生物质能源复习要点归纳Word文档下载推荐.docx
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(灰分、N、S含量低,C闭合循环。
)
(2)生物质能蕴藏量巨大、分布广;
(3)可再生;
(4)能量密度低;
(5)重量轻、体积大,运输不便;
(6)易受风雨雪火等外界因素影响,贮存不便;
12、生物质的化学组成
糖类和淀粉主要由葡萄糖单糖或多糖组成。
农作物秸秆的主要化学元素组成:
C:
40~46%;
H:
5~6%;
O:
43~50%;
N:
0.6~1.1%
S:
0.1~0.2%;
灰分:
3~5%;
P:
1.5~2.5%;
K:
11~20%;
薪柴的化学元素组成:
49.5%;
6.5%;
43%;
1%;
﹤1%
此外,生物质中还含有一定量的水分以及Si、Ca、Fe、Al等矿物元素。
13、生物质燃料的热值
高位热值:
1kg生物质完全燃烧所放出的热量;
气化潜热:
水分在燃烧过程中变为蒸汽(燃料中H燃烧时也生成水蒸汽),吸收的热量;
低位热值:
高位热值-气化潜热
计算生物质发热量,一般取低位热值。
14、农作物资源估算是在农作物产量的基础上,以草谷比计算。
15、薪柴资源量估算
(1)森林才伐木和木材加工剩余物,可用作燃料量按原木产量1/3估算;
(2)薪炭林、用材林、防护林、灌木林等按林地面积统计放柴量;
(3)四旁树(田、路、村、河)的剪枝,按树木株数统计;
16、人畜粪便资源
以人口数、畜禽存栏数、年平均排泄量为基础进行估算;
并考虑成幼系数
17、纤维素类生物质资源
纤维素类生物质资源主要由:
纤维素、半纤维素、木质素构成;
植物细胞壁中的纤维素和木质素通过共价键连接成网络结构,纤维素束镶嵌在其中。
18、农作物秸秆
秸秆焚烧:
效率低、环境污染、浪费资源、影响交通;
19、禽畜粪污
我国主要禽畜粪污源为猪、牛、鸡等规模化养殖。
2000年全国畜禽粪便可获得资源实物量为3.2亿吨。
河北、山东、河南、四川等地资源量最多。
近年来,畜禽养殖业逐步向规模化、集约化发展。
全国60%以上的养殖场粪污未经处理直接排放,造成水体、土壤、空气等严重污染,畜禽养殖粪污污染已成为我国第一大污染源!
养殖粪污一般用作肥料,仅西藏、青海、宁夏、内蒙古等地将其风干,作为燃料使用。
采用“厌氧+好氧”技术进行处理,是目前粪污处理的发展方向。
20、城市有机垃圾
2001年我国生活垃圾清运量1.18亿吨,按年增长10%左右计算,至2010年,将达到2.3亿吨。
城市生活垃圾的处理途径:
堆肥、填埋、焚烧、厌氧发酵、发电、养蚯蚓。
21、工业有机废弃物
分为工业有机固废和有机废水两类。
主要来自木材加工、造纸、制糖、粮食加工等,包括木屑、树皮、蔗渣、谷壳等。
22、糖类原料资源
主要用来生产燃料乙醇
研究及应用最多的为甘蔗。
(巴西,美国)
我国甘蔗主要分布在云南、广西、广东,占全国产量90%以上。
甜高粱、甜菜、糖蜜废水也是重要资源。
23、植物的化学能来源于太阳能——取之不尽、用之不竭,环保可再生。
24、能源植物的内容
广义上讲:
光和效率高、生物量大,直接用于提供能源为目的的植物。
通常包括:
速生薪炭林、含糖或淀粉类植物、产油植物,可供发酵或产油的藻类及其他植物等。
25、按植物中主要物质化学类别分:
(1)糖类能源植物;
(2)淀粉类能源植物;
(3)纤维素类能源植物;
(4)油料能源植物;
(5)烃类能源植物;
(续随子、绿玉树等)
26、光合作用
光合作用的初产物为葡萄糖,生物质是初产物及其各类衍生物的总称,包括:
糖类、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪等;
(1)光合作用机理
6CO2+3H2O+太阳能→→C6H6O5+O2→→n(C6H6O5)(生物质)
(2)生物质能原理用则是其逆过程:
n(C6H6O5)(生物质)→→→CO2+H2O+能量
(3)光合效率
最终净光能利用效率不到5%!
