能源化学-生物质能源.pptx

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1、Whatisbiomassenergy?生物质能源生物质能概述生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存起来的能量。通过光合作用，植物每年转化约2000亿吨的C02中的碳为碳水化合物，并存储了3ⅹ1013GJ的太阳能，相当于目前世界能源消耗量的10倍左右。CO2+H2O{CH2O}+O2生物质能源生物质能概述光合作用的总过程光化学反应电子传递↓↓太阳光能------→电能-------→活跃化学能（同化力）·h·eATP，NADPH2（光反应）↓CO2＋H2O-----→稳定化学能C6H12O6（暗反应，酶促反应）↓↓↓生物

2、质：n(C6H12O6)光合效率生物质能源生物质能概述光合作用过程中，每分解一个水分子，释放一个O2分子，需转移4个电子，而每个电子的转移要通过两个受激发的色素系统（光系统I&II）接力进行，因而理论上需要8个以上的光量子。每个摩尔的波长为680纳米的红光和波长为420纳米的紫光分别含能180千焦耳和297千焦耳，都形成含热量46.89千焦耳的1摩尔碳水化合物（CH2O），其能量利用率分别为26％和16％。白光包括从380～720纳米的各种波长的光量子，其能量利用率约为20％。这是叶绿素所吸收的光量子的理论最高能量利用率。田间作物植被在光合层建成后的最佳期间，日光能

3、的利用率可达3～4％，整个植物生长季的光能利用率约为1～2％，全球表面平均则为0.1％，能源植物——以提供能源为目的的植物生物质能源生物质能概述糖类能源植物：可直接发酵生产燃料乙醇。如甘蔗、甜高梁、甜菜等。淀粉类能源植物：经水解后发酵生产燃料乙醇。如玉米。薯类作物等。纤维素类能源植物：经水解后发酵生产燃料乙醇；也可转化为气体、液体和固体燃料。如速生林木、芒草等。油料类能源植物：提取油脂后生产生物柴油。如油菜、花生等油料作物。烃类能源植物：提取含烃汁液，产生接近石油成分的燃料。生物质能源、资源的特点生物质能源生物质能概述挥发组分高，易燃，燃烧相对充分；生物质的大部分挥

4、发组分可在400C左右释放出，而煤在800C才释放出30％左右的挥发组分；燃烧过程污染相对低生物质灰分含量低于煤，氮、硫含量通常低于煤；容易气化储量大、分布广泛、易于获得地球上每年生物质能总量约1400-1800亿吨(干重），相当于目前每年总能耗的十倍属于可再生能源生物质能量密度低，燃料热值低生物质能的利用与转化技术生物质能源生物质能利用与转化生物质直接燃烧生物质燃烧可能涉及的过程生物质能源生物质燃烧生物质中水的蒸发过程；即使经过数年干燥的木材,其细胞结构中仍含有15%～20%的水;(2)挥发分（低分子量物质）的释放、燃烧；(3)纤维素与半纤维素等受热分解、气化

5、、燃烧；(4)过渡阶段：木质素高温炭化、着火。(4)固定碳的燃烧：在完全燃烧条件下，能量完全释放，生物质完全转变为灰烬。生物质直接燃烧生物质能源生物质燃烧生物质能源生物质能利用与转化生物质燃烧动力学---转化率---挥发分热解释放函数E---表观活化能生物质的燃烧过程是从挥发分的着火燃烧开始，燃烧过程受挥发分的热解释放过程控制A（固）B（固）+C(气)生物质能源生物质能利用与转化固定碳的燃烧C+O2=CO2＋408.86KJ/molC+1/2O2=CO＋123 .45KJ/mol2CO+O2=CO2＋570.87KJ/mol（高于700ºC）水蒸气的反应C+H2O

6、+118kJ/mol→CO+H2C+2H2O+76kJ/mol→CO2+H2C+2H2→CH4+75kJ/mol生物质能源生物质能利用与转化生物质直接燃烧技术——炉灶燃烧炉灶燃烧操作简便、投资较省，主要问题是低效率。溢出的火苗和可燃烧气体使绝大多数的热无法利用而白白浪费。以木材燃烧制沸水过程而言,1m3干木材含10GJ能量,而使1L水提高1℃需要412KJ的热能,所以煮沸1L水需要少于400KJ的能量,数值上仅相当于40cm3的木材——仅仅是一根小树枝而已。可实际上在一个小的火炉上,大概需要至少50倍的木材,即效率不超过2%。生物质能源生物质能利用与转化锅炉燃烧采用

7、先进的燃烧技术，把生物质作为锅炉的燃料燃烧，以提高生物质的利用效率，适用于相对集中、大规模地利用生物质资源。生物质燃料锅炉的种类很多，按照锅炉燃用生物质品种的不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；按照锅炉燃烧方式的不同又可分为流化床锅炉、层燃炉等。生物质直接燃烧技术——锅炉燃烧生物质能源生物质能利用与转化生物质与煤的联合燃烧：可以改善煤的着火性能生物质的挥发分初析温度远低于煤,使得着火燃烧提前，最大燃烧速率前移的趋势，获得更好的燃尽特性。可以提高煤的利用率生物质在燃烧的过程中放热比较均匀，而单一煤燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。煤中与生物质混和,可以