生物质能介绍及应用2课件.ppt
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1、生物质能生物质能能源产业政策主要内容主要内容一、生物质能概述一、生物质能概述p1.世界能源现状:世界能源现状:n能源危机:据预测,地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和3040年以内耗竭,而天然气按储采量也只能用60年。n环境危机: SO2、CO2排放导致大面积酸雨和全球排放导致大面积酸雨和全球变暖。变暖。n寻找可再生能源以及清洁能源势在必行!一、生物质能概述一、生物质能概述p2.生物质能定义及分类:生物质能定义及分类:n蕴藏在生物质内的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物体内的能量。n Company Logo生物质能的定义与范畴生物质能的定义与范
2、畴v生物质能源能是通过绿色植物生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将的光合作用将太阳辐射的能量太阳辐射的能量以一种以一种生物质生物质形式固定下来的形式固定下来的能源。能源。Company Logo生物质能的定义与范畴生物质能的定义与范畴光合作用:光合作用:绿色植物通过叶绿体,利用可见光中绿色植物通过叶绿体,利用可见光中的光能,把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类的光能,把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类(通常指葡萄糖),并且释放出氧气的过程。(通常指葡萄糖),并且释放出氧气的过程。光合作用的反应式:光合作用的反应式:6CO2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6 +6O2糖(单糖糖(单糖)
3、 淀粉(多糖)淀粉(多糖) 纤维素(糖聚合物)纤维素(糖聚合物)Company Logo生物质能的定义与范畴生物质能的定义与范畴CO2人类需要的能人类需要的能生物质的产生和利用循环生物质的产生和利用循环H2O太阳能太阳能C6H12O6燃烧、分解、气化。燃烧、分解、气化。一、生物质能概述一、生物质能概述p2.生物质能定义及分类:生物质能定义及分类:n通常包括:木质类:木块、木屑、树皮、树根等;n农业废弃物:秸秆、果核、玉米芯等;n水生植物:藻类、水葫芦等;n油料作物:棉籽、麻籽、乌柏、油桐等;n加工废弃物:食品加工厂、屠宰场、纸厂排放的废渣、废液以及城市垃圾;n粪便:人及牲畜的粪便一、生物质能概
4、述一、生物质能概述p3.生物质能能源特点:生物质能能源特点:n总量丰富 能源危机n陆地每年生产10001250亿t干生物质,海洋年生产500亿t干生物质,经折算,生物质能源年生产量远远超过了世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。一、生物质能概述一、生物质能概述p3.生物质能能源特点:生物质能能源特点:n清洁可再生 环境危机n生物质燃料能实现温室气体的零排放 。 n硫的含量很低, 因此SOx的排放远远低于煤和重油n由于生物质燃料热值低且理论燃烧温度低, 因此NOx的生成率相应也较低。主要内容主要内容二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p目前目前, 生物质燃料的利用方式很多。一般可以分为
5、生物质燃料的利用方式很多。一般可以分为以下三种:以下三种:p固态生物质燃料p液态生物质燃料p气态生物质燃料二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p固态生物质燃料:固态生物质燃料:n1.直接燃烧(农作物秸秆、薪柴、垃圾)n通过直接燃烧生物质获得热能是目前生物质能利用的最主要方式。n缺陷:利用效率低,5%15%。n改进:节能灶炉(25%30%),垃圾焚烧技术中的链条炉排和马丁炉排等循环流化床垃圾锅炉。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p固态生物质燃料:固态生物质燃料:n2.固化成型n由于生物质燃料具有能量密度小的特点, 将疏散的、低热值的农林废弃物固态生物质燃料, 如秸秆, 木屑等压制成型
6、或进一步炭化制得所谓“机制木炭”。n成型后体积缩小为1/ 6到1/ 8, 热性能优于木材, 和中质混煤相当, 易点火, 便于运输。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p固态生物质燃料:固态生物质燃料:n3.与煤混燃(生物煤)n低品位的煤炭和农林产业废弃物(31左右配比) 制成的复合固体燃料, 被称为生物煤。目前泰国、印尼等国投入使用,我国和土耳其等国正在推广。n4.与固态氧化剂混合成新型燃料n用固态氧化剂取代氧气作为氧化剂,使燃烧过程趋于完全燃烧。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p液态生物质燃料:液态生物质燃料:n以生物质为原料, 制取液体燃料的工艺称生物质液化, 以提高利用效率和
