生物质能利用技术
生物质能的生产与利用技术
生物质能的生产与利用技术随着环保意识的逐渐提高，生物质能作为一种新型的清洁能源，其生产与利用技术也越来越引起人们的重视。
本文将从生物质能的定义、生产技术、利用技术等多个方面进行探讨。
一、生物质能的定义生物质能是指以生物质为原料，通过化学反应或生物过程转化为可直接或间接使用的能量。
生物质能主要包括固体生物质能、液态生物质能和气态生物质能三种形式。
其中，固体生物质能包括木材、秸秆、芦苇等，液态生物质能包括生物柴油、生物乙醇等，气态生物质能则包括沼气、生物气等。
生物质能具有可再生、清洁、低碳等优点，尤其适合用于调节能源供应和环境保护。
因此，提高生物质能的生产水平和利用效率，对于保护生态环境、促进经济发展具有十分重要的意义。
二、生物质能的生产技术1.生物质能的初步处理技术在将生物质转化为可用能源之前，需要对原料进行初步处理，如粉碎、压缩等。
其中，固体生物质能的初步处理主要包括球磨、干燥、压缩等；液态生物质能的生产技术主要包括压榨、分离等；而气态生物质能的生产技术则需要进行发酵处理。
2.生物质能的转化技术生物质能的转化技术可以分为热化学转化技术和生物转化技术两种。
其中，热化学转化技术包括燃烧、气化、液化等，而生物转化技术则是通过微生物反应进行转化。
a)生物质气化技术：生物质气化技术是指将生物质转化为气态燃料的技术。
气化技术适用于大多数生物质种类，能够将生物质转化为气态燃料，不但能用于发电、供热等，还可以作为替代天然气和石油的燃料，逐步实现对传统能源替代。
气化技术相对于传统燃烧技术，其综合能源效率可以提高30%以上，同时能够有效的解决生物质能的定点使用和储存问题。
b)生物质发酵技术：生物质发酵技术是将生物质转化为液态或气态的低碳能源的生物转化过程。
其过程中产生的有机酸可以用于提取生物柴油或生物乙醇，从而实现生物质的能源利用。
三、生物质能的利用技术1.生物质燃烧技术生物质燃烧技术是最早被广泛利用的生物质能利用方式之一，主要适用于固体生物质能和液态生物质能。
生物质能利用技术
生物质能利用技术
生物质能利用技术是指将植物、动物、微生物等有机生物质转化
为可再生能源的过程。
生物质能利用技术是一种先进的能源利用方式，它不仅可以减少对传统能源的依赖，降低环境污染，还可以利用农业、林业、畜牧以及生活垃圾等广泛的废弃物资源，实现资源的高效利用。
生物质能利用技术主要包括生物质发电技术、生物质直接液化技术、生物质气化技术、生物质乙醇制造技术等。
其中，生物质发电技
术是目前最为成熟的一种生物质能利用技术，其利用生物质热值发电，与传统的火力发电方式相比，生物质发电技术更为环保、高效。
生物
质直接液化技术则是将生物质通过化学反应转化成液态燃料，具有高
效利用生物质资源、减少废弃物排放的优势。
生物质气化技术则是将生物质在一定的条件下转化为可燃性气体，实现生物质资源的高效利用。
生物质乙醇制造技术是一种利用微生物
发酵生产乙醇的技术，其具有使用废弃物资源进行生产、能源保障的
优势。
生物质能利用技术的应用从农业、林业、畜牧等方面推进生物质
制品的生产，推动生态农业、林业、畜牧业的发展。
在生产和生活中，大量的废弃生物质资源经过种植后成为可再生资源，将被利用于生物
质化肥、废弃物处理、食品加工、制纸、造纸等多个领域，从而实现
资源的高效利用，促进经济的健康发展。
总之，生物质能利用技术是利用废弃物资源进行高效、环保的能源产业。
近年来的科技发展促进了这一领域的进步，使生物质能得以更好的应用于生产与生活。
