典型生物质燃烧特性研究+文献综述(4)
时间:2017-05-10 21:04 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（3）生物质的气化 气化是以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽或氢气作为气化剂，在高温下通过热化学反应将生物质的可燃部分转化为可燃气（主要为一氧化碳、氢气和甲烷以及富氢化合物的混合物，还含有少量的二氧化碳和氮气）。通过气化，原先的固体生物质被转化为更便于使用的气体燃料，可用来供热、加热水蒸汽或直接供给燃气机以生产电能，并且能量转化效率比固态生物质的直接燃烧有较大的提高。气化技术是目前生物质能转化利用技术研究的重要方向之一。 （4）生物质的液化 液化是一个在高温高压条件下进行的生物质热化学转化过程，通过液化可将生物质转化成高热值的液体产物。生物质液化是将固态的大分子有机聚合物转化为液态的小分子有机物的过程。其过程主要是由三个阶段构成：首先是破坏生物质的宏观结构，使其分解为大分子化合物；其次是将大分子链状有机物解聚，使之能被反应介质溶解；最后在高温高压作用下经水解或溶剂解以获得液态小分子有机物。各种生物质由于化学组成不同，在相同反应条件下的液态程度也不同，但各种功能生物质一体化产物的类别则基本相同，主要为生物质粗油和残留物（包括固态和气态）。为了提高液化产量，获得更多生物质粗油，可在反应体系中加入金属碳酸盐等催化剂，或充入氢气或一氧化碳。根据化学加工过程的不同技术路线，液化又可以分为直接液化和间接液化。直接液化通常是把固体生物质在高温和一定温度下与氢气发生加成反应（加氢），与热解相比，直接液化可以生成出屋里稳定性和化学稳定性都较好的产品。间接液化是指将生物质气化得到的合成气（CO+H2），经催化合成为液体燃料（甲醇或二甲醚等）。 （5）生物柴油 酯交换是将植物油与甲醇或乙醇等短链醇在催化剂或者在无催化剂超临界甲醇状态下进行反应，生成生物柴油（脂肪酸甲酯），并获得副产物甘油。生物柴油可以单独使用用以替代柴油，又可以一定的比例与柴油混合使用。除了为公共交通车、卡车等柴油机车提供替代燃料外，又可以为海洋运输业、采矿业、发电厂等具有非移动式内燃机行业提供燃料。 1.2.3 生物质生物转化 生物质的生物转化是利用生物化学过程将生物质原料转变为气态和液态燃料的过程，通常分为厌氧消化技术和发酵生产乙醇工艺技术。 （1）厌氧消化技术 厌氧消化是指富含碳水化合物、蛋白质和脂肪的生物质在厌氧条件下，依靠厌氧微生物的协同作用转化成甲烷、二氧化碳、氢及其它产物的过程。整个转化过程可分为三个步骤：首先将不可溶复合有机物转化成可溶化合物，然后可溶化合物再转化成短链酸与乙醇，最后经各种厌氧菌作用转化成气体（沼气）。一般最后的产物含有50%~80%的甲烷，最典型产物为含65%的甲烷与35%的二氧化碳，热值达20MJ/m3，是一种优良的气体燃料。厌氧消化技术又依据规模的大小设计为小型的沼气池技术和大中型集中的禽畜粪便或者工业有机废水的厌氧消化工艺技术。 （2）发酵乙醇工艺技术 生产乙醇的发酵工艺依据原料的不同分为两类：一类是富含糖类的作用直接发酵转化为乙醇，另一类是以含纤文素的生物质原料做发酵物，必须先将经过酸解转化为可发酵糖分，再经发酵生产乙醇。 自20世纪90年代开始，世界各国在积极减少能源消耗、发掘不可再生能源替代品的同时，把目光投向了可再生生物质能源，并纷纷制定国家战略和采取对策行动。 （1）美国 美国是目前世界上第一大能源生产国和消费国，美国能源部早在1991年就提出了生物质发电计划。如今，在美国利用生物质发电已成为大量工业生产用电的选择，已被用于现存配电系统的基本发电量。美国农业部和能源部联合进行的一份可行性研究报告认为，美国每年来自林地和农业用地的潜在生物质能超过13亿吨，足以满足美国目前运输燃料需求的1/3。目前生物质能占美国能量供给的3%，成为国内最大的可再生能量来源。在美国一次能源消费中，可再生能源占6%，其中生物质占47%。发电能源消耗中可再生能源约占9.1%，其中生物质发电占67%。美国计划2020年使生物质能源和生物质基产品较2000年增加20倍，达到能源总消费量的25%，2050年达到50%。 (责任编辑：qin) |