生物質能工程-復習大綱-2015上

1、生物質能工程復習提綱1、什么是生物質能源？2、什么是新能源和可再生能源？3、生物質能是可再生的。雖然生物質能是人類應用很久的一種古老的能源，但在能源分類中將其劃為新 能源。4、生物質：廣義上講，生物質是各種生命體產生或構成生命體的有機質的總稱；5、生物質所蘊含的能量稱為 生物質能。生物6、百度百科：生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂 質能（Biomass Energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能 量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能

2、源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽，所 以從廣義上講，生物質能是太陽能的一種表現形式。7、生物質能利用技術8、生物質原料類型（1 ）按分布分：水生 和 陸生 生物，及其代謝產物；（2）按原料化學性質分：糖類、淀粉、纖維素、脂類、烴類；（3）按原料來源分：農業(yè)生產廢棄物、薪柴、農林加工廢棄物、人畜糞污、工業(yè)有機廢棄物、能源植物。9、生物質資源的特點（1） 環(huán)境污染小；（灰分、N、S含量低，C閉合循環(huán)。）（2）生物質能蘊藏量巨大、分布廣；（3 ）可再生；（4）能量密度低；(5) 重量輕、體積大，運輸不便；(6 )易受風雨雪火等外界因素影響，貯存不便；10、生物質的化學組

3、成糖類和淀粉主要由葡萄糖單糖或多糖組成。11、生物質燃料的熱值高位熱值：1kg生物質完全燃燒所放出的熱量； 氣化潛熱：水分在燃燒過程中變?yōu)檎羝?燃料中H燃燒時也生成水蒸汽)，吸收的熱量；低位熱值：高位熱值-氣化潛熱 計算生物質發(fā)熱量，一般取 低位熱值。12、 農作物資源估算是在農作物產量的基礎上，以草谷比計算。13、人畜糞便資源以人口數、畜禽存欄數、年平均排泄量為基礎進行估算；并考慮成幼系數。14、纖維素類生物質資源纖維素類生物質資源主要由：纖維素、半纖維素、木質素構成；植物細胞壁中的纖維素和木質素通過共價鍵連接成網絡結構，纖維素束鑲嵌在其中。Cell vl14<ninHcmkvllul

4、16、農作物秸稈：每年6-7億噸。秸稈焚燒存在的問題：效率低、環(huán)境污染、浪費資源、影響交通；17、禽畜糞污我國主要禽畜糞污源為豬、牛、雞等規(guī)?；B(yǎng)殖。河北、山東、河南、四川等地資源量最多。近年來，畜禽養(yǎng)殖業(yè)逐步向規(guī)?；⒓s化發(fā)展。全國60%以上的養(yǎng)殖場糞污未經處理直接排放，造成水體、土壤、空氣等嚴重污染，畜禽養(yǎng)殖糞污污染已成為我國第一大污染源。18、城市有機垃圾2001年我國生活垃圾清運量 1.18億噸，2002年為1.37億噸；2010年，達到2.3億噸，2020年將達 到3.1億噸。城市生活垃圾的處理途徑：堆肥、填埋、焚燒、厭氧發(fā)酵、發(fā)電、養(yǎng)蚯蚓。19、工業(yè)有機廢棄物：分為工業(yè)有機固廢和

5、有機廢水兩類。主要來自木材加工、造紙、制糖、糧食加工等，包括木屑、樹皮、蔗渣、谷殼等。20、糖類原料資源：主要用來生產燃料乙醇。研究及應用最多的為甘蔗等。(巴西)我國甘蔗主要分布在 云南、廣西、廣東，占全國產量90%以上。甜高粱(廣西)、甜菜、糖蜜廢水也是重要資源。22、能源植物的內容廣義上講：光和效率高、生物量大，直接用于提供能源為目的的植物。通常包括：速生薪炭林、含糖或淀粉類植物、產油植物，可供發(fā)酵或產油的藻類及其他植物等。23、按植物中主要物質化學類別分：(1 )糖類能源植物；(2) 淀粉類能源植物；(3) 纖維素類能源植物；(4) 油料能源植物；( 5)烴類能源植物； (續(xù)隨子、綠玉樹

