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1、第五讲第五讲 生物质能发电生物质能发电可再生能源发电技术可再生能源发电技术李进平（水电学院水电站教研室）李进平（水电学院水电站教研室）公共邮箱：公共邮箱：，密码，密码: 123456: 123456生物质能生物质能要 点u生物质的概念u我国生物质资源u生物质能利用方式u生物质能发电原理u生物质能发电发展现状和前景生物质能生物质能3生物质生物质的概念的概念生物质生物质，是指是指有机物有机物中除化石燃料外所有中除化石燃料外所有来源于动、植物和来源于动、植物和微生物的物质微生物的物质，包括动物、植物、微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所包括动物、植物、微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物。有
2、有机物。获取生物质的途径大体上有两种情况：获取生物质的途径大体上有两种情况：一一有机废弃物的回收利用有机废弃物的回收利用一一专门培植作为生物质来源的农林作物专门培植作为生物质来源的农林作物此外，某些光合成微生物也可以形成有用的生物质。此外，某些光合成微生物也可以形成有用的生物质。生物质能生物质能4生物质生物质的概念的概念小知识：小知识：光合作用光合作用生物质能生物质能5农林作物形成的生物质农林作物形成的生物质（1 1）农林作业和加工的废弃物）农林作业和加工的废弃物例如：农作物的例如：农作物的秸秆秸秆，残渣和谷壳残渣和谷壳；林木的林木的残枝、树叶、锯末、果核残枝、树叶、锯末、果核、果壳果壳等。等
3、。（2 2）专门培植的农林作物）专门培植的农林作物例如：例如：白杨等白杨等薪炭林薪炭林树种，桉树等树种，桉树等能源作物能源作物，苜蓿等，苜蓿等草本植物草本植物。 造酒精的造酒精的甜高粱，甜高粱，产糖的产糖的甘蔗，及向日葵等甘蔗，及向日葵等油料作物油料作物。此外，此外，海洋和湖泊海洋和湖泊也提供大量生物质。也提供大量生物质。生物质能生物质能6其它形式的生物质其它形式的生物质（1 1）动物粪便）动物粪便动物粪便是从动物粪便是从植物体转化而来植物体转化而来的，富含有机物，数量也很大。的，富含有机物，数量也很大。发酵释放大量温室气体；若处理不善，还会对水体造成污染。发酵释放大量温室气体；若处理不善，还
4、会对水体造成污染。（2 2）城市垃圾）城市垃圾城市垃圾成分比较复杂，城市垃圾成分比较复杂，居民生活垃圾，办公、服务业垃圾居民生活垃圾，办公、服务业垃圾，部分部分建筑业垃圾建筑业垃圾和和工业有机废弃物工业有机废弃物都含有大量有机物。都含有大量有机物。猜一猜：平均每个家庭每年会产生多少垃圾？猜一猜：平均每个家庭每年会产生多少垃圾？（3 3）有机废水）有机废水工业有机废水和生活污水工业有机废水和生活污水，往往也含有丰富的有机物。，往往也含有丰富的有机物。生物质能生物质能7生物质能及其特点生物质能及其特点生物质能生物质能，指，指蕴藏在生物质中的能量蕴藏在生物质中的能量，是直接或间接地通过光合作用，把是
5、直接或间接地通过光合作用，把太阳能转化为化学能太阳能转化为化学能后固定后固定和贮藏在生物体内。和贮藏在生物体内。每年生成的生物质总量达每年生成的生物质总量达1400140018001800亿吨亿吨，所蕴含的生物质能，所蕴含的生物质能相当于目前相当于目前世界耗能总量的世界耗能总量的1010倍左右倍左右。生物质长期以来为人类提供了最基本的燃料。生物质长期以来为人类提供了最基本的燃料。在不发达地区，生物质能在能源结构中的比例较高，例如在在不发达地区，生物质能在能源结构中的比例较高，例如在非洲有些国家高达非洲有些国家高达60%60%以上。以上。在当今世界能源消费结构中，仅次于煤炭、石油和天然气，在当今
6、世界能源消费结构中，仅次于煤炭、石油和天然气，被称为被称为“第四能源第四能源”。生物质能生物质能8作为一种能源资源，生物质能具有如下特点：作为一种能源资源，生物质能具有如下特点：（1 1）可循环再生）可循环再生（2 2）可存储和运输）可存储和运输（3 3）资源分散）资源分散（4 4）大多来自废物）大多来自废物生物质能及其特点生物质能及其特点麻风树是制造植物麻风树是制造植物柴油的原料之一柴油的原料之一生物质能生物质能9我国的生物质资源我国的生物质资源中国拥有丰富的生物质资源，理论总量有中国拥有丰富的生物质资源，理论总量有50 50 亿吨亿吨左右。左右。（1 1）秸秆等农业生物质）秸秆等农业生物质
