生物质的功能概念及种类.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,0,能源发展,1/76,一、能源发展史,1,、,柴草时期,从火发觉到,18,世纪产业革命期间,2,、,煤炭时期,煤炭开采始于,13,世纪，而大规模开采并使其成为世界主要能源则是,18,世纪中叶事了。,能源、材料和信息被称为人类社会发展三大支柱。,依据各个历史阶段所使用主要能源；能够分为,柴草时期,、,煤炭时期,、,石油时期、,和,常规能源向新能源过渡,。,2/76,3,、石油时期,第二次世界大战之后，在美国、中东、北非等地域相继发觉了大油田及伴生天然气，每吨原油产生热量比每吨煤高一倍。,二十世纪,60,年代早期，在世界能源消费统计表里，石油和天然气消耗百分比开始超出煤炭而居首位。,我国能源结构以,煤炭为主,情况还要延续相当时间,3/76,二、能源含义其分类,1,、能源：,能够为人类提供某种形式能量（机械能、热能、电能、化学能等）自然资源及其转化物。或者说是能量起源称为能源。,2,、能源,分类,：,（,1,）按能源生成方式分：,一次能源和二次能源,一次能源,：指在自然界现成存在，能够直接取得且无须改变其基本形态能源。,二次能源,：指在非自然界现成存在，需要经过处理得到能源。,及,4/76,（,2,）按能源在当代社会中地位分：,常规能源和新能源。,常规能源,也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用能源。,新能源,指以新技术为基础，系统开发利用能源。,（,3,）按能否再生分（对一次能源）：,可再生和非再生。,5/76,（,4,）按其起源分（对一次能源）：,来自地球以外天体能源：,太阳能、风能、水能、生物质能,来自地球内部能源：,地热能,地球一其它天体作用产生能源：,潮汐能,6/76,7/76,能源种类,能源种类可归纳为以下几类：,生物能源,(,木柴、油脂和酒精,),石化燃料,(,煤、石油和天然气,),自然能源,(,水力、风力、太阳能、地热,),核能,8/76,石化燃料,-,煤,在二亿年前，枯死植物倒入沼泽中，腐烂植物被尘埃或冲积物覆盖，沉积地底。按着陆地上长出新 植物，继续生长、枯死、腐烂，如此不停进行，层层相迭，掺杂烂泥、黏土，经过长时间及地壳变动，再受到地热和压力影响，散失大部分水分，逐步碳化而形成煤。,9/76,石油是远古时代沉积在海底湖泊中动植物遗体，在海洋条件作用下经过千百万年漫长转化过程而生成。,水中生物遗骸下沉而埋没于地下,石化燃料,-,石油及天然气,10/76,因地热或地压等作用变成石油,石油大多集中在沙岩之类孔隙较多岩石层中,11/76,石化燃料,-,石油及天然气,天然气与煤、石油类似，几亿年 以前，地球上大多数地方还是汪洋大 海，海里有各种动植物，动植物死后残骸在地下高温高压下，转化为天然气和石油，天然气是石油同成份物质气化所产生。,12/76,核能,核能也称原子能，是一个高效率,，又,持久能源。核能发电是利用铀,235,核分裂连锁反应释出大量热能，将水变成水蒸气，利用这些蒸气来 推进发电机发电。,13/76,14/76,广东阳江核电站,15/76,自然能源,-,水力,水力发电系利用河川、湖泊等位于高处含有位能水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推进发电机产生电能。,小水电,按照中国国家计委要求，水电站总容量在,5,万,kw,以下,为小型水电站；,5,万,25,万,kw,为中型水电站；,25,万,kw,以上,为大型水电站。,16/76,17/76,当前全世界使用能源,90%,取自化石燃料，即煤炭、石油和天然气，它们经历了上亿年时间才得以生成，所以是不可在生能源。