生物质垃圾处置处置技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。内内容容提提要要生物质垃圾处理处置技术介绍相关资料存在问题及今后发展趋势生物质垃圾能源化技术应用现实状况生物质垃圾普通概念介绍第1页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.1 生物质垃圾定义生物质垃圾定义1.1.1生物质 生物质是指利用大气、水、土地等经过光合作用而产生各种有机体，即一切有生命能够生长有机物质通称为生物质，它包含植物、动物和微生物。一.生物质垃圾普通概念介绍1.1.2 生物质垃圾 指生物质因为失去其原来价值或在一定时空中未能被利用，从而造成被搁置一个状态。第2页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.2 生物质垃圾污染现实状况生物质垃圾污染现实状况 量大量大利用率低利用率低开发潜力大开发潜力大环境治理迫切度环境治理迫切度我国生物质能源绝大部分用于农村生活，极少部分用于乡镇企业工业生产：而利用方式长久来一直以直接燃烧为主，只是近年来才开始采取新技术利用生物质能源，但规模较小，普及程度较低，在国家，甚至农村能源结构中占有极小百分比。生物质废物含有潜在能源价值。以农作物秸秆为例，稻秸热值为 13.87MJ/kg，玉米秆为 15.67MJ/kg玉米芯为15.83MJ/kg，大约相当于标准煤热值1/2。年我国农村秸秆产量为 689Mt，20达726Mt，相当于4亿t标煤。年，禽畜粪便产生量约为29亿t，而同期工业固体废物产生量为10 t亿，畜粪便产生量是工业固体废物2.9倍。陈敏鹏等研究表明，伴随我国人口收入增加，禽畜养殖将继续发展。大量畜禽粪便和污水带来了土地负荷压力过大、土壤及水体污染、空气恶臭和疾病传输等一系列问题。第3页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.3 生物质垃圾分类生物质垃圾分类按起源分按起源分农业废弃物林业废弃物城市生物质废物畜牧业排泄物一.生物质垃圾普通概念介绍城市生物质废物主要包含家庭厨余垃圾、餐厨垃圾、城市粪便以及城镇污泥。畜牧业生产过程中产生粪便和尿液混合物主要指农作物加工剩下物，如秸秆，谷壳，菜叶等草木类、木材枯枝落叶废料、树皮、锯木等第4页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二.生物质垃圾处理处置技术介绍2.1生物质垃圾处理处置技术分类生物质垃圾处理处置技术按处理去向分生物质垃圾填埋生物质垃圾焚烧生物质垃圾能源化生物质垃圾能源化生物质垃圾饲料化生物质垃圾肥料化生物质垃圾作生产原料第5页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二.生物质垃圾处理处置技术介绍2.2生物质垃圾能源化技术生物质发电生物质气化生物质固化生物质液化经过生物质集中燃烧发电，主要有生物质锅炉直接燃烧发电、生物质/煤混合燃烧发电等。是指对垃圾中生物质部分采取一定物理化学和生物方法制取气态燃料技术，包含制取生物质燃气和沼气。含有一定粒度生物质原料在一定压力作用下制成棒状、粒状、块状等成型燃料。是指对垃圾中生物质部分采取一定物理化学和生物方法制取液态燃料技术。包含利用生物质制取乙醇、裂解油和柴油技术。第6页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.3生物质垃圾能源化技术国内外研究现实状况v生物质发电技术v国外：v荷兰 635 MW 煤粉炉中煤粉与木材颗粒燃料混燃例子,木材掺混比为 3%4%总热值,混燃后对锅炉运行和环境均无影响。因木材灰少,所以每年可降低4 000 t 飞灰排出。v丹麦Studstrup 电站用秸秆和煤粉在一台 150 MW煤粉炉中直接混燃。秸秆掺混比为10%20%总热值未出现运行、腐蚀和环境保护问题,但锅炉灰量不能再用作水泥原料或肥料。国内：东南大学曾对两个各有三台75 t/h锅炉电站经济性进行调研比较。一家电站采取直接混燃,生物质混燃百分比为 10%(按热值比)。另一家电站采取并联混燃,新建一台75 t/h 锅炉,专烧生物质。比较结果,直接混燃发电成本为 0.51CNY/kWh(CNY:元),并联混燃为0.554 CNY/kWh,二者发电成本均高于纯燃煤电站0.366CNY/kWh。直接混燃虽比并联混燃经济,但并联混燃因大百分比掺烧生物质燃料,可享受政府补助0.25 CNY/kWh,所以经济效益反而好。第7页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v国外：到 20世纪80年代，美国已经有 19家企业和研究机构从事生物质气化技术研究与开发；加拿大12个大学试验室在开展生物质热裂解气化技术研究。v生物质气化技术v国内：我国在“八五”“九五”“十五”期间都有研究，当前全国已建成农村气化站200多个，谷壳气化发电机组100多台套。本试验室在生物质垃圾低碳高值化技术方面也做出了一定贡献，如生物质垃圾低碳高值化处理利用技术半山示范工程，该技术利用微生物厌氧好氧过程将生物质垃圾分解为腐熟垃圾和甲烷气，使生物质垃圾得到高效利用。