生物质复习题 2

1 生物质、生物质能的概念生物质：自然界中有生命的，可以生长的各种有机物质，包括动物、植物和微生物。

生物质能：由太阳能转化而来的以化学能形式储存在生物质中的能量。

2 生物质的种类和资源种类1）农业生物质资源：农作物（包括能源植物）、农业生产废弃物、农业加工业废弃物等2）林业生物质资源：森林生长和林业生产过程中所提供的生物质资源3）畜禽粪便：畜禽排泄物的统称4）生活污水和工业有机废水：农村和城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成5）城市固体有机废弃物：主要由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾等固体有机废弃物组成，成份复杂。

资源特点1）资源分布十分广泛，远比石油丰富，可以不断再生。

2）城市内燃机车辆使用从生物质资源提取或生产出的乙醇、液态氢时，有利于保护环境。

3）开发生物质能源，可以促进经济发展，提高就业机会，具有经济与社会的双重效益。

4）在贫瘠的或者被侵蚀的土地上种植能源作物或者植被，可以改善土壤、生态环境，提高土壤利用度。

3 生物质能转换技术有哪些类型？1）直接燃烧技术：最普通的生物质能转化技术，即燃料中可燃成份和氧化剂（一般是空气中的氧气）发生氧化反应的化学反应过程，在反应过程中强烈析出热量，并使燃烧产物的温度升高。

2）生物转换技术：用微生物发酵方法将生物质能转化为燃料物质的技术，通常生产的液体燃料为乙醇，气体燃料为沼气，并伴有二氧化碳产生。

3）热化学转换技术：在加热条件下，用热化学手段将生物质能转换成燃料物质的技术。

常用的方法有气化法、热裂解法和高压液化法。

4）其他转换技术：生物质压缩成型技术，生物柴油，生物质制氢。

第二章生物质能资源与能源植物1 生物质能资源有何特点(1)可再生(2)普遍、易取(3)可储存和运输(4)挥发组分高，炭活性高，易燃(5)环保(6)是能量密度较低的低品位能源.2 生物质化学组成的主要成分有哪些？(1)纤维素(2)半纤维素(3)木质素(4)淀粉(5)蛋白质(6)其他有机成分(有机物)(7)其他无机成分(无机物)3 生物质的元素分析成分有哪些？C H O N S P K 灰分等4 生物质组成成分的工业分析成分有那些？水分挥发分灰分固定碳5 生物质的物理特性和热性质主要包括：1、粒度，形状和粒度分布2、密度和堆积密度3、摩擦和流动特性角4、比热容5、导热性6 能源植物：能源植物通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或产油的植物，可供厌氧发酵用的藻类和其他植物等。

能源植物中的化学能是来源于太阳能—取之不尽，用之不绝。

能源植物含硫量低，作为能源消费时，不会产生大量的S02等污染气体，可明显减少酸雨发生的可能，并且释放的C02又可以被生长的能源植物重新吸收，实现CO2的零排放。

按植物中所含主要生物质的化学类别来分类，主要包括：(1)糖类能源植物主要生产糖类原料，可直接用于发酵法生产燃料乙醇，如甘蔗、甜高粱、甜菜等。

(2)淀粉类能源植物主要生产淀粉类原料，经水解后可用于发酵法生产燃料乙醇，如木薯、玉米、甘薯等。

(3)纤维素类等能源植物经水解后可用于发酵法生产燃料乙醇，也可利用其他技术获得气体、液体或固体燃料，如速生林木和芒草等。

(4)油料能源植物提取油脂后生产生物柴油，如油菜、向日葵、棕榈、花生等。

(5)烃类能源植物提取含烃汁液，可产生接近石油成分的燃料，如续随子、绿玉树、银胶菊、西谷椰子和西蒙得木等。

第三章生物质直接燃烧技术1 生物质的元素分析成分有哪些？生物质的组成成分如何表示？元素分析成分有碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾和灰分等表示方法有应用基、分析基、干燥基和工业分析法之分。

应用基：按实际进入炉灶的燃料取样分析计算所得到组成成分的质量分数，表示是在该成份符号右上角加“y”，如C y，由于自由水变化幅度很大，该表示法仅在具体做测试计算时使用，不便作为手册、资料上的数据查用。

