《生物質能及其發(fā)電技術》

2013-10-12 09:56:04 EP電力信息化網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。很多國家都在積極研究和開發(fā)利用生物質能。

目錄
• 分類
• 特點
• 應用
• 利用
• 研究
• 對中國的意義
• 分類
• 特點
• 應用
• 利用
• 研究
• 對中國的意義
• 新利用
• 相關詞條
• 參考資料

       生物質能-分類
       生物質能
       依據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。林業(yè)資源：林業(yè)生物質資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。農(nóng)業(yè)資源：農(nóng)業(yè)生物質能資源是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源作物)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合物植物和水生植物等幾類。
       生活污水和工業(yè)有機廢水：生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。城市固體廢物：城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較復雜，受當?shù)鼐用竦钠骄钏健⒛茉聪M結構、城鎮(zhèn)建設、自然條件、傳統(tǒng)習慣以及季節(jié)變化等因素影響。畜禽糞便：畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。
       生物質能-特點
       生物質能
       1) 可再生性
       生物質屬可再生資源,生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用；
       2) 低污染性
       生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少；生物質作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應；
       3) 廣泛分布性
       缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質能；
       4) 生物質燃料總量十分豐富。
       生物質能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000～1250億t干生物質;海洋年生產(chǎn)500億t干生物質。生物質能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可開發(fā)為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。
       生物質能-應用
       生物質能主要用于：沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃氣、氣化發(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等。
       生物質能-利用
       氣化燃燒鍋爐
       生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術生產(chǎn)的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40％以上。
       目前人類對生物質能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的秸稈、薪柴等；間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃料，也可制造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440～1800億噸( 干重 )，其能量約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的3～8倍。但是尚未被人們合理利用，多半直接當薪柴使用，效率低，影響生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發(fā)酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技術培育能源植物，發(fā)展能源農(nóng)場。
       生物質能-研究
       生物質能煤
       目前，生物質能技術的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制定了相應的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質能源的開發(fā)利用占有相當?shù)谋戎亍Ｄ壳埃瑖獾纳镔|能技術和裝置多已達到商業(yè)化應用程度，實現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質轉化為高品位能源利用已具有相當可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美國，生物質能發(fā)電的總裝機容量已超過10000兆瓦，單機容量達10～25兆瓦；美國紐約的斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣，用于發(fā)電，同時生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃料開發(fā)應用最有特色的國家，實施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計劃，目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50％以上。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術，建立了1兆瓦的稻殼發(fā)電示范工程，年產(chǎn)酒精2500噸。
       生物質能-對中國的意義
       生物質能木質壓縮顆粒
       中國是一個人口大國，又是一個經(jīng)濟迅速發(fā)展的國家，21世紀將面臨著經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的雙重壓力。因此改變能源生產(chǎn)和消費方式，開發(fā)利用生物質能等可再生的清潔能源資源對建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有重大意義。開發(fā)利用生物質能對中國農(nóng)村更具特殊意義。中國80％人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質能仍占有重要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標煤，占56.7％。因此發(fā)展生物質能技術，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實現(xiàn)小康目標的一項重要任務。
       1991年至1998年，農(nóng)村能源消費總量從5.68億噸標準煤發(fā)展到6.72億噸標準煤，增加了18.3％，年均增長2.4%。而同期農(nóng)村使用液化石油氣和電炊的農(nóng)戶由1578萬戶發(fā)展到4937萬戶，增加了2倍多，年增長達17.7％，增長率是總量增長率的6倍多。可見隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村對于優(yōu)質燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求，生物質能優(yōu)質化轉換利用勢在必行。
       生物質能高新轉換技術不僅能夠大大加快村鎮(zhèn)居民實現(xiàn)能源現(xiàn)代化進程，滿足農(nóng)民富裕后對優(yōu)質能源的迫切需求，同時也可在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等生產(chǎn)領域中得到應用。由于中國地廣人多，常規(guī)能源不可能完全滿足廣大農(nóng)村日益增長的需求，而且由于國際上正在制定各種有關環(huán)境問題的公約，限制二氧化碳等溫室氣體排放，這對以煤炭為主的我國是很不利的。因此，立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生物質資源，研究新型轉換技術，開發(fā)新型裝備既是農(nóng)村發(fā)展的迫切需要，又是減少排放、保護環(huán)境、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。
       生物質能-新利用

新西蘭業(yè)余航海家和環(huán)境保護家皮特·貝修恩宣布，他將駕駛以脂肪為動力的快艇“地球競賽”號，進行一次環(huán)球航行。據(jù)悉，貝休恩將于2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發(fā)，開始全長約4.5萬公里的環(huán)球航行。貝休恩表示，他打算挑戰(zhàn)英國船只“有線和無線冒險”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)球航行的世界紀錄。脂肪當燃料“地球競賽”號被稱為世界上最快的生態(tài)船，造價240萬美元，融合多項高科技。“地球競賽”號長約23.8米，形似一只展翅欲飛的天鵝。船身有三層外殼保護，內有兩個功能先進的發(fā)動機，最高時速可達每小時40節(jié)（約74公里），即使航行在巨浪中，速度也不會減慢。雖然動物脂肪種類豐富，但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉化成的生物燃料作為“地球競賽號”的動力來源，百分之百采用生物燃料完成一次環(huán)游世界的環(huán)保之旅。
為了能募集到足夠的脂肪生物燃料，貝修恩身先士卒，主動躺到了手術臺上。然而整形醫(yī)生盡管做了很大努力，從他體內抽出的脂肪也只夠制造100毫升的生物燃料。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠制成7升生物燃料，可供“地球競賽”號航行15公里。而皮特進行“綠色”環(huán)游世界之旅，以打破英國“有線和無線冒險者”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)游世界的紀錄，總共需要7萬升的生物燃料，也就是說，皮特需要胖子志愿者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。