6、等)24、光合作用 光合作用的初產物為葡萄糖，生物質是初產物及其各類衍生物的總稱，包括：糖類、淀粉、纖維素、 半纖維素、木質素、蛋白質、脂肪等；(1) 光合作用機理6CO2+3H2O+ 太陽能t t C6H6O5+O2T t n (C6H6O5 )(生物質)( 2)生物質能原理用則是其逆過程：n (C6H 6O5 )(生物質) 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、生物質燃料的特點：(1) 含碳量較少；(2)含氫量稍多；( 3)含氧量多； ( 4)密度小。29、生物

7、質燃料的燃燒過程：強烈的放熱化學反應；燃料、熱量和空氣供給；連鎖反應過程。 燃燒的基本類型： 表面燃燒、分解燃燒、蒸發(fā)燃燒；生物質的燃燒過程可以分作： 預熱與干燥(水分蒸發(fā)) 、揮發(fā)分析出燃燒(木炭形成)和木炭(固定碳) 燃燒等階段；C的燃燒，根據 O2量的不同，會產生下列 2種反應：C+ O2=CO2+408.86kJ2C+ O2=2CO+246.45kJ當溫度較高(超過 700 C)時，生成的 CO向外擴散，遇 。2再燃燒：2CO+ O 2=2CO2+570.87kJ水煤氣(生物質氣化)反應：C+2H 2O=CO 2+2H2C+2H 2O=CO+H 2C+2H 2=CH 430、產生火焰的

8、燃燒分為兩個階段： 揮發(fā)分析出燃燒和固定碳燃燒， 前者約占燃燒時間 10%，后者占 90%； 生物質燃料在燃燒過程種的特點：(1) 生物質燃料密度小，結構比較松散，揮發(fā)分含量高。在生物質燃燒過程中，若空氣供應不當，揮 發(fā)分就會不被燃盡而排出；( 2)含水量高且多變，熱值低，爐前熱值變化快，燃燒組織困難；(3) 揮發(fā)分高，且析出溫度低、析出過程迅速，燃燒組織需與之適應；(4) 生物質著火容易，在揮發(fā)分燃盡后，燃料剩余物為焦炭，氣流運動會將炭粒帶入煙道，且固定碳受到灰分包裹，燃燒較難，因此在固定碳燃燒階段，氣流不宜太強；(5) 不論生物質的來源于草本還是林木，其熱解后的組成成分基本一致； ( 6)

9、堿金屬和氯腐蝕問題突出。32、省柴灶的特點a、設有灶算與灰室；b、設有可關的灶門；c、燃料離鍋底近，吊火高度小(1216cm);d、有攔火圈與回煙道；e、增加灶體保溫措施。33、舊式炕的改進(1 )改變炕洞的形式，讓煙氣在炕洞中迂回流動；(2) 盡可能減少支撐炕面的炕洞中磚的數量。37、生物質成型原料主要有：鋸末、木屑、稻殼、秸稈等纖維素類原料；纖維素類生物質包含：纖維素、半纖維素、木質素(占植物體成分2/3以上)。純纖維素程白色，密度 1.51.56g/cm3，比熱0.320.33kJ/ (kgK);半纖維素，穿插于纖維素和木質素之間，結構復雜，酸性、加熱條件下能發(fā)生水解，產物為單糖；木質素

10、，是一類以苯基丙烷為骨架，具有網狀結構的無定形高分子化合物，不同植物木質素含量、 組成不盡相同。木質素不易溶于水及任何有機溶劑，非晶體，沒有熔點，70110 C左右軟化，黏合力增加，此；200300 C時軟化程度加劇，施加一定壓力，無需黏結劑，即可得到與擠壓模具形狀一致的成 型燃料。38、生物質成型的原理(1) 一般植物在10%左右以下含水率時，需施加較大的壓力，使其非彈性或黏彈性的纖維分子之間 相互纏繞、膠合，進而固化成型；(2) 對于木質素等黏彈性組分含量較高的原料，若溫度達到木質素的軟化點，則可施加一定的壓力,制備成型燃料；(3) 被粉碎的生物質粒子，在外力和黏結劑的作用下，重新組合成具

