新能源发电课程设计 生物质能及其利用
生物质能的开发与利用
生物质能的开发与利用随着全球环保意识的不断提高和对传统化石能源的限制，生物质能作为一种新型可再生能源已经越来越受到人们的关注。
生物质能是指由植物、动物和微生物等生物体生长和死亡过程中产生的所有有机物质。
这些有机物质可以被转化为能源，如热能、电能、生物柴油、生物甲醇等，具有广阔的应用前景。
本文将从生物质能的来源、开发利用及其未来发展方向等方面进行详细阐述。
一、生物质能的来源生物质能的来源多种多样，常见的有以下几种：1.木材和木质废弃物木材是指树干、树枝、树皮等植物部分，它们可以作为薪柴燃烧供暖或者用来生产木屑、木片等生物质燃料。
木质废弃物是指来自木制品生产或者家庭装修等产生的废弃物，如废木板、废纸、锯末等。
2.农作物和农业废弃物农作物包括粮食作物、油料作物、棉花、甘蔗等，它们可以通过农业林业废弃物资源化利用技术生产生物能源。
农业废弃物指农业生产过程中产生的废弃物，如秸秆、麦草、豆腐渣等。
3.城市垃圾和工业废弃物城市垃圾中的有些有机物质可以用来生产沼气，进而发电。
工业废弃物是指工业生产过程中产生的废弃物，如工业锅炉烟气、化工废水、冶金废渣等，它们可以用来生产生物燃料。
以上来源不仅存在于国内，也广泛存在于国际间。
例如，在欧洲和美国，木材及其产品、农作物和农业废弃物、城市垃圾和工业废弃物等都被作为生物能源的主要来源，实现了全面利用，分享了高效清洁能源带来的经济和环保效益。
二、生物质能的开发利用生物质能作为一种可再生能源，具有广泛的开发利用前景。
其开发利用主要包括生物质燃料、生物质液体燃料、生物质气体燃料和生物质电能几个方面。
1.生物质燃料生物质燃料是指利用生物质材料进行能量转化的燃料，主要包括木柴、木炭、木屑、木粉、木片等，广泛应用于家庭取暖、工业加热、热电联产等方面。
例如中国西南部的某地，传统的冬季取暖方式是采用薪柴烧火，为了改善燃烧的条件和环境卫生，当地政府推广了生物质燃料，并加大了生物质炉具的推广力度，有效地降低了对非可再生能源的依赖度，实现了可持续发展。
新能源发电技术课件：生物质能的利用基础
目录 Contents
5.1.1 光合作用 5.1.2 生物质的主要成分 5.1.3 生物质的分类 5.1.4 我国现有生物质资源 5.1.5 生物质能的利用方式
生物质的分类
林业资源
沼气
农业资源
生物质
固体 废弃物
有机废水
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1 ）林业资源
林业资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括林业主、 副产品及其剩余物 比如：薪柴林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶 和木屑、果皮和果核等。
指采用微生物发酵技术， 将淀粉和纤维素类生物质 转化为燃料乙醇的技术。
指依靠厌氧微生物的协同 作用将生物质转化为甲烷、 二氧化碳、氢气及其他产 物的过程，依据规模大小 可分为小型沼气池技术和 大型的工业厌氧消化技术。
习题与思考题
① 什么是光合作用？光合作用由哪两个阶段组成？简述每个阶段的反应 过程。
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4 ）城市固体废物和畜禽粪便
城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑 业垃圾等固体废物构成，主要用厌氧消化法处理。 畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作 物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便及其与垫草的混合物。
5 ）沼气
② 生物质是由哪些主要成分组成的，每种成分有什么特点？
③ 请简述生物质能的利用方式及每种方式的具体技术。
谢谢！
生物质能的利用基础
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目录 Contents
5.1.1 光合作用 5.1.2 生物质的主要成分 5.1.3 生物质的分类 5.1.4 我国现有生物质资源 5.1.5 生物质能的利用方式
目录 Contents
