生物质能介绍与应用课件.ppt
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1、,能源产业政策,生物质能利用发展预测,国内外示范工程举例,典型系统分析,生物质能利用技术,生物质能概述,主要内容,一、生物质能概述,1.世界能源现状:能源危机:据预测,地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和3040年以内耗竭,而天然气按储采量也只能用60年。环境危机: SO2、CO2排放导致大面积酸雨和全球变暖。寻找可再生能源以及清洁能源势在必行!,一、生物质能概述,2.生物质能定义及分类:蕴藏在生物质内的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物体内的能量。,生物质能的定义与范畴,生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下
2、来的能源。,生物质能的定义与范畴,光合作用:绿色植物通过叶绿体,利用可见光中的光能,把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类(通常指葡萄糖),并且释放出氧气的过程。,光合作用的反应式:,6CO2+6H2O,光能,叶绿体,C6H12O6 +6O2,糖(单糖) 淀粉(多糖) 纤维素(糖聚合物),Company Logo,生物质能的定义与范畴,CO2,人类需要的能,生物质的产生和利用循环,H2O,太阳能,C6H12O6,燃烧、分解、气化。,一、生物质能概述,2.生物质能定义及分类:通常包括:木质类:木块、木屑、树皮、树根等;农业废弃物:秸秆、果核、玉米芯等;水生植物:藻类、水葫芦等;油料作物:棉籽、麻籽、
3、乌柏、油桐等;加工废弃物:食品加工厂、屠宰场、纸厂排放的废渣、废液以及城市垃圾;粪便:人及牲畜的粪便,一、生物质能概述,3.生物质能能源特点:总量丰富 能源危机陆地每年生产10001250亿t干生物质,海洋年生产500亿t干生物质,经折算,生物质能源年生产量远远超过了世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。,一、生物质能概述,3.生物质能能源特点:清洁可再生 环境危机生物质燃料能实现温室气体的零排放 。 硫的含量很低, 因此SOx的排放远远低于煤和重油由于生物质燃料热值低且理论燃烧温度低, 因此NOx的生成率相应也较低。,生物质能利用发展预测,国内外示范工程举例,典型系统分析,生物质能利用
4、技术,生物质能概述,主要内容,二、生物质能利用技术,目前, 生物质燃料的利用方式很多。一般可以分为以下三种:固态生物质燃料液态生物质燃料气态生物质燃料,二、生物质能利用技术,固态生物质燃料:1.直接燃烧(农作物秸秆、薪柴、垃圾)通过直接燃烧生物质获得热能是目前生物质能利用的最主要方式。缺陷:利用效率低,5%15%。改进:节能灶炉(25%30%),垃圾焚烧技术中的链条炉排和马丁炉排等循环流化床垃圾锅炉。,二、生物质能利用技术,固态生物质燃料:2.固化成型由于生物质燃料具有能量密度小的特点, 将疏散的、低热值的农林废弃物固态生物质燃料, 如秸秆, 木屑等压制成型或进一步炭化制得所谓“机制木炭”。成
5、型后体积缩小为1/ 6到1/ 8, 热性能优于木材, 和中质混煤相当, 易点火, 便于运输。,二、生物质能利用技术,固态生物质燃料:3.与煤混燃(生物煤)低品位的煤炭和农林产业废弃物(31左右配比) 制成的复合固体燃料, 被称为生物煤。目前泰国、印尼等国投入使用,我国和土耳其等国正在推广。4.与固态氧化剂混合成新型燃料用固态氧化剂取代氧气作为氧化剂,使燃烧过程趋于完全燃烧。,二、生物质能利用技术,液态生物质燃料:以生物质为原料, 制取液体燃料的工艺称生物质液化, 以提高利用效率和扩大应用范围。典型方法有:1.生物质热裂解制燃料油2.生物质液化制醇类燃料3.植物燃料油制生物柴油4.生物质浆体燃料
6、,二、生物质能利用技术,气态生物质燃料:由于气态燃料具有高效率, 低污染等优点,生物质气化技术发展比较快, 在国内外应用广泛, 主要有:1.生物质制沼气2.生物质气化3.生物质制氢,二、生物质能利用技术,气态生物质燃料:1.生物质制沼气人畜粪便和农业有机残余等生物质在厌氧条件下发酵产生沼气燃料, 其主要成分是甲烷(CH4) 和少量的二氧化碳, 残余物为有机肥料。据统计, 全国每年约有255万t 干粪物质用于农村户用沼气池和大中型沼气站的原料,产生13亿m3沼气作民用燃料。,二、生物质能利用技术,气态生物质燃料:2.生物质气化生物质气化是将固态的生物质燃料转化为气体燃料的热化学过程。它也是热解的