11、有一定形狀的生物質成型塊。39、壓縮成型的工藝類型根據主要工藝特征的差別，可劃分為濕壓成型、熱壓成型、炭化成型三種基本類型；(1)濕壓成型生物質原料浸水或噴水加黏結劑、攪拌壓縮成型烘干濕壓成型燃料塊密度較低，設備簡單，易操作，但部件磨損較快，烘干費用高，且多數產品燃燒性 能較差。(2 )熱壓成型生物質原料-干燥混合擠壓成型A冷卻包裝熱壓成型機械主要有：螺旋擠壓成型機、機械(液壓)驅動活塞式成型機，如圖5-4、圖5-5；(3) 炭化成型工藝首先將生物質原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏結劑擠壓成型；若不使用黏結劑，成型 燃料容易破損、開裂；40、生物質成型常用黏結劑為了使成型塊在運輸儲存和

12、使用時不致破損、開裂，并具有良好的燃燒性能，理想的黏結劑必須能 夠保證成型塊具有足夠的強度和抗潮解性，并且在燃燒時不產生煙塵和異味，最好黏結劑本身也可以燃 燒。常用的黏結劑分無機、有機和纖維類三種；無機的包括：水泥、黏土、水玻璃等(灰分增大，熱值降低)；有機的包括：焦油、瀝青、糖漿(30% )、樹脂、淀粉(4%)等，有異味。纖維類包括：廢紙漿、水解木纖維等工業(yè)廢棄物。41、生物質壓縮成型及炭化工藝類型濕壓成型干燥低密度成型塊生物質原料42、生物質壓縮成型工藝流程生物質收集¥預壓脫水包裝儲運43、國內外常見的成型機技術主要包括三大類： 螺旋擠壓技術、活塞沖壓技術、壓輥式成型技術。44、

13、成型生物質燃料的物理特性及燃燒性能（1）密度提高幾倍乃至幾十倍，至1.11.4t/m3，形狀規(guī)則，便于儲存運輸（2）熱值：1630020900kJ/kg ；（3）強度軸向壓縮最大破壞載荷可達幾噸至十幾噸，橫向壓縮最大破壞載荷為0.260.98t，與生物質原料相比,強度大幅提高。（4）吸濕性無論哪種生物質成型燃料都不能直接和水接觸，否則會很快膨脹、軟化、松散。（5）燃燒性能a成型燃料密度大，從而限制了揮發(fā)物的逸出速度，延長了揮發(fā)物的燃燒時間；b、成型燃料質地密實，炭燃燒更加完全充分；c、整個燃燒過程 02的供應趨于平衡，燃燒效率高，過程穩(wěn)定；45、影響生物質成型燃料制備的主要因素（1）原料含水率

14、過高則加熱時產生大量水蒸氣，造成表面開裂，嚴重時產生爆鳴；太低時因水分對木質素具有 軟化、塑化的作用，則生物質難以成型。原料含水率對成型的影響，一般在612%。（2）成型溫度溫度對不同物料成型的影響，木屑240260C，秸稈220260 C;（3）原料種類（4）原料粒度粒徑越小，形變越大，越有利于壓縮，通常要求原料粒徑小于5mm（5）成型壓力與模具尺寸46、乙醇的理化性質做燃料是稱為燃料乙醇，分子式：C2H5OH，CH2CH3OH，偏酸；無色，透明，易流動，具有獨特醇香，辛辣，刺激性強，易揮發(fā)，易燃燒，可與水互溶，爆炸極限3.5%18% （體積分數）;相對密度0.79,沸點78.3 C,凝固點

15、-130 C,燃點424 C,高位熱值 26780kJ/kg;根據濃度和雜質含量高低，可分為4種類型：1、高純度乙醇，濃度96.2%，中性，無雜質，國防、電子、試劑；2、精餾乙醇，濃度95.5%，雜質少，國防、化工；3、醫(yī)藥乙醇，濃度95%，雜質少，醫(yī)藥及酒類生產；4、工業(yè)乙醇，濃度達到 95%，無其他要求，燃料，稀釋劑；47、乙醇的用途1、化學工業(yè)：重要的化工品原料，用來制造合成橡膠、冰醋酸、乙醚、有機酸、酯類等；2、國防工業(yè)：參與制造炸藥、雷汞；3、農業(yè)：用于制造農藥；4、醫(yī)藥工業(yè)：醫(yī)療消毒、藥劑生產；5、溶劑工業(yè)：常用的有機溶劑，廣泛用于香料、燃料、樹脂、油漆等生產；6、食品工業(yè)：配制、