发掘和利用生物质能将成为未来能源革命的重要领域之一。
生物质能的利用技术和经济效益评估
生物质能的利用技术和经济效益评估生物质能是指生命体自然生长过程中获得的可再生有机物质，它包括生物质能原、生物质废弃物和生物质中的其他有机成分。
生物质能是一种环保、生态、可再生的能源，与传统能源相比，在节能减排、替代石化能源等方面具有明显优势。
本文将探讨生物质能的利用技术和经济效益评估。
一、生物质能的利用技术1. 生物质颗粒燃料技术生物质颗粒燃料技术是目前生物质能利用的主流技术之一。
它将木材、秸秆、稻草、芦苇等生物质废弃物压制成颗粒状的生物质颗粒燃料，进行燃烧。
生物质颗粒燃料的优点在于能够有效地利用生物质资源，提高能源利用效率，降低能源消耗，减少二氧化碳等有害气体排放。
2. 生物质液体燃料技术生物质液体燃料技术是一种将生物质颗粒燃料转化为液态燃料的技术。
生物质液体燃料包括生物质油和生物乙醇等。
生物质液体燃料技术的优点在于能够有效地降低温室气体排放，同时具有可再生性，能够大幅度减少对化石能源的依赖。
3. 生物质气体燃料技术生物质气体燃料技术是将生物质废弃物通过生物质发酵等方式转化为气态燃料的技术。
生物质气体燃料主要包括沼气、生物气和合成气等。
生物质气体燃料技术的优点在于能够有效地利用生物质废弃物，降低温室气体排放，同时具有可再生性。
二、生物质能的经济效益评估生物质能作为一种新型能源，具有很高的发展前景。
但是，在考虑生物质能的利用时需要综合考虑其经济效益。
下面将对生物质能的经济效益评估进行探讨。
1. 投资成本生物质能的利用需要建设生产线、设备及相关基础设施，因此投资成本较高。
根据不同的生物质能利用技术，投资成本也有所不同。
例如，生物质颗粒燃料技术的投资成本较低，而生物质液体燃料技术需要建设相应的生产线和设备，投资成本相对较高。
2. 生产能力生物质能的生产能力除了受到投资成本的限制外，还需要考虑生物质资源的可持续性。
生物质能的生产能力应当根据当地的生物质资源充分发挥其潜力。
3. 能源代替效应生物质能作为可再生能源，可替代一部分石化能源，使能源结构更加多样化，也能够降低国家对外能源的依赖程度，具有很高的社会经济效益。
生物质能的生产与利用技术
生物质能的生产与利用技术在生态环境逐渐恶化、能源紧缺的背景下，生物质能作为一种可再生的能源资源备受关注，其生产和利用技术也越发重要。
本文将介绍生物质能的生产与利用技术，探讨其在可持续发展中的潜力和前景。
一、生物质能的生产技术1. 生物质能的来源生物质能主要来自于森林、农田和城市固体废弃物。
森林中的木材、秸秆、谷壳等农田废弃物，以及生活垃圾都可以作为生物质能的生产原料。
2. 生物质能的生产过程生物质能的生产主要包括生物质的收集、处理、转化和储存。
收集阶段需要做好资源的调查与评估，选择合适的收集方法和设备。
处理阶段包括破碎、干燥和造粒等工艺，以提高生物质能的利用效率。
转化阶段通过气化、燃烧或发酵等方式将生物质转化为热能或燃气。
储存阶段则需要选用合适的储存设施，确保生物质能的保存和后续利用。
二、生物质能的利用技术1. 传统利用方式传统的生物质能利用包括烧木柴、秸秆等作为燃料，以及利用生物质发酵产生的沼气作为能源。
这些传统方式虽然简单易行，但效率较低，同时也会产生环境污染。
2. 热能利用技术生物质能可以通过燃烧或气化来产生热能，用于供暖、热水和工业生产等领域。
燃烧技术主要包括直接燃烧和间接燃烧两种方式，适用于不同形式的生物质能源。
