生物质能开发利用技术展望省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,結束放映,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,生物質能開發利用技術展望,10.1一定時期生物質能仍是開發中國家主要能源,10.2生物質燃料將部分替换石化燃料,10.3生物質發電將在未來電力結構中佔有一定百分比,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,10.5最新技術發展與展望,1/32,10.1一定時期生物質能仍是開發中國家主要能源,在,年，世界初級能源總消費量為,10.038Gtoe,，其中石油占,35.0%,、煤炭占,23.4%,、天然氣占,21.2%,、生物質能占,10.4%,、核能占,6.9%,（見圖,10.1,）。,2/32,圖,10.1,年世界初級能源消費狀況,3/32,10.1一定時期生物質能仍是開發中國家主要能源,世界不一样區域,年可再生能源消費量見表,10.1,。当前，在發達國家中生物質能消耗量占初級能源,3%,；開發中國家大約,35%,初級能源來自生物質能，主要為傳統利用方式，,80%,生物質能用於炊事。在拉丁美洲薪柴占農村家庭生活用能,20%,，非洲占,50%,，印度占,30%,，不丹、柬埔寨、老撾和緬甸占,80%,以上。在開發中國家，對生物質能使用基本上不考慮它對環境影響4/32,區域,初級能源,/兆噸標準油,可再生能源,/兆噸標準油,占初級能,源百分比/%,占可再生能源百分比/%,水能,其它,生物質,非洲,514.3,257.5,50.1,2.6,0.2,97.2,南美洲,449.9,125.3,27.9,35.4,1.5,63.0,亞洲,1152.2,384.1,33.3,3.9,3.0,93.1,中國,1155.6,239.8,20.8,9.9,0.0,90.1,非OECD歐洲,99.2,8.8,8.9,46.5,0.7,52.8,獨聯體,944.6,29.6,3.1,69.0,0.3,30.7,中東,389.6,3.1,0.8,44.0,22.3,33.7,OECD,5332.8,303.7,5.7,34.8,11.6,53.6,世界,10038.3,1351.9,13.5,16.4,3.7,79.9,表,10.1,年世界不一样區域可再生能源消費量,5/32,10.1一定時期生物質能仍是開發中國家主要能源,生物質能現代化利用技術商業化利用進程中面臨著諸多障礙和問題。這些障礙和問題包括許多原因，主要來源於資源條件、技術產業化條件、技術經濟運行可行性、融資環境、市場潛力、政府政策、公眾環保意識和消息傳播等方面（見圖10.2）。,6/32,圖,10.2,生物質能現代化利用技術商業化主要障礙,7/32,10.1一定時期生物質能仍是開發中國家主要能源,当前，中國約有8.6億人口生活在農村地區，自1980年以來，中國經濟改革使農村經濟得到了快速發展，農村地區能源消費數量、品種和結構發生了巨大變化，具體參見表10.2。,8/32,項目,1991年,1996年,農村能源消費總量,568.32,639.62,670.47,726.03,782.80,人均標煤/tce,0.76,0.70,0.79,0.83,0.88,農村生產用能,208.18,298.93,300.47,311.75,329.33,煤炭,112.59,158.40,160.37,160.97,180.64,焦炭,7.64,14.84,14.91,14.85,15.18,成品油38.01,45.55,54.47,58.06,電力,29.26,64.18,64.68,64.79,51.15,薪柴,20.62,16.34,14.96,16.67,24.30,農村生活用能,360.03,340.69,369.99,414.27,453.47,結桿,162.13,119.97,123.60,97.57,141.48,薪柴,103.03,82.99,80.52,130.81,114.01,煤炭,77.52,100.99,118.01,137.79,157.35,電力,11.63,29.14,34.44,28.64,24.76,成品油,1.33,4.71,7.57,13.048.48,沼氣,1.62,2.20,2.68,液石化油氣,3.97,3.88,4.36,天然氣,0.17,0.23,0.25,煤氣,0.10,0.11,0.08,表,10.2,9/32,10.2生物質燃料將部分替换石化燃料,10.2.1,能源供應展望,儘管地質學家和經濟學家還在激烈地爭論石油何時開始枯竭，但石化燃料最終將被完全耗盡卻是無可辯駁事實。以下，將分別簡要分析各種能源資源和可利用狀況。,1.,煤炭,2.石油,3.天然氣,4.