三、新能源,1、太陽(yáng)能,知識(shí)點(diǎn)： 1、平板型集熱器的工作原理； 2、真空管集熱器的工作原理； 3、聚光太陽(yáng)灶的工作原理； 4、被動(dòng)式太陽(yáng)房的工作原理； 5、太陽(yáng)能干燥原理； 6、太陽(yáng)煙囪發(fā)電原理。,第二節(jié) 能源概述,太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。,（1）太陽(yáng)能的特點(diǎn),太陽(yáng)的輻射能量,太陽(yáng)是一個(gè)巨大、久遠(yuǎn)、無(wú)盡的能源。盡管太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量（約為3.75l026 W）的22億分之一，但已高達(dá)1.731017 W，即太陽(yáng)每秒鐘輻射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。,太陽(yáng)發(fā)射出總輻射能量 3.751023kw,173104億千瓦 22億分之一到達(dá) 地球范圍,23被大氣吸收，40104億kw,30被反射回宇宙空間， 52104億kw,47到達(dá)地球表面， 81104億kw,其中到達(dá)陸地表面17 104億kw,17 104億kw中，被植物吸收0.015%, 作為燃料和食物0.002%,但太陽(yáng)能也有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是能流密度低（晝夜平均0.16 kW/m2）；二是其強(qiáng)度受各種因素的影響不能維持常量。這兩大缺點(diǎn)大大限制了太陽(yáng)能的有效利用。,太陽(yáng)能的熱利用 低溫太陽(yáng)能利用系統(tǒng)（80以下） 中溫太陽(yáng)能利用系統(tǒng)（80350 ） 高溫太陽(yáng)利用系統(tǒng)（350以上） 太陽(yáng)能的光利用,（2）太陽(yáng)能的利用方式,太陽(yáng)能的主要利用技術(shù) 太陽(yáng)能-熱能交換技術(shù) 太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù) 太陽(yáng)能制冷技術(shù) 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 太陽(yáng)能-光電轉(zhuǎn)換技術(shù) 太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化技術(shù),A、典型的太陽(yáng)能熱利用裝置與系統(tǒng),1）平板型集熱器 2）真空管集熱器 3）太陽(yáng)灶 4）太陽(yáng)房 5）太陽(yáng)能干燥 6）太陽(yáng)能發(fā)電,1）平板型太陽(yáng)能集熱器：,（1）吸熱體：主要是吸收太陽(yáng)能并將其內(nèi)的流體加熱，包括吸熱面板和與吸熱面板結(jié)合良好的流體管道。為提高吸收效率，一般對(duì)吸熱板進(jìn)行特殊處理或涂有選擇性涂層（選擇性吸收太陽(yáng)的短波輻射，但其自身長(zhǎng)波輻射發(fā)射率低）； （2）透明蓋板：布置在集熱器的頂部，作用是減少集熱板與環(huán)境之間的對(duì)流和輻射換熱，保護(hù)集熱板不受雨、雪、灰塵的侵襲。透明蓋板對(duì)太陽(yáng)光的透射率高，但自身的吸收率和反射率低； （3）保溫材料：防止集熱器向外散熱； （4）外殼：具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、良好的水密封性能和耐腐蝕性能。,平板型集熱器：吸熱體表面基本上為平板形式的非聚光型集熱器。,a、平板型集熱器結(jié)構(gòu),工作原理：太陽(yáng)光的輻射能產(chǎn)生可見(jiàn)光與近紅外線，透過(guò)平板集熱器玻璃蓋板2，進(jìn)入平板集熱器內(nèi)部，遇到吸熱板1的有色涂層，光即轉(zhuǎn)變成熱，然后將熱量傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有效能力輸出。同時(shí)，溫度升高的吸收熱也會(huì)向外散熱（傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射）。,2）真空管太陽(yáng)集熱器,全玻璃真空管集熱器,熱管式真空管集熱器,受力和密封,全玻璃真空管集熱器,外瓶,內(nèi)瓶,抽真空,吸收涂層,彈簧支架,氣體消散劑,工質(zhì),熱管式真空管集熱器,工作原理：集熱管工作時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過(guò)玻璃管后投射在金屬吸熱板上。吸熱板吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)換為熱能，再傳導(dǎo)給緊密結(jié)合在吸熱板中間的熱管，使熱管內(nèi)的工質(zhì)迅速汽化。