16、加工多種飲料酒；7、燃料工業(yè)：工業(yè)鍋爐燃料；作為汽油添加劑，或部分替代汽油，供發(fā)動機使用；48、乙醇生產的主要方法乙醇生產的方法可概括為兩大類：發(fā)酵法和化學合成法；燃料乙醇生產以發(fā)酵法為主；（1 ）發(fā)酵法生產乙醇發(fā)酵法生產乙醇：利用微生物，主要是酵母菌，在無氧條件下將糖類、淀粉類或纖維素類物質轉化 為乙醇的過程。根據發(fā)酵原料不同，發(fā)酵法又可分為：淀粉質原料生產乙醇、糖質原料生產乙醇、纖維素類原料生 產乙醇、工業(yè)廢液生產乙醇；纖維素淀粉（多糖）糖類 乙醇（2）化學合成法生產乙醇用石油裂解產生乙烯合成，有乙烯直接水合法、硫酸吸附法和乙炔法； CH2=CH2+H2O C2H5OH49、用于乙醇生產的

17、主要原料（1）淀粉質原料甘薯（又名地瓜、紅薯）、木薯、玉米（X）、馬鈴薯（土豆）、大麥（X）、小麥（X）、大米（X）、 高粱（X）；（2）糖質原料甘蔗、甜菜、糖蜜；（3）纖維素類原料所有植物，是地球上最有潛力的燃料乙醇（生物質能）資源；（4）其他原料紙漿廢液、淀粉渣、食品工業(yè)副產物（果皮、蔗渣等）。50、乙醇發(fā)酵的生化反應過程1、水解反應（1）淀粉原料的水解反應（C6H10O5） n a -1 , 4-寡聚葡萄糖 * nC6H12O6 （葡萄糖）（2）纖維素類原料的水解反應（C6H10O5） n （纖維素）3 -1, 4-寡聚葡萄糖 nC6H12O6 （葡萄糖）（C5H8O4） m （半纖維素

18、） mC6H12O6 （木糖）2、糖酵解乙醇發(fā)酵過程實質上是酵母等乙醇發(fā)酵微生物在無氧條件下利用其特定酶系統(tǒng)所催化的一系列有 機質分解代謝的生化反應過程。反應底物可以是糖類、有機酸或氨基酸，其中最重要的是糖類，包括五 碳糖和六碳糖。由葡萄糖降解為丙酮酸的過程稱為糖酵解，包括四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑和磷酸解酮酶途徑，其中 EMP途徑最重要，一般乙醇生產所用的酵母菌都以此途徑發(fā)酵生產乙醇。51、乙醇發(fā)酵的微生物學基礎1、菌種的概念在發(fā)酵工業(yè)中，菌種的概念就是能夠在控制條件下，按工藝設計的速率和產量，轉化或生產設計產 品的某種微生物。與沼氣發(fā)酵不同，乙醇生產工藝過程中所采用的微生物

19、菌種是純培養(yǎng)菌種，也就是說水解和發(fā)酵兩 階段所使用的微生物都屬于單一菌種。乙醇工業(yè)常用的微生物主要有二種：一種是生產水解酶（淀粉酶或纖維素酶）的微生物，一般為霉 菌；另一種是乙醇發(fā)酵菌種，降解糖類生成乙醇，一般是酵母菌或細菌。2、淀粉酶生產淀粉原料乙醇生產采用的糖化劑主要是淀粉酶，是由微生物發(fā)酵生產，俗稱 曲”；曲”又分為 麩曲和液體曲”生產淀粉酶微生物稱糖化菌，一般為曲霉菌。主要有米曲霉、黃曲霉、烏沙米曲霉、甘薯曲霉、黑 曲霉等；曲霉是好氧菌。3、纖維素酶生產大部分細菌不能分解晶體結構的纖維素，但有些霉菌（如木霉），能分泌水解纖維素所需的全部酶，研究和應用最多的是里氏綠色木霉。纖維素酶生產是