《太阳能、生物质能和氢能的利用》 讲义
《太阳能、生物质能和氢能的利用》讲义在当今世界，能源问题日益凸显，寻找和利用清洁、可再生的能源成为了人类社会可持续发展的关键。
太阳能、生物质能和氢能作为三种重要的新能源，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
一、太阳能的利用太阳能是地球上最丰富、最清洁的能源之一。
太阳每秒向宇宙空间释放的能量约为 38×10^26 焦耳，其中到达地球的能量虽然仅占其总量的二十亿分之一左右，但仍然相当于全球能源消耗总量的上万倍。
（一）太阳能光伏发电太阳能光伏发电是利用半导体材料的光电效应，将太阳能直接转化为电能的技术。
其基本原理是当光线照射到半导体材料上时，半导体中的电子吸收光子的能量，从价带跃迁到导带，形成自由电子和空穴对。
在电场的作用下，自由电子和空穴分别向正负极移动，从而产生电流。
光伏发电系统通常由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池等组成。
太阳能电池板是核心部件，其效率和成本是影响光伏发电广泛应用的关键因素。
目前，常见的太阳能电池材料有硅、碲化镉、铜铟镓硒等。
随着技术的不断进步，太阳能电池的效率逐渐提高，成本不断降低，光伏发电在全球范围内得到了迅速发展。
（二）太阳能光热利用太阳能光热利用是将太阳能转化为热能加以利用的技术。
常见的应用包括太阳能热水器、太阳能供暖和太阳能热发电等。
太阳能热水器是最为普及的太阳能光热应用之一。
它通过集热器吸收太阳能，将水加热后供家庭使用。
太阳能供暖系统则可以为建筑物提供冬季采暖，减少对传统能源的依赖。
太阳能热发电是通过聚光装置将大面积的阳光汇聚到一个小面积上，产生高温，进而驱动热机发电。
常见的太阳能热发电技术有塔式、槽式和碟式等。
（三）太阳能的优点和挑战太阳能的优点显而易见。
首先，它是一种取之不尽、用之不竭的能源，不会因为使用而枯竭。
其次，太阳能的使用过程中几乎不产生污染物，对环境友好。
然而，太阳能的利用也面临一些挑战。
例如，太阳能的能量密度较低，分布不均匀，受天气和地理位置的影响较大，具有间歇性和不稳定性。
新能源开发与利用之生物质能开发与利用
带来难度
• 风雨雪火等外界因素为保 存带来不利条件
• 可储存运输
• 气化较容易
第二章 生物质能
煤炭 24% 石油 34%
生物质 15% 水电 6% 核能 4%
世界能源状况
第二章 生物质能
天然气 17%
煤炭23.4%
石油26%
发展中国家一次能源使用情况
天然气7.1% 核能0.6% 生物质38.1% 水电5.1%
第二章 生物质能
气化过程 空气气化
产物与组成 低热值气体 锅炉燃料
用途
内燃机燃料 1.区域性工业管道输送燃料 2.合成燃料 在需要气、液、固燃料的 场合下使用
氧气气化
中热值气体 1.中热值气体(12.5~24%) 2.焦油及液态有机物(58~62%) 3.固体炭(17~25%)
热分解
慢速热分解气化
树木枝杈 薪柴（树木） 木材加工的边角余料 薪炭林
第二章 生物质能
2、省柴灶
第二章 生物质能
3、压缩成型技术
湿压成型 料生 物 质 原
干燥
低密度成型块 不炭化 炭化 生物质成型块 成型炭块
热压成型
原料炭化
挤压成型
第二章 生物质能
生物质收集
输送
压缩
切割
粉碎
预压 脱水
加热或黏结剂 保型
基本工作过程一致 原料和气化剂不同，产物不同
第二章 生物质能
煤气发生炉的工作过程
干燥层：燃料中水分蒸发，吸收热量。
100~300℃
干馏层：燃料中挥发份析出，混入燃气中
C CO2 2CO 166297 J H O C CO H 118742 J 2 2 还原层 2 H 2O C CO2 2 H 2 75186 J H O CO CO H 43555 J 2 2 2 C 2 H 2 CH 4
生物质能源技术与利用
生物质能源技术与利用一、前言与背景生物质能源，顾名思义，是指来源于生物质的能源，它涉及到植物、动物及其废弃物等自然界中的有机物质。
生物质能源行业的历史可追溯至远古时期，人类最初便是通过烧柴做饭、取暖。
然而，随着科技进步和社会发展，生物质能源的开发和利用逐渐上升到一个全新的层面。
生物质能源具有可再生、清洁、低碳排放等特点，是替代化石能源的理想选择。
在全球能源结构转型、气候变化问题日益严峻的大背景下，研究生物质能源具有重要意义。