7、一种, 主要是在高温下获得。产出的气体中主要含有一氧化碳、氢气和甲烷, 以及少量的二氧化碳和氮气。生物质气化技术被广泛研究和应用于发电和集中供热, 欧盟、美国和巴西等国家的生物质气化技术比较先进, 气化装置比较大, 自动化程度高。,二、生物质能利用技术,气态生物质燃料:3.生物质制氢传统的制氢方法是从化石燃料中制取; 目前, 美国等用氧化还原(REDOX) 技术、压力旋转吸附(PSA) 技术和低温分离等技术从木头中制取氢, 开始阶段是生物质的气化, 得到的氢产品, 冷凝后为液态氢。缺点:设备投资和运行成本昂贵。,二、生物质能利用技术,生物质能源利用的发展阶段第1阶段技术:已经普及的节能灶、小沼
8、气等。 第2阶段技术:处于示范、推广阶段,如厌氧处理粪便和秸秆气化集中供气技术。 第3阶段技术:处于中试阶段的生物质能压制成型及其配套技术。 第4阶段技术:研究中的纤维素原料制取酒精、热化学液化技术、燃气催化制取氢气。,生物质能利用发展预测,国内外示范工程举例,典型系统分析,生物质能利用技术,生物质能概述,主要内容,三.典型系统分析,生物质能发电在国外已有广泛应用,特别是在丹麦,技术成熟。但在我国起步较晚,技术不够成熟。1.生物质燃烧发电技术 直接燃烧发电技术 垃圾发电技术 生物质成型燃烧发电技术2.气化发电技术3.沼气发电技术,三.典型系统分析,生物质能热电联产,三.典型系统分析,生物质能热
9、电联产,1、输料带 2、密封输料仓闸门 3、定量给料单元 4、破碎机 5、防火门6、给料器 7、水冷管 8、振动炉排 9、输渣器 10、燃烧室 11、空气预热器 12、送风机 13、引风机 14、吸入风 15、空气预热 16、已预热的空气 17、给水 18、汽包 19、省煤器 20、过热器(1) 21、过热器(2) 22、过热器(3) 23、给水 24、高压蒸汽 25、布袋除尘器 26、灰处理 27、天然气 28、冷凝器 29、给水罐 30、供热,三.典型系统分析,生物质能热电联产,三.典型系统分析,生物质能热电联产生物质能发电厂与常规燃煤机组的最大区别在燃料供应系统和锅炉燃烧系统。存在问题:
10、1.缺乏核心技术和设备 2.发电运营成本偏高 3.秸秆燃料组织较困难发展建议:1.技术攻关2.价格激励3.财政补贴4.减免税费,三.典型系统分析,农村户用沼气,三.典型系统分析,“四位一体”沼气综合利用,生物质能利用发展预测,国内外生物质能应用现状,典型系统分析,生物质能利用技术,生物质能概述,主要内容,三.国内外生物质能应用现状,生物质能技术的研究与开发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。许多国家都制定了相应的开发研究计划,日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划。巴西:是燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最乙醇大的乙醇开发计划
11、,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50以上。,三.国内外生物质能应用现状,美国:生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达1025兆瓦;纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2OOO万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料;美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。,三.国内外生物质能应用现状,中国:我国可供开发生物质能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤。全国还有约20亿亩宜农、宜林荒山荒地可用于发展能源农业和能源林业。“在十二五期间要将我国非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4,主要污染物排放总量减少810。,
