生物能源既不同于常规的矿物能源,又有别于其他新能源,兼有两者的特点和优势,是人类最主要的可再生能源之一。
生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,它的能量最初来源于太阳能,所以生物质能是太阳能的一种,它的生成过程如下: 叶绿素 CO2+H2O+太阳能(CH2O)+O2
叶绿素
每个叶绿素都是一个神奇的化工厂,它以太阳光作动力,把CO2和水合成有机物,它的合成机理目前人类仍未清楚。研究并揭示光合作用的机理,模仿叶绿素的结构,生产出人工合成的叶 生物质和生物能源手册
绿素,建成工业化的光合作用工厂,是人类的梦想。如果这一梦想能实现,它将根本上改变人类的生产活动和生活方式,所以研究叶绿素的机理一直是激动人心的科学活动
生物质能
生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器。太阳能照射到地球后,一部分转化为热能,一部分被植物吸收,转化为生物质能;由于转化为热能的太阳能能量密度很低,不容易收集,只有少量能被人类所利用,其他大部分存于大气和地球中的其他物质中;生物质通过光合作用,能够把太阳能富集起来,储存在有机物中,这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。基于这一独特的形成过程,生物质能既不同于常规的矿物能源,又有别于其他新能源,兼有两者的特点和优势,是人类最主要的可再生能源之一。
生物质能的分类
生物质具体的种类很多,植物类中最主要也是我们经常见到的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等。非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。
编辑本段可观的数目
由于地球上生物数量巨大,由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质,这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的。根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标煤。柴薪和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包括炭薪林),每年约达3700万m3,相当于2000万吨标煤。
编辑本段地位
随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重,各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用。虽然各国的自然条件和技术水平差别很大,对生物质能今后的利用情况将千差万别,但总的来说,生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩,而是重新发挥重要作用,并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位。
编辑本段影响生物质能开发利用的因素
简述
影响生物质能开发利用的因素很多,所以不同的预测方法结果差别很大,从100到300EJ,但不论哪种预测方法都说明了生物质在未来的能源体系中有特别重要的意义,不论那个时 合肥金意公司生物柴油炼油平台
间,生物质能总是总能耗的10-30%之间。
化学角度看
从化学的角度上看,生物质的组成是C-H化合物,它与常规的矿物燃料,如石油、煤等是同类。由于煤和石油都是生物质经过长期转换而来的,所以生物质是矿物燃料的始祖,被喻为即时利用的绿色煤炭。正因为这样,生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性,可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能。但与矿物燃料相比,它的挥发组分高,炭活性高,含硫量和灰分都比煤低,因此,生物质利用过程中SO2、NOx的排放较少,造成空气污染和酸雨现象会明显降低;这也是开发利用生物质能的主要优势之一。
色能源
生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源. “万物生长靠太阳”,生物能源是从太阳能转化而来的,只要太阳不熄灭,生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质,生物能的使用过程又生成二氧化碳和水,形成一个物质的循环,理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源,开发和使用生物能源,符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此,利用高新技术手段开发生物能源,已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。 但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的.随着工业革命的进程,化石能源的大规模使用,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重. 张国宝会见美国能源部助理部长卡斯纳先生
哪些生物质能
因此,人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代,意义十分重大:能大量利用农村的土地,提高农民收入.直接增加能源供给,改善大气环境,使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环,缓解二氧化碳排放的压力.当前生物能源的主要形式有沼气,生物制氢,生物柴油和燃料乙醇. 沼气是微生物发酵秸秆,禽畜粪便等有机物产生的混合气体,主要成分是可燃的甲烷.生物氢可以通过微生物发酵得到,由于燃烧生成水,因此氢气是最洁净的能源.生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料,作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精,能以一定比例掺入汽油,使排放的尾气更清洁.虽然现在的主要能源还是化石能源,但是生物能源的前途无量.虽然生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小,但是其发展潜力不可估量.以我国为例,目前全国农村每年有7亿吨秸秆,可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地,可以种植油料作物,发展生物柴油产业.加上禽畜粪便,森林加工剩余物等.我国现有可供开发用于生物能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤,相当于我国2000年全部一次能源消费的40%.