气化技术则可以将生物质转化为可燃气体，用于发电或替代石油、天然气等非可再生能源。
3. 生物质液体燃料的利用技术生物质能还可以通过生物质液体燃料的制备和利用来提供能源。
生物质液体燃料主要包括生物柴油和生物乙醇，可以用于汽车燃料、航空燃料等领域，具有良好的环保性能和可持续性。
4. 生物质能的发电技术生物质能也可以直接转化为电能，通过生物质发电技术实现。
常见的生物质发电技术包括生物质燃烧发电、生物质气化发电和沼气发电等。
这些技术可以同时解决生物质的清理和利用问题，减少对非可再生能源的依赖。
三、生物质能的可持续发展潜力1. 环保性能相比于传统能源，生物质能的利用对环境的影响较小。
生物质能的燃烧过程中释放的二氧化碳量与生物质原料的吸收量基本相当，不会造成二氧化碳的净增加。
生物质能利用技术
图2—2l 图A为光学显微镜下的丛粒藻英国藻 种，化学种A。图中一些折射的脂类球状4 是盖玻片所压出的图；图B是象牙海岸的化学 种L的透视电子显微镜切面显示出连续的 外壁包围着细胞。图C为化学种B的非常大的 藻群的扫描电子显微镜图。
丛粒藻
丛粒藻的分类：
分类依据：产生的烃的不同 三个化学种：A、B和L。化学种A产生直链的奇数C23～ C31的n-二烯烃和三烯烃，偶尔有较短的n-链烃。化学种 B产生丛粒藻烯，一种分枝的C30～C37，三萜烯，该种 的密度小，易浮于水面；产烃量较高，多为其干重的25 ％～40％，可用过滤法收集；且可耐含量为1．8％的 NaCl，有利于防止杂菌污染。化学种L产生C40的 Lycopadiene(四萜烯)。该产物是一类罕见的四类萜烃， 它的存在从地球化学的观点是值得注意的。而丛粒藻烷 是化学种B的独有代谢产物，是丛粒烯彻底还原的衍生 物，己在茂名油页岩中发现。
3．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。
组成的有机化合物，乙醇分子式C2H5OH，相对分子 质量为46.07。常温常压下，乙醇是无色透明的液体， 具有特殊的芳香味和刺激味，吸湿性很强，可与水以 任何比例混合并产生热量。乙醇易挥发、易燃烧。工 业乙醇含乙醇约95%，含乙醇达99.5%以上的酒精称 为无水乙醇。
燃料乙醇应用状况 ：燃料乙醇的生产工艺已经比较
生物质能的高效利用技术
生物质能的高效利用技术生物质能是指来自生物体内、生物体宏观遗体及它们代谢活动残余物的可再生能源。
这种能源的开发与利用为保护生态环境、缓解能源短缺和改善农民生活提供了新的途径。
生物质能高效利用技术能够将废弃农作物、农畜禽集中处理后形成的垃圾转化为优质的生物燃料，从而实现能源经济、环保、高效的可持续发展。
一、利用生物质能的需求与意义随着我国工业的日益发展和城市化进程的加速，燃料供应压力愈加凸显。
从资源储量和开采成本等方面看，化石能源不可能为我国提供长期可持续的能源，而生物质能源则成为一种稳定、可再生的燃料。
另外，生物质能源除了能在取得可靠的能源供应外，对生态环境也有重大的贡献。
在生产生物质能源的过程中，CO2和其他温室气体的排放量小，对气候变化的影响相对较小。
同时，生物质能源生产也有助于农村综合利用，提高农民生活质量。
二、生物质能高效利用技术现状当前，生物质能高效利用技术主要包括生物制油、生物质气化、沼气发电等。
其中，生物制油技术是将种子与果仁加工后，通过挤压或提取等方式分离油脂，生产生物柴油的一种技术。
生物质气化技术是将固体生物质转化为可燃气体，采用该技术可以生产出生物质气和生物合成气。