,从探明储量分析，现在地球上煤炭、石油和天然气总储量分别为：,石 油：,1,万亿桶,天然气,：,120,万亿立方米,煤 炭,：,1,万亿吨,三、能源现实状况,18/76,按照全世界对化石燃料消耗速度计算，这些能源可供人类使用时间大约还有：,储量有限化石燃料,19/76,四、新能源,新能源与可再生能源含义和分类,新能源含义：在中国是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。,。,20/76,第一章 生物质概念、功效及种类,1,、地球生物质循环以及生物质功效,2,、生物质特征,3,、生物质能源及非能源生物基产品潜力,21/76,第一节 地球生物质循环以及生物质功效,一、,生物质概念,生物质,是指经过生物体生物活动所形成，含有一定能量、养分、机械强度或生理性功效全部有机物质。,22/76,生物质能特点,1),可再生性,生物质属,可再生资源,生物质能因为经过植物光合作用能够再生,与,风能,、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可确保能源永续利用；,23/76,2),低污染性,生物质,硫,含量、,氮,含量低、燃烧过程中生成,SO,X,、,NO,X,较少；生物质作为燃料时，因为它在生长时需要二氧化碳相当于它排放二氧化碳量，因而对大气,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,。,24/76,上海台,一群死猪奇幻漂流,25/76,二、生物质在物质循环中功效和意义,（一）生物质开发利用必要性,1,、资源担心缓解,2,、环境压力释放,3,、经济增加以及生活水平提升需求,4,、生态平衡需要,26/76,依据,纽约移民健康体检汇报,来自中国大陆新移民体相对于来自其它亚洲国家新移民,铅含量高,44%,镉含量高,60%,汞含量高,530%,相对于纽约当地人汞含量高,660%,。,27/76,（二）,生物质开发利用可行性,这一课题在世界范围内引发了足够重视。,当代科学技术发展加紧了这一课题开展。,“生物炼制”将生物质工程带入工业化时代。,28/76,（三）生物质开发利用概况,1,、美国,2,、巴西,3,、欧盟,29/76,当前，生物质能技术研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家关注。许多国家都制订了对应开发研究计划，如,日本阳光计划,、,巴西酒精能源计划,等，其中生物质能源开发利用占有相当比重,。,30/76,日本阳光计划,现在日本是一个风景漪丽、环境优美太平洋岛国，而发生于,20,世纪中叶东京光化学烟雾、痛骨病等事件却闻名于全球，引发了当初日本政府高度重视。开启,“,阳光计划,”,是日本政府为对付能源危机和建设无公害社会制订并推行新能源开发计划。在,年以前，组织国立研究机构企业和大学，对太阳能发电、地热发电、合整天然气和氢能利用技术和设备制造进行研究和开发。采取最大程度节约能源、资源和降低排放简化生产工艺过程来实现未来化学工业，为了地球环境而变革现有技术,。,31/76,巴西酒精能源计划,为降低石油对环境污染，巴西政府大力扶持生态能源开发。以甘蔗为原料生产酒精，将使用全部汽油都添加,20,到,25,酒精，这降低了石油消耗和污染。全国酒精计划在实施期间得到补助为,400,亿美元，但因为新技术开发，这笔费用早已收回。,32/76,（四）我国生物质开发利用现实状况,1,、沼气,2,、生物质气化,3,、生物质压缩成型技术,4,、生物液体燃料,33/76,（五）生物质在我国未来可连续发展战略中地位,1,、能源替换,2,、为环境减压,3,、为,“,三农,”,解困,34/76,（六）我国生物质发展思绪与标准,1,、一矢三，重在,“,三农,”,2,、不争粮地，生态先行,3,、多元发展，因地制宜,4,、突出重点，中小为主,5,、资源循环，环境优先,35/76,三、生物质利用技术路径,36/76,37/76,1,、直接燃烧,2,、生物化学转换,3,、热化学转换,生物质能转化利用路径,4,、化工液化技术,38/76,1,、直接燃烧,注释,:,用纤维素（,C,6,H,10,O,5,）,n,代表植物枝叶主要成份,（,C,6,H,10,O,5,),n,+6n CO,2,6n CO,2,+5n H,2,O,点燃,缺点,:,生物质燃烧过程生物质能净转化效率在,20,40,之间。