可再生能源-生物质能演示幻灯片.ppt

开发利用生物质能的意义 1、生物质能在工业生产和日常生活中占有相当重要的地位。 目前中国有8.6亿人口居住在农村，农村居民生活用能61%仍靠传统生物质资源；急速发展的乡镇企业所消费的能源已达3.2亿吨标煤，占全国商品能源总消费量的1/4。 生物质今后在我国能源结构中占有非常重要的地位，尤其在农村能源领域，生物质能是其它能源不可代替的。 2、生物质能源是可再生的清洁能源 生物质能是植物通过光合作用合成的，植物的光合作用是燃烧反应的逆过程。而燃烧反应是人类获取和使用能源的主要方式，如果这两个过程能相互匹配，形成完整循环，生物质能源即可取之不尽，用之不竭。 （1）生物质能源对温室气体的减排作用 矿物燃料是把原为固定的碳通过燃烧是其流动化，并以CO2的形式累计与大气环境，造成温室效应。生物质中的碳来自空气中流动的CO2，如果这两个速度有合适的匹配，CO2甚至可以达到平衡，整个生物质能循环就能实现CO2的零排放，从根本上解决矿物能源消耗带来的温室效应问题。 （2）生物质能源对生态环境的保护作用。 生物质资源代替化石燃料，一方面减少了化石燃料的供应量；另一方面可以减少CO2,、SO2、NOx等污染物排放，改善环境质量。 3.生物质物理化学特性 生物质的一些物理特性，如密度、流动性、析出挥发分后的残留碳特性和灰熔点等对生物质气化过程和气化效果也有一定的影响。 4.密度和堆积密度 密度是指单位体积生物质的质量。固体颗粒状物料有两种衡量其密度的方法 （1）物料的真实密度，即通常所说的物质的密度，它是指颗粒间空隙不做物质所占有的体积时计算物质的密度； （2）堆积密度 即把颗粒间空隙算作物质的体积所计算的物质密度，一般在自然堆积的状态下测量，它反映了单位体积物料的质量，对于固定床气化工艺来说，堆积密度对气化反应的影响更大。生物质原料的堆积密度差别较大。一类是包括木材、木炭、棉秸在内的高堆积密度物料，他们的堆积密度在200~350kg/m3之间； （4）自然堆积角 当物料自然堆积时会形成一个锥体，锥体母线与地面的夹角叫做自然堆积角（图4-6）。自然堆积角反映了物料的流动特性，流动性好的物料颗粒在很小的坡度时就会滚落。只能形成很矮的锥体，因此自然堆积角很小。而流动性不好的物料会形成很高的锥体，自然堆积角较大。 虽木材一类原料的自然堆积角一般不超过45℃，在固定床气化炉中依靠重力向下移动顺畅。当下部物料消耗以后，上部原料自然下落补充，形成充实而均匀的反应层。而铡碎的玉米秸和麦秸堆垛以后即使底部被掏空，上面的麦秸依然不下落，这时的自然堆积角已经超过了90℃而成为钝角。在固定床气化炉里容易产生架桥、穿孔现象 图4-6 自然堆积角 （5）炭的机械强度 生物质原料加热后很快析出挥发分，剩余的木炭组成气化炉中的反应层。作为支撑生物质物料颗粒形状的骨架，木炭的机械强度对反应层的构成有重要影响。由木材等硬柴形成的木炭机械强度较高，析出挥发分后几乎可以保持原来的形状，形成孔隙率高而且均匀的优良反应层。 而秸秆炭的机械强度很低，在大量挥发分析出后，不能保持原有形状，容易在反应层中产生空洞，形成不均匀气流，细而散的炭粒降低了反应层的活性和透气性。 （6）灰熔点 在高温下，灰分将变成熔融状态从而形成渣，结在气化炉的内壁上或黏结成难以清除的大渣块。灰分开始融化的温度较灰熔点，灰熔点的高低与灰的成分有关，不同的生物质种类和不同的产地其灰熔点都会有所不同。木材的灰含量很低，对气化炉工作的影响较小， 但用秸秆类原料时应控制反应温度在灰熔点以下。一般生物质原料的灰熔点在900~1050℃范围内，也有一些产地的原料会在850℃以下。 综上所述，各种生物质原料的化学成分变化不大，但是他们的物理特性有较大的差别。如果作为燃料来看，与煤相比有如下几个特点。 1）挥发分高，固定碳低。煤的挥发分一般在20%左右，固定碳在60%左右。而生物质特别是秸秆类生物质，固定碳在20%左右，而挥发分则高达70%左右。 2）生物质原料中氧含量高，因此在干馏或气化过程中都有大量的CO产生，不想没在干馏气化过程产生低CO的煤气。 3）木质类生物质含灰分极低，只有1%~3%,秸秆类生物质含量会稍多一些，但是同煤相比生物质的灰含量是较低的 4）生物质的发热值明显低于煤，一般只相当于煤的1/2~2/3 5）生物质的硫含量极低，有的生物质甚至不含硫。 六、生物质能的利用状况 从目前来看，主要的技术种类分类如图4-7所示，分为直接燃烧技术、物化转换技术和生化转换技术等。 图4-7 生物质技术分类 图4-7（续） 生物质技术分类 1、直接燃烧技术 直接燃烧大致可分炉灶燃烧、抗连灶及地炕燃烧技术、锅炉燃烧、垃圾焚烧和成型燃料燃烧五种情况。炉灶燃烧时最原始的利用方法，一般适用于农村或山区分