生物质能源?
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算,生物质储存的能量为270亿千瓦,比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前,人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸杆、水、人畜粪便,通过厌氧消化产生可燃气体甲烷,供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中,生物质能所占比重微乎其微。
1.什么是生物质?什么是生物质能?生物质(biomass)可以理解为自然界通过光合作用产生的一切生命体(动、植、微生物)及其代谢的产物(粪便、秸秆)等。
生物质能(biomass energy)则可以简单地理解为这些生命体里所蕴含的能量,是一种能源。2.身边的生物质能利用 就拿国内来说,已经规模化利用方式有主要有沼气池、生物质发电等。(可能还有堆肥之类的,本身作为热能方向的学生不甚了解)3.生物质能里利用方式固体燃料 例如火力发电厂中与煤混燃发电,或是直接的生物质发电厂发电。存在的问题就是生物质在中国的收集运输成本较高。在欧洲一些国家生物质发电发展的很好,而且生物质已经被制作成颗粒燃料,可以简单的用于日常替代煤。液体燃料 液体燃料的话,主要有通过生化转化、热解等技术产生的生物乙醇、生物柴油等等。曾经,美国向墨西哥大量采购玉米作为燃料生产乙醇,而且采购价格比国内食用采购价还高,导致墨西哥国内市场问题。对这个生化转化有兴趣的话有很多相关的书籍可以了解一下。垃圾焚烧 垃圾焚烧也可以算作生物质能的利用范畴,与之前提到的火电厂不同,其主要问题在于会产生剧毒物质二恶英,但作为迄今为止优秀的垃圾处理方式,已经慢慢推广。同学毕业后就有很多去往深圳能源的垃圾焚烧厂。沼气 其本质也属于生物质生化转化范畴,与发酵之类相关。
A.农村推广建造沼气池,实现了生物质能向化学能的转化,故A错误;
B.植物的光合作用为光能转化为生物质能,生物质能即化学能,光-生物质能转换的本质是光-化学能的转换,故B正确;
C.氢气燃烧时放出的热量多,来源广,可以再生,使用后也不产生污染环境的气体的能源,是人类最理想的能源,故C正确;
D.远古时期生物体吸收利用太阳能,经过非常复杂的过程和漫长的时间形成,故D正确;
故选A.
生物质能概况
生物质指所有来自植物、动物和人类的有机物质,例如木材、玉米和油菜籽等农业和林业产品。这些可再生的原材料可以用于制造建筑材料、生物塑料等。与太阳能、风能一样,生物质能也属于可再生能源,它可以转化为电力与热能,并将在未来的能源供应中发挥巨大作用。与风能和太阳能不同的是,生物质能极易储存,人们可以存储诸如稻草、木材或液态肥料之类的原材料,并在必要时再将其转化为其他能源。
生物质能本质上是被存储的太阳能,植物通过光合作用将二氧化碳和水合成为能量丰富的碳水化合物(糖类)。燃烧植物时这些能量会被释放。
从古代人类使用木材生火烹饪,到如今人们使用现代技术利用木材、玉米、油菜籽、稻草甚至肥料发电和生产燃料,人类利用生物质能的历史已有数千年之久。
现代生物质能最简单和广泛的应用仍是燃烧木材取暖。同时,在沼气厂中发酵肥料、玉米和稻草产生沼气的应用也已普及。这些沼气可以在热电联产厂中发电产热,也可以在公共燃气网络中储存,并运输到其他地方使用。
另外,生物质还可用作汽车发动机的燃料。
首先,我们要搞清楚什么是生物质燃料?生物质燃料主要以花生壳、秸秆、木屑、稻壳、树皮等为原料,通过机械加压的方法,被加工成为密度较大的固体成型燃料。这个加工过程,是一个物理变化的过程,并非是化学变化。也就是说,花生壳、秸秆、木屑、稻壳、树皮等这些木质废弃物只是改变了物质形态而已,其化学成分丝毫未变。但是,煤炭就不一样了,虽说煤炭也是由生物质发展而来,但是煤炭的化学成分跟原生的生物质有着本质的不同,化学成分截然不同,从原生的生物质到煤炭是一个彻头彻尾的化学变化。
所以说,煤炭不是生物质能源。此外,所谓可再生,是指在短时间内就可以重复得到的东西,恐怕楼主家门前树下散落在地的树枝在你有生之间是变不成煤炭了……
第二个问题,关于“净排放量为0”的论断我还真是拿不准,但是如果说“贡献为0”那我肯定持反对意见了!