7、每年农作物秸秆产量达每年农作物秸秆产量达7 7亿吨亿吨，可作为能源的约有，可作为能源的约有3 3亿吨亿吨。此外，。此外，一些大型米厂每年可收集一些大型米厂每年可收集20002000万吨万吨左右的稻壳。左右的稻壳。（2 2）林木生物质）林木生物质林木生物质林木生物质资源大多分布在我国的主要林区，其中西藏、四资源大多分布在我国的主要林区，其中西藏、四川、云南三省区的蕴藏量越占全国总量的一半。川、云南三省区的蕴藏量越占全国总量的一半。（3 3）禽畜粪便）禽畜粪便主要来源是主要来源是大牲畜和大型畜禽养殖场大牲畜和大型畜禽养殖场，集约化养殖所产生的，集约化养殖所产生的畜禽粪便就有畜禽粪便就有4亿吨左右。
8、主要分布在河南、山东、四川、河亿吨左右。主要分布在河南、山东、四川、河北等养殖业和畜牧业较为发达的地区。北等养殖业和畜牧业较为发达的地区。（4 4）城市垃圾和废水）城市垃圾和废水工业有机废水工业有机废水排放量高达排放量高达2020多亿吨多亿吨( (不含乡镇工业不含乡镇工业) )。每年。每年城城市垃圾市垃圾产量不少于产量不少于1.51.5亿吨亿吨，有机物的含量约为，有机物的含量约为37.5。生物质能生物质能10生物质能的主要分布区在生物质能的主要分布区在西南西南、东北东北、河南河南、山东山东等地。我等地。我国生物质能的分布与常规能源有一定程度的互补，在一次能国生物质能的分布与常规能源有一定程度的
9、互补，在一次能源蕴藏量较低的地区往往有开发生物质能的巨大潜力。源蕴藏量较低的地区往往有开发生物质能的巨大潜力。我国的生物质资源我国的生物质资源生物质能生物质能11生物质能利用的历史生物质能利用的历史自原始农业社会，自原始农业社会，秸秆秸秆和和薪柴薪柴就一直是主要的燃料，这就是就一直是主要的燃料，这就是传统生物质能传统生物质能，有时，有时统称薪炭统称薪炭。18601860年年，薪炭薪炭在世界能源消耗中所占比例仍高达在世界能源消耗中所占比例仍高达73.8% %。随着化石燃料的大量开发利用，薪炭能源的比例逐渐下降。随着化石燃料的大量开发利用，薪炭能源的比例逐渐下降。19731973年年能源危机能源危
10、机的爆发及矿物能源的的爆发及矿物能源的严重污染严重污染，使可再生能，使可再生能源，得到了国际上的广泛重视和发展。源，得到了国际上的广泛重视和发展。更为广泛的生物质来源，更多的生物质能利用方式，逐渐被更为广泛的生物质来源，更多的生物质能利用方式，逐渐被人类发现并普及应用。人类发现并普及应用。专家估计，到专家估计，到2121世纪中叶采用新技术生产的各种生物质替代世纪中叶采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的燃料将占全球总能耗的很大比重很大比重。生物质能生物质能12生物质能利用的形式生物质能利用的形式生物质能利用，主要是将生物质生物质能利用，主要是将生物质转变为转变为可直接利用的可直接利
11、用的热能热能、电能电能和和可存储的燃料可存储的燃料。生物质的生物质的组成与化石燃料大体相同组成与化石燃料大体相同，利用方式也类似。常规，利用方式也类似。常规能源的利用技术无需大改，即可应用于生物质能。能源的利用技术无需大改，即可应用于生物质能。但生物质的种类繁多，各但生物质的种类繁多，各有不同的属性和特点有不同的属性和特点，应用方式也，应用方式也趋于多样，可能远比化石燃料的利用更复杂。趋于多样，可能远比化石燃料的利用更复杂。热化学转换法热化学转换法，获得木炭、焦油、可燃气体等高品位能源产品。，获得木炭、焦油、可燃气体等高品位能源产品。再细分为：高温干馏、热解、生物质液化等方法。再细分为：高温干
12、馏、热解、生物质液化等方法。生物化学转换法生物化学转换法，生物质在微生物作用下生成沼气、酒精等能源，生物质在微生物作用下生成沼气、酒精等能源产品。产品。利用油料植物所产生的利用油料植物所产生的生物油生物油。生物质生物质压制成型压制成型以便集中利用并提高热效率。以便集中利用并提高热效率。生物质能生物质能13生物质能利用的形式生物质能利用的形式生物质能生物质能14固体生物质燃料固体生物质燃料（1 1）生物质直接燃烧）生物质直接燃烧直接燃烧是直接燃烧是最古老、最广泛最古老、最广泛的生物质利用方式。的生物质利用方式。得到的得到的热量热量，可，可直接利用直接利用，也可进行，也可进行后续转换后续转换（如发
13、电）。（如发电）。不过，直接燃烧的不过，直接燃烧的转换效率转换效率往往往往很低很低。与煤炭相比，生物质燃料的特点为：与煤炭相比，生物质燃料的特点为：碳氢化合物受热分解碳氢化合物受热分解挥发分多挥发分多，释放的能量过半；，释放的能量过半；含氧量多，含氧量多，易点燃易点燃，而不需太多氧气供应；，而不需太多氧气供应；密度小，容易充分密度小，容易充分烧尽烧尽，灰渣中，灰渣中残留的碳量小残留的碳量小；含碳量少，含碳量少，能量密度低能量密度低，燃烧时间短；，燃烧时间短；松散松散，体积大，体积大，不便运输不便运输。生物质能生物质能15（2 2）固体成型燃料）固体成型燃料以木质素为黏合剂，将松散的秸秆、树枝和