沼气发电是将农业废弃物、食品废弃物等在沼气池内通过微生物作用而产生的天然气进行利用，通过发电、取暖等方式产生能源。
三、生物质能高效利用技术的优势3.1 便于储存和运输生物质具有易得易存的特点，不像化石燃料需要建设大型运输管道或进行油轮、油罐车等大量实物的物流运输。
这一点对于空间和时间的限制也更加克服。
3.2 可再生生物质能源的原材料在天然环境中可得、获得方式大多相对简单，且其具有丰富的可再生特性，生产成本也相对较低。
3.3 可减少温室气体排放生物质能源生产的排放物中，二氧化碳等污染物的含量不高，且这些元素通常来自大量吸收了大量二氧化碳的林木、植物等生物体中。
在生物质能源的制备、储装过程中，二氧化碳将会被被大量吸收和封存，有利于减缓环境变化的进程。
生物质能的生产和利用技术
生物质能的生产和利用技术生物质能作为一种可再生的能源，具有广泛的应用前景。
在能源需求的不断增长和环境污染日益严重的今天，生物质能的生产和利用技术成为了人们关注的热门话题。
一、生物质能的生产技术生物质能的生产技术主要分为两种类型，即生物质干法和湿法处理。
1. 生物质干法处理技术生物质干法处理技术是利用将生物质颗粒化，碾磨或切割成一个个小颗粒，并进行干燥处理，以便用于生物质热能的利用。
这种方法可以将生物质颗粒化为各种不同的大小和形状，使其适应多种燃料应用和能源需求。
生物质颗粒的制造过程中，需要进行原料的清洗和处理，去除过多的杂质和水分，使生物质成为干燥状态，并具有一定的压实性。
随后，将生物质送入加热炉内进行预处理，根据经济性和技术要求，设定不同的加温时间和加热温度。
预处理之后，将生物质送至压缩装置，通过压缩、挤压和切断等操作，将生物质压缩成小颗粒或成型成板材。
最后，对生物质颗粒进行冷却、筛分、包装即可。
2. 生物质湿法处理技术生物质湿法处理技术是利用玉米秸秆、麦秆等生物质原料进行制油、制酒精等领域的生产。
其中，以玉米秸秆为原料制油、酒精等的生产方式，已被证明具有环境友好、能源利用高等优点。
生物质湿法处理技术主要包括预处理、发酵、蒸馏等步骤。
如以玉米秸秆为原料生产酒精，需要进行原料的粉碎和混合处理，随后将原料送入发酵罐中，添加适量的微生物菌种发酵。
最后，对于发酵后的酒液需要进行蒸馏和分离，得到高纯度的酒精。
二、生物质能的利用技术生物质能利用主要涉及到燃烧、气化、液化等技术。
1. 生物质燃烧技术生物质燃烧技术是利用生物质作为燃料，通过燃烧释放热能并产生蒸汽，从而驱动发电机工作。
其中，生物质燃烧技术的关键在于燃料的选择和优化。
生物质燃烧技术对于生物质能的利用非常成熟和普遍。
在这个过程中，生物质被燃烧产生热量，从而转化为蒸汽并推动发电机提供电能。
然而，生物质燃烧还存在着一些问题，比如燃烧释放大量二氧化碳和其他温室气体，从而加剧气候变化。
生物质能的利用技术
生物质能的利用技术生物质是一种广泛存在于自然界中的有机物，包括植物、动物和微生物等的遗体、排泄物、废弃物以及其它有机物。
生物质能是一种绿色可再生的能源，以其低碳、环保的特点备受关注。
本文将介绍几种生物质能的利用技术。
一、生物质热能利用生物质热能利用是指利用直接和间接的方式将生物质转化为热能。
直接方式是指将生物质直接燃烧产生热能，如火炉、锅炉等；间接方式是指将生物质转化为气体或液体后再燃烧产生热能，如气化炉、生物质沸腾炉等。
生物质热能利用技术有很广泛的应用，如建筑供暖、热水供应、工业生产等领域。
在我国，农村的炊事用燃料很大程度上还是以生物质为主。
