《生物质能源工程》
生物工程在生物质能源中的应用
生物工程在生物质能源中的应用生物工程是将生物学和工程学相结合的一门学科，它的应用范围非常广泛，其中一个重要领域就是生物质能源。
生物质能源是指以生物质为原料，通过一系列化学和生物学的过程，转化成可再生能源的过程。
在生物质能源的开发和利用中，生物工程发挥着重要作用。
本文将详细介绍生物工程在生物质能源中的应用。
一、生物质能源的概念与优势生物质能源是指利用植物、动物等生物有机物质转化而成的能源，包括固体生物质（如秸秆、木材等）、液体生物质（如纤维素乙醇等）和气体生物质（如沼气等）。
相比于传统的化石能源，生物质能源具有以下优势：1. 可再生性：生物质能源的来源主要是植物和农作物废弃物，是可再生能源，不会像化石燃料一样耗尽。
2. 环保性：生物质能源的燃烧过程中，排放的二氧化碳量与植物生长时所吸收的二氧化碳量相差无几，不会对全球环境造成额外的二氧化碳排放。
3. 适用性广泛：生物质能源可以用于发电、供热、燃料等多个领域，适用性广泛。
二、1. 生物质预处理技术生物质的预处理是生物质能源的重要环节，它可以提高生物质的可降解性和转化效率。
生物工程在生物质预处理技术的研究与应用中发挥着重要作用。
例如，酶解预处理技术可以通过添加适当的酶，降解生物质中的纤维素和半纤维素，提高后续发酵的效率。
2. 生物质发酵技术生物质发酵技术是将生物质中的糖类等有机物质转化为发酵产物，如乙醇、丁醇等。
生物工程在生物质发酵技术的研究与应用中发挥着重要作用。
例如，通过基因工程技术改良发酵微生物的代谢途径，可以提高产物的产量和选择性。
3. 生物质气化技术生物质气化是将生物质在高温和缺氧条件下转化为合成气（含有一氧化碳、氢气和甲烷等气体）。
生物工程在生物质气化技术的研究与应用中发挥着重要作用。
例如，通过改良生物质气化菌株，可以提高气体产量和气体质量，提高生物质气化的效率。
4. 生物质能源的微生物燃料电池生物质能源的微生物燃料电池是将生物质中的有机物质直接利用微生物氧化产生电能。
化学工程中的生物质能源利用技术
化学工程中的生物质能源利用技术随着全球经济的不断发展和人口的不断增长，化石燃料资源日益枯竭。
如何利用可再生的生物质能源已成为全球范围内的热门话题。
化学工程是利用化学、物理等原理和技术，在工业生产过程中将原材料转化成有用的化学品，具有广阔的应用前景。
本文将讨论生物质能源在化学工程中的利用技术。
一、生物质能源的种类生物质能源是指可再生性质的从生物体（植物、动物及其废弃物）所得到的能量。
根据其来源、成分和性质，可以将生物质能源分为以下几种：1.生物质原料：指从植物中提取的可用能源，如木材、秸秆、草等。
2.生物质废弃物：指农业、林业、动物饲养等过程中产生的废弃物，如杂草、秸秆、动物粪便等。
3.剩余生物质：指由植物制造过程中产生的过剩或废弃物，如木材加工中的锯屑、树皮、废弃纤维等。
4.生物质液体燃料：是指通过生物技术手段将生物物质进行转化，得到的生物柴油、生物乙醇等液体燃料。
二、生物质能源在化学工程中的应用1.生物质热化学转化技术生物质热化学转化技术是指在高温和高压的情况下，将生物质通过碳氢氧的气化反应，转化成一种气体混合物，即合成气（syngas）。
合成气主要含有CO、H2等气体，可用于火力发电和燃气发动机中，进而提供能源。
在此基础上，进一步开发出了生物质气化制油技术、生物质气化制氢技术、生物质气化制甲醇技术等，将生物质转化成多种化工原料和能源，实现了可持续利用。
2.生物质生物化学转化技术生物质生物化学转化技术是指利用微生物在自然环境中分解和转化生物质成分的能力，制备生物质液态燃料和化学品。
其主要技术包括生物质发酵制乙醇技术、生物法制备生物柴油技术、生物质热压裂解技术等。
生物质发酵制乙醇技术是利用微生物对生物质进行酶解、发酵过程，生产乙醇。
该技术既可利用食用、淀粉类物质进行发酵，也可利用纤维素类物质进行发酵，适用范围广，但产量和工艺还需继续提高。