20、高度需氧的過程。4、乙醇發(fā)酵菌能進行乙醇發(fā)酵的微生物種類很多，包括酵母菌、霉菌和細菌，其中最常用的是酵母菌。 酵母菌是一種兼性厭氧微生物，單細胞，以出芽繁殖為主，細胞形態(tài)有圓形、橢圓形或卵形。 乙醇發(fā)酵的一個重要問題就是選育具有優(yōu)良性能的酵母。酵母生長適宜溫度 2835 C, pH5.05.552、乙醇發(fā)酵的工藝類型按發(fā)酵過程物料存在狀態(tài)，發(fā)酵法可分為固體發(fā)酵法、半固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法； 根據發(fā)酵醪液注入發(fā)酵罐方式不同，可分為間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式三種。目前，固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵在我國主要用于白酒生產，燃料乙醇現代大生產中多采用液體發(fā)酵。53、淀粉質原料的乙醇生產基本工藝：54、原料粉碎破

21、壞植物組織，使淀粉從植物細胞中釋出。干粉碎 和 濕粉碎。粉碎機械。55、蒸煮糊化1、原理及作用淀粉是一種親水膠體，與水接觸，水就由滲透膜而進入到淀粉顆粒里面，淀粉顆粒因吸水而膨脹，體積擴大，重量增加，若將吸水后的淀粉加熱到6080 C,其體積會隨溫度的升高而膨脹到50100倍，此時分子間聯(lián)系削弱，淀粉顆粒分開，工藝上稱之為淀粉糊化。將淀粉質原料在吸水后進行高溫高壓蒸煮，目的是使植物組織和細胞徹底破裂，原料內的淀粉 顆粒因吸水膨脹而破壞，使淀粉顆粒變成溶解狀態(tài)的糊液，易于受淀粉酶的作用，把淀粉水解成可發(fā)酵 的糖。另外，經過高壓蒸煮，對微生物和雜菌也起到殺滅作用。2、 蒸煮糊化條件：150C,壓力

22、300600kPa,時間60120min，其能量消耗站乙醇生產總能耗的 2030%。3、蒸煮工藝：間歇蒸煮工藝、連續(xù)蒸煮工藝P230、P231.圖 7-10、圖 7-11.56、糖化工藝蒸煮醪不能直接被酵母菌利用發(fā)酵生成乙醇，必須進行糖化，即將蒸煮醪中的淀粉轉化為可發(fā)酵性的糖。糖化過程所用的催化劑稱為糖化劑（曲）。我國多采用曲霉作為糖化劑，歐洲各國則多采用麥芽作為糖化劑。曲分為麩曲和液體曲。此外還有采用酶制劑（如：淀粉酶）做糖化劑。糖化工藝：蒸煮醪加水稀釋，加入糖化劑（曲，麩57%，液1520%）, 60 C, 2030min。57、乙醇發(fā)酵1、原理:酒精酵母C6H12O62C2H5OH+2C

23、O2乙醇發(fā)酵產物主要是 C2H5OH和C02,但同時也伴隨著產生 40多種發(fā)酵副產物，主要是醇、醛、 酸、酯4大類。58、乙醇發(fā)酵過程（1）前期發(fā)酵酵母菌繁殖增長期，溫度一般不超過30 C,延續(xù)時間10h左右。（2）主發(fā)酵期12h酵母細胞大量形成，穩(wěn)定生長，溫度最好3034 C,這是乙醇酵母最適宜生長溫度，延續(xù)時間左右。（3）后發(fā)酵期醪液中糖分被消耗殆盡，溫度一般3032 C,延續(xù)時間按40h左右。實際生產過程中以上三個階段并沒有明顯的界限，并且隨著糖化劑種類、酵母菌性能、接種量、發(fā)酵 溫度等諸多因素的影響，均有實際變化。59、乙醇提取與精制1、原理發(fā)酵后醪液稱為熟醪，其主要成分是乙醇和水，同