27、能源植物的品种改良技术
(1)杂交育种;
(2)物力诱变育种;
离子注入诱变;
太空育种;
物力高压育种;
(3)化学诱变育种;
(4)细胞工程;
(5)基因工程;
28、重要能源植物
(1)甜高粱;
(2)能源甘蔗、能源玉米;
(3)油料植物
草本油料:
大豆、油菜、花生、棉籽、向日葵、芝麻;
木本:
油棕榈、黄连木、油桐、麻风树(小桐子)、桉树、光皮树、油茶、橄榄等;
产油藻类。
(4)石油植物
桉树、大戟科乔木、苏木科油楠属、霍霍巴、马尾松、苦配巴、香槐、黄鼠草等;
(5)草本植物
芒属作物。
(芒草、皇竹草等)
29、薪炭林
(1)薪炭林的类型
a、短轮期平茬采薪型(纯薪型);
3~5年一个轮伐周期;
b、柴薪型;
用材树(1/5)与薪柴树(4/5)混种;
c、薪草型;
林业与畜牧业相结合;
d、薪材经济型;
生产燃料同时兼收果、核、种子、叶等;
如山杏,沙棘等;
e、头木育新型;
路、河、沟、塘边种植萌生力强的乔木,每4~5年砍伐一次,获薪柴及木材;
如桉树、刺槐、铁刀木等;
(2)发展薪炭林的途径
a、人工营造;
b、封山育林;
c、改造残次林;
d、退耕还林;
30、生物质燃料的特点:
(1)含碳量较少;
(2)含氢量稍多;
(3)含氧量多;
(4)密度小。
31、生物质燃料的燃烧过程
强烈的放热化学反应;
燃料、热量和空气供给;
连锁反应过程。
生物质的燃烧过程可以分作:
预热与干燥、挥发分析出燃烧及木炭形成、木炭(固定碳)燃烧等阶段;
C的燃烧,根据O2量的不同,会产生下列2种反应:
C+O2==CO2+408.86kJ
2C+O2==2CO+246.45kJ
当温度较高(超过700℃)时,生成的CO向外扩散,遇O2再燃烧:
2CO+O2==2CO2+570.87kJ
水煤气(生物质气化)反应:
C+2H2O==CO2+2H2C+2H2O==CO+H2C+2H2==CH4
32、产生火焰的燃烧分为两个阶段:
挥发分析出燃烧和固定碳燃烧,前者约占燃烧时间10%,后者占90%;
生物质燃料在燃烧过程种的特点:
(1)温度较低时挥发分分解即非常活跃,空气供应不足易造成黑烟或黄烟;
(2)焦炭燃烧时,强通风会造成黑絮,降低燃烧效率;
(3)焦炭燃烧受到灰分包裹,易有残碳遗留。
(4)燃烧过程空气供给量变化较大,在炉灶中不易解决。
高密度的压缩成型生物质燃料,由于其压缩密实,限制了挥发分逸出速度,加之空气流通有一定的通道而且比较均匀,燃烧过程较为稳定,可以改善燃烧状态。
33、炕连灶的综合热效率
旧式柴灶的热效率一般只有12%左右;
炕连灶的综合热效率一般为45%左右。
34、省柴灶与节柴炉
(1)省柴灶
a、设有灶箅与灰室;
b、设有可关的灶门;
c、燃料离锅底近,吊火高度小(12~16cm);
d、有拦火圈与回烟道;
e、增加灶体保温措施。
(2)节柴炉
通过增加二次进风道,增设附炉膛等措施,炉子效率。
35、旧式炕的改进
一是改变炕洞的形式,让烟气在炕洞中迂回流动;
二是尽可能减少支撑炕面的炕洞中砖的数量。
36、架空炕
37、节能地炕
热效率65%~70%。
38、锅炉燃用的生物质燃料
林业采伐的枝杈、不能成材的树木、木材加工和造纸厂废弃物、稻壳、蔗渣、农作物秸秆等。
