生物质能源概述课件.pptx
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- 生物质能 概述 课件
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1、LOGO第十一章第十一章生生 物物 质质 能能 源源生物质资源生物质资源v生物质是地球上存在最广泛的物质,包括所有动生物质是地球上存在最广泛的物质,包括所有动物、植物和微生物,以及由这些生命体排泄和代物、植物和微生物,以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。这些物质所蕴藏的能量相当谢的所有有机物质。这些物质所蕴藏的能量相当惊人,相当于目前世界总耗能的惊人,相当于目前世界总耗能的10倍,而目前作倍,而目前作为能源用途的生物质仅占总产量的为能源用途的生物质仅占总产量的1%左右,潜左右,潜力十分巨大。力十分巨大。v生物质能:生物质能:以生物质为载体的能量,即把太阳能以生物质为载体的能量,即把太阳能
2、以化学能形式贮存在生物质中的能量形式。以化学能形式贮存在生物质中的能量形式。Company Logov 目前,生物质能技术的研究与开发已成为世界目前,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应的开发研究计划,的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国如日本的阳光计划、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等,其中生物的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。质能源的开发利用占有相当的比重。Compan
3、y LogoContentsContents生物质能源的概述生物质能源的概述1 生物质能源林的类型与发展生物质能源林的类型与发展2生物质能展望生物质能展望Company Logo生物质能源的概述生物质能源的概述v 作为新世纪的可替代能源之一,生物质能占到全世界总能作为新世纪的可替代能源之一,生物质能占到全世界总能耗的耗的15%,数量相当巨大,是,数量相当巨大,是21世纪能源供应中最具潜世纪能源供应中最具潜力的能源。因它来自自然界,无污染,同时又是可再生能力的能源。因它来自自然界,无污染,同时又是可再生能源而引起各国的重视。根据源而引起各国的重视。根据EL Insights于于2010年年9月月
4、发布的报告,从发布的报告,从2010年到年到2015年,全球生物制造市场年,全球生物制造市场预计将从预计将从5 729亿美元增加至亿美元增加至6 937亿美元,相当于在亿美元,相当于在此期间的复合年增长率此期间的复合年增长率(CAGR)为为3.9%。在今后几年,。在今后几年,生物质在生物发电、生物燃料和生物产品部门应用领域将生物质在生物发电、生物燃料和生物产品部门应用领域将大幅增长,生物质发电的市场价值将从大幅增长,生物质发电的市场价值将从2010年年450亿美亿美元增加到元增加到2020年年530亿美元。亿美元。生物质能源利用现状生物质能源利用现状Company Logov 世界生物质能协会
5、主席世界生物质能协会主席Heinz Kopetz博士表博士表示示,由于各国气候、土地利用情况不同,生物质能由于各国气候、土地利用情况不同,生物质能源生产及利用水平差别也很大。为了促进可再生源生产及利用水平差别也很大。为了促进可再生能源的发展,许多国家制定了相应的发展战略和能源的发展,许多国家制定了相应的发展战略和规划,明确了可再生能源发展目标。如美国、瑞规划,明确了可再生能源发展目标。如美国、瑞典、丹麦、印度、巴西、欧洲等国已走在世界前典、丹麦、印度、巴西、欧洲等国已走在世界前列。列。Company Logo国外生物质能源利用概况国外生物质能源利用概况v欧盟:欧盟:2010年生物质能源达到总能
6、源消耗的年生物质能源达到总能源消耗的7。v美国:美国:2010年生物质能源达到总能源消耗的年生物质能源达到总能源消耗的4%,2020年达到年达到5(现在已经达到(现在已经达到3)。)。v澳大利亚:澳大利亚:2010年生物质能源达到总能源消耗的年生物质能源达到总能源消耗的5。v巴西:生物质能源已达到总能源消耗的巴西:生物质能源已达到总能源消耗的1/3,近,近50汽油被乙醇替代,汽油被乙醇替代,2020年生物油柴油参和比年生物油柴油参和比达到达到20。凭借生物能源这张王牌,巴西政府表。凭借生物能源这张王牌,巴西政府表示有信心实现到示有信心实现到2020年减排年减排36%的目标。的目标。Compan
7、y Logov丹麦正准备在全国前丹麦正准备在全国前5大城市,逐步减少并淘汰大城市,逐步减少并淘汰燃煤发电站,要求发电站进行技术改造,使用生燃煤发电站,要求发电站进行技术改造,使用生物燃料替代煤和燃油,作为城市生产和生活的主物燃料替代煤和燃油,作为城市生产和生活的主要能源来源。要能源来源。v印度于印度于2004年开始了石油和农业领域的年开始了石油和农业领域的“无声无声革革 命命”,制订了,制订了2011年全国运输燃料中必须添年全国运输燃料中必须添加加10%乙醇的法令。乙醇的法令。Company Logo我国生物质能源的开发利用现状我国生物质能源的开发利用现状v 我国拥有丰富的生物质能资源,据测算