百度百科上的呵呵
生物质能――21世纪主要新能源之一_生物质能是新能源吗
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但利用率不到3%。生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料,通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行,生物质能也是一种宝贵的可再生能源,但要看生物质能燃料是如何产生出来。
全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求,以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。
为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源,是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。 2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
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。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
美国科学家已发明在多种环境下可自动收集微生物、蛋白质等能量物质进行工作。可自动收集动物死尸或活体进行转化,如老鼠,等小型生物的活体或尸体。出于安全考虑,已限制研究生产,奇能量物质的强大包容性可能在未来的发展中造成对人类生命的巨大威胁。
生物质能源有哪些优势
生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源,至今,世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式,不仅热效率低下,而且劳动强度大,污染严重。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭、石油和天然气等燃料生产电力。而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。
目前,世界各国尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术(如生物质液体燃料、生物质能热裂解气化等),保护本国的矿物能源资源,为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
我国政府及有关部门对生物质能利用极为重视,国家科委已连续在国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目,取得了可观的社会效益和经济效益。
尽管生物质能产业发展前景巨大,但发展生物质能产业需要形成一个完整的产业链,这样才可产生综合经济效益,而目前国内这种产业链远未形成,市场发育不成熟、技术水平落后、政府对产业的管理不到位等问题的严重制约,亟需突破发展“瓶颈”。
在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中指出,今后15年,我国在生物质能方面将重点发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域,开拓农村发展新型产业,为农村提供高效清洁的生活燃料,并为替代石油开辟新渠道。到2020年,我国生物质能源消费量有望占到整个石油消费量的20%。
“十一五”时期生物质能转化为电能,正面临着前所未有的发展良机。国家电网公司担任大股东的国能生物质发电公司目前已有19个秸秆发电项目得到主管部门批准,大唐、华电、国电、中电等集团也纷纷加入,河北、山东、江苏、安徽、河南、黑龙江等省份的100多个县、市开始投建或签订秸秆发电项目。
生物质能源作为我国在未来世纪可持续能源重要部分之一,2007绝对是一个新“招”频出、具有划时代意义的一年。
项目名称:生物质热解新技术
及成套装置
项目简介:该项目在国内首次提出两段式气化炉与高压静电捕焦器相结合工艺,气化效率高、燃气热值高、焦油含量低、碳转换率高,技术先进,具有创新性。
项目负责:绵阳通美能源科技有限公司。
意义:对解决农民增收、农村秸秆无组织焚烧带来环境污染、可再生能源的应用等问题具有很好的示范和推广意义,应用前景广阔。
项目名称: 能糖兼用品种
甘蔗清汁生产酒精
项目简介:以农业部甘蔗生理生态与遗传改良重点开放实验室选育的、具有高糖分抗逆性强蔗汁组分适用于发酵特点的能糖兼用的优良品种甘蔗为原料,采用甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺,排除甘蔗混合汁中影响正常发酵的非糖分胶体物质及固体悬浮物,防止其经高温蒸馏形成难降解的化合物。
甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺可进行高浓度蔗汁发酵,提高发酵效率,缩短发酵时间,降低物耗成本7%,并且新工艺产生的酒精废液具有较好生物可降解性,经常规生物处理可达标排放,解决生物质原料发酵生产酒精的废液污染的难题。甘蔗清汁发酵酒精的清洁生产新工艺副产物蔗渣可作为制纸浆原料或燃料发电;蔗汁的滤渣可作为有机肥料;废酵母回收为高蛋白饲料,做到综合利用,清洁生产。