同时，生物质热能也是一种很好的发电方式，可以解决农村和偏远地区供电问题。
二、生物质气化技术生物质气化技术是指将生物质转化为气态燃料的过程，通过进行部分氧化或干馏，使生物质颗粒、块状、纤维状的原料向气态烟气等化学反应的过程，从而生成气态燃料，常常产生的产品是合成气。
合成气适用于工业生产，如有机合成、石油加氢等领域。
合成气也可以用于内燃机发电、热水供应等领域。
此外，通过进一步的处理，合成气还可以制备出各种化学药品，如甲醇、氢气等。
三、生物质液化技术生物质液化技术是指将生物质转化为液体燃料，如生物柴油、生物乙醇等。
这种方法在能源开发方面具有重要的意义，它可以解决一些重要的能源问题。
例如，我国作为一个发展中国家，缺乏化石燃料的强大资源支持，但却拥有丰富的生物质资源。
生物质液化技术的开发，就可以为我国提供更多的可再生能源，保障国家能源安全。
生物柴油是一种清洁燃料，它具有高燃烧效率、低排放、无毒害等优点，被看作是传统石油燃料的最佳替代品。
生物乙醇是一种可以制备为燃料的有机物，可以通过反应生成乙醇燃料，有着广泛的应用前途，如汽车燃料、化工行业、药品等。
四、生物质发酵技术生物质发酵技术是指将生物质转化为可供人类利用的化学品或其他有用材料的过程，如酒精、有机酸、气体、酶、单细胞蛋白、食品添加剂等。
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（1）气化生物质气化是指固体物质在高温条件下，与气化剂反应得到小分子可燃气体的过发电、制氢和间接合成，生物质转换得到的合成气(CO+H2)，经催化转化制造洁净燃料汽油和柴油以及含氧有机物如甲醇和二甲醚等。
生物质的气化制氢是指把气化产品中的氢气分离并提纯，所得产品可作燃料电池用氢。
生物质气化技术已有100多年的历史。
最初的气化反应器产生于1883年，它以木炭为原料，气化后的燃气驱动内燃机，推动早期的汽车或农业排灌机械。
第二次世界大战期间，是生物质气化技术的鼎盛时期。
（2）液化液化是指通过化学方式将生物质转换成液体产品的过程。
液化技术主要有直接液化和间接液化两类。
直接液化是把生物质放在高压设备中，添加适宜的催化剂，在一定的工艺条件下反应，制成液化油，作为汽车用燃料或进一步分离加工成化工产品。
间接液化就是把生物质气化成气体后，再进一步进行催化合成反应制成液体产品。
这类技术是生物质的研究热点之一。
生物质中的氧含量高，有利于合成气(CO+H2)的生成，其中的N、S含量和等离子体气化气体中几乎无CO2、CH4。
等杂质存在，极大地降低了气体精制费用，为制取合成气提供了有利条件。
我国虽然对费托合成进行了多年研究，但至今未工业化。
催化剂的开发及反应器系统的研究与开发是进一步放大的关键，特别是针对生物质合成气的特点(如气体组成，焦油等)，必须研究反应机理，对已有的技术及催化剂进行改造，提高产品品质及过程的经济性，才有望使之工业化。
（3）热解生物质在隔绝或少量供给氧气的条件下，利用热能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的加热分解过程通常称之为热解，这种热解过程所得产品主要有气体、液体、固体三类按照升温速率又分为低温慢速热解和快速热解。
一般在400℃以下，主要得到焦炭(30%)；国外研究开发了快速热解技术，即在500℃，高加热速率(1 0000℃/s)，短停留时间的瞬时裂解，制取液体燃料油[6]。
液化油得率以干物质计，可高达70%以上，液化油的热值为1．7×104 kJ/kg，是一种很有开发前景的生物质应用技术。