分析基：以风干燃料为基准，分析化验计算后所得的各元素组成成分的百分数值，这是一般资料上给出的数据，分析基以成分右上角加“f”表示，如C f 干燥基：干燥基是以完全干燥的燃料为基准进行测定计算的，它是在元素右上角加“g”表示，如C g工业分析法：也称近似分析法，它不是测定各元素含量而是测定燃料的水分（W），灰分（A），挥发分（V），固定碳（C）的含量，以表示燃料的主要燃烧特性指标。

2 高位发热值与低位发热值的区别？高位热值：将一定重量的生物质试样，放在一个密闭容器（通称氧弹）中，在有过剩氧气存在的条件下使其完全燃烧，用水吸收放出的热量，然后由水温的升高计算出该生物质的发热量。

它是生物质燃料完全燃烧释放出的全部热量，包括燃烧时的显热和所含水分的汽化潜热。

低位热值：把在大气状况下完全燃烧单位重量的生物质所得到的热量称为低位热值。

它等于从高位热值中减去水蒸汽的汽化潜热后的热量，也就是燃料实际放出的热量。

两者的区别在于，高位热值包含了水分的汽化潜热，而低位热值不包含，两者换算关系为：Q DW=Q GW-25(9H+W) [DW：低位热值，GW：高位热值，H、W：氢氧元素组成，%]3固体燃料的燃烧按燃烧特征常分为哪几类？1）表面燃烧：燃烧反应在燃料表面进行，通常发生在几乎不含挥发分的燃料中，如木炭表面的燃烧。

2）分解燃烧：当燃料的热解温度较低是，热解产生的挥发分析出后，与氧进行气相燃烧反应。

生物质的燃烧过程属于分解燃烧。

3）蒸发燃烧：主要发生在熔点较低的固体燃料。

燃料在燃烧前首先熔融为液态，然后再进行蒸发和燃烧（相当于液态燃料）。

4 生物质的燃烧包括哪几个过程？1）预热与干燥：柴草送入炉膛后，当本身温度升高到100℃左右时，所含水分首先被蒸发出来变成干柴，该过程会吸收燃烧过程中释放的热量从而降低燃烧室的温度，减缓燃烧过程。