第8页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生物质固化技术国外：美国已经开发了生物质颗粒成型燃料，泰国、菲律宾和马来西亚等第三世界国家发展了棒状成型燃料，日本关东燃料行业协会推广锯末碳。国内：从20世纪 80年代中期起我国开始了成型燃料开发研究。1999年，辽宁省能源研究所研制棒状生物质固化成型燃料生产设备到达国际先进水平。河南农业大学、中国林业科学研究院林产化学工业研究所等单位也推出了类似产品。二十一世纪初，河南农业大学等又推出活塞冲压式成型设备，辽宁省能源研究所则在国内率先推出产量大、能耗低、原料适应性广颗粒燃料设备。很快前，该所又成功研制开发出可移动生物质固化成型燃料设备。第9页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。惯用压实设备惯用压实设备惯用压实设备惯用压实设备水平式压实器三相联合式压实器回转式压实器第10页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生物质液化技术国外：美国原来用玉米等粮食作物制乙醇,巴西原来采取甘蔗等糖质原料制乙醇,现在都在开发第二代用生物质废物制液态燃料方法,如美国学者找到了一个以玉米秸秆纤维素为食土壤真菌，这种真菌能分泌出一个分解秸秆新酶可使纤维素发酵并产生乙醇；西班牙利用绿藻生产生物质柴油也取得了良好效果。国内：年底,国家发文不再新批用粮食制乙醇项目,勉励发展非粮生物燃料,尤其是发展用纤维素原料制取乙醇技术,现在清华大学主持甜高粱秆固体发酵制乙醇项目已得到相关菌种并小试成功,已在内蒙五原县建立中试厂；而以各种废弃油脂为原料,诸如各种植物油、动物油、废餐油、油料林木等生产生物质柴油研究也取得了一定结果。第11页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生物质固化技术在燃煤电站中应用v生物质固体燃料成型 为了便于运输、储存和改进燃烧工况(改进送风控制和稳定燃烧)可利用各类压缩成型机械(如螺旋式、活塞式、油压式、水压式等成型设备)将生物质(如锯末、木屑、稻壳、秸秆等)压缩成直径为420mm,长度100mm颗料燃料或尺寸为20120mm,长度400mm块状燃料供用户燃用。其工艺过程普通为:干燥、制粉、调湿和压缩机成型造粒。对秸秆、干草等也可压缩成捆,尺寸取决于打捆机,方捆普通边长为50120cm。三、生物质垃圾垃圾能源化技术应用现实状况第12页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生物质固体燃料焚烧v直接混燃方案：在直接混燃方案中煤与生物质在同一台锅炉中混合燃烧。其优点为可利用燃煤锅炉现有烟气净化设备,可降低燃煤量、SOx 和NOx 等污染物及 CO2 排放量。此方案不需新建一台燃用生物质锅炉,所以投资少。其缺点为燃用生物质量较少,生物质加入混燃百分比普通10%(按热值比),不然会出现受热面积灰和腐蚀。混燃后灰不能像单独燃煤灰可用于水泥行业(因为含钾等元素)或像单独烧生物质灰可用作农肥。v并联混燃方案：生物质在专用生物质锅炉中燃烧,产生蒸汽与燃煤锅炉产生蒸汽合在一起供汽轮发电机组发电。其优点为生物质燃用不影响其它燃煤锅炉运行,两种锅炉产生灰均可利用。生物质燃料在电站中混燃百分比(热值比)可达80%以上。其缺点为需建专用生物质锅炉,增大了初投资费。第13页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。生物质固化燃料成型技术工艺流程热成型工艺第14页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。生物质垃圾焚烧发电厂第15页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生物质气化技术在农村生物质垃圾处理中应用 图为生物质垃圾低碳高值化处理利用技术新登镇半山村示范工程。全村建立3套垃圾发酵装置，每套装置有效容积为15m3。该村清洁工只需将天天产生生活垃圾去除大块杂物后扔入其中第1套发酵反应器中推平即可，普通1套发酵装置2个月填满后封顶进行密封厌氧发酵，此期间将天天产生垃圾填入第2套装置。如此重复，到达循环利用3套处理装置目标。垃圾封顶后厌氧发酵3个月，今后采取间歇曝气0.06m3/(minm3)曝气21d，通风频率为20min/h，而后将腐熟垃圾挖出，除去杂物后农用。一套厌氧好氧处理装置循环使用周期为6个月。因为该村种植大量果树，可将腐熟垃圾作为果树肥料。第16页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v整个工程分为两个部分：收运系统和厌氧-好氧处理系统，两系统固定投资为6.7万元，运行费用为0.7万/年v收益分析：该项目收益主要来自腐熟垃圾销售及产生甲烷等天然气利用。每t垃圾处理后产生0.3t垃圾肥，市场价格300元/t。每年共产生36t垃圾，可获10.8t有机肥，可收益3240元。每t垃圾可产20.16 m3甲烷，每年共产生2419.2m3甲烷，按照天然气价格3.95元/m3计算，即每年产生甲烷可收益9555.84元。另外，搜集房分拣回收废品可产生一定经济效益，据调查每年销售废品可获1500元。