项目负责:福建师范大学。
意义:形成以甘蔗为原料的糖加工业和燃料乙醇产业的互动,形成合理的糖能产业结构,改变我国由于糖料生产长期起落不定,蔗农生产不稳定的局面,为蔗区经济注入新活力,实现良性可持续发展。
项目名称: 家用生物质颗粒燃料炉
项目简介:该成果对生物质成型颗粒燃烧动力学特性进行了试验研究和理论分析,分析了生物质成型颗粒燃料的燃烧动力学特性。在此基础上,针对生物质燃料挥发分高、燃点低的特点,研究设计出专门燃用生物质颗粒燃料的气化燃烧炊事炉具。采用气化、燃烧一体化技术,大大提高了生物质颗粒燃料的燃烧效率,炉具燃烧稳定性较好,火力强、火力可调。经河南省节能及燃气具产品质量监督检验站检测,系统的各项技术性能符合河南省科学院能源研究所企业标准Q/HKN002-2005《家用生物质颗粒燃料炉》的要求。
项目负责: 河南省科学院能源研究所。
意义:该燃料炉立足于农村现有的生物质能资源,为城市、农村生活用能及工业用能提供了一种既环保又经济、安全的绿色消费方式,是现行节柴灶、节煤炉的更新换代产品,广泛适用于广大农村地区生活炊事用能。
项目名称: 掺烧20万吨/年
秸秆发电技术
项目简介:该技术针对目前电厂常用的中温中压、高温高压煤粉炉,在不改变原有锅炉炉膛结构的情况下,将秸秆和煤粉两种原料经自通道进入炉膛,通过专用燃烧器撞击块的作用,均匀调节秸秆燃烧器,既可作为煤粉燃烧器,又可作为专用掺烧秸秆燃烧器使用,设计合理;通过调整燃烧器的配风,确保了锅炉正常切圆燃烧工况;设计的秸秆输送系统,较好地解决了秸秆物料易堵塞等问题;采用PIC技术,实现了系统自动控制。
项目负责: 河南省辉县市光泰热电有限责任公司。
意义:经实际生产运行表明,设备运行稳定可靠,当秸秆掺烧比例达40%时,每年可节约10万吨标准煤,并可增加农民收入,减少发电厂二氧化硫排放,具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
项目名称: 生物质催化制氢
及液体燃料研制
项目简介:本项目广泛对木粉、木块、秸秆和稻壳等不同生物质原料进行制氢和合成甲醇、二甲醚等液体燃料的实验研究。在生物质制氢方面,以各种生物质废弃物为原料,将流化床和固定床联合使用,并分别使用流态化催化剂白云石和固定床用镍基催化剂进行生物质催化制氢的研究。生物质经催化气化和焦油裂解后,其富氢燃气成分达到氢气/一氧化碳为2.8~3,合成气(氢气、一氧化碳和二氧化碳)比例达到90%以上。最高气体产率达到3.31 Nm /kg biomass,最高氢产率达到130.28氢气/kg biomass,最高气化效率已经达到了85%的预期目标。
通过催化剂的研制,已实现焦油裂解率大于80%。为实现生物质富氧气化,降低生物质燃气中的氮气含量,还成功研制了集生物质气化、焦油催化裂解和余热利用于一体的新型下吸式气化炉,使生物质燃气质量得到较大提升。在生物质合成液体燃料方面,已打通了气化、焦油催化裂解、合成气重整和增压合成甲醇、二甲醚燃料等过程一体化的工艺流程,并研制出超稳固熔体生物质合成气重整催化剂,连续300小时重整测试未检测到积碳。还建立了生物质处理量为10公斤/小时的合成气造气与净化系统,并解决了合成气连续长时间脱硫、脱氯和脱氧问题,实现了常压生物质气化过程与高压二甲醚合成过程的衔接,达到预期的合成燃料工艺目标。
项目负责:中国科学院广州能源研究所。
意义:建成固定床甲醇、二甲醚合成系统、浆态床二甲醚合成系统,实现生物质合成气合成二甲醚的一氧化碳单程转化率达到80%以上,二甲醚空时产率达1.5 t/m /h以上,二甲醚选择性达到90%以上。实现了通过引入甲烷来调变生物质合成气化学当量比的工艺,解决了生物质合成气缺氢、富二氧化碳的缺陷,避免了过量二氧化碳的分离,生物质转化为有用合成气的碳转化率达到90%以上。
项目名称: 高效多物质
环保型煤气发生炉
项目简介:该产品采用电子脉冲技术,无风压灶芯、高效离心干湿多级净化防尘除焦系统,无烟、无尘,自然风配比科学;该产品在热交换方面,在气化和热能源转换的过程中(采暖)进行二次燃烧,通过热交换器吸收煤气的余热进入发生炉通道,进行二次加热交换,并通过补氧化装置,集中进入炉膛内补氧。
项目负责: 郑州金土地能源科技有限公司。
意义:该项目顺应世界清洁燃料发展方向,高效多物质环保型煤气发生炉的使用,极大程度的降低了用户生活成本,是一种新型、节能、环保,高效产品,避免了能源浪费,保护了生态环境。
项目名称: 50kW生物质
气化发电机组
项目简介:采用下吸式生物质气化炉将生物质气化转化为燃气,在经过必要的清洗和净化处理,提高燃气质量,通过储气柜和管网送至用户家中和燃气发电机组进行炊事和发电之用,实现气电联产。
该项目设计了下吸式生物质气化炉喉部尺寸和结构,合理选择了生物质气化的当量比,提高了反应区的温度及其均匀性,使产出气中绝大部分焦油在稳定的高温炭层发生二次裂解反应,在相当程度上减少了生物质气化炉产出气中的焦油含量并提高气化炉对原料的适应性;选择价格低廉且资源广泛的石灰石作为催化剂应用于生物质气化发电系统的实际运行过程中,进一步减少了产出气中的焦油含量;对生物质气化产出气净化设备进行了合理设计及优化组合,无二次污染;通过生物质气化机组与燃气发电机组的合理匹配,提高了系统的整体效率;掌握了固定床生物质气化发电系统的设计方法,达到了应用推广的要求;实现以我国丰富的秸秆等生物质废弃物为原料、以农村和小型企业为服务对象的小型能源系统并且形成适合我国国情、具有特色的生物质能源的技术路线。