7、扩大应用范围。典型方法有:n1.生物质热裂解制燃料油n2.生物质液化制醇类燃料n3.植物燃料油制生物柴油n4.生物质浆体燃料二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p气态生物质燃料:气态生物质燃料:n由于气态燃料具有高效率, 低污染等优点,生物质气化技术发展比较快, 在国内外应用广泛, 主要有:n1.生物质制沼气n2.生物质气化n3.生物质制氢二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p气态生物质燃料:气态生物质燃料:n1.生物质制沼气n人畜粪便和农业有机残余等生物质在厌氧条件下发酵产生沼气燃料, 其主要成分是甲烷(CH4) 和少量的二氧化碳, 残余物为有机肥料。n据统计, 全国每年约有255万
8、t 干粪物质用于农村户用沼气池和大中型沼气站的原料,产生13亿m3沼气作民用燃料。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p气态生物质燃料:气态生物质燃料:n2.生物质气化n生物质气化是将固态的生物质燃料转化为气体燃料的热化学过程。它也是热解的一种, 主要是在高温下获得。产出的气体中主要含有一氧化碳、氢气和甲烷, 以及少量的二氧化碳和氮气。n生物质气化技术被广泛研究和应用于发电和集中供热, 欧盟、美国和巴西等国家的生物质气化技术比较先进, 气化装置比较大, 自动化程度高。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p气态生物质燃料:气态生物质燃料:n3.生物质制氢n传统的制氢方法是从化石燃料中制取
9、; 目前, 美国等用氧化还原(REDOX) 技术、压力旋转吸附(PSA) 技术和低温分离等技术从木头中制取氢, 开始阶段是生物质的气化, 得到的氢产品, 冷凝后为液态氢。n缺点:设备投资和运行成本昂贵。二、生物质能利用技术二、生物质能利用技术p生物质能源利用的发展阶段生物质能源利用的发展阶段n第1阶段技术:已经普及的节能灶、小沼气等。 n第2阶段技术:处于示范、推广阶段,如厌氧处理粪便和秸秆气化集中供气技术。 n第3阶段技术:处于中试阶段的生物质能压制成型及其配套技术。 n第4阶段技术:研究中的纤维素原料制取酒精、热化学液化技术、燃气催化制取氢气。主要内容主要内容三三.典型系统分析典型系统分析
10、p生物质能发电生物质能发电n在国外已有广泛应用,特别是在丹麦,技术成熟。但在我国起步较晚,技术不够成熟。n1.生物质燃烧发电技术n 直接燃烧发电技术n 垃圾发电技术n 生物质成型燃烧发电技术n2.气化发电技术n3.沼气发电技术三三.典型系统分析典型系统分析n生物质能热电联产三三.典型系统分析典型系统分析n生物质能热电联产1、输料带 2、密封输料仓闸门 3、定量给料单元 4、破碎机 5、防火门6、给料器 7、水冷管 8、振动炉排 9、输渣器 10、燃烧室 11、空气预热器 12、送风机 13、引风机 14、吸入风 15、空气预热 16、已预热的空气 17、给水 18、汽包 19、省煤器 20、过
11、热器(1) 21、过热器(2) 22、过热器(3) 23、给水 24、高压蒸汽 25、布袋除尘器 26、灰处理 27、天然气 28、冷凝器 29、给水罐 30、供热三三.典型系统分析典型系统分析n生物质能热电联产三三.典型系统分析典型系统分析n生物质能热电联产n生物质能发电厂与常规燃煤机组的最大区别在燃料供应系生物质能发电厂与常规燃煤机组的最大区别在燃料供应系统和锅炉燃烧系统。统和锅炉燃烧系统。n存在问题:1.缺乏核心技术和设备n 2.发电运营成本偏高n 3.秸秆燃料组织较困难n发展建议:1.技术攻关2.价格激励3.财政补贴4.减免税费三三.典型系统分析典型系统分析n农村户用沼气三三.典型系统
12、分析典型系统分析n“四位一体”沼气综合利用主要内容主要内容三三.国内外生物质能应用现状国内外生物质能应用现状n生物质能技术的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的关注。许多国家都制定了相许多国家都制定了相应的开发研究计划,日本的阳光计划、印度的绿色能源工应的开发研究计划,日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划。程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划。n巴西:是燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规巴西:是燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最模最乙醇乙醇大的乙大的乙醇醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国开发计划,目前乙醇燃料已占