12、三.国内外生物质能应用现状,我国典型的生物质能工程:,三.国内外生物质能应用现状,我国主要生物质能利用技术所处发展阶段,生物质能利用发展预测,国内外示范工程举例,典型系统分析,生物质能利用技术,生物质能概述,主要内容,二、生物质能利用发展预测,高效直接燃烧技术与设备。 和发电技术连用。新技术开发。 城市生活垃圾的开发利用。 能源植物的开发。,生物质能发展“十二五”规划,“十二五”时期是转变能源发展方式、加快能源结构调整的重要阶段,是完成2020年非化石能源发展目标、促进节能减排的关键时期,生物质能面临重要的发展机遇。,发展现状,目前,世界上技术较为成熟、实现规模化开发利用的生物质能利用方式主要
13、包括生物质发电、生物液体燃料、沼气和生物质成型燃料等。生物质发电。到2010年底,全球生物质发电装机容量超过6000万千瓦。欧洲的生物质热电联产已很普遍,能源利用效率高,生物质与煤混燃发电较多,秸秆直接燃烧发电技术、生物质流化床锅炉发电技术已十分成熟。,发展现状,生物液体燃料。随着国际石油市场供应紧张和价格上涨,发展生物燃料乙醇和生物柴油等生物液体燃料已成为替代石油燃料的重要方向。2010年全球生物液体燃料使用量约8000万吨,其中,燃料乙醇6800多万吨,乙醇汽油在巴西、美国已大规模使用,生物柴油在欧洲实现了较大规模的利用。,发展现状,生物质燃气和成型燃料。生物质燃气主要包括沼气和采用热解技
14、术以生物质为原料生产的燃气。到2010年底,德国已建成大型沼气工程6000多处,在瑞典沼气作为车用燃料已形成一定规模。2010年,全世界生物质成型燃料产量超过1500万吨,规模化利用主要集中在欧洲和北美地区,主要用途是作为供热燃料。在瑞典的供热能源中,生物质成型燃料占70左右。,发展经验,目标引导。欧美发达国家提出生物质能发展阶段性目标,一些国家提出了中长期发展目标,美国提出到2020年生物燃料占交通燃料的20,欧盟提出到2020年生物燃料占交通燃料的10。瑞典的目标是到2020年交通实现基本不再使用石油燃料。,发展经验,财政支持。欧美国家主要采取财政补贴、税收优惠等措施支持生物质能发展。德国
15、对沼气发电给予电价补贴。瑞典对使用生物质成型燃料采暖的用户提供资金补贴,美国等国家对燃料乙醇和生物柴油实行减税政策。一些国家制定车用燃料中生物燃料含量的强制性标准,推动生物液体燃料在交通领域的使用。,发展经验,研发支持。欧美国家将现代生物质能技术作为重要的新能源技术,支持科研机构和企业开展生物质能基础研究、技术开发和产业服务体系建设,特别是在新技术试验、示范和推广方面的支持力度很大。,我国生物质资源潜力,我国生物质发展现状,生物质发电。到2010年底,我国生物质发电装机容量550万千瓦,其中农林生物质发电190万千瓦,垃圾发电170万千瓦,蔗渣发电170万千瓦,沼气等其他生物质发电20万千瓦。
16、生物质发电已形成一定规模,年发电量超过200亿千瓦时,相应年消耗农林剩余物约1000万吨,总计增加农民年收入约30亿元。生物质发电技术和设备制造发展较快,已掌握了高温高压生物质发电技术。,我国生物质发展现状,生物液体燃料。到2010年底,以陈化粮和木薯为原料的燃料乙醇年产量超过180万吨,以废弃动植物油脂为原料的生物柴油年产量约50万吨。培育了一批抗逆性强、高产的能源作物新品种,木薯乙醇生产技术基本成熟,甜高粱乙醇技术取得初步突破,纤维素乙醇技术研发取得较大进展,建成了若干小规模试验装置。,我国生物质发展现状,生物质燃气。到2010年底,农村户用沼气保有量超过4000万户,年产沼气约130亿立
17、方米。建成畜禽养殖场沼气工程5万多处,年产沼气约10亿立方米。农村沼气技术不断成熟,产业体系逐步健全,许多地方建立了物业化管理沼气服务体系。生物质气化集中供气技术和工艺不断改进,目前已建成使用的生物质集中供气项目约1000个。,我国生物质发展现状,生物质成型燃料。2010年,生物质成型燃料产量约300万吨,主要用于农村居民和城镇供热锅炉燃料及生物质木炭原料。成型燃料设备能耗显著降低,易损件寿命和可维护性明显提高,成型燃料已初步具备较大规模产业化发展条件。,我国生物质发展现状,指导方针和目标,指导思想深入贯彻落实科学发展观,将生物质能作为促进能源结构调整和可持续发展的重要途径、发展低碳经济和循环