39、燃用生物质锅炉的应用
(1)奥地利Arbesthal集中供热系统;
(2)巴西的锅炉燃用生物质发电;
(3)美国宾夕法尼亚州Viking木材发电厂。
40、生物质成型原料主要有:
锯末、木屑、稻壳、秸秆等纤维素类原料;
纤维素类生物质包含:
纤维素、半纤维素、木质素(占植物体成分2/3以上)。
纯纤维素程白色,密度1.5~1.56g/cm3,比热0.32~0.33kJ/(kg·
K);
半纤维素,穿插于纤维素和木质素之间,结构复杂,酸性、加热条件下能发生水解,产物为单糖;
木质素,是一类以苯基丙烷为骨架,具有网状结构的无定形高分子化合物,不同植物木质素含量、组成不尽相同。
木质素不易溶于水及任何有机溶剂,非晶体,没有熔点,70~110℃左右软化,黏合力增加,此;
200~300℃时软化程度加剧,施加一定压力,无需黏结剂,即可得到与挤压模具形状一致的成型燃料。
41、生物质成型的原理
(1)一般植物在10%左右以下含水率时,需施加较大的压力,使其非弹性或黏弹性的纤维分子之间相互缠绕、胶合,进而固化成型;
(2)对于木质素等黏弹性组分含量较高的原料,若温度达到木质素的软化点,则可施加一定的压力,制备成型燃料;
(3)被粉碎的生物质粒子,在外力和黏结剂的作用下,重新组合成具有一定形状的生物质成型块。
42、压缩成型的工艺类型
根据主要工艺特征的差别,可划分为湿压成型、热压成型、炭化成型三种基本类型;
(1)湿压成型
湿压成型燃料块密度较低,设备简单,易操作,但部件磨损较快,烘干费用高,且多数产品燃烧性能较差。
(2)热压成型
热压成型机械主要有:
螺旋挤压成型机、机械(液压)驱动活塞式成型机,如图5-4、图5-5;
(3)炭化成型工艺
首先将生物质原料炭化或部分炭化,然后再加入一定量的黏结剂挤压成型;
若不使用黏结剂,成型燃料容易破损、开裂;
43、生物质成型常用黏结剂
为了使成型块在运输储存和使用时不致破损、开裂,并具有良好的燃烧性能,理想的黏结剂必须能够保证成型块具有足够的强度和抗潮解性,并且在燃烧时不产生烟尘和异味,最好黏结剂本身也可以燃烧。
常用的黏结剂分无机、有机和纤维类三种;
无机的包括:
水泥、黏土、水玻璃等(灰分增大,热值降低);
有机的包括:
焦油、沥青、糖浆(30%)、树脂、淀粉(4%)等,有异味。
纤维类包括:
废纸浆、水解木纤维等工业废弃物。
44、生物质压缩成型及炭化工艺类型
45、生物质压缩成型工艺流程
46、国内外常见的成型机技术主要包括三大类:
螺旋挤压技术、活塞冲压技术、压辊式成型技术。
47、成型生物质燃料的物理特性及燃烧性能
(1)密度
提高几倍乃至几十倍,至1.1~1.4t/m3,形状规则,便于储存运输
(2)热值:
16300~20900kJ/kg;
(3)强度
轴向压缩最大破坏载荷可达几吨至十几吨,横向压缩最大破坏载荷为0.26~0.98t,与生物质原料相比,强度大幅提高。
(4)吸湿性
无论哪种生物质成型燃料都不能直接和水接触,否则会很快膨胀、软化、松散。
(5)燃烧性能
a、成型燃料密度大,从而限制了挥发物的逸出速度
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