14、木屑等农林废弃以木质素为黏合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物物挤压成特定形状的固体燃料挤压成特定形状的固体燃料，即，即压缩成型压缩成型。压缩成型可以解决天然生物质压缩成型可以解决天然生物质分布散分布散、密度低密度低、松散蓬松松散蓬松造造成的成的储运困难储运困难、使用不便使用不便等问题。等问题。原料主要是锯末、木屑、稻壳、秸秆等，其中含有纤维素、原料主要是锯末、木屑、稻壳、秸秆等，其中含有纤维素、半纤维素和木质素，占植物成分的半纤维素和木质素，占植物成分的2/32/3以上。以上。固体生物质燃料固体生物质燃料一般将原料粉碎到一定细度后，在一定压力、温度和湿度条一般将原料粉碎到一定细度后，在
15、一定压力、温度和湿度条件下，挤压成件下，挤压成棒状棒状、球状球状、颗粒状颗粒状的固体燃料。的固体燃料。生物质能生物质能16其能源密度其能源密度相当于中等烟煤相当于中等烟煤，热值显著提高，便于储运。，热值显著提高，便于储运。固体生物质燃料固体生物质燃料（2 2）固体成型燃料）固体成型燃料生物质能生物质能17气体燃料的优点包括：气体燃料的优点包括： 既可既可直接燃烧直接燃烧，又能，又能用来驱动用来驱动发动机和涡轮机；发动机和涡轮机； 能量能量转化效率转化效率比生物质直接燃烧比生物质直接燃烧高高； 便于运输便于运输；等等。；等等。（1 1）木煤气）木煤气可燃的生物质在高温条件下经过可燃的生物质在高温
16、条件下经过干燥干燥、干馏热解干馏热解、氧化还原氧化还原等过程后，能产生可燃性混合气体，称为等过程后，能产生可燃性混合气体，称为生物质燃气生物质燃气，俗称，俗称“木煤气木煤气” 。主要成分主要成分有有COCO、H2H2、CH4CH4、CmHnCmHn等可燃气体和等可燃气体和CO2CO2、O2O2、N2 N2 等等不可燃气体及少量水蒸气。另外，还有由多种碳氧化合物组不可燃气体及少量水蒸气。另外，还有由多种碳氧化合物组成的大量成的大量煤焦油煤焦油煤焦油煤焦油。气体生物质燃料气体生物质燃料生物质能生物质能18原料原料多为原木生产及木材加工的残余物、薪柴、农副产物。多为原木生产及木材加工的残余物、薪柴、
17、农副产物。不同的生物质气化所产生的混合气体成分可能稍有差异。不同的生物质气化所产生的混合气体成分可能稍有差异。气体生物质燃料气体生物质燃料（1）木煤气）木煤气目前常用的目前常用的生物质燃气发生器生物质燃气发生器，有，有热裂解装置热裂解装置和和气化炉气化炉。热裂解热裂解是指在隔绝空气或空气不足的不完全燃烧条件下，将是指在隔绝空气或空气不足的不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，将生物质大分子中的化学键切断，使其分生物质原料加热，将生物质大分子中的化学键切断，使其分解为分子量较低的解为分子量较低的CO2CO2、H2H2、CH4CH4等可燃气体。等可燃气体。气化炉气化炉原理：将原料送入炉内，加燃料后点
18、燃，同时通过进原理：将原料送入炉内，加燃料后点燃，同时通过进气口向炉内鼓风，通过一系列氧化还原反应形成煤气。气口向炉内鼓风，通过一系列氧化还原反应形成煤气。生物煤气中生物煤气中可燃气体所占比例较低可燃气体所占比例较低，热值较低热值较低。生物质能生物质能19人畜粪便、农林废弃物、有机废水等，在人畜粪便、农林废弃物、有机废水等，在密封装置密封装置中利用中利用特定特定微生物微生物分解代谢，能产生分解代谢，能产生可燃的混合气体可燃的混合气体，称为，称为沼气沼气。主要成分主要成分是是甲烷甲烷(CH4)(CH4)，通常体积占通常体积占60%60%70%70%。甲烷的发热值很高，完全燃烧时仅生成甲烷的发热值
19、很高，完全燃烧时仅生成COCO2 2和和H H2 2O O，并释放热能，并释放热能，是一种清洁燃料。是一种清洁燃料。1m1m3 3 沼气沼气的含热量相当于的含热量相当于0 0.8kg8kg标准煤标准煤。气体生物质燃料气体生物质燃料（2）沼气）沼气生物质能生物质能20利用微生物代谢作用来生产产品的工艺过程称为利用微生物代谢作用来生产产品的工艺过程称为发酵发酵。沼气发酵沼气发酵又称为又称为厌氧消化厌氧消化，有机物质在一定的水分、温度和，有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过多种微生物的分解代谢，最终形成甲烷和厌氧条件下，通过多种微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体。二氧化碳等
