生物质能工程复习大纲上

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1、生物质能工程复习提纲1、什么是生物质能源？2、什么是新能源和可再生能源？3、生物质能是可再生的。虽然生物质能是人类应用很久的一种古老的能源，但在能源分类中将其划为新 能源。4、生物质：广义上讲，生物质是各种生命体产生或构成生命体的有机质的总称；5、生物质所蕴含的能量称为 生物质能。生物6、百度百科：生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓 质能（Biomass Energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能 量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能

2、源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所 以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。7、生物质能利用技术8、生物质原料类型（1 ）按分布分：水生 和 陆生 生物，及其代谢产物；（2）按原料化学性质分：糖类、淀粉、纤维素、脂类、烃类；（3）按原料来源分：农业生产废弃物、薪柴、农林加工废弃物、人畜粪污、工业有机废弃物、能源植物。9、生物质资源的特点（1） 环境污染小；（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；10、生物质的化学组

3、成糖类和淀粉主要由葡萄糖单糖或多糖组成。11、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。12、 农作物资源估算是在农作物产量的基础上，以草谷比计算。13、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。14、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。Cell vl14ninHcmkvllul16、农

4、作物秸秆：每年6-7亿吨。秸秆焚烧存在的问题：效率低、环境污染、浪费资源、影响交通；17、禽畜粪污我国主要禽畜粪污源为猪、牛、鸡等规模化养殖。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。18、城市有机垃圾2001年我国生活垃圾清运量 1.18亿吨，2002年为1.37亿吨；2010年，达到2.3亿吨，2020年将达 到3.1亿吨。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。19、工业有机废弃物：分为工业有机固废和有机废水

5、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。20、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等。(巴西)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(广西)、甜菜、糖蜜废水也是重要资源。22、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。23、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)24

6、、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t t C6H6O5+O2T t n (C6H6O5 )(生物质)( 2)生物质能原理用则是其逆过程：n (C6H 6O5 )(生物质) t t t CO2+H 2O+ 能量26、重要能源植物( 1)甜高粱；(2) 能源甘蔗、能源玉米；( 3 )油料植物( 4 )石油植物(5) 草本植物27、薪炭林28、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。29、生物质燃料的

7、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。 燃烧的基本类型： 表面燃烧、分解燃烧、蒸发燃烧；生物质的燃烧过程可以分作： 预热与干燥(水分蒸发) 、挥发分析出燃烧(木炭形成)和木炭(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+408.86kJ2C+ O2=2CO+246.45kJ当温度较高(超过 700 C)时，生成的 CO向外扩散，遇 。2再燃烧：2CO+ O 2=2CO2+570.87kJ水煤气(生物质气化)反应：C+2H 2O=CO 2+2H2C+2H 2O=CO+H 2C+2H 2=CH 430、产生火焰的燃烧分为

8、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) 生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。在生物质燃烧过程中，若空气供应不当，挥 发分就会不被燃尽而排出；( 2)含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困难；(3) 挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应；(4) 生物质着火容易，在挥发分燃尽后，燃料剩余物为焦炭，气流运动会将炭粒带入烟道，且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此在固定碳燃烧阶段，气流不宜太强；(5) 不论生物质的来源于草本还是林木，其热解后的组成成分基本一致； ( 6)碱金属和

9、氯腐蚀问题突出。32、省柴灶的特点a、设有灶算与灰室；b、设有可关的灶门；c、燃料离锅底近，吊火高度小(1216cm);d、有拦火圈与回烟道；e、增加灶体保温措施。33、旧式炕的改进(1 )改变炕洞的形式，让烟气在炕洞中迂回流动；(2) 尽可能减少支撑炕面的炕洞中砖的数量。37、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 1.51.56g/cm3，比热0.320.33kJ/ (kgK);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

10、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，70110 C左右软化，黏合力增加，此；200300 C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。38、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

11、状的生物质成型块。39、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)湿压成型生物质原料浸水或喷水加黏结剂、搅拌压缩成型烘干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 )热压成型生物质原料-干燥混合挤压成型A冷却包装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；40、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

12、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。41、生物质压缩成型及炭化工艺类型湿压成型干燥低密度成型块生物质原料42、生物质压缩成型工艺流程生物质收集预压脱水包装储运43、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。44、成型生物质燃料的物理

13、特性及燃烧性能（1）密度提高几倍乃至几十倍，至1.11.4t/m3，形状规则，便于储存运输（2）热值：1630020900kJ/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0.260.98t，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，延长了挥发物的燃烧时间；b、成型燃料质地密实，炭燃烧更加完全充分；c、整个燃烧过程 02的供应趋于平衡，燃烧效率高，过程稳定；45、影响生物质成型燃料制备的主要因素（1）原料含水率过高则加热时产生大量

14、水蒸气，造成表面开裂，严重时产生爆鸣；太低时因水分对木质素具有 软化、塑化的作用，则生物质难以成型。原料含水率对成型的影响，一般在612%。（2）成型温度温度对不同物料成型的影响，木屑240260C，秸秆220260 C;（3）原料种类（4）原料粒度粒径越小，形变越大，越有利于压缩，通常要求原料粒径小于5mm（5）成型压力与模具尺寸46、乙醇的理化性质做燃料是称为燃料乙醇，分子式：C2H5OH，CH2CH3OH，偏酸；无色，透明，易流动，具有独特醇香，辛辣，刺激性强，易挥发，易燃烧，可与水互溶，爆炸极限3.5%18% （体积分数）;相对密度0.79,沸点78.3 C,凝固点-130 C,燃点424 C,高位热值 26780kJ/kg;根据浓度和杂质含量高低，可分为4种类型：1、高纯度乙醇，浓度96.2%，中性，无杂质，国防、电子、试剂；2、精馏乙醇，浓度95.5%，杂质少，国防、化工；3、医药乙醇，浓度95%，杂质少，医药及酒类生产；4、工业乙醇，浓度达到 95%，无其他要求，燃料，稀释剂；47、乙醇的用途1、化学工业：重要的化工品原料，用来制造合成橡胶、冰醋酸、乙醚、有机酸、酯类等；2、国防工业：参与制造炸药、雷汞；3、农业：用于制造农药；4、医药工业：医疗消毒、药剂生产；5、溶剂工业：常用的有机溶剂，广泛用于