v总而言之，新登镇半山村采取厌氧好氧生物质垃圾处理工艺固定投资为67500元，运行费用为6740元/年，而每年产生经济效益为14295.84元。即每年净产生收益7555.84元，固定投资9年即可收回成本。第17页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v利用树干毕赤酵母发酵玉米秸秆制备燃料酒精工艺介绍：湿热预处理湿热预处理 将 60g 玉米秸秆原料（绝干）与1L水混合，195预处理15min，反应结束后，将预处理液过滤为滤饼及水解液两部分。同时糖化发酵（同时糖化发酵（SSF）预处理后滤饼与不一样百分比水解液混合，最终滤饼与溶液质量体积比为50g/L，液体预先用5mol/LNaOH调整到pH值4.8。同时糖化发酵第一步是在50温度下进行24h预水解，加酶量10FPU/g（干物质）。预水解后再加入纤维素酶20FPU/g（干物质），接入发酵种子使细胞干重到达2g/L，并加入0.2mL（24%）尿素进行发酵，发酵后得到发酵液经过蒸馏能够得到一定纯度酒精。v生物质液化技术在玉米秸秆制酒精方面应用第18页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v生产纤维素乙醇企业 化工巨头杜邦企业当前取得重大突破就是，基因改良了乙醇生产用细菌运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis），让它们在分解玉米粒中葡萄糖和纤维中木糖时一样有效；加拿大Iogen企业拥有世界上最先进纤维素乙醇制造技术（Eco-EthanolTM），该企业关键生产工艺主要由原料预处理、合成酶、酶水解和乙醇发酵等四部分组成。第19页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。四、存在问题及今后发展趋势v 4.1各种技术在我国生物质垃圾资源化中存在问题生物质发电生物质液化生物质气化生物质固化v现实状况较充分开发技术成熟，有一定开发试验研究阶段技术成熟目标实现商业化发电及供热v需要大范围推广才能表示价值技术上成熟v技术推广存在问题机组容量小；气化及发电效率低气体净化及焦油、灰和废水处理v缺乏大规模投资所需要资金，且需要完备硬件软件设施v基础性技术研究有待深入发展v改进工艺条件，降低技术成本第20页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.我国生物质废物资源化技术应用发展方向应该是大小并举：在生物质垃圾资源集中地域，利用现有适用技术，完成大规模集成化生物质能源基地建设；在分散地域，开发推广分散式生物质垃圾能源化基地，尤其是在生物质，能够充分发挥我国优势，建立分散式沼气工程示范4.2 今后发展趋势 2.国家应该完善生物质废物资源化开发及利用相关政策和法规，规范 产业化市场，为生物质废物资源化产业发展提供良好环境和政策条件，为生物质产品找到出路；3.结合我国资源和市场特点，充分发挥科研自主创新能力，努力取得拥有自主知识产权理论技术及相关产品，力争赶上发达国家水平。第21页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。五、相关资料v粪便无害化卫生标准（GB7959-1987）v畜禽养殖业污染防治技术规范 v农用污泥控制标准（GB4284-84）v城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程（CJJ/T 52-93）v秸秆焚烧和综合利用管理方法v生活垃圾焚烧污染控制标准（GWKB 3-）v生活垃圾t填埋污染控制标准（GB 16889-1997）5.1相关法律法规第22页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。5.2生物燃料相关会议v相关会议vBiofuels(C3)（March1-6,SwissotelTheStamfordSingapore）vAdvanced Biofuels Workshop（June 14,AmericasCenter St.Louis,Missouri,USA）vBioFuels Conference（August12-13,Mississippi）vThe third annual Oklahoma Biofuels Conference（November12-13,，OklahomaCity）第23页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。5.3生物燃料相关会议、企业及机构vBiofuel企业vTop Ten：Coskatav Sapphire Energyv Virent Energy Systemsv POETv Range Fuelsv Solazymev Amyris Biotechnologiesv ascomav DuPont Daniscov UOPvOther:Novozymes,Qteros,Synthetic Genomics,LS9第24页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。谢谢！第25页