机沼肥4.1亿吨，为农民增收节支470亿元。 　　我国生物质固化成型燃料行业起步较晚，始于上个世纪80年代。近几年来，生物质固化成型燃料技术得到明显的进展，生产和应用已初步形成了一定的规模。2009年，国内有生物质固体成型燃料生产厂260余处，其中压块燃料生产能力约46.6万吨/年；2011年，国内有生物质固体成型燃料生产厂680余处，其中压块燃料生产能力约150万吨/年。主要用于农村居民炊事取暖用能、工业锅炉等[1]。 2.2我国生物质能利用的前景 　　2015年，生物质能发电装机达到1300万千瓦。生物燃气年利用量达到300亿立方米。固体成型生物质燃料年利用量达到1000万吨。生物液体燃料年利用量达到500万吨。突破下一代生物液体燃料技术，纤维素制乙醇技术取得重大进展。 2020年，生物质能发电装机达到3000万千瓦。生物燃气年利用量达到500亿立方米。固体成型燃料年利用量达到2000万吨。生物液体燃料年利用量达到1200万吨。实现新一代生物液体燃料的商业化推广。并 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 在未来几年建立700座生物质能发电场，大幅度缓解我国能源和环境压力[2]。 3生物质能利用的研究 3.1藻类微生物燃料的研究 藻类具有独特的化学组成和细胞结构，是制取生物燃料的优良生物来源[3]。微藻细胞的主要化学成分是脂类、纤维素、木质素、和蛋白质等[4]。根据这种化学成分，可利用超临界CO2萃取技术[5]制备柴油或直接热解制备生物燃料，随着技术发展现在通过基因工程产生“工程微藻”使藻类的含油量提高了60％以上[6]，清华大学廖晓玲等通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞，其脂含量超过了细胞干重的一半，是自养藻细胞的四倍。利用该藻类制得的生物柴油符合ASTM的相关标准[7]。 3.2生物质燃料成型机 成型机是一种可以将农作物秸秆粉碎成一定大小颗粒后经过成型机在高压状态下固化成一定形状的生物质燃料的成型机械。其所使用的原料范围非常的广泛，凡是农作物秸秆（禾草·竹木屑·壳类·渣类等生物质）经过阳光照射自然风干之后，（自农作物收割之日起约一个月时间）水分达到18～20％经过粉碎后就可以直接进入成型机生产。据1996年统计，中国农作物秸秆的产量达5.7亿吨，主要包括玉米、小麦、水稻、大麦和油料等作物的秸秆，其中玉米秸秆15343万吨，麦秆10529万吨，稻秆17891万吨。我国每年生产的农作物秸秆总量约占全世界总量的20%～30%。秸秆经过压缩成型达到一定的密度后再燃烧可提高燃烧温度和热利用率减少空气环境的污染，可使秸秆成为高品位的能源产品加以利用。 3.3治理工业污水 科学家利用红螺菌是营养兼性厌氧型细菌来治理污水，并用基因工程构造“工程菌”来不断提高治污效率。 3.4生物质定向热裂解液化的研究 生物油富含酚、醛等高值组分[8]，可用于制取化工产品或燃料，但，由于生物质组分繁多、品质不高，限制了其大规模推广使用。因此有科学家开始探索生物油高效制备的工艺并开发设备，东南大学张军等[9]利用U型反应器与FTIR联动方法对7种生物质在600度快速热解产物进行了测试；山东理工大学李志和、易维明等[10]以固体热载体加热工艺原理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 开发了下降管式生物质快速热裂解液化反应器，采用雾化喷淋冷却方式时农作物秸秆类生物质热裂解生物油的搜集率达43％；北京林业大学任学勇、常建民等[11-12]将不可冷凝气体作为循环化载气，开发了处理量为5Kg/h的流化床式生物质热裂解液化设备，并探明了设备的优化工艺参数......一系列的研究还在不断的进行中，以提高利用率。 4意义 生物质能是唯一可以直接规模化生产气体、液体、固体等清洁能源的可再生资源。对于调整产业结构、促进经济增长方式转变、推进经济和社会可持续发展意义重大，随着中国经济的发展对能源的需求会达到一个峰值，到时候能源从哪里来呢？这无疑是一个重大命题。目前虽然有很多新技术但要大规模的运用不是耗钱，就是开发难度大，只有生物质能是最好的选择。它不仅开发相对简单对环境的利用率也是其他新能源技术不能匹敌的，它的原料可以直接来自环境，也可将一些废物重新利用，对环境伤害较小，所以目前对其的开发和利用较大。随着中国经济结构的转型生物质能必将成为其助动力。 参考文献 [1]程刚。我国生物质能源发展现状与规划[OL].2012-12-12.http://www.china-nengyuan.com [2]蒋大龙。BBS2013生物质高峰论坛[OL].2013-4-21.http//www.bioenergy2013.org [3]陆小青。藻类生物燃料的研究进程[J]。城市道路与防洪，2012,（6）： 363-368 [4]缪晓玲，吴庆余．微藻生物质可再生能源的开发利用 ．可再生能 源，2003，(3)：13-16 [5]ARESTA M'DIBENEDETrOA,CARONE M．Production of biodiesel from macroalgae by supercritical CO2 extraction and thermochemical liquefactioEnviron[J] Chem Lett，2005，(3)：136-139 [6]嵇磊，张利雄，姚志龙，等。利用藻类生物质制备生物燃料研究进展[J]. 石油学报，2007,23（6）。 [7]MIAO Xiao-ling,Wu Qing-yu．Biodiesel production from heterotrophic microalgal oil叨．Bioresource Technology,2006,(97)： 841—846． [8]任学勇 司慧 王文亮 常建民 车颜喆 。生物质定向热裂解液化装置的研 发Ⅰ：系统设计与工艺分析[J].材加工机械2012,（3）：17-21 [9]张军，范志林，林晓芬，徐益嵌．生物质快速热解过程中产物的在线 测定[J】．东南大学学报，2005，35(1)：16—19. [10]李志和，柏雪源，李永军，易维明．下降管生物质热裂解液化反应器 设计⋯．农业机械学报，2011，42(9)：116-119、115． [11]任学勇，高雪景，王鹏起，常建民，车颜，苟进胜．新型流 化床式生物质热裂解液化设备的设计与试验[J]．现代化 工，2011，31(S1)：359 362． [12]任学勇，王文亮，王鹏起，苟进胜，常建民．流化床式木材快速热解 设备加热功率的确定[J]．木材加工机械，2010，(4)：1—4