核能,10/32,10.2生物質燃料將部分替换石化燃料,10.2.2,生態環境影響,首先需要解釋一下溫室效應。所謂溫室效應是指地球大氣層一種物理特征，溫室氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整體能量平衡。假若沒有大氣層，我們地球將會是一個黑體，地球表面平均溫度是非常低，約為,19,，而不是現在,15,。,11/32,10.2生物質燃料將部分替换石化燃料,太陽輻射在經過地球大氣層後，,47%,能量被地球表面吸收而使地球變暖，,34%,能量被雲彩和地表反射回去，,19%,能量被大氣層吸收。地表變暖後將釋放出紅外輻射，部分紅外輻射將被溫室氣體吸收和再次釋放出來，是使地球表面和大氣低層變暖原因。,10.2.3,能源安全問題,12/32,10.3生物質發電將在未來 電力結構中佔有一定百分比,生物質發電技術主要分為燃燒發電和氣化發電兩種技術。生物質燃燒發電（包含城市固體廢物棄發電）技術類似燃煤技術，已經基本達到成熟階段，且風險最小，已經進入商業化應用階段。氣化發電技術能獲得較高效率，当前尚處於商業化早期階段，也有將氣化裝置應用於混合燃燒中用於發電。生物質與煤混合燃燒發電技術十分簡單，含有很大發展潛力，並且能够快速減少二氧化碳排放量。,13/32,10.3生物質發電將在未來 電力結構中佔有一定百分比,表,10.3,為,OECD,國家,1990,年生物質能發電總量。表,10.4,列出了世界上生物質發電量前,10,位國家。,來源,1990年,1995年,1998年,1999年,工業垃圾,9290,13080,11329,14622,16416,可降解城市固體廢棄物24946,31032,31445,31873,33379,4846,不可降解城市固體廢棄物,1671,2548,4467,5020,農業、林業廢棄物和木炭等,59479,73761,75840,81881,80187,79625,13617,沼氣,6106,8914,9716,12401,表,10.3,14/32,國家,發電量/TWh,占總發電總量百分比/%,美國,63.5,1.6,日本,16.2,1.5,德國,9.4,1.7,芬蘭,8.7,12.5,巴西,8.5,2.6,英國,7.7,2.1,加拿,7.1,1.2,荷蘭,4.0,4.6,澳大利亞,3.7,1.8,瑞典,3.4,2.2,表,10.4,1999,年生物質發電量,15/32,能源,小水電,32,45,太陽能光電,1.1,11,太陽能,0.4,2,生物質能,37,55,地熱能,8,14,風能,17,130,表,10.5,年可再生能源裝機容量預測,/GW,16/32,10.3生物質發電將在未來 電力結構中佔有一定百分比,生物質能發電成本取決於發電技術、燃料成本和燃料品質。经典生物質能電廠裝機容量小於,20MW,。與石化能源電廠相比，生物質能電廠單位安裝容量資本成本和單位發電量營業成本均較高，表,10.6,為生物質電廠資本成本。,17/32,國家,資本成本,發電技術,數據來源,美國,1,965,2,102,272,燃燒。,氣化。,混合燃燒。,EPRI和美國能源部(1997),美國,8001,500,8001,000,700900,熱電聯產，生物質氣、熱、電聯產,熱電聯產，汽輪機。,熱電聯產，燃氣輪機，生物質氣、熱、電聯產。,能源情報局(),德國,4,6327,629,熱電聯產，木材。,Nissch,J.(),丹麥,2,7193,708,2,1013,214,熱電聯產，汽輪機，木材和結桿,氣化，木材。,丹麥生物質中心,表,10.6,生物質電廠資本成本,/,（美元,/kW,）,18/32,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,能源植物包含薪炭林、草本能源作物、油料作物、製取碳氫化合物植物和水生植物等幾類。,19/3210.4能源植物生產賦予農業新內涵,10.4.1,草本能源作物,能夠用來製取燃料乙醇草本能源作物包含高粱屬作物、甘蔗、耶路撒冷菜薊（artichoke）、薯類和玉米等。,1.高粱屬作物,2.甘蔗,3.木薯,4.耶路撒冷菜薊,20/32,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,10.4.2,油料作物,油料作物分佈廣泛，種類多達千種，主要包含大戟科、蔓摩科、夾竹桃科、桑科、菊科、桃金娘科和豆科等植物。,植物油幾乎不含硫，不會產生硫腐蝕。表10.7列出了一些植物油燃料特征。