20、混合性气体。气体生物质燃料气体生物质燃料（2）沼气）沼气沼气池必须符合多种条件（沼气池必须符合多种条件（微生物生存、繁殖微生物生存、繁殖）：）：沼气池要密闭。沼气池要密闭。维持维持20204040。要有充足的养分。要有充足的养分。发酵原料要含适量水。发酵原料要含适量水。pHpH值一般控制在值一般控制在7 78.58.5。生物质能生物质能21气体生物质燃料气体生物质燃料（2）沼气）沼气中国农村推广的沼气池多为中国农村推广的沼气池多为水压式沼气池。水压式沼气池。截至截至20062006年底年底，全国农村约有，全国农村约有22002200多万户多万户农村家庭已经利用农村家庭已经利用上了沼气能源。上了
21、沼气能源。尤其是在西部地区，发展更快。沼气发酵技尤其是在西部地区，发展更快。沼气发酵技术对工厂废水、城市生活垃圾、农业废弃物等有非常好的处术对工厂废水、城市生活垃圾、农业废弃物等有非常好的处理效果，有积极的环保意义。理效果，有积极的环保意义。生物质能生物质能22主要包括主要包括燃料乙醇、植物油、生物柴油燃料乙醇、植物油、生物柴油等，都可以直接代替等，都可以直接代替柴油、汽油等由常规液体燃料。柴油、汽油等由常规液体燃料。生成途径有生成途径有热裂解热裂解 和和直接液化法直接液化法等。等。固态生物质经一系列化学加工过程，转化成液体燃料，称为固态生物质经一系列化学加工过程，转化成液体燃料，称为生物质的
22、直接液化生物质的直接液化。直接液化得到的产品，物理稳定性和化学稳定性都更好。直接液化得到的产品，物理稳定性和化学稳定性都更好。液体生物质燃料液体生物质燃料生物质能生物质能23乙醇俗称乙醇俗称酒精酒精，进一步脱水进一步脱水（含量高于（含量高于99.6%99.6%）再加适量的变）再加适量的变性剂即可制成性剂即可制成燃料乙醇燃料乙醇。主要原料：主要原料：淀粉质原料，淀粉质原料，甘薯、土豆、玉米、木薯等；甘薯、土豆、玉米、木薯等；糖质原料糖质原料，如甜菜、甜高粱、甘蔗等；，如甜菜、甜高粱、甘蔗等；纤维素原料纤维素原料，例如农作物秸秆、林木加工残余等。，例如农作物秸秆、林木加工残余等。工业上玉米制造酒精
23、的流程是：工业上玉米制造酒精的流程是： 玉米玉米粉碎粉碎蒸煮（糊化）蒸煮（糊化）糖化（加糖化酶）糖化（加糖化酶）发酵（加酵母菌种）发酵（加酵母菌种）蒸馏塔（蒸馏）蒸馏塔（蒸馏）精馏塔精馏塔（精馏）（精馏）酒精酒精液体生物质燃料液体生物质燃料（1）燃料乙醇）燃料乙醇生物质能生物质能24每千克每千克乙醇完全燃烧时能产生乙醇完全燃烧时能产生30MJ30MJ左右的热量，是一种优质左右的热量，是一种优质的液体燃料。的液体燃料。燃料乙醇的燃料乙醇的生产成本与汽油和柴油大致相当生产成本与汽油和柴油大致相当，产生的环境污，产生的环境污染却少得多。染却少得多。经过适当加工，还可再制成经过适当加工，还可再制成乙醇
24、汽油乙醇汽油等用途广泛的工业燃料。等用途广泛的工业燃料。液体生物质燃料液体生物质燃料（1）燃料乙醇）燃料乙醇世界之最：世界之最：最大的生物质燃料乙醇生产系统最大的生物质燃料乙醇生产系统利用植物原料生产乙醇产品利用植物原料生产乙醇产品最早最早的国家（的国家（俄罗斯俄罗斯）。）。乙醇燃料开发利用乙醇燃料开发利用最有特色最有特色的国家的国家（巴西巴西） 。美国美国汽车用油添加乙醇的也很高。汽车用油添加乙醇的也很高。广西中粮生物质能源有限公司（发展困境）广西中粮生物质能源有限公司（发展困境）生物质能生物质能25利用含油植物的利用含油植物的果实、叶、茎果实、叶、茎，经经压榨、提取、萃取压榨、提取、萃取和
25、和精炼精炼等等处理得到的油料。处理得到的油料。发热量一般可达发热量一般可达3739MJ/kgkg，比柴油稍小。，比柴油稍小。单独使用或与柴油混合，单独使用或与柴油混合，植物油都可在柴油机里直接燃烧植物油都可在柴油机里直接燃烧。不。不过直接燃烧会在汽缸中留下未烧完的碳。过直接燃烧会在汽缸中留下未烧完的碳。液体生物质燃料液体生物质燃料（2）植物油）植物油生物质能生物质能26来自生物质的来自生物质的原料油原料油经一系列经一系列加工处理加工处理制成的制成的液体燃料液体燃料。原料原料包括植物油脂、动物油酯、废弃食用油等。包括植物油脂、动物油酯、废弃食用油等。生产主要以生产主要以化学法化学法为主，即原料油
26、与甲醇或乙醇在酸、碱或为主，即原料油与甲醇或乙醇在酸、碱或生物酶等催化剂作用下进行酯交换反应。生物酶等催化剂作用下进行酯交换反应。性质与常规柴油相近性质与常规柴油相近，是汽油、柴油的优质代用燃料。也可，是汽油、柴油的优质代用燃料。也可按一定比例与柴油混合使用。按一定比例与柴油混合使用。液体生物质燃料液体生物质燃料（3）生物柴油）生物柴油生物质能生物质能27生物质发电的基本原理生物质发电的基本原理生物质发电生物质发电是利用生物质是利用生物质直接燃烧直接燃烧或或转化为某种燃料后燃烧转化为某种燃料后燃烧所产生的热量发电。所产生的热量发电。生物质发电的流程生物质发电的流程，大致分两个阶段：，大致分两个