18、经济的重要环节、发展农村经济的重要措施、培育和发展战略性新兴产业的重要内容,加强政府引导和扶持,加快技术创新,发挥市场机制作用,完善政策体系,推进生物质能规模化、专业化、产业化和多元化发展,尽快形成具有较大规模和较高技术水平的新型产业。,指导方针和目标,基本原则统筹兼顾,综合利用。统筹生物质的能源利用与其他用途,充分合理利用生物质资源。积极推进生物质资源的梯级综合利用,发挥生物质能在生产液体燃料、电力、热力等方面的综合效益,实现能源、生态、经济和社会效益的统一。因地制宜,多元发展。综合考虑生物质资源条件、气候差异、农林业生产特点和农村实际情况,以及生物质能利用技术成熟程度和市场发育程度等因素,
19、因地制宜推动生物质气化、成型燃料、发电、液体燃料等多元化发展,加快新型利用方式的产业化进程。,指导方针和目标,自主创新,规模发展。大力推动生物质能利用新技术研究和产业化,以及关键设备的自主化,提高利用和转化效率,提高综合效益。积极推动生物质能规模化发展,建立健全专业化市场化产业化建设管理模式,形成生物质能新型产业。政府扶持,市场推动。加强政策引导和扶持,健全完善政策体系,积极探索生物质能开发利用模式。充分发挥市场机制作用,培育壮大专业化生物质能企业,不断提升生物质能产业的市场竞争力。,发展目标,在“十二五”时期,生物质能发展目标是:到2015年,生物质能产业形成较大规模,在电力、供热、农村生活
20、用能领域初步实现商业化和规模化利用,在交通领域扩大替代石油燃料的规模。生物质能利用技术和重大装备技术能力显著提高,出现一批技术创新能力强、规模较大的新型生物质能企业。形成较为完整的生物质能产业体系,发展目标,到2015年,生物质能年利用量超过5000万吨标准煤。其中,生物质发电装机容量1300万千瓦、年发电量约780亿千瓦时,生物质年供气220亿立方米,生物质成型燃料1000万吨,生物液体燃料500万吨。建成一批生物质能综合利用新技术产业化示范项目。,三、重点任务,(一)加快生物质能规模化开发利用根据各地生物质资源条件和用能特点,加快推广应用技术已基本成熟、具备产业化发展条件或产业化有一定基础
21、的生物质燃气、发电、成型燃料和液体燃料等多元化利用技术,推进生物质能规模化产业化发展,提高生物质能梯级综合利用水平。,1、有序发展生物质发电有序发展农林生物质发电。在秸秆剩余物资源较多、人均耕地面积较大的粮棉主产区,有序发展秸秆直燃发电,提高发电效率;在重点林区和林产品加工集中地区,结合林业生态建设,利用林业三剩物和林产品加工剩余物发展林业生物质直燃发电,结合能源林种植,建设林醇电综合利用工程;在“三北”地区,结合防沙治沙,建设灌木林种植基地,发展沙生灌木平茬剩余物直燃发电及综合利用工程;在甘蔗种植主产区和蔗糖加工集中区推进蔗渣直燃发电。鼓励将生物质发电与纤维素乙醇、生物柴油及生物化工相结合,
22、实现生物质梯级利用。鼓励发展生物质热电联产,提高能源利用效率。到2015年,农林生物质发电装机容量达到800万千瓦。,合理发展垃圾发电,结合城市生态环境保护,选择适宜的生活垃圾、污水处理厂污泥处理及能源利用方式,推进垃圾处理减量化资源化无害化。在人口密集、土地资源紧张的中东部地区城市,合理布局生活垃圾焚烧发电项目。在西部地区采取垃圾填埋方式处理垃圾的城市建设填埋场沼气发电项目。大力推动垃圾发电关键设备和清洁燃烧技术进步。到2015年,城市生活垃圾发电装机容量达到300万千瓦。,积极发展生物质燃气发电。,在农村生物质资源比较丰富、人口密集的乡镇,发展分布式生物质燃气发电;依托大型畜禽养殖场,结合
23、污染治理,建设大型畜禽养殖废弃物沼气发电项目;积极推动造纸、酿酒、印染、皮革等工业有机废水和城市生活污水处理沼气发电。到2015年,沼气发电装机容量达到200万千瓦。到2015年,生物质发电总装机容量达到1300万千瓦,年发电量780亿千瓦时,年替代化石能源2430万吨标准煤。,2、加快发展非粮生物液体燃料,建设非粮能源原料基地。在盐碱地、荒草地、山坡地等未开发宜能荒地较多的地区,根据当地自然条件和作物植物特点,种植甜高粱、木薯、油棕、小桐子等能源作物植物,建设非粮生物液体燃料的原料供应基地。到“十二五”期末,建成油料能源林基地200万公顷。,建设非粮生物液体燃料示范工程,在“十二五”时期,建



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