《生物質能及其發電技術》

2013-10-12 09:56:04 EP電力信息化網　點擊量：評論 (0)

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質能是太陽能的一種表現形式。很多國家都在積極研究和開發利用生物質能。

目錄
• 分類
• 特點
• 應用
• 利用
• 研究
• 對中國的意義
• 分類
• 特點
• 應用
• 利用
• 研究
• 對中國的意義
• 新利用
• 相關詞條
• 參考資料

       生物質能-分類
       生物質能
       依據來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質分為林業資源、農業資源、生活污水和工業有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。林業資源：林業生物質資源是指森林生長和林業生產過程提供的生物質能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業副產品的廢棄物，如果殼和果核等。農業資源：農業生物質能資源是指農業作物(包括能源作物)；農業生產過程中的廢棄物，如農作物收獲時殘留在農田內的農作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）；農業加工業的廢棄物，如農業生產過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合物植物和水生植物等幾類。
       生活污水和工業有機廢水：生活污水主要由城鎮居民生活、商業和服務業的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業生產過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。城市固體廢物：城市固體廢物主要是由城鎮居民生活垃圾，商業、服務業垃圾和少量建筑業垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較復雜，受當地居民的平均生活水平、能源消費結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。畜禽糞便：畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態生物質（主要是糧食、農作物秸稈和牧草等）的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。
       生物質能-特點
       生物質能
       1) 可再生性
       生物質屬可再生資源,生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續利用；
       2) 低污染性
       生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少；生物質作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應；
       3) 廣泛分布性
       缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質能；
       4) 生物質燃料總量十分豐富。
       生物質能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據生物學家估算,地球陸地每年生產1000～1250億t干生物質;海洋年生產500億t干生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可開發為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。隨著農林業的發展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。
       生物質能-應用
       生物質能主要用于：沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產燃氣、氣化發電、生產燃料酒精、熱裂解生產生物柴油等。
       生物質能-利用
       氣化燃燒鍋爐
       生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40％以上。
       目前人類對生物質能的利用，包括直接用作燃料的有農作物的秸稈、薪柴等；間接作為燃料的有農林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃料，也可制造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440～1800億噸( 干重 )，其能量約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的3～8倍。但是尚未被人們合理利用，多半直接當薪柴使用，效率低，影響生態環境。現代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技術培育能源植物，發展能源農場。
       生物質能-研究
       生物質能煤
       目前，生物質能技術的研究與開發已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制定了相應的開發研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質能源的開發利用占有相當的比重。目前，國外的生物質能技術和裝置多已達到商業化應用程度，實現了規模化產業經營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質轉化為高品位能源利用已具有相當可觀的規模，分別占該國一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美國，生物質能發電的總裝機容量已超過10000兆瓦，單機容量達10～25兆瓦；美國紐約的斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣，用于發電，同時生產肥料。巴西是乙醇燃料開發應用最有特色的國家，實施了世界上規模最大的乙醇開發計劃，目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50％以上。美國開發出利用纖維素廢料生產酒精的技術，建立了1兆瓦的稻殼發電示范工程，年產酒精2500噸。
       生物質能-對中國的意義
       生物質能木質壓縮顆粒
       中國是一個人口大國，又是一個經濟迅速發展的國家，21世紀將面臨著經濟增長和環境保護的雙重壓力。因此改變能源生產和消費方式，開發利用生物質能等可再生的清潔能源資源對建立可持續的能源系統，促進國民經濟發展和環境保護具有重大意義。開發利用生物質能對中國農村更具特殊意義。中國80％人口生活在農村，秸稈和薪柴等生物質能是農村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農村的使用迅速增加，但生物質能仍占有重要地位。1998年農村生活用能總量3.65億噸標煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標煤，占56.7％。因此發展生物質能技術，為農村地區提供生活和生產用能，是幫助這些地區脫貧致富，實現小康目標的一項重要任務。
       1991年至1998年，農村能源消費總量從5.68億噸標準煤發展到6.72億噸標準煤，增加了18.3％，年均增長2.4%。而同期農村使用液化石油氣和電炊的農戶由1578萬戶發展到4937萬戶，增加了2倍多，年增長達17.7％，增長率是總量增長率的6倍多。可見隨著農村經濟發展和農民生活水平的提高，農村對于優質燃料的需求日益迫切。傳統能源利用方式已經難以滿足農村現代化需求，生物質能優質化轉換利用勢在必行。
       生物質能高新轉換技術不僅能夠大大加快村鎮居民實現能源現代化進程，滿足農民富裕后對優質能源的迫切需求，同時也可在鄉鎮企業等生產領域中得到應用。由于中國地廣人多，常規能源不可能完全滿足廣大農村日益增長的需求，而且由于國際上正在制定各種有關環境問題的公約，限制二氧化碳等溫室氣體排放，這對以煤炭為主的我國是很不利的。因此，立足于農村現有的生物質資源，研究新型轉換技術，開發新型裝備既是農村發展的迫切需要，又是減少排放、保護環境、實施可持續發展戰略的需要。
       生物質能-新利用

新西蘭業余航海家和環境保護家皮特·貝修恩宣布，他將駕駛以脂肪為動力的快艇“地球競賽”號，進行一次環球航行。據悉，貝休恩將于2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發，開始全長約4.5萬公里的環球航行。貝休恩表示，他打算挑戰英國船只“有線和無線冒險”號于1998年創造的75天環球航行的世界紀錄。脂肪當燃料“地球競賽”號被稱為世界上最快的生態船，造價240萬美元，融合多項高科技。“地球競賽”號長約23.8米，形似一只展翅欲飛的天鵝。船身有三層外殼保護，內有兩個功能先進的發動機，最高時速可達每小時40節（約74公里），即使航行在巨浪中，速度也不會減慢。雖然動物脂肪種類豐富，但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉化成的生物燃料作為“地球競賽號”的動力來源，百分之百采用生物燃料完成一次環游世界的環保之旅。
為了能募集到足夠的脂肪生物燃料，貝修恩身先士卒，主動躺到了手術臺上。然而整形醫生盡管做了很大努力，從他體內抽出的脂肪也只夠制造100毫升的生物燃料。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠制成7升生物燃料，可供“地球競賽”號航行15公里。而皮特進行“綠色”環游世界之旅，以打破英國“有線和無線冒險者”號于1998年創造的75天環游世界的紀錄，總共需要7萬升的生物燃料，也就是說，皮特需要胖子志愿者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。