生物法制备生物柴油技术是通过生物法将生物质中的油脂和蛋白质转化成直链烷基脂肪酸甲酯，常见的微生物有黄酮单胞菌、环栅棒菌等。
生物质能源工程
生物质能源工程生物质能源是利用可再生的有机物质（如木材、农作物残渣等）进行能源转换的一种可持续能源形式。
生物质能源工程是指将生物质转化为能源的过程，包括能源生产、转化、利用和管理等多个环节。
本文将介绍生物质能源工程的意义、技术和应用等方面。
一、生物质能源工程的意义生物质能源是一种替代传统化石燃料的清洁能源，具有环保、可再生、减少温室气体排放等优势。
生物质能源工程的发展有助于改善环境质量，减缓气候变化，并推动可持续发展。
此外，生物质能源的利用也可以提高能源供应的可靠性和多样性。
二、生物质能源工程的技术1. 生物质能源生产技术生物质能源的生产主要包括生物质获取、前处理和处理等步骤。
生物质获取可以通过林业、农业、农田秸秆等方式进行，前处理则包括干燥、粉碎、压缩等工艺。
处理阶段的方法包括气化、发酵、燃烧和液化等方式，可以生产出固体燃料、液体燃料和气体燃料等不同形式的能源。
2. 生物质能源转化技术生物质能源的转化是将生物质能源转化为高效利用的能源形式。
其中，气化是将生物质在高温下转化为合成气体的过程，合成气体可用于发电、制热等。
液化是将生物质转化为液体燃料，如生物柴油和生物乙醇，可用于交通运输和工业燃料。
发酵是将生物质通过微生物转化为沼气的过程，沼气可用于烹饪和供热等。
3. 生物质能源利用技术生物质能源的利用方式多种多样，包括发电、供热、生物燃料和生物化学品等。
发电可以通过直接燃烧生物质或利用生物质气化产生的合成气体发电。
供热则可以利用生物质直接燃烧或利用生物质制成的颗粒燃料进行供热。
生物燃料是指利用生物质转化的液体燃料，如生物柴油和生物乙醇，用于交通运输和工业燃料。
生物化学品则是指将生物质转化为化学品的过程，如生物塑料和生物肥料。
三、生物质能源工程的应用生物质能源工程的应用领域广泛，例如农业、林业、能源和环境等。
在农业方面，生物质能源工程可以使农作物残渣得到充分利用，并提高农田土壤质量。
在林业方面，生物质能源工程可以利用林木进行能源生产，促进林业可持续发展。
生物质能源概述可编辑全文
我国目前规模最大的垃圾焚烧厂——上海江桥生活垃圾焚烧厂，每天处理垃圾2000吨。
截至2010年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚烧装置。
目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。
生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
垃圾发电平均上网电价为０．５４元／千瓦时，发电成本为０．５元／千瓦时。火力发电成本仅为０．２元／千瓦时，水力发电的运营成本仅为０．０３／千瓦时－０．０５元／千瓦时。相比之下，垃圾发电成本是相当高的，没有任何竞争优势。
1：1.4
能源草
秸秆
生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。
十里泉电厂
生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
生活垃圾焚烧后，质量只有焚烧前的10%，体积最多只有1/4。
生物柴油替代柴油的优势
生物质能利用-热化学转化—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
黄连木
发酵厌氧消化
生物质能利用－生物化学转化
生物质能利用－生物化学转化－发酵
发酵
催化酶
糖
能源工程中的生物质能发电技术资料
能源工程中的生物质能发电技术资料在能源工程领域中，生物质能发电技术具有重要的地位和作用。