快速裂解条件比较难控制，条件控制不好对产率影响较大。
生物油是一种液体产品，有高的氧含量及低的氢碳比，由于生物油的独特性质，导致其不稳定，尤其是它的热不稳定性。
需要经催化加氢、催化裂解等处理才能用作燃料。
快速裂解技术自20世纪80年代提出以来得到了迅速的发展。
现已发展了多种工艺，加拿大Watedoo大学流化床反应器、荷兰Twente 大学旋转锥反应器、瑞士自由降落反应器等均达到最大限度地增加液体产品收率的目的。
我国从“十·五计划”开始快速热解的相关研究工作，目前仍然处于实验室和中间实验研究阶段。
（4）生物质水解技术[4-5] 生物质制取乙醇最主要的原料是：糖液、淀粉和木质纤维素等。
生物技术制备乙醇的生产过程为先将生物质碾碎，通过化学水解(一般为硫酸)或者催化酶作用将淀粉或者纤维素、半纤维素转化为多糖，再用发酵剂将糖转化为乙醇，得到的乙醇体积分数较低(5%一15%)的产品，蒸馏除去水分和其他一些杂质，最后浓缩的乙醇(一步蒸馏过程可得到体积分数为95%的乙醇)冷凝得到液体。
木质纤维素生物质(木材和草)的转化较为复杂，其预处理费用昂贵，需将纤维素经过几种酸的水解才能转化为糖，然后再经过发酵生产乙醇。
这种化学水解转化技术能耗高，生产过程污染严重、成本高，缺乏经济竞争力。
目前正开发用催化酶法水解，但是因为酶的成本高，尚处于研究阶段。
（5）厌氧发酵技术厌氧发酵是指在隔绝氧气的情况下，通过细菌作用进行生物质的分解。
将有机废水(如制药厂废水、人畜粪便等)置于厌氧发酵罐(反应器、沼气池)内，先由厌氧发酵细菌将复杂的有机物水解并发酵为有机酸、醇、H2和CO4等产物，然后由产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代谢为乙酸和氢，最后由产CH。
菌利用已产生的乙酸和H2、CO2等形成CH4，可产生CH4(体积分数为55%一65%)和CO2(体积分数为30%～40%)气体混合物。
许多专性厌氧和兼性厌氧微生物，如丁酸梭状芽孢杆菌、大肠埃希式杆菌、产气肠杆菌、褐球固氮菌等，能利用多种底物在氮化酶或氢化酶的作用下将底物分解制取氢气。
厌氧发酵制氢
的过程是在厌氧条件下进行的，氧气的存在会抑制产氢微生物催化剂的合成与活性。
由于转化细菌的高度专一性，不同菌种所能分解的底物也有所不同。
因此，要实现底物的彻底分解并制取大量的氢气，应考虑不同菌种的共同培养。
厌氧发酵细菌生物制氢的产率较低，能量的转化率一般只有33%左右。
为提高氢气的产率，除选育优良的耐氧菌种外，还必须开发先进的培养技术才能够使厌氧发酵有机物制氢实现大规模生产。
（6）生物质生物制氢技术光合微生物制氢主要集中于光合细菌和藻类，它们通过光合作用将底物分解产生氢气。
1949年，GEST等首次报道了光合细菌深红红螺菌(Rhodospirillumrubrum)在厌氧光照下能利用有机质作为供氢体产生分子态的氢。
此后人们进行了一系列的相关研究。
目前的研究表明，有关光合细菌产氢的微生物主要集中于红假单胞菌属、红螺菌属、梭状芽孢杆菌属、红硫细菌属、外硫红螺菌属、丁酸芽孢杆菌属、红微菌属等7个属的20余个菌株。
光合细菌产氢机制，一般认为是光子被捕获得光合作用单元，其能量被送到光合反应中心，进行电荷分离，产生高能电子并造成质子梯度，从而形成腺苷三磷酸(ATP)。
另外，经电荷分离后的高能电子产生还原型铁氧还原蛋白(Fdred)，固氮酶利用ATP和Fdred进行氢离子还原生成氢气。