我也只能回答这么多了,呵呵呵
化学能其实是包括生物中所储存的能量的。化学能贮存于化学键及其结构中,在化学键或者其结构发生变化时释放出来,或者贮存能量。生物能本质上也是这样的,在光合作用中,吸收光能,合成有机物,也就是将光能以化学键和结构的方式贮存在有机物中,在呼吸作用时,打破有机物中的化学键及其结构,将其中的能量释放出来。
所以,生物能在某种程度上就是化学能,而生物能归根到底是来自于太阳能的(仅限于高中)。
一、生物质热解综合技术
该项技术是生物质在反应器中完全缺氧或只提供有限氧和不加催化剂条件下,高温分解为生物炭、生物油和可燃气的热化学反应过程。可热解的生物质非常广泛,农业、林业和加工时废弃的有机物,都可以作为热解的原料。生物质热解后,其能量的80%-90%转化为较高品位的燃料,有很高的商业价值。农业、林业废弃生物质热解产生的固体和液体燃料燃烧时不冒黑烟,废气中含硫量低,燃烧残余物很少,减少了对环境的污染。分选后的城市垃圾和废水处理生成的污泥经热解后,体积大为缩小,臭味、化学污染和病原菌被除去在消除公害的同时,获得了能源。
热裂解工艺有以下3种类型。
1、慢速热解(烧炭法):主要用于烧木炭业。将木材放在种型式的窑内,在隔绝空气的情况下,加热烧成木炭。一个操作期一般要几天,可得到原料重量30%-35%的木炭,烧木炭法也称木材干馏或碳化。低温干馏的加热温度为50 0-580℃,中温干馏温度为660-750℃,高温干馏温度为900-1100℃。
2、常规热解:是将生物质原料通过常规热解的装置,一般要经过几个小时的热解,可得到原料重量20%-25%的生物炭、10%-20%的生物油。
3、快速热解:是将磨细的生物质原料在快速热解装置中进行,过程经历的时间很短,只有几秒钟,热解产物中生物油的比率明显提高,一般可以达到原料重量的40%-60%,快速热解过程需要的热量以热解产生的部分气体为热源供应。
另外,国内外正在研究“闪激加热”热解气化技术,加热速率越高,热解所获得的气态和液态的燃料产品率越高。
热解所用原料和工艺不同,所得生物炭、生物油和燃料气3种产品的比率及其热值也有差异。
二、生物质液化技术
该技术是以生物质为原料,制取液体燃料的工艺。将生物质转化为液体燃料使用,是有效利用生物质能的最佳途径。其转换方法可分为热化法、生化法、机械法和化学法。生物质液化的主要产品是醇类和生物柴油。
醇类是含氧的碳氢化合物,其分子式为R-OH,其中R表示烷基。常用是甲醇和乙醇。甲醇可用木质纤维素经蒸馏获得,亦可将生物质气化产物一氧化碳与氢经催化反应合成。生产甲醇的原料比较便宜,但设备投资较大。乙醇可由生物质热解产物乙炔与乙烯合成制取,但能耗太高,采用生物质经糖化发酵制取方法较经济可行。一般情况下,乙醇生产成本的60%以上为原料所占。因此选用廉价原料对降低乙醇成本很重要。制取乙醇的原料主要有两类,一类是本质纤维原料,另一类是含糖丰富的植物原料,也可选用农业废弃物,如高梁秸、玉米秸、制糖废渣等。
乙醇作为燃料使用已有很久的历史,1900年英国就出现了以乙醇为燃料的内燃机。70年代以来的能源危机使乙醇燃料又得到发展,据统计,世界上有上千万辆汽车用汽油混合乙醇为燃料。