生物质能发电技术，即利用生物质作为燃料，通过燃烧或气化等方式转化为能量，进而驱动发电机组发电。
本文将详细介绍生物质能发电技术的相关资料，以及其在能源工程中的应用。
一、生物质能发电技术资料1. 生物质能介绍生物质是指来源于植物和动物的有机物质，包括木材、秸秆、农作物废弃物、食品加工废弃物等。
生物质资源广泛，易获取，是可再生能源的重要组成部分。
2. 生物质能发电技术分类生物质能发电技术主要包括直接燃烧发电、气化发电和生物质废弃物发电。
直接燃烧发电是将生物质直接燃烧，产生热能，再通过蒸汽发电机组转化为电能。
气化发电是将生物质气化为合成气，再通过燃气发电机组进行发电。
生物质废弃物发电是利用农作物秸秆、木屑等废弃物通过发酵和厌氧消化等方式产生沼气，再通过沼气发电机组发电。
3. 生物质能发电技术优势生物质能发电技术具有以下优势：（1）可再生性：生物质是一种可再生资源，可以不断获取和利用，有效缓解能源短缺问题。
（2）环保性：生物质能发电过程中的排放物相对较少，不会对环境造成明显的污染，符合可持续发展理念。
（3）废弃物综合利用：生物质废弃物可通过发电技术转化为电能，实现资源的综合利用，减少废弃物对环境的负荷。
二、生物质能发电技术在能源工程中的应用1. 农村电力供应生物质能发电技术在农村电力供应中起到重要作用。
农村地区常常存在着电力供应不足的问题，而农作物秸秆、柴草等生物质资源丰富。
利用这些资源进行生物质能发电，可以满足农村地区的电力需求，促进农村经济发展。
2. 工业生产用能生物质能发电技术可用于工业生产过程中的能源供应。
许多工业生产过程需要大量的能源，而利用生物质作为燃料，既能满足能源需求，又减少对化石能源的依赖，降低能源成本和环境影响。
3. 城市垃圾处理城市垃圾中含有大量的有机物质，是理想的生物质能发电原料。
通过垃圾气化或沼气发电技术，将城市垃圾转化为电能，可以实现垃圾资源化利用和减少垃圾对环境的污染。
生物质能源推广应用重点工程实施方案编制要求
生物质能源推广应用重点工程实施方案编制要求一、申报范围重点支持济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽等7个京津冀大气污染传输通道城市，并优先从农作物秸秆综合利用试点县、清洁供暖试点县中择优选择部分县（市、区）开展。
二、支持重点坚持以应用促生产，以生产促发展，着力推动生物质能产业发展，重点支持生物质成型燃料加工中心建设、生物质配套炉具（民用、工业、沼气等）推广使用、分布式集中供热、生物质热电联产等，推动农作物秸秆、农产品加工剩余物、林业剩余物、畜禽粪便等生物质资源能源化利用，促进农林牧业资源综合利用、清洁供热一体化发展，减少县城、乡镇及农村燃煤供热比例。
三、申报要求1.县级政府重视生物质能源推广应用工作，推进节能工作扎实有效,部门间形成工作合力，推动生物质能产业发展。
2.具有推动生物质能产业发展的工作基础,生物质原料来源充足，能够满足县域推广应用。
3.生物质成型燃料制备不得添加化石能源，热值4000大卡左右；配套炉具产品须有除尘等环保设计或设施;生物质成型燃料及生物质配套炉具（民用、工业、沼气等）的使用须满足环保、安全、节能、质量要求；城市建成区生物质锅炉要达到超低排放标准。
4.积极构建有利于生物质能源应用的市场环境和政策环境，建立资源收集、热力生产和服务一体化规模化专业化市场化绿色低碳清洁的能源体系。
5.通过生物质能源推广应用，生物质能供热面积达到10%左右。
四、申报材料各县（市、区）节能、财政主管部门编制生物质能源推广应用工作实施方案，内容包含但不限于下列内容。
（一）基本情况1.工作职责及任务分工等情况。
2.能源消耗、节能减排现状和前景分析。
3.县域生物质原料现状，包括农作物剩余物、林业剩余物、畜牧业粪便等年产生量，目前应用情况等。
4.总体规划、筹备情况。