它不仅有助于缓解能源危机，减少温室气体排放，还能促进农业废弃物资源化利用，带动农村经济发展。
二、核心概念与分类2.1 核心概念生物质能源指的是通过植物、动物及其废弃物等生物质资源，通过物理、化学或生物化学过程转换成可利用能源的过程。
2.2 分类与特征2.2.1 直接利用•生物质燃烧：传统生物质能源的直接利用方式，如木材、秸秆燃烧。
•生物质气化：将生物质转化为可燃气体，如合成气、生物燃气。
•生物质发酵：将生物质转化为生物质酒精，如生物质酒精。
2.2.2 生物质转化•生物质转化为生物燃料：如生物质颗粒、生物质油、生物质气。
•生物质转化为生物质电力：通过生物质发电厂将生物质转化为电力。
2.3 应用领域及市场潜力直接利用主要应用于家庭取暖、烹饪等小规模领域；生物质转化则广泛应用于交通燃料、电力和热能的生产。
随着技术的进步，生物质能源的市场潜力巨大，特别是在可再生燃料和绿色能源领域。
2.4 与其他领域的交叉融合生物质能源技术与新能源、环保、化工等领域密切相关，融合发展。
例如，生物质能源技术与新能源汽车产业的融合，推动了生物质燃料在交通领域的应用；与环保产业的融合，促进了生物质能源在减少碳排放方面的作用；与化工产业的融合，推动了生物质能源高值化利用。
三、关键技术及性能原理3.1 关键技术3.1.1 生物质转化技术•热化学转化：通过高温加热、气化、裂解等方式将生物质转化为燃料。
•生物化学转化：利用微生物将生物质转化为生物燃料。
《生物质能的利用》课件
供热
生物质能可用于家庭、工厂和 农业领域的供热，如生物质锅 炉、生物质壁炉等。
燃料
生物质能可以转化为液体燃料 ，如生物柴油和生物乙醇，可 用于替代化石燃料。
工业用途
生物质能还可用于生产化学品 、材料和纤维等工业产品。
02 生物质能的转化技术
生物质能转化技术概述
生物质能转化技术是指将生物质 转化为可利用的能源或化学品的
过程。
生物质能是一种可再生能源，具 有低碳、环保、可持续等优点。
生物质能转化技术的发展对于缓 解能源危机、减少环境污染、促
进可持续发展具有重要意义。
生物质能转化技术的种类
生物质直接燃烧技术
将生物质转化为热能，用于供热和发电 。
生物质液化技术
将生物质经过化学或生物化学转化， 生成可燃液体燃料，如生物柴油、生
生物质能的发展现状
生物质能利用历史
生物质能的应用领域
生物质能利用历史悠久，古代人类就 已开始使用木材等生物质燃料。
生物质能在能源、化工、农业等领域 得到广泛应用，为人类生产和生活提 供重要支持。
现代生物质能发展
随着环保意识的提高和能源需求的增 长，现代生物质能发展迅速，技术不 断进步。
生物质能的发展前景
国际合作与交流
强调未来国际间在生物质能领域的合作与交流的重要性，共同推动全 球生物质能技术的发展和应用。
ห้องสมุดไป่ตู้
01
02
03
替代化石能源
随着化石能源的枯竭和环 境污染的加剧，生物质能 成为替代化石能源的重要 选择。
技术创新
生物质能技术不断创新， 提高转化效率和降低成本 ，为大规模应用提供有力 保障。
农业废弃物利用
《太阳能、生物质能和氢能的利用》 说课稿
《太阳能、生物质能和氢能的利用》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《太阳能、生物质能和氢能的利用》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析本节课选自人教版高中化学选修模块《化学反应原理》。
能源问题是当今社会的热点问题，而太阳能、生物质能和氢能作为重要的清洁能源，对于解决能源危机和环境问题具有重要意义。
通过本节课的学习，学生将了解这三种能源的特点、利用方式以及发展前景，为今后进一步学习能源相关知识和培养可持续发展的观念奠定基础。
二、学情分析学生在之前的学习中已经对化学能与热能、电能的转化有了一定的了解，具备了一定的化学基础知识和分析问题的能力。
但是对于新能源的了解还比较有限，对于能源利用过程中的化学反应原理和技术应用可能存在一定的困难。
因此，在教学过程中，需要注重引导学生从已有的知识出发，通过实验探究、案例分析等方式，帮助学生理解和掌握新知识。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解太阳能、生物质能和氢能的特点和利用方式。
（2）理解太阳能转化为电能、热能的原理，以及生物质能的转化途径。