8、,我国我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源为理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤,是目前亿吨左右标准煤,是目前中国总能耗的中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下,中倍左右。在可收集的条件下,中国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质,国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质,包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。目前生物质能源仅占工业有机废渣与废水等。目前生物质能源仅占0.51%。Company Logov中国中国80人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活
9、燃料。能是农村的主要生活燃料。v2010年底全国已经建设农村户用沼气池年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,万口,生活污水净化沼气池生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程水沼气工程2,000多处,年产沼气约多处,年产沼气约90亿立方米,亿立方米,为近为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。万农村人口提供了优质生活燃料。v 中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用年用于木材和农副产品烘干的有于木材和农副产品烘干的有8
10、00多台,村镇级秸秆气多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气处,年生产生物质燃气2,000万立方米。万立方米。Company Logo生物质能利用主要方式生物质能利用主要方式生物质 热化学转化(油、气)(高温分解、气化)生物化学转化(沼气、酒精)直接燃烧能源转换过程能源转换过程生物质的直接燃烧在今后相当长的时间生物质的直接燃烧在今后相当长的时间 内仍将是我国生内仍将是我国生物质能利用的主要方式。物质能利用的主要方式。Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧热效率低于热效率低于20%20%Company Logo生物质能利用生物质能利
11、用直接燃烧直接燃烧炕:热效率炕:热效率20-30%20-30%Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧发电直接燃烧发电p秸秆直接燃烧发电秸秆直接燃烧发电p垃圾直接燃烧发电垃圾直接燃烧发电Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电热效率可达热效率可达90%;90%;生物质能净转化效率生物质能净转化效率4040 Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电每两吨秸秆的热值相当于一吨煤,平均含硫量只每两吨秸秆的热值相当于一吨煤,平均含硫量只有有3 388,远远低于煤,远远低于煤1 1的平均含硫量。的平均含硫量。
12、丹麦丹麦:已建立了已建立了130130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的等可再生能源占到全国能源消费量的2424以上。以上。1:1.4能源草能源草秸秆秸秆Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电 20052005年,我国首个秸秆与年,我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产泉发电厂竣工投产:引进了丹麦引进了丹麦BWEBWE公司的技术设备,对公司的技术设备,对1 1台台1414万千瓦机组的锅炉燃烧器进行万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。了秸秆混烧技术
13、改造。十里泉电厂十里泉电厂Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾发电垃圾发电生活垃圾焚烧后,质量只生活垃圾焚烧后,质量只有焚烧前的有焚烧前的10%10%,体积最多,体积最多只有只有1/41/4。西方发达国家大都建西方发达国家大都建有垃圾发电厂,美国有垃圾发电厂,美国在在2020世纪世纪8080年代兴建年代兴建了了9090座垃圾焚烧厂,座垃圾焚烧厂,9090年代又建了近年代又建了近400400座座发电厂,垃圾焚烧率发电厂,垃圾焚烧率达达4040;日本垃圾电;日本垃圾电站有站有131131座。座。Company Logo生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾发电
14、垃圾发电浦东御桥工业区:国内第一座日处理千吨以上的大浦东御桥工业区:国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂,每天可处理型现代化生活垃圾发电厂,每天可处理120120150150万万城市居民产生的生活垃圾(约城市居民产生的生活垃圾(约10001000吨)。吨)。我国目前规模最大的垃圾焚烧厂我国目前规模最大的垃圾焚烧厂上海江桥上海江桥生活垃圾焚烧厂,每天处理垃圾生活垃圾焚烧厂,每天处理垃圾2000吨。吨。截至截至2010年,我国已经建成有年,我国已经建成有100多个多个日处理量在日处理量在200吨以上的焚烧装置。吨以上的焚烧装置。Company Logov 目前全球有垃圾电站近目前全球