该过程的时间长短和吸热多少由柴草的干湿程度决定。

2）挥发分析出燃烧及木炭形成：随温度继续增高（180℃左右），开始转入析出挥发分阶段。

此时大量挥发分以气体形式大量放出，并迅速与炉膛的氧气混合，当温度升高到240℃以上，这些可燃气体被点燃，并在燃料表面燃烧，发出明亮火焰。

此时燃烧产生的热量就会迫使燃料内部的挥发分不断析出燃烧直至殆尽。

3）木炭燃烧：当挥发物燃烧快终了时，木炭便开始燃烧，此时炉膛里的氧气可以直接扩散到木炭表面并与之反应，使木炭燃烧。

4）燃尽：木炭燃烧过程中，不断产生灰分，这些灰分包裹着剩余的木炭，使木炭的燃烧速度减慢，炉膛的温度降低，此时，适当抖动，加强通风，使灰分脱落，余碳才能充分燃尽。

柴草燃烧最终剩下的是灰烬。

5 燃烧的三要素是什么？影响燃烧速度的主要因素有哪些？一定的温度：温度是良好燃烧的首要条件，温度的高低对生物质的干燥、挥发分析出和点火燃烧有着直接影响。

温度高，干燥和挥发分析出顺利，达到着火燃烧的时间也比较短，点火容易。

燃烧反应将愈激烈。

合适的空气量及与燃料良好的混合：由于燃料所含的元素组成成分不同，燃料所需要的空气量也不同。

通过计算可得到理论通气量，实际供气量由于炉膛结构等原因，要比理论供气量稍大一些，过多过少都不利于燃烧。

时间和空间：燃料燃烧需要一定的时间，一是化学反应时间，二是空气和燃料或燃气的混合时间。

前者时间很短，不起主导作用；后者是氧气扩散的时间，若无保证就会产生不完全燃烧，造成浪费。

主要因素温度：通过对化学反应速度的影响而起作用的。

温度越高，反应速度越快。

气流扩散速度：气流扩散速度由氧气浓度决定，根据温度和气流扩散速度对燃烧影响程度的不同，可将燃烧划分为动力燃烧区，扩散燃烧区和过度燃烧区三种不同的区域。

第四章生物质压缩成型技术思考题1 压缩成型材料成型物内部的黏合力类型和黏合方式分成哪5类？1）固体颗粒桥接或架桥2）非自由移动粘合剂作用的粘合力3）自由移动液体的表面张力和毛细压力4）粒子间的分子吸引力（范德华力）或静电引力5）固体颗粒间的填充或嵌合2 简述生物质压缩成型过程的黏结作用。

在相同的压缩条件下，不同生物质成型块的物理品质却出现较大差异，这与生物质原料本身的生物特性有一定关系。

在构成生物质的各种成分中，木质素普遍认为是生物质固有的最好的内在粘结剂，具有三维网状结构的天然高分子化合物，100℃开始软化，160℃形成熔融胶体，因此，木素含量高的农作物秸秆和林业废弃物适合热压成型。

生物质体内的水分作为一种必不可少的自由基，流动于生物质团粒间，在压力作用下，与果胶质或糖类混合形成胶体，起粘结作用，因此过于干燥的生物质材料通常情况下难以压缩成型。

生物质中的半纤维素由多聚糖组成，在一定时间的储藏和水解作用下可以转化为木质素，也可达到粘结剂的作用。

生物质中的纤维素，半纤维素和木质素在不同的温度下，均能受热分解转化为液态、固态和部分气态产物，利用热解反应产生的液态热解油（或焦油）作为压缩成型的粘结剂，有利于提高粒子间的粘聚作用，并提高成型燃料的品质和热值。

3 压缩过程的影响因素有哪些？1）压块（压捆）的松弛密度：压块（压捆）出模后最终稳定的密度为松弛密度。

松弛密度比模内压缩密度小。

压块的松弛密度受秸秆物理特性和成型工艺有关的诸多因素影响。

成型物出模后瞬间会有膨胀（弹性变形），然后有一段较长时间应力松弛，密度减小到应力松弛结束。

2）成型所需压力：主要目的有：①使物料原来的物相结构破坏，组成新的物相结构。

②加固分子间凝聚力，使物料密实，强度增加。

③为物料在膜内成型及推进提供动力。

一个压缩循环由惯性阶段（秸秆压缩处于松散状态）和弹性阶段（压缩块开始含有粘聚体）两个阶段组成。

通过一个压缩循环，植物茎杆和叶子粒子交错，嵌合在一起。

在最大压力给定时，秸秆在模内压缩时的密度随模子的直径减小而呈指数降低。

3）成型模具的几何特征：当模内压缩密度预定时，随模子直径增加，压缩所需的必能呈指数级下降。

有效体积模量的变化、孔隙度指数的变化、模壁摩擦力的相对影响都与模子直径变化有关；当模子直径减小时，这些因素的变化都将导致比能随之减小。

4）填料量：模子的填料量决定了压缩秸秆的初始密度，增大模子尺寸可以提高填料量。

当模子尺寸恒定，填料量超过4：1范围后，最大压力一旦达到一特定值，模内物料的压缩密度就不再受填料量的影响。

5）压缩方式：秸秆压缩所采用的加载方式对压缩物料的松弛特性是有影响的，也就是说对物料的最终密度值是有影响的。

加载速度、施加的最大压力及其保压时间是与压缩方式有关的重要参数。

6）物料的破碎程度：一般，秸秆在模内压缩成型前，需要切断或粉碎。

秸秆切断长度对压缩能无明显影响，但却能影响成型块的持久性。

7）物料含水率：秸秆压缩成型中，合适的水分对成型效果影响显著，过高或过低都将不利于秸秆压缩成型。

当压力不变且含水率在一定范围时，随着含水率升高，压缩密度可达最大值。

而松弛密度一定时，随着含水率提高，所需压力变大，最大压力值正好对应着含水率的上限。