27、阶段：（1 1）一般先把各种可利用的生物原料收集起来，通过一）一般先把各种可利用的生物原料收集起来，通过一定程序的定程序的加工处理加工处理，转变为可以高效燃烧的燃料；，转变为可以高效燃烧的燃料；（2 2）再把燃料送入）再把燃料送入锅炉中燃烧锅炉中燃烧，产生高温高压蒸汽，驱，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发出电能。动汽轮发电机组发出电能。u生物质能发电的发电环节与常规火力发电是一样的，所用生物质能发电的发电环节与常规火力发电是一样的，所用的设备也没有本质区别。的设备也没有本质区别。生物质能生物质能28生物质能发电的生物质能发电的特殊性特殊性在于在于燃料的准备燃料的准备。一般要对生物质进。一般
28、要对生物质进行一定的行一定的预处理预处理，如烘干、压缩、成型等。，如烘干、压缩、成型等。不采用直接燃烧方式的不采用直接燃烧方式的，还需要通过特殊的工艺流程，实现，还需要通过特殊的工艺流程，实现生物质原料到气态或液态生物质原料到气态或液态燃料的转换燃料的转换。生物质发电涉及生物质发电涉及原料的收集、打包、运输、贮存、预处理、原料的收集、打包、运输、贮存、预处理、燃料制备、燃烧过程的控制、灰渣利用燃料制备、燃烧过程的控制、灰渣利用等诸多环节。等诸多环节。生物质发电的基本原理生物质发电的基本原理生物质能发电的同时，常常还可实现资源的生物质能发电的同时，常常还可实现资源的综合利用综合利用。如。如余余热
29、热、灰渣灰渣，等等。，等等。生物质能生物质能29生物质能发电具有如下特点：生物质能发电具有如下特点：（1 1）适于分散建设、就地利用）适于分散建设、就地利用（2 2）技术基础较好、建设容易）技术基础较好、建设容易（3 3）碳排放比化石燃料少）碳排放比化石燃料少（4 4）变废为宝，更加环保）变废为宝，更加环保生物质发电的特点生物质发电的特点发展生物质能发电，也有一些问题发展生物质能发电，也有一些问题需要注意需要注意：（1 1）转化设备必须安全可靠。）转化设备必须安全可靠。（2 2）能源作物需要占用大量土地）能源作物需要占用大量土地生物质能生物质能30生物质发电生物质发电起源于起源于1970s19
30、70s年代。年代。19881988年年，丹麦（，丹麦（BMEBME公司）公司）诞生世界上诞生世界上第一座秸秆生物燃烧发第一座秸秆生物燃烧发电厂电厂。19921992年，年，英国第一家英国第一家利用动物利用动物粪便粪便的电厂建成。的电厂建成。生物质发电的发展状况生物质发电的发展状况20002000年，欧盟年，欧盟1515国国电力的电力的1.5%1.5%来自生物质能。来自生物质能。生物质发电产业保持持续稳定的增长，主要集中在发达国家，生物质发电产业保持持续稳定的增长，主要集中在发达国家，但但印度、巴西印度、巴西和和东南亚东南亚等发展中国家也积极研发或者引进技等发展中国家也积极研发或者引进技术建设生
31、物质直燃发电项目。术建设生物质直燃发电项目。生物质能生物质能3120042004年年，世界生物质发电，世界生物质发电装机已达装机已达39003900万千瓦万千瓦，是风电、光，是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。电、地热等可再生能源发电量的总和。生物质发电的发展状况生物质发电的发展状况欧盟及美国等众多国家已将其列入重点发展及扶植项目。欧盟及美国等众多国家已将其列入重点发展及扶植项目。欧欧盟盟计计划划到到20102010年年底底，生生物物质质能能利利用用量量比比20032003年年翻翻一一番番。截截止到止到20102010年，生物质能发电总装机达到年，生物质能发电总装机达到35GW35GW
32、，其中美国有，其中美国有7GW7GW。生物质能生物质能32u作为农业大国，我国对生物质能发电也极为重视。作为农业大国，我国对生物质能发电也极为重视。u20032003年以来，国家先后核准了若干年以来，国家先后核准了若干秸秆发电示范项目秸秆发电示范项目。u截至截至20102010年底，国家和各省发改委已核准生物质发电项目年底，国家和各省发改委已核准生物质发电项目100100余个，总装机规模余个，总装机规模550550万万千瓦，到千瓦，到20152015年增加为年增加为13001300万千万千瓦瓦。具体包括农林生物质发电将达。具体包括农林生物质发电将达800800万千瓦，沼气发电将达万千瓦，沼气发