24、時包括40多種雜質。乙醇的沸點 78.3 C,水的沸點100 C,因此可利用蒸餾的方法將二者分離。2、設備蒸餾塔。3、無水乙醇的生產方法普通蒸餾的酒精，不能作為汽油替代燃料，必須脫水至酒精含量99.5%以上（無水乙醇），并加入改性劑才能作為燃料乙醇。（1 ）化學反應脫水；加入生石灰（ CaO）、無水氯化鈣（CaCb ）、濃硫酸逆流吸附等；（2）分子分離脫水；A4型分子篩、半透膜 等；60、生物質氣化的意義優(yōu)點：改變生物質資源的存在相態(tài)；方便運輸和利用；環(huán)保；改善農村衛(wèi)生及環(huán)境狀況，提高農民 生活水平；問題：安全；熱值低；政策及管理；61、生物質氣化的原理4個反應區(qū)：（以上吸式生物質氣化爐為例）

25、生物質原料從上部加入，氣化劑（空氣）從底部吹入， 氣化爐中參與反應的原料自上而下分成干燥區(qū)，熱分解區(qū)（裂解區(qū)），還原區(qū)和氧化區(qū)。（1）氧化反應空氣由氣化爐底部進入，在經過灰渣層時被加熱，繼而進入氧化區(qū)，與熾熱的炭發(fā)生燃燒反應，生 成CO2，放出熱量。由于是限氧燃燒，氧氣的供給不充分，因而不完全燃燒反應同時發(fā)生，生成CO,同時放熱。氧化區(qū)溫度可達 1000-1200 C。亢十燃燒C十6 = CO2十408860J不完仝燃燒2C-+O?2CO+216447J（2）還原反應該區(qū)已沒有氧氣存在，在氧化反應中生成的 CO2在這里同炭及水蒸氣發(fā)生還原反應，生成CO和H2。 由于還原反應是吸熱反應，還原區(qū)的

26、溫度相應降低，約為700900 Co還原區(qū)的主要產物為 CO、CO2和H2,這些熱氣體同在氧化區(qū)生成的部分熱氣體進入上部的裂解區(qū)， 而沒有反應完的炭則落入氧化區(qū)。CO十C = 2CO -162297JH.O+C臺 CO+-H.-11B742J2H.O+C 二 C6+2Hr - 75186JH.O+CO = CO.+H：-43555JC4-2H. = CH4（3）裂解反應在氧化區(qū)和還原區(qū)生成的熱氣體，在上行過程中經過裂解層，將生物質原料加熱，發(fā)生裂解反應， 其中大部分的揮發(fā)分從固體中分離出去。由于裂解需要大量熱，在裂解區(qū)溫度已降到400600C。在裂解反應中還有少量烴類物質的產生。裂解區(qū)的主要產

27、物為C、H2、H20、CO、 CO2、CH4、焦油及其他烴類物質等，這些熱氣體繼續(xù)上升，進入到干燥區(qū)，而炭則進入下面的還原區(qū)。CHnOin CO-FH2-hCO,+CH4 -FH.0（4）干燥反應最上層為干燥區(qū)，從上面加入的物料直接進入到干燥區(qū)，物料在這里同下面三個反應區(qū)生成的熱氣 體產物進行換熱，使原料中的水分蒸發(fā)出去，該層溫度為100300 C。干燥層的產物為干物料和水蒸氣，水蒸氣隨著下面的三個反應區(qū)的產熱排出氣化爐，而干物料則落入裂解區(qū)。CHiOiilxH.O CFiii0in+xH2O上吸式固定床氣化爐原理圖如下:氣體mr »sies!=-!i! sit -essB=r i!

28、aura5MFC8MFQ可罐覽體CCO>HCH4CO,等）還原層9DOT：m«f nr ?mi rsrD-HJOjC+H>D2C0 i3+CO12Q0P2C+O 2 t 2CO空宅62、生物質氣化技術的分類CO）、氫氣（H2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（C02）、氮氣（N2）、63、生物質氣化氣的基本組成及特點 秸稈燃氣中的主要成分有一氧化碳（ 水分（H2O）烴類物質及硫化氫等。特點：氮氣含量高、熱值較低、燃燒所需的理論空氣量較少、爆炸極限高。熱值一般在4200 7560KJ/m3之間，屬低熱值可燃氣。64、生物質氣化的主要技術指標（1）產氣率：單位質量生物質氣化所得的燃