（二）生物质成型燃料加工中心建设情况1.现有加工中心基本情况，主要包括原料来源、年加工能力、销售市场、产品质量、燃烧污染物控制、经济指标等。
生物工程与能源
生物工程与能源生物工程与能源的融合，为我们解决能源危机和环境污染等问题提供了希望。
生物工程是一门利用生物学原理和技术开发新产品、新材料以及新能源的学科。
通过生物工程的创新和应用，我们可以实现能源的高效利用和可持续发展。
本文将从生物质能源、生物燃料电池和生物太阳能三个方面阐述生物工程在能源领域所起的作用。
一、生物质能源生物质能源是指利用可再生有机材料如植物、动物废弃物以及农林剩余物等制取的能源。
生物工程在生物质能源的生产过程中发挥着重要作用。
首先，通过生物工程技术可以提高生物质的生产和收集效率。
例如，利用转基因技术改良高纤维素植物的生长速度和纤维素含量，可增加生物质能源的产量和质量。
其次，利用生物工程技术可以优化生物质能源的转化过程。
例如，通过微生物的发酵作用将生物质转化为乙醇，再利用乙醇发电或作为生物燃料，可以减少化石燃料的使用和环境污染。
因此，生物工程在生物质能源的生产和利用中具有巨大潜力。
二、生物燃料电池生物燃料电池是一种将生物质直接转化为电能的设备。
它利用微生物的代谢活性将生物质中的化学能转化为电能。
生物工程在生物燃料电池的研发和应用中发挥着重要作用。
首先，生物工程可以改良微生物的特性，使其能够更有效地利用生物质产生电能。
例如，利用基因编辑技术改良酶类活性，提高电子转移效率和电能产量。
其次，生物工程可以设计和构建更高效的生物燃料电池。
例如，通过调控微生物的代谢途径，提高电子传输的速率和效率。
因此，生物工程在生物燃料电池的研究和开发中具有重要作用。
三、生物太阳能生物太阳能是指利用光合作用将太阳能转化为有用化学能的过程。
生物工程在生物太阳能的研究和应用中起到了关键作用。
首先，生物工程可以改良植物光合作用的效率。
通过基因组编辑技术和转基因技术，可以改良植物的光合作用路径、提高叶绿素的含量和光合酶的活性，从而提高光合作用的效率和光能转化的效率。
其次，生物工程可以利用微生物将光合作用产生的化学能转化为可用的能源，例如利用微生物产生氢气或甲烷作为能源。
生物质能源科学与工程专业
生物质能源科学与工程专业生物质能源科学与工程是一门跨学科的领域，涉及生物化学、生物物理学、生态学、环境科学、工程学、经济学等多个学科。
该专业主要研究如何将生物质转化为能源和化学品，包括生物质发酵、生物质气化、生物质液化等技术及其应用。
在当今世界能源资源短缺的背景下，生物质能源被认为是一种可持续、可再生的新型能源，其潜在市场前景广泛。
与传统的石油、煤等化石能源相比，生物质能源具有以下优点：一是可再生性高，不会耗尽；二是绿色环保，对环境污染小；三是分布广泛，便于获取。
生物质能源科学与工程的核心是生物质转化技术。
生物质转化技术包括：生物质发酵、木质素裂解、生物质气化、生物质液化等。
其中，生物质发酵是目前应用最广泛的技术之一，通过微生物将生物质转化为生物质燃气、生物质酒精、生物质酸等产品；木质素裂解则是将木质素转化为糖类，以便用于生产生物燃料和生物化学品；生物质气化将生物质在高温下热解，生成一氧化碳、氢和甲烷等气体；生物质液化则是将生物质转化为液体燃料。
为了实现生物质转化技术的工业化应用，生物质资源的开发和利用也是该专业的研究内容之一。
生物质资源的种类丰富，包括各种生物废弃物、能源作物、林木等。
如何充分利用这些资源，降低生产成本，提高生产效率，是生物质能源科学与工程专业研究的重点之一。
除了技术和资源的开发利用，生物质能源科学与工程专业还研究生物质能源在经济、环境等方面的影响。
生物质能源产业的发展将对国家经济结构、就业、能源安全和环境等方面产生深远的影响。
因此，该专业研究生物质能源产业的生态、社会和经济影响，分析生物质能源产业的可持续发展路径，为政府和企业提供决策参考意见。
最后，生物质能源科学与工程专业面临的重要问题是如何实现技术进步与环境保护之间的平衡。