生物柴油是动植物油脂加定量的醇,在催化剂作用下经化学反应,生成性质近似柴油的酯化燃料。生物柴油可代替柴油直接用于柴油发动机上,也可与柴油掺混使用。生物质液体燃料的可再生性和低污染性使期成为良好的替代能源,作为动力燃料和发电能源有持久的生命力,但目前仍受到石油市场的左右。
巴西利用甘蔗大规模生产乙醇作汽车燃料,以替代进口石油,节约外汇。僵已建有480多家加工厂,年产乙醇127亿升,乙醇汽车累计量达530多万辆。美国利用玉米、马铃薯等生产乙醇,以1:10的比例渗入汽油作汽车燃料,1993年有39个工厂,年产11亿加仑乙醇,每吨玉米可产40加仑乙醇。
三、生物质气化技术
世界上研究应用生物质气化技术发展较快,主要有热解气化技术和厌氧发酵生产沼气技术等。
1、热解气化技术。国外以不同种类的生物质为原料,大都采用压力燃烧气化技术以驱动燃气轮机,还有发生炉煤气甲烷化,流化床气化炉或固定床气化炉热解气化等技术。美国、日本、加拿大、瑞典等国的气化技术已能大规模生产水煤气。
2、厌氧发酵生产沼气,是有机物在厌氧条件下被微生物分解发酵生成一种可燃性气体——沼气,又称生物气。其主要成分是甲烷,含量占60%左右。每立方米沼气的热值相当于1公斤煤的热量。
沼气是1776年由意大利物理学家A??沃尔塔在沼泽发现的。1781年法国人L?穆拉根据沼气产生的原理,将简易沉淀池改造成世界上第一个沼气发生器。但是,资本主义国家在发展工业化、城市化过程中,走了一条“先污染后治理”的路子,对沼气并未引起重视,直至20世纪七八十年代,才越来越引起世界各国的重视。不论是研究、开发、利用厌氧消化技术和大型沼气工程处理城市、工业污泥和垃圾,既治理了污染,又获得了能源。
四、生物质发电技术
1、生物质发电。对于以生物质资源为原料进行发电,工业发达国家已有成熟的技术设备,并形成一定的生产规模。美国采用这种生物质能转型优化方式有三种技术的支持:一是能源林生产技术,包括种子选型、培育和种植。美国利用退耕或轮作的土地种植能源作物,包括树和草,因为这类土地种树或草只需要很少的化肥、农药和管理费用,有利于改良土壤结构,保护水土资源,改善生态环境。二是有专用的加工设备,包括秸秆打捆机、粉碎机、木材削片、整树粉碎等设备和专用的运输工具等。三是生产设备,主要是燃烧炉、蒸汽发电装置等。而毛里求斯、哥斯达黎加等国则大量使用蔗渣发电。
1998年12月英国首座利用特殊培育的柳树为燃料的发电厂在西约克郡奠基。这座新型发电厂使用的主要燃料是生长速度很快的矮柳。该柳树3-4年便可成材。柳树的种植和采伐将使用轮作方式,采伐后立即种植,保证电厂能获得持续的燃料供应。除了柳树外,电厂还可使用农业和渔业废物作为燃料。
2、垃圾发电。随着城市化和食品、医药等工业的发展,城市垃圾迅速增加,许多城市面临着垃圾围城的困扰,大量垃圾堆放占用土地、污染环境。而卫生掩埋、焚化、就也燃烧、堆肥、填低洼地及任意倾弃,衍生出二次污染,危害生态环境和人们的健忘。随着科学技术进步,现代垃圾中被认定为可回收的成分越来越多,因而发达国家,加强了利用垃圾发电的技术研究、开发与应用。