29、氣體積。（2）氣化強度：氣化爐中單位橫截面積每小時氣化生物質原料的量，或氣化爐中單位容積每小時氣化生 物質原料的量。（3 ）氣化效率：又稱冷氣體熱效率，指單位重量生物質原料氣化所得到的燃氣在完全燃燒時放出的熱量 與氣化使用的生物質原料發(fā)熱量之比，是衡量氣化設備工作效率的主要指標。（4）總熱效率：表示所有直接加入到氣化過程中熱量的利用程度，即生成物的總能量于參與氣化的物質 總能量之比。（5）燃氣熱值：燃氣的熱值可用氣體燃料熱計測定。65、生物質氣化設備及其分類氣化爐是氣化系統(tǒng)中的核心設備，常見的生物質氣化爐按照原料的工作狀態(tài)可分為固定床和流化床 兩大類。詳細分類如下：66、固定床氣化爐（1）下吸

30、式固定床氣化爐其優(yōu)點是：結構比較簡單、工作穩(wěn)定性好、可隨時開蓋添料、氣體中焦油經過高溫喉管區(qū)時，一部 分被裂解為小分子永久性氣體，因此燃氣焦油含量較低。其缺點是：抽出氣化氣時要耗費較大的功率，燃氣中灰分多，出爐燃氣的溫度較高，需要冷卻。5化剖（2）上吸式固定床氣化爐其優(yōu)點是：向下流動的原料被向上流動的熱氣體烘干、裂解，從而大大提高了爐具的熱效率，并且熱分解層和干燥層對氣化氣有一定的過濾作用。其缺點是：添料不方便；氣化氣中含焦油較多。-："熱分解層z 貳室.-(3) 3、平(側)吸式固定床氣化爐其特點是：氣化劑在爐內停留時間短，出爐燃氣的含有諸如氣化劑等雜質，焦油灰分含量大。爐體 中心

31、溫度高，容易造成結塊，它主要用于木炭氣化。燃氣67、流化床氣化爐流化床氣化爐用于氣化具有一定粒度的固體燃料，當氣化劑以一定流速度吹入后，燃料顆粒之間的 微細顆粒之間會產生分離現象，全部微細顆粒被吹起而懸浮于氣流之中而不被吹出，物料顆粒和氣化劑 充分接觸，在爐內呈 沸騰”燃燒狀態(tài)。流化床氣化反應速度快，氣化強度高，氣化效率高，適用于大型氣化系統(tǒng)。爐內反應均勻一致，反 應溫度為700-850 C,不能保證焦油的裂解溫度，產出氣中焦油含量較高，凈化設備投資較多。(1) 鼓泡式流化床氣化爐(Bubbling beg gasifier )最簡單的流化床氣化爐，生物質原料在分布板上被直接輸送到熾熱的沙床中

32、分解成炭和揮發(fā)分，氣化劑從底部吹入，生成的氣化燃氣中焦油含量一般1-3g/m3 ,可通過調節(jié)氣化劑的量控制流化床溫度及產氣率。鼓泡床適用于顆粒較大的生物質原料，但存在飛灰和炭粒夾帶嚴重、運行費用較大等問題，僅適合 于大中型氣化系統(tǒng)PtV匕燃氣 g A' ： ' L r-J蚪珞茲鳳粒矗刼眞（2）循環(huán)流化床氣化爐與鼓泡床相比，流化速度較高，使產出燃氣中含大量固體顆粒，在燃氣出口需設旋風分離器或濾袋 分離器。一般生物質氣化所需的空氣量僅為完全燃燒時的20-30%，所以為保持較高流化速度，一方面氣化器相對截面不能太大，另一方面要求生物質顆粒直徑較小。該床是目前商業(yè)化應用最多的流化床氣化

33、器。（3）雙流床氣化爐由一級反應器和二級反應器兩部分組成。一級反應器中，生物質原料發(fā)生熱分解，生成的可燃氣進入后續(xù)凈化系統(tǒng)，固體炭粒作為原料進入第二級反應器中；在第二級反應器中炭粒進行氧化燃燒，使床層升溫，經過加溫的高溫惰性流化介質（沙子），通過腳管回到第一級反應器，保證第一級反應器內分解氣化所需熱源和床料濃度。雙流床將燃燒和氣化過程分開進行，效率較高。但其中兩床間有足夠穩(wěn)定的物料循環(huán)量以保證有足 夠連續(xù)的熱量供給是其技術關鍵及難點。68、生物質氣化過程的影響因素（1 ）原料的氣化特性生物質原料揮發(fā)分高、固定碳低；（煤20%: 60%，生物質70% : 30%）;生物質炭的反應性高；較低溫度即