15、有垃圾电站近1000座,预计未来三年内,将座,预计未来三年内,将超过超过3000座。座。生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾发电垃圾发电Company Logop垃圾发电平均上网电价为元千瓦垃圾发电平均上网电价为元千瓦时,发电成本为元千瓦时。时,发电成本为元千瓦时。p火力发电成本仅为元千瓦时,水力火力发电成本仅为元千瓦时,水力发电的运营成本仅为千瓦时发电的运营成本仅为千瓦时元千瓦时。元千瓦时。p相比之下,垃圾发电成本是相当高的,没有相比之下,垃圾发电成本是相当高的,没有任何竞争优势。任何竞争优势。生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾发电垃圾发电Company Logo热化学转化
16、热化学转化p气化气化p液化液化p转脂反应转脂反应Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化-气化气化生物质气化是在高温条件下,利用部分氧化法,使有机物转化成可燃气体的过程,产物为CO、H2、CH4等可燃性气体。生物质气化生物质气化供气供气发电发电Company Logop用作锅炉的燃料燃烧生产蒸汽带动蒸汽轮机发电。用作锅炉的燃料燃烧生产蒸汽带动蒸汽轮机发电。这种方式对气体要求不很严格,直接在锅炉内燃这种方式对气体要求不很严格,直接在锅炉内燃烧气化气。效率低。烧气化气。效率低。p在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。这种利用方在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。这种利用方式要求
17、气化压力在式要求气化压力在10103030个大气压,有灰尘、杂个大气压,有灰尘、杂质等污染的问题。质等污染的问题。p在内燃机内燃烧带动发电机发电。这种方式应用在内燃机内燃烧带动发电机发电。这种方式应用广泛,而且效率较高。但该种方式对气体要求严广泛,而且效率较高。但该种方式对气体要求严格,气化气必须净化及冷却。格,气化气必须净化及冷却。生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化-气化发电气化发电气化发电的三种方式气化发电的三种方式Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化液化液化1.1.热解液化(不需催化剂,热解液化(不需催化剂,650650800,800,原料需
18、干燥)原料需干燥)生物油(70)和气体快速热解快速热解生物油(生物油(80808585)和焦炭)和焦炭慢速热解慢速热解高加热速率(102-104K/s)产物停留时间(0.2-3s)干馏:木炭干馏:木炭Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化液化液化Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化液化液化2.2.加压液化(需催化剂加压液化(需催化剂,300,300350350,原料不需干燥),原料不需干燥)12-20 MPa停留时间:停留时间:30min30min加水加水油(含水)油(含水)Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化
19、学转化热化学转化生物柴油生物柴油Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化生物柴油生物柴油1、仅需要对柴油机进行微小的改造甚至不需要改造。、仅需要对柴油机进行微小的改造甚至不需要改造。2、可以采用现有的柴油运输、销售网络。、可以采用现有的柴油运输、销售网络。3、从全生命周期来看不产生、从全生命周期来看不产生CO2排放。排放。生物柴油替代柴油的优势生物柴油替代柴油的优势Company Logo生物质能利用生物质能利用-热化学转化热化学转化生物柴油生物柴油 我国:地沟油是目前主要原料,麻风树、黄连木等油料作物有望大面积种植。麻风树麻风树黄连木黄连木Company Log
20、op发酵发酵p厌氧消化厌氧消化生物质能利用生物质能利用生物化学转化Company Logo生物质能利用生物质能利用生物化学转化发酵发酵发酵催化酶糖糖发酵生物质生物质醇醇Company Logo乙醇汽车乙醇汽车Company Logo生物质能利用生物质能利用生物化学转化发酵1 1、糖类:、糖类:甘蔗、甜菜等糖类生物质转化成乙醇甘蔗、甜菜等糖类生物质转化成乙醇相对容易,但原料成本高(相对容易,但原料成本高(60%60%价格价格 )。)。2 2、淀粉类:、淀粉类:淀粉类生物质(玉米、高粱、木薯)淀粉类生物质(玉米、高粱、木薯)需要先水解成糖类。需要先水解成糖类。3 3、木质纤维类:、木质纤维类:木材
21、、草等预处理更复杂,需木材、草等预处理更复杂,需要经过几种酸的水解才能变成糖。要经过几种酸的水解才能变成糖。原原 料料Company Logo最新进展最新进展 美国马萨诸塞大学的化美国马萨诸塞大学的化学工程师学工程师George HuberGeorge Huber找到找到一种有效的方法,成功地让一种有效的方法,成功地让柳枝稷、白杨树等植物的木柳枝稷、白杨树等植物的木质纤维素(即固态生物质能)质纤维素(即固态生物质能)转化为转化为“绿色汽油绿色汽油”。这是首次实现植物纤维这是首次实现植物纤维素到汽油组分的直接转变。素到汽油组分的直接转变。生物质能利用生物质能利用生物化学转化发酵Company L
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