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化石能源构建的应用体系

化石能源构建的应用体系. 化石能源的来源. 应用生物质能的前景. 2000 年中国 (%). 来源：美国加州大学 Antonia V. Herzog et al, RENEWABLE ENERGY SOURCES. 什么是生物质？ 包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水几大类 。. 生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用. Melvin Calvin (1911-1997). 葡萄糖.

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化石能源构建的应用体系

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Presentation Transcript

  1. 化石能源构建的应用体系

  2. 化石能源的来源

  3. 应用生物质能的前景 2000年中国(%) 来源：美国加州大学 Antonia V. Herzog et al, RENEWABLE ENERGY SOURCES

  4. 什么是生物质？包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水几大类。什么是生物质？包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水几大类。 生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用

  5. Melvin Calvin (1911-1997) 葡萄糖 叶绿素能在常温下将水分解为氢和氧，植物吸收光能的效率至少为30％，但采用加热水约需2000ºC或通入强电流才能实现水分解。每年照射到地球表面的太阳能只有0.05％能量进行光合作用，所固定的能量相当人类耗能总量的10倍，潜力非常巨大

  6. 生物质主要组成成分 木质素：15～25％ ★ 复杂的芳香结构 ★ 很高的能量含量 高纯度木质素 半纤维素：23～32％ ★ 5碳和6碳糖的高分子聚合物 半纤维素 （竹材提取） 纤维素：38～50％ ★ 葡萄糖高分子聚合物 ★ 优良的生物化学转化原料 纤维素 （竹材提取）

  7. 为什么要开发生物质能源？ 可再生 平衡CO2

  8. 废弃物处理问题 落后的农村，灶头烧秸秆，低效利用 垃圾填埋场土地紧张，环境污染 农村富裕后，不用秸秆，白白烧掉 目前生物质在浪费、 低效利用。提出问题： 垃圾包围城市

  9. 我国每年废弃生物质资源有多少？ 农产品加工废弃物2亿吨 农作物秸秆7亿吨 禽畜粪便26.5亿吨 每年可转化为能源潜力 近期总量：5亿吨标煤 远期总量：10亿吨标煤 能源植物：15亿吨标煤 林业生物质1.4亿吨 城市垃圾1.58亿吨

  10. 利用荒山荒地开发能源植物 荒地种甜高粱

  11. 微藻吸收二氧化碳培养，制油和蛋白质提炼

  12. 美国生物质能的重要地位 美国2010年能耗分布 美国未来可再生能源发电比例预测 资料来源：美国能源部能源信息局 2007年布什提出 “20 in 10 ” 到2017年，替代20％的石油。 美国煤电占50％左右，近期混烧 远期开发生物质先进发电技术

  13. 欧盟生物质能的重要地位 2005年，在可再生能源中，生物质能占63％，占总能耗4％。 2020年，交通能源消耗中生物燃料至少要占10％。

  14. 日本生物质综合战略 2002年12月27日以内阁会议决议的形式公布了《日本生物质综合战略》，由内阁府、农林水产省、文部科学省、国土交通省、环境省共同制订。 • 防止全球变暖； • 循环型社会的形成； • 促进有竞争性的新兴产业的成长； • 搞活农林渔业、农山渔村。 日本的生物质作为能源，可替代15％石油；作为物质资源，可替代全部石油。

  15. 美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发？美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发？

  16. 生物质能开发不能与民争粮、不能与农争地 中国的国情更应走一条循环经济的发展道路

  17. 发电？燃料？ 平衡发展 ？ 穷人必需 富人享受

  18. 生物质能源转化与利用

  19. 生物质原料处理

  20. 提高能量密度 便于储藏运输 家庭壁炉燃料 生物质致密成型 工业锅炉燃料

  21. 秸秆打捆 燃烧秸秆锅炉的发电厂

  22. 生物质直接燃烧

  23. 秸秆发电锅炉 垃圾发电锅炉 颗粒燃料 供热锅炉

  24. 问题讨论 农民问题 环境问题

  25. 生物质热化学转化

  26. 热化学转化 由热引起的化学反应 热解 部分空气 没有空气 过量空气 气化 热解 燃烧 热能 可燃气体(CO+H2) 生物油（快速热解） 生物焦（慢速热解） 燃烧：供热、发电 合成：制油、化工产品

  27. 生物质生物化学转化

  28. 沼气

  29. 秸秆 （纤维类原料） 纤维类物质结构非常复杂，须经酸、蒸汽爆破等预处理，才能有效地降解为可发酵性糖，其主要障碍是酶解成本过高、缺乏经济可行的发酵技术。 燃料乙醇 玉米 （淀粉类原料） 预处理 磨粉 酶 酶 水解 糖化 木质素 甘蔗 （糖类原料） 燃烧发电 发酵 糖类原料可经微生物发酵直接转化为乙醇；淀粉类原料经水洗、粉碎、加压蒸煮等预处理后，加入淀粉酶水解为麦芽糖和葡萄糖，然后加入酵母菌进行发酵制得乙醇。 蒸馏 脱水 燃料乙醇

  30. 生物柴油 采用花生油 发明的柴油机 Rudolph Diesel （1858－1913） 生物柴油汽车 油料作物 原料加工 生物柴油成品 生物柴油化学合成法 用动物或植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或碱性催化剂作用下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油，生产过程中可产生10％左右的副产品甘油。 生物柴油提炼

  31. 美国能源部 可再生能源实验室

  32. 生物精炼 生物质 重复 使用 木制品 旧纸 重复 使用 纸 物质，能源 串联式利用 重复 使用 发电 合成硬质纤维板 气化 油化 液化 燃料电池 生物乙醇 重复 使用 沼气 工业原料 生物柴油 汽车燃料 由生物质制成的塑料 物质，能源 串联式利用 炭化物 炊事，供暖燃料

  33. 木材运输缆车 乙醇生产线 复原山林 能源站 林道 速生杨树场 伐木机器人 藻类 电力 生物燃料汽车 农区现场资源基地 沼气 生物柴油基地 超级联合收割机 生物乙醇 可降解塑料工厂 复原农地 农用可降解塑料 生物质发电厂 2020年 生物质城 沼气管线 山林施肥直升机 沼气发酵基地 堆肥 禽畜养殖区

  34. 二氧化碳资源化及生物质技术 利用排放的CO2，通过光合作用转化为高能量的微藻，同时利用太阳能蒸发水分收集微藻，然后微藻通过气化获得生物燃气，直接用于燃气轮机分布式发电，也可制成交通燃料，实现二氧化碳的循环型能源转化。

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