34、可以較快速度氣化反應。如815 C, 2MPa , 7min生物質即可80%氣化，而褐煤幾乎沒有反應；生物質氣化灰分少（除稻殼外一般小于3%）,且灰分不易粘結；含硫量低（一般小于 0.2% ）；原料的粒度及粒度分布；（2）氣化過程的操作條件氣化溫度、反應壓力、物料特性、催化劑等都是影響氣化過程的主要因素。（3）氣化反應器的構造69、焦油的成分、危害及去除方法生物質氣化焦油組成十分復雜，有100多種物質，主要為苯（5%以上含量物質有：苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚、茚）的衍生物和多環(huán)芳烴（ PAHs）危害：降低氣化效率，焦油能量占氣化總能量的5-15% ;堵塞管道；1）噴淋法。在噴淋塔中將水與

35、氣化燃氣接觸，去除焦油?？稍谌萜髦醒b入玉米芯填充物，起到過濾的作用。此法集除塵、除焦和冷卻3項功能于一體，是中小型氣化系統(tǒng)采用較多的一項技術。主要缺點是會產生含有焦油的廢水，造成能量的浪費和二次污染。2）機械法；離心分離。3） 鼓泡水浴法。用稀堿（NaOH ）溶液，對于去除燃氣的焦油有較好效果。4）干式過濾法。在容器內添放粉碎的玉米芯、木屑、谷殼或炭粒，讓燃氣從中穿過，或讓燃氣通過 陶瓷過濾芯，具有較好的焦油去除效果，但主要缺點是需要經常更換過濾材料，而且部分過濾材料如活 性炭成本較高。過濾焦油后，一定要把這些材料用于氣化。5）靜電除焦法。首先在高壓靜電下將生物質氣化燃氣電離，使焦油小液滴帶上

36、電荷，小液滴聚合在一起形成大液滴，在重力作用下從燃氣分離出來。靜電除焦效率較高，一般可超過90%以上，缺點是能耗高，可操作性不強。6） 催化裂解法。與石油催化理解原理類似， 利用木炭、白云石、鎳基催化劑等催化劑的作用， 在800 900 C發(fā)生熱解反應，效率達 99%以上。催化裂解的產物為可燃氣體，可直接利用，避免了二次污染，是較有發(fā)展前途的技術。70、生物質氣化集中供氣工程工藝流程71、生物質氣化發(fā)電的流程 生物質氣化發(fā)電主要包括三個步驟：（1）生物質原料熱解氣化，穩(wěn)定、高效的供給。（2 ）氣體凈化。去除灰分、焦炭和焦油等雜質，保證燃氣發(fā)電設備的正常運行。（3）燃氣發(fā)電。工藝流程示意圖科稈粉

37、碎成型成型秸桿奩72、植物油/動物油的用途：食用（直接食用、食品加工）、潤滑、制皂、制造油漆、防腐、密封、醫(yī)用73、 生物柴油的概念：是以各種可再生油脂（包括動物及植物油、微生物油脂、餐飲廢油等）為原料， 經過一系列加工處理而生產出的脂肪酸甲酯類燃料，是良好的石化柴油替代品。74、 植物油可以直接作為發(fā)動機燃料，1895年Rudlf Diesel發(fā)明發(fā)動機，1900年巴黎博覽會第一次展示 時使用花生油作為燃料。但直接以植物油作為燃料，存在黏度高、十六烷值（CN ）低、揮發(fā)性差、積炭、結焦等缺點。75、植物油的理化性質（1）植物油脂的化學結構植物油的來源是存在于植物生物器內的油脂，主要成分是偶碳原子的高級脂肪酸甘油酯，習慣上把 常溫液態(tài)、脂肪酸鏈上存在不飽和碳鍵的甘油酯稱為油，常溫為固態(tài)、碳鏈為飽和鍵的稱為脂。其化學 結構為：K ! OCH>R2-CO-CHR3-C<JCH2（2）植物油的燃料特性a、熱值按重量計一般為