33、电将达200200万千瓦，垃圾焚烧发电将达万千瓦，垃圾焚烧发电将达300300万千瓦。万千瓦。u可再生能源中长期发展规划可再生能源中长期发展规划确定的发展目标，到确定的发展目标，到20202020年生物质发电装机年生物质发电装机30003000万千瓦，生物质发电厂达到万千瓦，生物质发电厂达到300300个个。u总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。生物质发电的发展状况生物质发电的发展状况生物质能生物质能33u直接燃烧发电直接燃烧发电，即直接利用处理过的生物质为燃料，即直接利用处理过的生物质为燃料( (而不转而不转换换) ) ，燃烧所释放的热
34、量在锅炉中生产高压过热蒸汽，通过，燃烧所释放的热量在锅炉中生产高压过热蒸汽，通过汽轮机膨胀做功汽轮机膨胀做功。u直接燃烧发电直接燃烧发电原理和发电过程与常规火电一样，所用的设原理和发电过程与常规火电一样，所用的设备也没本质区别。备也没本质区别。u常见常见原料原料是秸秆、薪炭木材和其它农林废弃物。是秸秆、薪炭木材和其它农林废弃物。u设备设备投资较高投资较高，效率较低，将来也很难有明显改善。，效率较低，将来也很难有明显改善。u为提高热效率，可以考虑采取各种回热、再热措施和联合为提高热效率，可以考虑采取各种回热、再热措施和联合循环方式。循环方式。直接燃烧发电直接燃烧发电生物质能生物质能34美国美国在
35、直接燃烧发电方面处于在直接燃烧发电方面处于世界领先世界领先地位。地位。巴西巴西有有独特的生物质燃烧技术独特的生物质燃烧技术，已有，已有近百年的历史近百年的历史。世界之最：世界之最：最早发展秸秆燃烧发电的国家，最早发展秸秆燃烧发电的国家，l988l988年丹麦诞生了世界上年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂；丹麦第一座秸秆生物燃烧发电厂；丹麦BWEBWE公司率先研发的秸公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍是世界最高水平秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。的保持者。最大的秸秆发电厂，最大的秸秆发电厂，英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前英国坎贝斯的生物质能
36、发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.83.8万万kWkW。直接燃烧发电直接燃烧发电生物质能生物质能35我国我国每年废弃的农作物秸秆约有每年废弃的农作物秸秆约有1 1亿吨。亿吨。如将这些秸秆用于发电，相当于一个如将这些秸秆用于发电，相当于一个“三峡三峡”的发电量。的发电量。截至截至20072007年底年底，建成投产的生物质直燃发电项目超过，建成投产的生物质直燃发电项目超过1515个个，在建项目在建项目3030多个多个。直接燃烧发电直接燃烧发电中国之最：中国之最：第一个具有自主知识产权的秸秆发电项目，第一个具有自主知识产权的秸秆发电项目，江苏宿迁秸江苏宿
37、迁秸秆发电项目，总投资秆发电项目，总投资2.482.48亿元亿元, ,每年可燃烧秸秆每年可燃烧秸秆1717万至万至2020万吨万吨, ,节约标准煤节约标准煤9.89.8万吨万吨, ,外供电力外供电力1.321.32亿千瓦时亿千瓦时, ,可可为当地农民增收为当地农民增收50005000多万元多万元；最大的生物质直燃发电机组，最大的生物质直燃发电机组，河北晋州（河北晋州（1 125MW25MW）。生物质能生物质能36直接燃烧发电直接燃烧发电生物质能生物质能37生物质能生物质能38生物质能生物质能39沼气发电沼气发电就是就是以沼气为燃料以沼气为燃料实现的实现的热动力发电热动力发电。沼气发电沼气发电发
38、动机排出的余热发动机排出的余热约占燃烧热量的约占燃烧热量的1/4，由废气热交换器回收，由废气热交换器回收用于消化池升温或采暖，用于消化池升温或采暖，能量利用率能量利用率可达可达6060以上以上。沼气发电的沼气发电的规模规模，50kW50kW以下以下小型，小型，5050500kW500kW中型，中型，500kW500kW以上以上大型。大型。生物质能生物质能40沼气发电沼气发电始于始于1970s年代初期年代初期。美国美国有许多成熟的技术和工程，处于有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平世界领先水平。欧洲欧洲单机容量可单机容量可2MW2MW，每方填埋沼气的发电量接近，每方填埋沼气的发电量接近2 2