,21/32,類別,運動黏度/（mm,2,/s）,十六烷值,熱值/(kJ/kg),凝固點/,閃點/,密度/(kg/L),硫/%,蓖麻油,297,37,274,31.7,260,0.9537,0.01,玉米油,34.9,37.6,39,500,40.0,277,0.9095,0.01,棉籽油,33.5,41.8,39,468,15.0,234,0.9148,0.01,海甘藍油,53.6,44.6,40,482,12.2,274,0.9044,0.01,亞麻油,27.2,34.6,39,307,15.0,241,0.9236,0.01,花生油,39.6,41.8,39,782,6.7,271,0.9026,0.01,菜籽油,37.0,37.6,39,709,31.7,246,0.9115,0.01,紅花籽油,31.3,41.3,39,519,6.7,260,0.9144,0.01,高油酸紅,41.2,49.1,39,519,20.6,273,0.9210,0.02,花籽油,芝麻油,36.5,40.2,39,349,9.4,260,0.9133,0.01,大荳油,32.6,37.9,39,623,12.2,254,0.9138,0.01,向日葵油,33.9,37.1,39,575,15.0,274,0.9161,0.01,表,10.7,一些植物油燃料特征,22/32,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,10.4.3製取碳氫化合物植物,20,世紀,70,年代，諾貝爾化學獎獲得者卡爾文決定尋找可能生產出石油植物，從土地裏“種”出石油來。以卡爾文博士為代表研究小組足跡遍布世界各地，從尋找產生類似於石油成份樹種入手，集中研究了十字花科、菊科和大戟科等十幾個科大部分植物，分析了這些植物化學成份。,23/32,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,經過多年尋找，他們終於在巴西熱帶雨林裏發現了一種能產出“石油”奇樹，名為科帕伊巴樹。它是常綠喬木，品種繁多，普通可高達,20,25m,。每隔一年半或兩年開採一次，取油方法非常簡單，只要在樹幹上鑽一直徑約,5cm,小孔，,1,2h,內就能流出金黃色或淡黃色油狀樹液。一棵直徑在,1,1.5m,科帕伊巴樹，每次可產樹液,15,20L,。,24/32,10.4能源植物生產賦予農業新內涵,10.4.4,藻類,在能源植物中提煉石油最讓人鼓舞前景之一就是對藻類研究。藻類是最古老水生植物，大約二十五億年前到四億三千八百萬年前是藻類繁榮時期。它是元古代海洋中主要生物，大量藻類在淺海底一代又一代生活，逐漸形成巨大海藻礁，又稱疊層石。,25/32,10.5最新技術發展與展望,当前在生物質燃燒技術研究主要集中在高效燃燒、熱電聯產、過程控制、煙氣淨化、減少排放量與提升效率等技術領域；另外，對減少投資、降低運行費用等方面也進行了相關研究。,26/32,10.5最新技術發展與展望,在熱電聯產領域，出現了熱、電、冷聯產，以熱電廠為熱源，採用溴化鋰吸收式製冷技術提供冷水進行空調製冷，能够節省空調製冷用電量；熱、電、氣聯產則是以循環流化床分離出來800900C灰分作為乾餾爐中熱源，用乾餾爐中新燃料析出揮發分生產乾餾氣。,以下將簡單地介紹生物燃料電池和生物製氫技術。,27/32,10.5最新技術發展與展望,10.5.1,生物燃料電池,生物燃料電池(biofuel cell)是利用酶或者微生物組織作為催化劑，將燃料化學能轉化為電能。它工作原理與傳統燃料電池存在許多共通之處，如以葡萄糖作為底物燃料電池為例，在陽極和陰極將發生以下反應,陽極反應：C,6,H,12,O,6,6H,2,O6CO,2,24e,24H,陰極反應：6O,2,24e,24H,12H,2,O,28/32,10.5最新技術發展與展望,10.5.2,生物製氫技術,氫位於元素週期表之首，它原子序數為,1,，在常溫常壓下為氣態，在超低溫高壓下又可成為液態。氫能是一種二次能源，通過一定方法利用其它能源來製取。,29/32,10.5最新技術發展與展望,当前製氫方法很多，生物質製氫技術也有發展。,1.,水電解法,当前應用較廣且比較成熟方法之一，是將水電解為氫和氧，水為原料製氫工程是氫與氧燃燒生成水逆過程。提供電能使水分解製取氫氣效率普通在,75%,85%,。其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，所以它應用受到一定限制。,30/32,10.5最新技術發展與展望,2.,熱化學法,当前工業製氫方法，主要是以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下與水蒸氣發生反應而製得。此類方法在技術上都比較成熟，但用石化能源和電能來換取氫能，在經濟上和資源利用上並不合算。,31/32,10.5最新技術發展與展望,3.,太陽能法,20,世紀,60,年代末，日本兩位科學家發現二氧化鈦經光（紫外線）照射可將水分解為氫和氧。,4.生物法,生物製氫是利用微生物在常溫常壓下進行催化反應製取氫氣。,32/32,