13、该国汽车汽车燃料消费量的燃料消费量的50以上。以上。三三.国内外生物质能应用现状国内外生物质能应用现状n美国:n生物质能发生物质能发电电的总装机容量已超过的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达兆瓦,单机容量达1025兆瓦;兆瓦;n纽约的斯塔藤垃圾处理站纽约的斯塔藤垃圾处理站投资投资2OOO万美元,采用湿法处万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料;理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料;n美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了1兆瓦兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。吨。三三.国
14、内外生物质能应用现状国内外生物质能应用现状n中国:n我国可供开发生物质能源的生物质资源至少达到我国可供开发生物质能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标亿吨标准煤。全国还有约准煤。全国还有约20亿亩宜农、宜林荒山荒地可用于发展亿亩宜农、宜林荒山荒地可用于发展能源农业和能源林业。能源农业和能源林业。n“在在十二五十二五期间要将我国非化石能源占一次能源消费比重期间要将我国非化石能源占一次能源消费比重提高到提高到11.4,主要污染物排放总量减少,主要污染物排放总量减少810。三三.国内外生物质能应用现状国内外生物质能应用现状n我国典型的生物质能工程:工程名称工程名称原料原料规模规模生产能力生产能力用途用
15、途A沼气工程MM/d浮山养殖场动物粪便700720炊事南阳乙醇沼气工程乙醇废水1000040000炊事、锅炉惠安化工厂沼气站有机废水1080010800炊事B气化工程怀柔木材厂烘干系统木屑ND600620MJ/h木材烘干三亚循环硫化床发电系统木粉CFB1MW发电C热裂解工程大连生物质热裂解系统农林废弃物1000户炊事D压缩成形句容生物质成形燃烧生产线稻壳1000t/y成型燃料三三.国内外生物质能应用现状国内外生物质能应用现状开发利用技术开发利用技术发展阶段发展阶段燃烧完全商业化固化完全商业化液化技术上成熟,发展到示范阶段气化充分开发,但经济效益不佳n我国主要生物质能利用技术所处发展阶段主要内容
16、主要内容二、生物质能利用发展预测二、生物质能利用发展预测p高效直接燃烧技术与设备。高效直接燃烧技术与设备。 p和发电技术连用。和发电技术连用。p新技术开发。新技术开发。 p城市生活垃圾的开发利用。城市生活垃圾的开发利用。 p能源植物的开发。能源植物的开发。生物质能发展生物质能发展“十二五十二五”规划规划“十二五”时期是转变能源发展方式、加快能源结构调整的重要阶段,是完成2020年非化石能源发展目标、促进节能减排的关键时期,生物质能面临重要的发展机遇。 发展现状发展现状目前,世界上技术较为成熟、实现规模化开发利用的生物质能利用方式主要包括生物质发电、生物液体燃料、沼气和生物质成型燃料等。生物质发
17、电。生物质发电。到2010年底,全球生物质发电装机容量超过6000万千瓦。欧洲的生物质热电联产已很普遍,能源利用效率高,生物质与煤混燃发电较多,秸秆直接燃烧发电技术、生物质流化床锅炉发电技术已十分成熟。 发展现状发展现状生物液体燃料。生物液体燃料。随着国际石油市场供应紧张和价格上涨,发展生物燃料乙醇和生物柴油等生物液体燃料已成为替代石油燃料的重要方向。2010年全球生物液体燃料使用量约8000万吨,其中,燃料乙醇6800多万吨,乙醇汽油在巴西、美国已大规模使用,生物柴油在欧洲实现了较大规模的利用。发展现状发展现状生物质燃气和成型燃料。生物质燃气和成型燃料。生物质燃气主要包括沼气和采用热解技术以
18、生物质为原料生产的燃气。到2010年底,德国已建成大型沼气工程6000多处,在瑞典沼气作为车用燃料已形成一定规模。2010年,全世界生物质成型燃料产量超过1500万吨,规模化利用主要集中在欧洲和北美地区,主要用途是作为供热燃料。在瑞典的供热能源中,生物质成型燃料占70左右。发展经验发展经验目标引导。目标引导。欧美发达国家提出生物质能发展阶段性目标,一些国家提出了中长期发展目标,美国提出到2020年生物燃料占交通燃料的20,欧盟提出到2020年生物燃料占交通燃料的10。瑞典的目标是到2020年交通实现基本不再使用石油燃料。发展经验发展经验p财政支持。财政支持。欧美国家主要采取财政补贴、税收优惠等