生物质能源生产可能会对生态环境造成负面影响，因此，如何控制生物质能源生产过程中的环境污染，开发绿色环保的生物质能源技术，是生物质能源科学与工程研究的重要议题。
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第一章绪论1、生物质(biomass)的概念:自然界中有生命的、可以生长的各种有机物质,以及由这些生命体所派生、排泄与代谢出来的各种有机物质。
2、植物生物质的元素组成:主要由纤维素、半纤维素与木质素三大组分构成。
植物生物质主要由C、H、O、N、S这5种元素组成。
(它们的含量约为:碳50%、氢6%、氧43%、氮1%)3、纤维素、半纤维素与木质素的定义:纤维素就是由D-吡喃式葡萄糖基通过1, 4-β苷键联结而成的均一的线状高分子化合物。
半纤维素就是由两种或两种以上单糖基(葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等)组成的非均一聚糖,并且分子中往往带有数量不等的支链。
木质素就是由苯基丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物。
4、生物质中水分的种类游离水:在植物生物质的细胞腔或孔隙中的水分,一般为多层吸附水或毛细管水。
结合水:在植物生物质中与纤维素的羟基形成氢键结合的水。
热解水:生物质中的有机质在热解过程中生成的水。
5、生物质的灰分:生物质的灰分就是生物质中所有可燃物质完全燃烧以及生物质中的矿物质在一定温度下发生一系列分解、化合等反应后剩下的残渣,主要由CaO、K2O、Na2O、MgO、SiO2、Fe2O3、P2O3等组成。
6、生物质挥发分:生物质在隔绝空气的条件下加热到一定温度,并在该温度下停留一定时间,其有机物质受热分解析出的气态产物,即为挥发分,包括饱与的与不饱与的芳香族碳氢化合物,以及生物质中结晶水分解后蒸发的水蒸汽等。
析出挥发分后余下的固体残余物称为焦碳或半焦。
7、生物质中的固定碳:生物质出去“水分”“灰分”“挥发分”后的残留物。
8、生物质能的利用转化技术:物理化学法、热化学法、生物化学法。
9、生物质的特点:1、资源丰富2、品种多样3、用途广泛4、可再生5、低污染10、生物质能的定义:生物学角度:生物质能就是直接或间接地通过绿色植物的光合作用,把太阳能转化为化学能的形式固定与储藏在生物体内的能量。
能源角度:利用生物质原料生产的一种可再生清洁能源。
11、生物质能的特点:(1)丰富;(2)洁净;(3)产量大;(4)可再生(5)易燃,挥发组分高,炭活性高(6)二氧化碳“零”排放,降低温室效应第二章生物质压缩成型技术1、生物质压缩成型技术的概念:在一定温度与压力作用下,利用木质素充当粘合剂,将松散的秸杆、树枝与木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状的成型燃料2、生物质成型燃料特点:成型燃料具有体积小、密度大、储运方便、使用方便卫生、燃烧持续稳定、燃烧效率高、燃烧后灰渣及烟气中污染物含量小。
3、生物质压缩成型的黏结机制:(1)固体颗粒桥接或架桥(2)非自由移动黏结剂作用的黏结力(3)自由移动液体的表面张力与毛细压力(4)粒子间的分子吸引力或静电引力(5)固体粒子间的充填或嵌合4、生物质压缩成型的颗粒特性:(1)流动性(2)充填性(3)压缩性5、生物质压缩成型的2个阶段:第一阶段:在压缩初期,较低的压力传递至生物质颗粒中,使原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变,生物质内部空隙率减小。
第二阶段:当压力逐渐增大时,生物质大颗粒在压力作用下破裂,变成更加细小的粒子,并发生变形或塑性流动,粒子开始充填空隙,粒子间更加紧密地接触而互相啮合,一部分残余应力储存于成型块内部,使粒子间结合更牢固。