（3）掌握氢能的制备、储存和利用方法。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和资料分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和信息处理能力。
（2）通过小组讨论和交流，培养学生的合作精神和创新思维能力。
3、情感态度与价值观目标（1）培养学生的能源意识和环保意识，认识到开发和利用清洁能源对于人类可持续发展的重要性。
（2）激发学生学习化学的兴趣，增强学生对科学技术的热爱之情。
四、教学重难点1、教学重点（1）太阳能、生物质能和氢能的利用方式和原理。
（2）氢能的制备和储存方法。
2、教学难点（1）太阳能电池的工作原理。
（2）生物质能的化学转化过程。
五、教法与学法1、教法（1）讲授法：讲解太阳能、生物质能和氢能的相关知识，使学生对其有初步的了解。
2021年咨询工程师继续教育讲义-新能源专业生物质能利用
新能源专业生物质能利用第一课生物质能产业概况生物质是指一切有生命的可以生长的有机体，包括所有的动物、植物和微生物以及由这些有机体派生、排泄和代谢产生的有机质，是地球上存在最广泛的有机物质。
生物质能即以生物质为载体的能量，直接或间接地来源于植物的光合作用，是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量。
它可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是唯一一种可再生的碳源。
现代生物质能主要包括农业废弃物、木材及林业废弃物、水生植物、油料作物、城市及工业有机废弃物、动物粪便。
农作物秸秆和农产品加工剩余物林业“三剩物”及木材加工剩余物畜禽粪便城市生活垃圾城市生活污水工业有机废渣工业有机污水木本及草本能源作物油脂类能源作物含油藻类其他中国国情1. 耕地面积总量为1.22亿公顷，位居世界第三，仅次于美国和印度。
但人均耕地面积约0.1公顷，世界排名在150名之后。
（中国国土面积是丹麦的220倍，人均耕地面积不足丹麦的1/5。
）2. 中国农村2012年人均纯收入约7917元/年。
（世界银行调整后的贫困人口为每年消费456.25美元以下。
人均收入是消费贫困线的2.85倍）（丹麦约4%的人口从事农业生产，可满足1500万人的需求，2/3的农产品用于出口。
中国有8亿农民，2010年农产品净进口额231亿美元）中国生物质能产业发展具有优先性1.原料以剩余物和废弃物为主，处理/利用具有刚性需求。
2.能够提供中国最为短缺的液体燃料。
（2013年石油对外依存度58.1%）3.具有调峰能力。
4.为农民增加收入。
（利用1亿吨农作物秸秆，约可为农民增加收入250亿元，相当于2005年农业税总额。
242亿元）国别丹麦德国中国年份2011 2011 2013生物质发电量比例（%）12 6.3 0.80发电总量（亿千瓦时）334 6400 52451中国是一个十三亿人口的国家，任何一件小事，乘以1,300,000,000，可能成为大事;任何一件大事,除以1,300,000,000，也可能成为一件小事。
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网络教育学院《新能源发电》课程设计
题目：生物质能及其利用
学习中心：
层次：
专业：电气工程及其自动化
年级： 2014 年春季
学号：
学生：
辅导教师：
完成日期： 2014 年 12 月 28 日
生物质能及其利用
总则
生物质能是人类赖以生存的重要能源，在全球整个能源系统中占有重要地位。
生物质能可循环再生，资源分散，环保，可实现资源的综合利用。
一、生物质能发电的发展现状
随着能源和环境问题日益严峻，化石燃料逐渐枯竭，燃烧化石燃料所造成的温室效应和环境污染已经引起了各国政府的高度重视。
生物质能以其可再生、无污染、资源量大、分布广和二氧化碳零排放等优点又重新受到了人们的广泛关注。
近年来，生物质能发电技术在发达国家已受到广泛重视，如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
一些发展中国家，随着经济发展也逐步重视生物质的开发利用，增加生物质能的生产，扩大其应用范围，提高其利用效率。