项目负责: 辽宁省能源研究所。
意义:以粮谷加工企业或木材加工企业为单位,利用当地的农业废弃物或木材加工边角料为原料的小型生物质气化发电系统的研究和应用,具有投资少、见效快并且易于操作和管理等特点,在未来一段时间内,将具有一定的优越性。
项目名称:利用藻类热解制备
生物质液体燃料
项目简介:该课题研究获得了高脂肪含量的异养小球藻细胞,使其脂类化合物含量增加了4倍多,达细胞干重的55%。利用这些高脂肪含量的异养藻快速热解获得高产量的生物油,获得了57.9%(藻干重)的产油率,是自养藻细胞产油率(16.6%)的3.4倍。利用异养转化获得的高脂肪含量的异养藻细胞进行快速热解不仅获得高产量,而且获得了高品质的生物油。异养藻细胞的生物油热值高达41 MJ kg-1,分别是木材生物油和自养藻生物油的2倍和1.4倍。与木材或农作物秸秆生物油和自养藻生物油相比,异养藻细胞的生物油具高热值(41 MJ kg-1)、低密度(0.92 kg l-1)、低粘度(0.02 Pa s)的特点。这些特征与化石燃油相当,其应用价值更高。另外,与高等植物相比,藻类具有生长繁殖快、生长周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大规模自动化控制培养(生产)等优势;另外藻类细胞内的脂肪和蛋白质含量高于高等植物,其裂解油产率和质量将大大高于一般的高等植物,如木材和农作物秸秆等生物质资源,因此研究成果的应用前景好。
项目负责: 清华大学。
意义:藻类制备可再生能源的研究,主要应用能源科学、环境科学和生命科学等交叉学科的理论和技术,以藻类为原料,通过细胞工程和生物质转化等技术,产生生物油和烃类等可再生生物能源,为开发新能源提供新的生物技术途径。用异养转化技术和基因改造技术获得高脂肪含量的藻细胞来热解制备液体燃料,实现异养转化技术、细胞培养技术、基因改造技术与热解技术的整合集成,获得原创性、新颖性的研究成果;同时为后继能源的开发应用提供技术储备;并且通过最前沿的生物技术与能源技术相互结合、交叉与渗透,推动学科发展。
生物技术在新能源开发中的应用
第一,生物燃料中代表性的生物醇油是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品,而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。
第二,生物燃料是产品上的多样性。能源产品有液态的生物乙醇和柴油,固态的原型和成型燃料,气态的沼气等多种能源产品。既可以替代石油、煤炭和天然气,也可以供热和发电。
第三,生物燃料是原料上的多样性。生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾,还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。
第四,是生物燃料的“物质性”,可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品,形成庞大的生物化工生产体系。这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。
第五,生物燃料的“可循环性”和“环保性”。生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品;生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环,连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环,做到零排放。物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。
第六,生物燃料的“带动性”。生物燃料可以拓展农业生产领域,带动农村经济发展,增加农民收入;还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。在中国等发展生物燃料,还可推进农业工业化和中小城镇发展,缩小工农差别,具有重要的政治、经济和社会意义。
第七,生物燃料具有对原油价格的“抑制性”。生物燃料将使“原油”生产国从目前的20个增加到200个,通过自主生产燃料,抑制进口石油价格,并减少进口石油花费,使更多的资金能用于改善人民生活,从根本上解决粮食危机。
第八,生物燃料是创造就业机会和建立内需市场。巴西的经验表明,在石化行业1个就业岗位,可以在乙醇行业创造152个就业岗位;石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元,燃料行业仅为1.1万美元。联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出,“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会,其中生物燃料1200万个”。