6、生物质压缩成型的电势特性、吸附层、扩散层:固体颗粒与液体接触,在固体颗粒表面会发生电荷的优先吸附现象,使固体表面带电荷,而与固体表面接触的液体会形成相反电荷的扩散层,构成双电层结构。
吸附层随固体而运动;扩散层不随固体运动而运动,当液体流动时它就是一个可流动层。
扩散双电层的正电荷等于固体表面的负电荷。
7、生物质压缩成型的化学成分变化:(1)木质素100℃时开始软化, 160℃时开始熔融,形成胶体物质。
在压缩成型过程中,木质素在温度与压力的共同作用下发挥黏结剂功能,黏附与聚合生物质颗粒,提高成型物的结合强度与耐久性。
(2)半纤维素由复合聚糖组成,起黏结剂的作用。
(3)水在压力作用下,与果胶质或糖类混合形成胶体,起黏结剂作用。
降低木质素玻璃化转变温度,使生物质能在更低温度下压缩成型。
(3)有机抽出物成分树脂、蜡、腐殖质等也就是黏结剂,但对温度与压力比较敏感。
在适宜的温度与压力下,在压缩成型过程中也能发挥有效的黏结作用。
(4)纤维素由纤维素分子形成微纤丝,在成型块中类似于混凝土中的“钢筋”作用,成为提高成型块强度的“骨架”。
8、生物质压缩成型的影响因素:1、生物质原料种类2、生物质原料含水率3、生物质原料粒度4、成型压力5、成型温度9、生物质压缩成型技术种类:1、常温压缩成型2、热压成型3、炭化成型11、生物质压缩成型生产的一般工艺流程:生物质原料的收集、粉碎、干燥、压缩成型、成型燃料切断、冷却与除烟尘待主要环节。
1)生物质原料收集:(1)加工厂的服务半径(2)农户供给加工厂原料的形式(3)秸杆等原料在田间经风吹、日晒、自然风干的程度2)生物质原料粉碎:对于颗粒成型燃料,一般需要将90%的原料粉碎至直径2mm以下。
3)生物质原料干燥:通过干燥使原料的含水率符合成型要求的范围内。
与热压成型机配套使用的干燥机有回转圆筒式干燥机、立式气流干燥机二种:4)压缩成型:生物质压缩成型一般分为螺杆挤压式、活塞挤压式(或冲压式)与压辊成型机等。
5)成型燃料的切断:棒状成型燃料的切断有二种方式:(1)设计一个旋转刀片切断机,将运到冷却传送带上的生物质棒状燃料切割成整齐匀称的长度,其断面平整光滑。
(2)让挤出的棒状燃料触碰到平滑而倾斜的阻碍物,靠弯曲应力使其断裂,其长度均称,但断面不光滑。
6)成型过程的冷却与除烟尘:7）典型生物质压缩成型生产流程:12生物质压缩成型设备种类:螺杆挤压式、活塞挤压式(或冲压式)与压辊成型机等。
13、生物质成型燃料的物理特性:(1)形状与密度松弛密度:生物质成型燃料出模后,由于弹性变形与应力松弛,其压缩密度逐渐减小,一定时间后密度趋于稳定,此时成型燃料的密度又称为松弛密度生物质成型燃料的耐久性反应了成型块的黏结性能,它就是由成型块的压缩条件与松弛密度决定的。
耐久性作为表示成型块品质的一个重要特性,主要体现在成型块的不同使用性能与储藏性能方面。
耐久性可细分为抗变形性、抗跌碎性、抗滚碎性、抗渗水性、抗吸湿性。
14、生物质成型燃料的燃烧特性:生物质成型燃料就是经过高压形成的燃料,其密度远大于原生生物质,其结构与组织特性决定了挥发分的逸出速率与传热速率都大大降低。
点火温度升高,点火性能变差,但比型煤的点火性能要好,仍为生物质的点火特性。
燃烧速度适中,挥发分燃烧所需要的氧与外界扩散的氧匹配较好,燃烧稳定、完全,减小了能量及热损失。
生物质成型燃料由于密度大、燃烧热效率高,燃烧时更接近于固体燃料的燃烧方式－－“颗粒燃烧模式”,其性能优于薪材与秸杆,具有中值煤的特性。
第三章生物质热裂解技术1、生物质热裂解的概念:生物质热裂解就是指生物质在完全缺氧或有限氧供给条件下利用热量切断生物质大分子中碳氢化合物的化学键,使之转化为小分子物质,最终生成生物油、可燃气体与木炭的过程。
2、生物质热裂解反应机理:(1)从生物质组成成分分析生物质主要由纤维素、半纤维素与木质素三种主要组成物以及一些可溶于极性或非极性溶剂的抽提物组成。
