生物質熱化學轉換和生物化學轉換陳帆1PPT課件生物質熱化學轉換和生物化學轉換陳帆1PPT課件熱化學轉換直接燃燒生物化學轉換生物質能的利用2PPT課件熱化學轉換直接燃燒生物化學轉換生物質能的利用2PPT課件生物質的熱化學轉換生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下，使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態燃料、液態燃料和化學物質的技術。3PPT課件生物質的熱化學轉換生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下生物質氣化技術與直接燃燒的區別在原理上，氣化和燃燒都是有機物與氧發生反應。其區別在于，燃燒過程中氧氣是足量或者過量的，燃燒后的產物是二氧化碳和水等不可再燃的煙氣，并放出大量的反應熱，即燃燒主要是將生物質的化學能轉化為熱能。而生物質氣化是在一定的條件下，只提供有限氧的情況下使生物質發生不完全燃燒，生成一氧化碳、氫氣和低分子烴類等可燃氣體，即氣化是將化學能的載體由固態轉化為氣態。相比燃燒，氣化反應中放出的熱量小得多，氣化獲得的可燃氣體再燃燒可進一步釋放出其具有的化學能。4PPT課件生物質氣化技術與直接燃燒的區別在原理上，氣化和生物質氣化的歷史生物質氣化技術首次商業化應用可追溯1833年，當時是以木炭作為原料，經過氣化器生產可燃氣，驅動內燃機應用于早期的汽車和農業灌溉機械。第二次世界大戰期間，生物質氣化技術的應用達到了高峰，當時大約有100萬輛以木材或木炭為原料提供能量的車輛運行于世界各地。我國在20世紀50年代，由于面臨著能源匱乏的困難，也采用氣化的方法為汽車提供能量。20世紀70年代，能源危機的出現，重新喚起了人們對生物質氣化技術的興趣。以各種農業廢棄物、林業廢棄物為原料的氣化裝置生產可燃氣，可以作為熱源，或用于發電，或生產化工產品（如甲醇、二甲醚及氨等）。5PPT課件生物質氣化的歷史生物質氣化技術首次商業化應用可追溯1833年種類生物質氣化使用氣化介質空氣氣化氫氣氣化水蒸氣氣化氧氣氣化水蒸氣-氧氣混合氣化不使用氣化介質干餾氣化6PPT課件種類生物質氣化使用氣化介質空氣氣化氫氣氣化水蒸氣氣化氧氣氣化生物質氣化爐生物質氣化爐是氣化反應的主要設備。生物質氣化技術的基本應用方式主要有以下四個方面：供熱、供氣、發電和化學品合成。生物質氣化供熱是指生物質經過氣化爐氣化后，生成的生物質燃氣送各入下一級燃燒器中燃燒，為終端用戶提供熱能。此類系統相對簡單，熱利用率較高。氣化率可達70%以上，熱效率也可達85%。7PPT課件生物質氣化爐生物質氣化爐是氣化反應的主要設備。生物質氣化技術原理不同生物質的反應過程也有差異，常見氣化爐反應可分為氧化層、還原層、裂解層和干燥層。1、氧化反應生物質在氧化層中的主要反應為氧化反應，氣化劑由爐柵的下部導入，經灰渣層吸熱后進入氧化層，在這里通過高溫的碳發生燃燒反應，生成大量的二氧化碳，同時放出熱量，溫度可達1000~1300攝氏度，在氧化層進行的燃燒均為放熱反應，這部分反應熱為還原層的還原反應，物料的咧解及干燥提供了熱源。2、還原反應。在氧化層中生成的二氧化碳和碳與水蒸氣發生還原反應。3、裂解反應區。氧化區及還原區生成的熱氣體在上行過程中經裂解區，將生物質加熱，使在裂解區的生物質進行裂解反應。4、干燥區。經氧化層、還原層及裂解反應區的氣體產物上升至該區，加熱生物質原料，使原料中的水分蒸發，吸收熱量，并降低產生溫度，生物質氣化爐的出口溫度一般為100~300℃氧化區及還原區總稱氣化區，氣化反應主要在這里進行。裂解區和干燥區總稱為燃料準備區。8PPT課件原理不同生物質的反應過程也有差異，常見氣化爐反應可分為氧化層9PPT課件9PPT課件生物質氣化集中供氣生物質氣化集中供氣技術是指氣化爐生產的生物質燃氣，通過相應的配套設備，為居民提供炊事用氣。其基本模式為：以自然村為單元，系統規模為數十戶至數百戶，設置氣化站，鋪設管網，通過管網輸送和分配生物質燃氣到用戶家中。