生物质能源利用简介(课件)

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1、生物质能源应用简介李先豪2011年11月16日1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21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

2、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。31.2生物质能的转化利用技术42生物质固硫型煤技术2.1生物质固硫型煤生产工艺52.2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，

3、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。63生物质热解与直接液化技术3.1生物质热化学转换73.2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500-5800C，中温干馏660-7500C，高温干馏900-11000C）：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

4、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：120-1500C，水分蒸发。b.预炭化阶段：150-2750C，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：275-4500C，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：450-5000C，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H

5、282）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270-4000C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%。93.4生物质快速热解技

6、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500-5400C，然后其产物迅速冷凝的热解过程。2）快速热解工艺103.5生物原油的燃料特性及应用1）相对密度液体燃料在200C下的密度与40C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1000C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，直接与氢气发生反应，转化为液体燃料的热化学反应过程。一般需使用催化剂。热解与液化的区别热化学过程催化剂

7、压力/MPa主要产物热解不需要0.1-0.5生物原油液化需要5-20液化油11工艺：1）一步法催化加氢液化技术由德国开发，连续液化（由反应器、热分离器和冷却器组成），生物质颗粒与催化剂和循环油混合，反应在20MPa氢分压和3800C下进行约15min，进入气相的液体产品在热分离器中快速蒸馏，塔底重油用作循环油，其余液体产物冷却到室温后得到沸程60-3600C的油品，其中99%为正己烷可溶物。2）水中液化日本开发，间歇反应器，以He为载气，反应温度为250-4000C，催化剂为碱金属的碳酸盐，产油率为50%（采用发酵