,39/76,2,、生物化学转换,a,、利用植物秸杆、枝叶、杂草等制取沼气,40/76,41/76,b,、用含糖类、淀粉（,C,6,H,10,O,5,）,n,较多农作物（如玉米、高粱）为原料，制取乙醇。,（,C,6,H,10,O,5,),n,+,nH,2,O,nC,6,H,12,O,6,催化剂,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,点燃,42/76,乙醇汽油优点,43/76,乙醇汽油是用,90%,普通汽油与,10%,燃料乙醇调和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中含氧量，使燃烧更充分，有效地降低了尾气中有害物质排放；第二，有效提升汽油标号，使发动机运行更平稳；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积炭，能够延长主要部件使用寿命。,44/76,45/76,3,、热化学转换,复杂化学反应,生物质,可燃性气体,46/76,第二节 生物质特征,依据状态不一样，可分为：,绿色生物质和非绿色生物质,固体生物质和液体生物质,按有效成份可分为：,糖用生物质,淀粉用生物质,纤维素用生物质,油料生物质,蛋白质用生物质,活性物原料生物质,47/76,按照起源来分：,农业生产品,种植农业废弃物,林业废弃物,园林废弃物,养殖废弃物,加工废弃物,生活废弃物及人粪尿,能源生物,48/76,二、生物质化学组成和特点,生物质基本上由糖类、淀粉、蛋白质、油脂、纤维素、半纤维素和木质素组成，它们属于可再生资源。,将生物质转换为气体燃料比较轻易，与化石燃料相比生物质类物质含碳少，产热值低。,较低含硫量使得其在燃烧过程中比较清洁,生物质营养成份较低，质地粗糙，适口性差。,生物质资源比较分散、分布不均，搜集困难。,49/76,50/76,第三节 生物质能源及非能源生物基产品潜力,一、生物质能源潜力,（一）生物质能源分类,51/76,（二,),生物质能源利用前景,1,、燃料乙醇,燃料乙醇是从植物中获取糖经过发酵得到以淀粉类植物为原料。,在美国：玉米,巴西：甘蔗,木薯,52/76,53/76,2,、生物柴油,生物柴油是清洁可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料木本果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油为原料制成液体燃料。,普通以,20%,百分比混掺到石化柴油中，称,B20,柴油。,54/76,55/76,生物柴油,56/76,非食用油脂：,棉区棉籽油和南方冬闲地菜籽油,厨余油脂和废弃动物油脂,开发麻风树、黄连木、油棕等木本油料林。,57/76,大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物，从它们茎、叶伤口处有乳白色或黄褐色液体流出来，其中含有与石油成份相同碳氢化合物,一英亩三角大戟可生产相当于,50,吨石油燃料,。,一公顷象草平均每年可收获,12t,生物石油,三角大戟,58/76,3,、成型颗粒燃料,成型颗粒燃料，主要指生物质（秸秆）致密成型燃料是将生物质（林业废弃物和农作物秸秆）进行加工、生产出一个含有要求密度和热值燃料。,利用方式：,打捆直接燃烧,气化，利用燃气发电,59/76,60/76,4,、生物天然气,在欧洲，当代化沼气生产、加工和应用越来越受到重视和普及：,一是原料相对集中进行厌氧发酵，为小区供热发电；,二是经压缩净化后沼气用于运输燃料或民用燃气和发电。,61/76,生物气体燃料,沼气,在沼泽、湖泊和水沟地带中，经常见到水中有许多气泡冒出它是因为一些微生物活动产生一个臭鸡蛋气味气体，叫做沼气。