10PPT課件生物質氣化集中供氣生物質氣化集中供氣技術是指氣化爐生產的生物11PPT課件11PPT課件生物質氣化發電生物質氣化發電技術又稱生物質發電系統，簡單地說，就是將各種低熱值固體生物質能源資源（如農林業廢棄物、生活有機垃圾等）通過氣化轉換為生物質燃氣，經凈化、降溫后進入燃氣發電機組發電的技術。12PPT課件生物質氣化發電生物質氣化發電技術又稱生物質發電系統，簡單地說發電方式生物質氣化發電可通過三種途徑實現：生物質氣化產生燃氣作為燃料直接進入燃氣鍋爐生產蒸汽，再驅動蒸汽輪機發電；也可將凈化后的燃氣送給燃氣輪機燃燒發電；還可以將凈化后的燃氣送入內燃機直接發電。在發電和投資規模上，它們分別對應于大規模、中等規模和小規模的發電。在商業上最為成功的生物質氣化內燃發電技術，由于具有裝機容量小、布置靈活、投資少、結構緊湊、技術可靠、運行費用低廉、經濟效益顯著、操作維護簡單和對燃氣質量要求較低等特點，而得到廣泛的推廣與應用。13PPT課件發電方式生物質氣化發電可通過三種途徑實現：生物質氣化產生燃氣生物質氣化發電技術是生物質清潔能源利用的一種重要方式，幾乎不排放任何有害氣體。在我國很多地區普遍存在缺電和電價高的問題，近幾年這一狀況更加嚴重，生物質發電可以在很大程度上解決能源短缺和礦物燃料燃燒發電的環境污染問題。近年來，生物質氣化發電的設備和技術日趨完善，無論是大規模還是小規模均有實際運行的裝置。14PPT課件生物質氣化發電技術是生物質清潔能源利用的一種重要方式，幾乎不生物質熱解生物質熱解（又稱熱裂解或裂解）是指在隔絕空氣或通入少量空氣的條件下，利用熱能切斷生物質大分子中的化學鍵，使之轉變為小分子物質的過程。根據熱解條件和產物的不同，生物質熱解工藝可以分為以下幾種類型：燒炭。將薪炭放置在炭窯或燒炭爐中，通入少量空氣進行熱分解制取木炭的方法，一個操作期一般需要幾天。干餾。將木材原料在干餾釜中隔絕空氣加熱，制取醋酸、甲醇、木焦油抗聚劑、木餾油和木炭等產品的方法。熱解液化。把林業廢料及農副產品在缺氧的情況下中溫（500~650℃）快速加熱，然后迅速降溫使其冷卻為液態生物原油的方法。15PPT課件生物質熱解生物質熱解（又稱熱裂解或裂解）是指在隔絕空氣或通入16PPT課件16PPT課件生物質直接液化生物質直接液化是在較高壓力下的熱化學轉化過程，溫度一般低于快速熱解，熱體產物的高位熱值可達25~30MJ/kg，明顯高于快速熱解液化，但因其技術成本高目前還難以商業化。17PPT課件生物質直接液化生物質直接液化是在較高壓力下的熱化學轉化過程，生物質的生物化學轉換生物質生化轉化是依靠微生物或酶的作用，對生物質進行生物轉化，生產出如乙醇、氫、甲烷等液體或者氣體燃料的技術。主要針對農業生產和加工過程的生物質，如農作物秸稈、畜禽糞便、生活污水、工業有機廢水和其他有機廢棄物等。生物質的生物化學轉換包括有生物質-沼氣轉換和生物質-乙醇轉換等。沼氣轉化是有機物質在厭氧環境中，通過微生物發酵產生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣。乙醇轉換是利用糖質、淀粉和纖維素等原料經發酵制成乙醇。18PPT課件生物質的生物化學轉換生物質生化轉化是依靠微生物或酶的作用，對生物質水解發酵

發酵法采用各種含糖（雙糖）、淀粉（多糖）、纖維素（多縮己糖）的農產品，農林業副產物及野生植物為原料,經過水解（水解——使某一化合物裂解成兩個或多個較簡單化合物的化學過程）、發酵使雙糖、多糖轉化為單糖并進一步轉化為乙醇。19PPT課件生物質水解發酵

發酵法采用各種含糖（雙糖）、淀粉（多糖）、纖發酵原理酒精的發酵過程中，酵母菌進行的是屬于厭氧型發酵，進行著無氧呼吸，發生了復雜的生化反應。從發酵工藝來講，既有發酵醪中的淀粉、糊精被糖化酶作用，水解生成糖類物質的反應；又有發酵醪中的蛋白質在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各種氨基酸的反應。這些水解產物，一部分被酵母細胞吸收合成菌體，另一部分則發酵生成了酒精和二氧化碳。20PPT課件發酵原理酒精的發酵過程中，酵母菌進行的是屬于厭氧型發酵，進行沼氣發酵沼氣發