39、度。度。沼气发电在沼气发电在我国我国也受到重视。目前也受到重视。目前0.8kW5MW 的沼气发电的沼气发电机组均已投产。机组均已投产。沼气发电沼气发电世界之最世界之最和和中国之最：中国之最：世界最大的垃圾沼气发电厂，世界最大的垃圾沼气发电厂，韩国首尔沼气发电韩国首尔沼气发电50MW50MW；中国第一个垃圾沼气发电厂，中国第一个垃圾沼气发电厂，浙江杭州天子岭沼气发电浙江杭州天子岭沼气发电；世界最大的禽畜沼气发电厂，世界最大的禽畜沼气发电厂，内蒙古蒙牛沼气发电内蒙古蒙牛沼气发电；全球大型沼气发电示范工程，全球大型沼气发电示范工程，北京延庆县张山营镇德青北京延庆县张山营镇德青源沼气发电源沼气发电。生
40、物质能生物质能41垃圾发电垃圾发电主要是主要是从有机物废物中获取热量从有机物废物中获取热量用于发电。用于发电。u从垃圾中获取热量主要有两种方式：从垃圾中获取热量主要有两种方式：一是垃圾经分类处理后，直接在特制一是垃圾经分类处理后，直接在特制焚烧炉内燃烧焚烧炉内燃烧；一是填埋垃圾在密闭环境中发酵产生沼气，再一是填埋垃圾在密闭环境中发酵产生沼气，再燃烧沼气燃烧沼气。u垃圾沼气发电的效率非常低，但发电成本低廉，仍然很有垃圾沼气发电的效率非常低，但发电成本低廉，仍然很有开发价值。开发价值。小知识：小知识：垃圾的成分和发热量垃圾的成分和发热量垃圾发电垃圾发电国内垃圾以厨房垃圾为主，含水量高达国内垃圾以厨
41、房垃圾为主，含水量高达60%60%，每公斤燃，每公斤燃烧产生的热值为烧产生的热值为900-1000900-1000千卡，不及国外的千卡，不及国外的1/31/3生物质能生物质能42u垃圾焚烧垃圾焚烧，可使其，可使其体积和重量大幅度减小体积和重量大幅度减小（容量减少（容量减少90%90%，质量减轻质量减轻75%75%），并，并转换为无害物质转换为无害物质。u垃圾焚烧发电垃圾焚烧发电，是处理垃圾，是处理垃圾最快捷最快捷和和最有效最有效的技术方法，的技术方法，近年来在国内外得到了广泛应用。近年来在国内外得到了广泛应用。u这种方式从原理上看似容易，实际生产流程并不简单。这种方式从原理上看似容易，实际生产
42、流程并不简单。u首先要对垃圾进行首先要对垃圾进行质量控制质量控制，这是，这是垃圾焚烧的关键垃圾焚烧的关键。一般。一般都要经过较为严格的分选。都要经过较为严格的分选。垃圾发电垃圾发电需要利用特殊的需要利用特殊的垃圾焚烧设备垃圾焚烧设备，也可以，也可以焚烧与发酵并用焚烧与发酵并用。生物质能生物质能43从从1970s1970s起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。行发电。垃圾发电垃圾发电u我国生活垃圾处理技术起步较晚，近年来也迅速发展。我国生活垃圾处理技术起步较晚，近年来也迅速发展。u自自19851985年年以来，先后在深圳、珠海、杭州、
43、上海、绍兴等以来，先后在深圳、珠海、杭州、上海、绍兴等多个城市建成了垃圾焚烧发电厂。多个城市建成了垃圾焚烧发电厂。u截至截至20072007年底年底，已建成，已建成5050座垃圾焚烧电厂，还有座垃圾焚烧电厂，还有2525座在建。座在建。世界之最世界之最和和中国之最：中国之最：世界最大的垃圾焚烧发电厂，世界最大的垃圾焚烧发电厂，新加坡大士南垃圾焚烧发新加坡大士南垃圾焚烧发电厂，广州李坑生活垃圾焚烧发电厂二期电厂，广州李坑生活垃圾焚烧发电厂二期；中国第一个垃圾焚烧发电厂，中国第一个垃圾焚烧发电厂，19881988年深圳垃圾发电厂年深圳垃圾发电厂；中国第一个国产化的垃圾焚烧发电厂，中国第一个国产化的
44、垃圾焚烧发电厂，浙江绍兴浙江绍兴。生物质能生物质能44生物质燃气发电生物质燃气发电，就是将，就是将生物质生物质先转换为先转换为可燃气体可燃气体，再利用，再利用这些可燃这些可燃气体燃烧气体燃烧所释放的所释放的热量发电热量发电。关键设备是关键设备是气化炉（或热裂解装置），气化炉（或热裂解装置），生物质燃气产生后，生物质燃气产生后，发电过程和常规火电以及沼气发电就没有本质区别了。发电过程和常规火电以及沼气发电就没有本质区别了。生物质燃气发电生物质燃气发电生物质能生物质能45典型的能源植物典型的能源植物薪炭树种薪炭树种为了集中地获取大量生物质，还可为了集中地获取大量生物质，还可专门培植经济价值较高的专
45、门培植经济价值较高的能源作物能源作物。比较优良的薪炭树种比较优良的薪炭树种，例如：，例如：原产中美洲的原产中美洲的新银合欢树新银合欢树；印、缅、泰，云南等地的印、缅、泰，云南等地的铁刀木铁刀木；美、澳常见的美、澳常见的桉树桉树；生物质能生物质能46典型的能源植物典型的能源植物薪炭树种薪炭树种( (一一) )三尖杉科三尖杉科: :粗榧粗榧, ,本地称岩杉。本地称岩杉。( (二二) )松科松科: :马尾松、油松、云南松、华山松、马尾松、油松、云南松、华山松、湿地松、云杉、鄂西冷杉、铁坚杉湿地松、云杉、鄂西冷杉、铁坚杉( (又名篦子又名篦子松松) )、罗汉松。、罗汉松。( (三三) )杉科杉科: :