沼气中含有甲烷、氯气、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等各种气体，其中甲烷含量大约为,65,左右。甲烷是一个能够燃烧气体，它蓝色火焰可达,1400,高温。所以，沼气是一个优质燃料。,62/76,将人畜粪便、作物秸杆、生活垃圾、有机废水、活性污泥堆积在沼气池进行生物发酵产生沼气，是生物能源利用一个好形式。沼气用作生活燃料，热效率可达,60,，比秸杆直接燃烧热效率高,6,倍左右，而且沼液、沼渣可喂鱼，也是优质有机肥料,(,除含有氮磷钾以外，还含有许多腐植质,),。,63/76,64/76,它主要成份甲烷是一个理想气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。与其它燃气相比，其抗爆性能很好，是一个很好清洁燃料。,沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。自,80,年代以来建立起沼气发酵综合利用技术沼气为纽带，物质多层次利用、能量合 理流动高效农产模 式，巳逐步成为我国农村地域利用沼气技术促进可连续发展有效方法。,中国农业资源和环境承载力十分有限，发展农业和农村经济，不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价。发展农村沼气，优化广大农村地域能源消费结构，是中国能源战略主要组成部分，对增加优质能源供给、缓解国家能源压力含有重大现实意义。,65/76,沼气发酵优点,（一）白色能源,沼气 煮饭、烧水可用沼气代替柴和煤，也能够用沼气化替柴油、汽油开动内燃机，还能够建造沼气发电站把生物能转换成电能利用。沼气本身还是宝贵化工原料，用它能够生产三氯甲烷，四氯化碳等产品；又是塑料、纤维、橡胶、染料原料之一。,（二）增加肥效,农作物所需肥料有氮肥，磷肥和钾肥。粪及稻草等农业副产品除含氮磷和钾外，尚含有碳、氢等元素。农村在使用这些肥料时必须在粪坑内沤烂，才能用作肥料，在沤烂期中碳、氢元素白白浪费。将这些肥料放在沼气池里，密闭发酵，则碳、氢元素变为沼气，而氮、磷、钾等元素不变，这是一举两得。,66/76,（三）消除病害,粪便中所含病原菌需要空气才能生活，所以在隔绝空气情况下很快死亡。粪便中虫卵，因粪液中含氨较多亦被杀死。,（四）处理污泥,应用活性污泥法处理城市污水及工业废水余下大量污泥，虽可充肥料，但因生物化学需氧量,(BOD),较高，对农作物不利，假如先将污泥集中起来进行沼气发酵可得大量甲烷，以供发电之用，而余下污泥肥效更大。,67/76,5,、生物质气化,生物质气化过程简单、对设备要求不高，不过能量转化率低、燃气热值低、焦油含量高且燃气被焦油和颗粒污染。,国际上在生物质气化方面发展趋势则是在气化得到合成气基础上，再经,FT,合成得到生物柴油或化工产品，或者是将合成气甲烷化。,68/76,6,、生物制氢,生物制氢主要发展方向是以生物质为原料制取氢气。该项技术应用将不但局限于产生高浓度有机废水食品加工、发酵等行业，还能够用城市废水处理厂得剩下污泥、生活垃圾等其它有机废弃物为原料生产氢气。,69/76,70/76,71/76,72/76,可燃冰学名为,“,天然气水合物,”,，是天然气（主要是甲烷）与水在,0,和,30,个大气压作用下结晶而成,“,冰块,”,。,“,冰块,”,里甲烷占,80%-99.9%,，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。,水合甲烷,-,可燃冰,可燃冰燃烧图,73/76,夹杂着白色颗粒状“可燃冰”海底沉积物放入水中随即冒出大量气泡,年,06,月,18,日 新华网,南海,“,可燃冰,”,实物首次亮相,图为我国成功钻取“可燃冰”燃烧状态,74/76,二、非能源生物基产品潜力,非能源生物基产品是指利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种生物基材料及化工用具。,75/76,Thank You!,76/76,