我国的生物质气化发电技术的研究起步比较早，早在上世纪60年代，我国就开始了生物质气化发电的研究，研制出了样机并进行了初步推广，还曾出口到发展中国家。
目前国内的生物质气化发电项目主要是中小型的气化发电系统，目前在运行的主要有固定床和流化床两种，固定床的机组容量一般都小于200kW，流化床机组目前最大的容量为6MW。
二、生物质能发电技术
1、生物质直接燃烧发电技术
生物质直燃发电就是将生物质直接作为燃料进行燃烧，用于发电或者热电联产。
主要有以下几种：
层燃炉燃烧技术，层燃炉燃烧技术主要以炉排炉为代表，燃料在固定或者移动的炉排上实现燃烧，空气从下方透过炉排供应上部的燃料，燃料处于相对静止的状态，燃料入炉后的燃烧时间可由炉排的移动或者振动来控制，以灰渣落入炉排下或者炉排后端的灰坑为结束。
循环流化床燃烧技术，循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具备很多独特的优点，如燃料适应性广，低温燃烧，燃烧效率高，负荷调节性能好等。
瑞典、丹麦、德国等发达国家在流化床燃用生物质燃料技术方面具有较高的水平。
2、生物质气化发电技术
生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。
它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点，所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。
典型的生物质气化发电工艺流程如图2.1所示
图2.1
气化发电过程包括三个方面：一是生物质气化，把固体生物质转化为气体燃料；二是气体净化，气化出来的燃气都带有一定的杂质，包括灰份、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；
三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电。
气化发电系统的主要设备包括：气化炉、燃气净化系统、风机、储气罐、燃气发电机组、污水处理池、机组循环冷却水池、加料与送料设备等。
3、生物质固体成型技术
我国研发出来的生物质固体成型燃料有颗粒、块状和棒状几种形式，主要用于民用炊事取暖、商用餐饮和洗浴、工业锅炉和发电等。
生物质固体成型设备一般分为螺旋挤压式、活塞冲压式和环模滚压式。
4、生物质液体燃料
利用高粱茎秆、薯类（木薯、甘薯）、甘蔗和农作物秸秆等制取生物燃料乙醇，以及利用菜籽油、棉籽油、乌柏油、木油、茶油和地沟油等原料小规模生产生物柴油。
三、生物质能利用和发展趋势的展望
据专家们预测，在2010-2020年之间的某个时候，全球能源使用格局将开始发生迅速的变化，再生能源技术将以更快的速度代替石化能源。
大约在30年之内，全球所需能源的30%将由农民生产出来；到2050年，以生物质能为重要组成部分的可再生能源，将以相同或低于矿物燃料的价格，提供全球3/5的电力和2/5的直接燃料。
生物能源的开发作为一种工程，包括种植高效转化太阳光能的植物（如一些可以快速生长的树和草类），即能源植物，和对这些植物进行加工转换而生产出电力、气态或液态燃料第二次能源。
能源植物的种植需要开发大量的能源农场、森林农场。
同时能源植物中还含有大量其他化学物质，这些化学物质可用以生产相关化学制品和材料。
所以，生物能源的开发将为经济-能源-环境的循环发展体系带来驱动力，而生物能源植物的种植与加工将推动农村农业和工业的发展。
生物能源的种植、加工、销售和使用体系的建立，不仅降低了生物燃料成本，解决了能源紧张的问题，而且提高了农民种植植物的积极性，促进了荒地、尾矿的开发地，保护了生态环境。
因此，能源植物的开发和利用已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。
四、总结
生物质能是重要的可再生资源，预计到21世纪中后期，世界能源消费的40%将会来自生物质能。
我国有丰富的生物质能资源。
随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的增强，化石能源将逐渐减少，对包括生物质能在内的可再生资源的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。
因此，科学地利用生物质能资源、加强应用基础和应用技术的研究具有十分重要的意义。