生物质能是利用自然界的哪些物质转化成的能源
生物质能是利用自然界的动物尸体、粪便、有机废物等物质转化成的能源。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、秸秆、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。
生物质汽化制氢。生物质汽化制氢就是将生物质原料如薪柴、锯末、麦秸、稻草等压制成型,在汽化炉或裂解炉中进行汽化或裂解反应,制得含氢的燃料气。我国在生物质汽化技术领域的研究已取得一定成果,中科院广州能源所多年来进行了生物质汽化的研究,其汽化产物中氢气约占10%。虽然可以作为农村的生活燃料,但氢含量比较低。在国外,由于转化技术的提高,生物质汽化已能大规模生产水煤气,其氢气含量大大提高。
将有机物质,如人畜粪便、动植物遗体等投入到沼气发酵池中,经过多种微生物——通常称为沼气细菌的作用,即可得到沼气。
制取沼气的主要设备是沼气发酵池,也称沼气池。目前,常用的发酵池的类型较多,其中主要有水压式沼气池、浮动气罩式沼气池和塑料薄膜气袋式沼气池等。
沼气不仅是一种干净的能源,而且在工业生产上可作为化工原料使用。它可用来制造氢气和炭黑,并能进一步制成乙炔、汽油、酒精、人造纤维和人造皮革等各种化工产品。
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。
1、直接燃烧:生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶,推广效率可达20%至30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施,被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。
2、热化学转化:生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下,使生物质汽化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。
3、生物化学转换:生物质的生物化学转换包括有生物质、沼气转换和生物质、乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。
生物质能的主要利用形式包括直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。
1、直接燃烧
当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶,推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施,被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。
现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类:以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术,欧洲各国开发的活塞式挤压制的圆柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。
2、热化学转换
是指在一定的温度和条件下,使生物质气化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。
①生物质气化:生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热,同时通入空气、氧气或水蒸气,来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上,热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途,这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大,不仅能改变他们的生活质量,而且也能够提高用能效率,节约能源。
②生物质碳化
生物质颗粒碳化燃料是各种生物质经过干燥、转性、混料、成型、碳化等复杂过程连续生产出来的一种新型燃料,其与煤性质相同,是可供各种燃烧机、生物质锅炉、熔解炉、生物质发电等的高效、可再生、环保生物质燃料,此种燃料在国际认证为零污染燃料。
③生物质热解
通常是指在无氧或低氧环境下,生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程,是生物质能的一种重要利用形式。
3、生物质化学转换
通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,包括有机物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。生物制氢,生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。
在千姿百态的生物世界中,存在一种人们肉眼看不见?摸不着的微生物,能为人类提供能源?提起微生物,往往会使人们想起它会使食物腐烂变质,也会使人感染上各种疾病?
因此,人们对它们又害怕?又憎恶?但是,在微生物的家族中,因为种类不同,它们的作用也不尽相同,有的会给人类带来灾难,有的会给人类带来幸福?微生物中能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌,可以生产出沼气和酒精,为人类作出贡献?
沼气的主要成分就是甲烷?沼气,顾名思义就是沼泽里的气体?人们经常看到,在沼泽地?污水沟或者粪池里,经常有气泡冒出来,如果我们划着火柴,还可把它点燃,这就是自然界天然发生的沼气?
沼气,是各种有机物质在隔绝空气,并在适宜的温度?湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体?沼气是利用人畜粪便?动植物遗体以及农作物的秸秆?干草等的生物能转换而得到的可燃气体?因此,沼气能是绿色能源,即生物能的重要组成部分,而且已成为现代新能源的成员之一?由于沼气这种可燃气体最早是在沼泽?池塘中发现的,因而便由此得名?
我们通常所说的沼气,并不是天然产生的,而是人工制取的,所以它属于二次能源?
沼气是一种可以不断再生,就地生产就地使用,干净卫生和应用方便的新能源?目前,它既可用于烧饭?照明,又可代替汽油?柴油开动内燃机发电,以及用来驱动农机具和加工农副产品?
沼气可用人工制取,制取的方法是:将有机物质,如人畜粪便?动植物遗体等投入到沼气发酵池中,经过多种微生物,通常称为沼气细菌的作用,即可得到沼气?
制取沼气的主要设备是沼气发酵池,也称沼气池?目前,常用的发酵池的类型较多,其中主要有水压式沼气池?浮动气罩式沼气池和塑料薄膜气袋式沼气池等?
沼气不仅是一种干净的能源,而且在工业生产上可作为化工原料使用?它可用来制造氢气和炭黑,并能进一步制成乙炔?汽油?酒精?人造纤维和人造皮革等各种化工产品?
我国广大农村有着丰富的沼气资源?据计算,如果将全国的农作物秸秆和人畜粪便的50%利用起来,就可年产沼气650亿立方米?仅就它所产生的热能来说,就相当于节约一亿多吨的煤炭?
沼气