半纤维素分解温度: 225~350 ℃纤维素分解温度:325~375 ℃木质素分解温度: 250~500 ℃半纤维素与纤维素热裂解主要产生挥发性物质,木质素主要分解为炭。
(2)从物质、能量的传递分析首先,热量被传递到颗粒表面,并由表面传递到颗粒内部,热裂解过程由外至内逐层进行。
生物质颗粒被加热的部分迅速分解生成炭与挥发分。
其中,挥发分由可凝性气体与不凝性气体组成,可凝性气体经快速冷凝得到生物油。
即一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油、不凝性气体。
在多孔生物质颗粒内部,挥发分还将进一步裂解,形成不凝性气体与热稳定的二次生物油。
同时,当挥发分离开生物质颗粒时,还将穿越周围的气相组分,进一步裂解,称为二次裂解反应,生成二次生物油与不凝性气体。
与慢速热裂解相比,快速热裂解的传热过程发生在极短的原料停留时间内,强烈的热效应使原料迅速地裂解,不再出现中间产物,直接产生热裂解产物。
另外,热裂解产物的迅速淬冷使其来不及降解成小分子的不凝性气体,从而最大限度地增加了液态生物油的产量。
(3)从反应进程分析(1)干燥阶段(120~150 ℃)(2)预热裂解阶段(150~275 ℃)(3)固体分解阶段(275~475 ℃)(4)煅烧阶段(450~500 ℃)3、生物质热裂解反应动力学:求活化能与频率因子具体瞧PPT4、生物质热裂解过程影响因素:1、温度2、固体与气相滞留期3、生物质原料特性4、压力5、升温速率5、生物质热裂解液化技术的工艺流程:物料的干燥、粉碎、热裂解、产物炭与灰的分离、气态生物油的冷却、生物油的收集6、典型生物质热裂解液化装置的结构:7、生物油的组成:生物质热裂解产物主要由生物油、不凝性气体与木炭组成。
生物油就是含氧量极高的复杂有机混合物,几乎包括所有种类的含氧有机化合物,如醚、酯、醛、酮、酚、醇、有机酸等。
每种生物油中,苯酚、蒽、萘、菲、有机酸的含量较大。
8、生物油的典型特性:9、生物油的精制:(1)生物油加氢处理(2)沸石催化转化(3)生物油乳化(4)生物油催化裂解(5)生物油水蒸汽催化重整(6)生物油的酯化(7)生物油的分子蒸馏(8)生物油的气化第四章生物质气化技术1、生物质气化:以生物质为原料,以氧气(游离氧、结合氧)、空气、水蒸汽、水蒸汽/氧气混合气、氢气为气化剂,在高温不完全燃烧条件下,使生物中相对分子量较高的有机碳氢化合物发生链裂解并与气化剂发生复杂的热化学反应而产生相对分子质量较轻的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体的过程。
2、气化与燃烧的区别:气化过程:提供充足的空气或氧气,原料充分燃烧;目的就是直接获取热量;燃烧产物为二氧化碳与水等不可再燃烧的烟气。
燃烧过程:只提供热化学反应所需的那部分氧气;尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中;气化产物为一氧化碳、氢气与甲烷等低分子烃类可燃气体。
3、固定床下吸式气化炉、固定床上吸式气化炉、单流化床气化炉、循环流化床气化炉:工作过程、优缺点:固定床下吸式气化炉的工作过程生物质原料从顶部加入,然后依靠重力逐渐由顶部移动到底部;空气从上部进入,向下经过各反应层,燃气由反应层下部吸出;灰渣从底部排出。
由于原料移动方向与气体流动方向相同,所以也叫顺流式气化。
刚进入气化炉的原料遇到下方上升的热气流,首先脱除水分;下移过程中当温度升高到200~250℃左右时发生热解并析出挥发分;挥发分随之与空气一起向下流动,当进入氧化区时,挥发分与一部分生物质焦炭与空气中的氧气发生不完全氧化反应,并使炉内局部温度迅速升至1000℃以上;在氧气耗尽后的还原区,剩余焦炭与气体中的二氧化碳与水蒸气发生还原反应而生成一氧化碳、氢气与甲烷等可燃气体;最后,这些混合气体由气化炉下部引出炉外。