46、杉木、柳杉、水杉。杉木、柳杉、水杉。( (四四) )柏科柏科: :柏木、侧柏、扁柏、刺柏柏木、侧柏、扁柏、刺柏( (又名园又名园柏柏) )。( (五五) )木兰科木兰科 鹅掌楸鹅掌楸( (仅六河、界岭乡少量天仅六河、界岭乡少量天然生长然生长, ,当地称葛藤楸当地称葛藤楸) )、水青树。、水青树。( (六六) )樟科樟科: :大叶楠、桢楠、黑壳楠。大叶楠、桢楠、黑壳楠。( (七七) )金缕梅科金缕梅科: :枫香枫香( (又名枫树又名枫树) )。( (八八) )悬铃木科悬铃木科: :法国梧桐。法国梧桐。( (九九) )苦木科苦木科: :樗树樗树( (又名臭椿又名臭椿) )、香椿。、香椿。( (十十
47、) )槭树科槭树科: :水色树、青皮槭水色树、青皮槭, ,青榨树。青榨树。( (十一十一) )七叶树科七叶树科: :七叶树七叶树( (又名猴板栗又名猴板栗) )。( (十二十二) )椴树科椴树科: :椴树椴树( (又名椴皮树又名椴皮树) )、桐梧、桐梧( (又又名青桐、桐麻树名青桐、桐麻树) )。 ( (十三十三) )大风子科大风子科: :柞木柞木( (蒙子树蒙子树) )。( (十四十四) )杨柳科杨柳科: :加杨、北京杨、箭杆杨、银白杨、山杨、加杨、北京杨、箭杆杨、银白杨、山杨、旱杨旱杨( (又名旱柳又名旱柳) )、水柳。、水柳。( (十五十五) )胡桃科胡桃科: :枫杨枫杨( (又名麻柳又
48、名麻柳) )。( (十六十六) )桦木科桦木科: :红桦、棘皮桦、红桦、棘皮桦、 桦木桦木( (本地称桦角树本地称桦角树) )、楦木楦木( (本地称水青本地称水青) )、金榆、鹅耳栎、金榆、鹅耳栎、( (十七十七) )壳斗科壳斗科: :槲栎槲栎( (又名槲栎头又名槲栎头) )、麻栎、麻栎( (本地称花栎树、本地称花栎树、大橡子树大橡子树) )、栓皮栎、青、栓皮栎、青( (又名稠树又名稠树) ) 、甜槠、蒙古栎。、甜槠、蒙古栎。( (十八十八) )楝科楝科: :苦楝。苦楝。( (十九十九) )榆科榆科: :白榆、黑弹树、大叶朴、青檀。白榆、黑弹树、大叶朴、青檀。( (二十二十) )蝶形科蝶形科:
49、 :刺槐刺槐( (又名洋槐又名洋槐) )、槐树。、槐树。( (二十一二十一) )桃金娘科桃金娘科: :大叶桉、小叶桉。系大叶桉、小叶桉。系6060年代自四川引年代自四川引入入, ,因气候不适因气候不适, ,成活很少。成活很少。( (二十二二十二) )五加科五加科: :刺楸、楤木。刺楸、楤木。 ( (二十三二十三) )云实科云实科: :皂荚。皂荚。( (二十四二十四) )紫葳科紫葳科: :楸树。楸树。( (二十五二十五) )玄参科玄参科: :川泡桐。川泡桐。( (二十六二十六) )珙桐科珙桐科: :喜树。喜树。( (二十七二十七) )竹亚科竹亚科: :毛竹毛竹( (楠竹楠竹) )、桂竹、桂竹(
50、(本地称斑竹本地称斑竹) )、木竹、木竹、紫竹、茨竹、罗汉竹、箭竹紫竹、茨竹、罗汉竹、箭竹生物质能生物质能47某些绿色植物能通过光合作用在体内形成某些绿色植物能通过光合作用在体内形成类似石油成分类似石油成分的烷的烷烃类物质。从中可提取烃类物质。从中可提取代替石油产品代替石油产品的燃料。的燃料。全球已发现有上千种可生产全球已发现有上千种可生产“绿色石油绿色石油”的植物。的植物。石油树石油树生于巴西的热带西林的生于巴西的热带西林的苦配巴苦配巴，称为，称为“柴油树柴油树” 。东南亚热带森林的东南亚热带森林的油楠树油楠树，还有我国引种的还有我国引种的麻疯树麻疯树等，等，都都能产生类似柴油的液体。能产生
51、类似柴油的液体。此外，还有美国的此外，还有美国的金花鼠草金花鼠草、澳大利亚的、澳大利亚的桉叶藤桉叶藤和和牛角瓜牛角瓜等草本植物，也有类似的功能。等草本植物，也有类似的功能。19781978年，美国加利福尼亚大学的卡尔文，以热带植物为基础，年，美国加利福尼亚大学的卡尔文，以热带植物为基础，培育出好几种能提取液体燃料的植物。人们称这类植物为培育出好几种能提取液体燃料的植物。人们称这类植物为“石油草石油草”卡尔文因此获得了诺贝尔奖金。卡尔文因此获得了诺贝尔奖金。生物质能生物质能48大陆架海域或湖泊沼泽中的巨藻，生长速度惊人，含有丰富大陆架海域或湖泊沼泽中的巨藻，生长速度惊人，含有丰富的的甲烷甲烷成分，可以用来制取成分，可以用来制取煤气煤气。巨藻巨藻近几年，近几年，又在又在淡水藻类淡水藻类中提取出了石油。中提取出了石油。生物质能生物质能49u不论是生物质转换的生物质燃料，还是直接提炼的生物质不论是生物质转换的生物质燃料，还是直接提炼的生物质燃料，都具有非常广阔的应用前景。燃料，都具有非常广阔的应用前景。u基于生物质燃料的生物质发电，可能是未来的主要发展方基于生物质燃料的生物质发电，可能是未来的主要发展方向之一。向之一。展望展望