19、措施支持生物质能发展。德国对沼气发电给予电价补贴。瑞典对使用生物质成型燃料采暖的用户提供资金补贴,美国等国家对燃料乙醇和生物柴油实行减税政策。一些国家制定车用燃料中生物燃料含量的强制性标准,推动生物液体燃料在交通领域的使用。发展经验发展经验p研发支持。研发支持。欧美国家将现代生物质能技术作为重要的新能源技术,支持科研机构和企业开展生物质能基础研究、技术开发和产业服务体系建设,特别是在新技术试验、示范和推广方面的支持力度很大。我国生物质我国生物质资源潜力资源潜力专栏1 我国生物质能源利用潜力资源来源可利用资源量已利用资源量剩余可利用资源量实物量(万吨)折合标煤量(万吨)实物量(万吨)折合标煤量(
20、万吨)实物量(万吨)折合标煤量(万吨)农作物秸秆34000170008004003320016600农产品加工剩余物6000300020010058002900林业木质剩余物35000200003001703470019830畜禽粪便840002800300001000540001800城市生活垃圾7500120028005004700700有机废水43500016002700104323001590有机废渣9500040048002090200380合 计 46000 2200 43800我国生物质发展现状我国生物质发展现状p生物质发电。生物质发电。到2010年底,我国生物质发电装机容量55
21、0万千瓦,其中农林生物质发电190万千瓦,垃圾发电170万千瓦,蔗渣发电170万千瓦,沼气等其他生物质发电20万千瓦。生物质发电已形成一定规模,年发电量超过200亿千瓦时,相应年消耗农林剩余物约1000万吨,总计增加农民年收入约30亿元。生物质发电技术和设备制造发展较快,已掌握了高温高压生物质发电技术。 我国生物质发展现状我国生物质发展现状p生物液体燃料。生物液体燃料。到2010年底,以陈化粮和木薯为原料的燃料乙醇年产量超过180万吨,以废弃动植物油脂为原料的生物柴油年产量约50万吨。培育了一批抗逆性强、高产的能源作物新品种,木薯乙醇生产技术基本成熟,甜高粱乙醇技术取得初步突破,纤维素乙醇技术
22、研发取得较大进展,建成了若干小规模试验装置。我国生物质发展现状我国生物质发展现状p生物质燃气。生物质燃气。到2010年底,农村户用沼气保有量超过4000万户,年产沼气约130亿立方米。建成畜禽养殖场沼气工程5万多处,年产沼气约10亿立方米。农村沼气技术不断成熟,产业体系逐步健全,许多地方建立了物业化管理沼气服务体系。生物质气化集中供气技术和工艺不断改进,目前已建成使用的生物质集中供气项目约1000个。我国生物质发展现状我国生物质发展现状p生物质成型燃料。生物质成型燃料。2010年,生物质成型燃料产量约300万吨,主要用于农村居民和城镇供热锅炉燃料及生物质木炭原料。成型燃料设备能耗显著降低,易损
23、件寿命和可维护性明显提高,成型燃料已初步具备较大规模产业化发展条件。我国生物质发展现状我国生物质发展现状专栏2 我国各类生物质能利用规模利用方式利用规模年产能量折标煤数量单位数量单位万吨/年生物质发电550万千瓦330亿千瓦时1020户用沼气4000万户130亿立方米930大型沼气工程50000处10亿立方米70生物质成型燃料300万吨 150生物燃料乙醇180万吨 160生物柴油50万吨 70总 计 2400指导方针和目标指导方针和目标指导思想指导思想深入贯彻落实科学发展观,将生物质能作为促进能源结构调整和可持续发展的重要途径、发展低碳经济和循环经济的重要环节、发展农村经济的重要措施、培育和
24、发展战略性新兴产业的重要内容,加强政府引导和扶持,加快技术创新,发挥市场机制作用,完善政策体系,推进生物质能规模化、专业化、产业化和多元化发展,尽快形成具有较大规模和较高技术水平的新型产业。 指导方针和目标指导方针和目标基本原则基本原则p统筹兼顾,综合利用。统筹生物质的能源利用与其他用途,充分合理利用生物质资源。积极推进生物质资源的梯级综合利用,发挥生物质能在生产液体燃料、电力、热力等方面的综合效益,实现能源、生态、经济和社会效益的统一。p因地制宜,多元发展。综合考虑生物质资源条件、气候差异、农林业生产特点和农村实际情况,以及生物质能利用技术成熟程度和市场发育程度等因素,因地制宜推动生物质气化
25、、成型燃料、发电、液体燃料等多元化发展,加快新型利用方式的产业化进程。指导方针和目标指导方针和目标p自主创新,规模发展。大力推动生物质能利用新技术研究和产业化,以及关键设备的自主化,提高利用和转化效率,提高综合效益。积极推动生物质能规模化发展,建立健全专业化市场化产业化建设管理模式,形成生物质能新型产业。p政府扶持,市场推动。加强政策引导和扶持,健全完善政策体系,积极探索生物质能开发利用模式。充分发挥市场机制作用,培育壮大专业化生物质能企业,不断提升生物质能产业的市场竞争力。发展目标发展目标p在“十二五”时期,生物质能发展目标是:到2015年,生物质能产业形成较大规模,在电力、供热、农村生活用
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