工質(zhì)蒸汽上升到熱管冷凝段后，在較冷的內(nèi)表面上凝結(jié)，釋放出蒸發(fā)潛熱，將熱量傳遞給集熱器的傳熱工質(zhì)。凝結(jié)后的液態(tài)工質(zhì)依靠自身重力回流到蒸發(fā)段。,陽(yáng)光午餐,溫度100600,功率5001500W,箱式太陽(yáng)灶 聚光太陽(yáng)灶 綜合性太陽(yáng)灶,3）太 陽(yáng) 灶,截光面積13 m2,熱效率50左右,聚光太陽(yáng)灶,旋轉(zhuǎn)拋物面太陽(yáng)灶 球面太陽(yáng)灶 拋物柱面太陽(yáng)灶 圓錐面太陽(yáng)灶 菲涅耳太陽(yáng)灶,太陽(yáng)灶灶體的表面形狀為旋轉(zhuǎn)拋物面凹面，上面粘貼反光材料。旋轉(zhuǎn)拋物面是由拋物線繞它的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)180度而形成的，傳統(tǒng)的方法是用水泥或混凝土制成凹型扳，上面粘玻璃反光。 工作原理：當(dāng)平行光線沿著主光軸（拋物線對(duì)稱軸）方向入射到它的表面時(shí)，反射光線都通過(guò)它的焦點(diǎn)。由于太陽(yáng)光基本上屬于平行光線，所以當(dāng)太陽(yáng)灶的(旋轉(zhuǎn)拋物面的)主光軸指向太陽(yáng)的時(shí)候，平行的太陽(yáng)光線入射到旋轉(zhuǎn)拋物面表面，經(jīng)過(guò)反光材料的反射，這些反射光線都從它的焦點(diǎn)處通過(guò)，在這里形成太陽(yáng)光線的高密集區(qū)。拋物面的焦點(diǎn)就在它的主光軸上。這樣，我們把炊具放到拋物面焦點(diǎn)附近時(shí)，就可以燒水做飯了。,鑄鐵太陽(yáng)灶,輪式復(fù)合材料輕型太陽(yáng)灶,太陽(yáng)灶的使用與維護(hù),放置在開(kāi)闊、避風(fēng)的地方； 使用時(shí)，調(diào)整灶面，使其軸對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)光，并使焦斑處于鍋圈中心處； 不能讓焦斑（4001000）落在人體或其他物體上； 保持太陽(yáng)灶反射面的清潔； 不用時(shí)，將灶面背向陽(yáng)光，并且采用深色塑料或布罩住； 炊具底部應(yīng)涂黑，提高鍋底吸熱能力。但勿空燒； 太陽(yáng)灶的調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)定期加潤(rùn)滑油維護(hù)。,4）太陽(yáng)房,Trombe wall 特朗伯墻,主動(dòng)式太陽(yáng)房,又稱主動(dòng)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，太陽(yáng)集熱器獲取太陽(yáng)的熱量，通過(guò)配熱系統(tǒng)送至室內(nèi)進(jìn)行采暖，過(guò)剩熱量?jī)?chǔ)存，熱量不足由備用輔助熱源提供。包括太陽(yáng)集熱器、儲(chǔ)熱設(shè)備、輔助熱源、以及管道、閥門、風(fēng)機(jī)、水泵、控制系統(tǒng)等部件。,利用太陽(yáng)能集熱器和相應(yīng)的蓄熱裝置作為熱源代替常規(guī)熱水（或熱風(fēng)）采暖系統(tǒng)中的鍋爐。,依靠建筑方位的合理布置，通過(guò)窗、墻、屋頂?shù)?，以自然交換的形式，使建筑物盡可能在冬季多吸收儲(chǔ)存熱量，以達(dá)到采暖目的。如集熱、蓄熱墻，水墻等。,被動(dòng)式太陽(yáng)房,直接受益式 集熱蓄熱墻式 水墻式 附加陽(yáng)光間式 屋頂集熱蓄熱式 自然循環(huán)式,直接受益式被動(dòng)式太陽(yáng)房,直接受益式是被動(dòng)式太陽(yáng)房中最簡(jiǎn)單也是最常用的一種。利用南窗直接接受太陽(yáng)能輻射。太陽(yáng)輻射通過(guò)窗戶直接射到室內(nèi)地面、墻壁及其他物體上，使它們表面溫度升高，通過(guò)自然對(duì)流換熱，用部分能量加熱室內(nèi)空氣，另一部分能量則貯存在地面、墻壁等物體內(nèi)部，使室內(nèi)溫度維持到一定水平。,5）太陽(yáng)能干燥,太陽(yáng)能干燥原理： 使被干燥物料，或者直接吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為熱能，或通過(guò)太陽(yáng)集熱器加熱的空氣進(jìn)行對(duì)流換熱獲得熱能，繼而通過(guò)物料表面與內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程使水分逐漸汽化并擴(kuò)散到空氣中去。 實(shí)際機(jī)理： 水分的傳質(zhì)過(guò)程。推動(dòng)力：物料表面的水蒸汽分壓干燥介質(zhì)中的水蒸汽分壓。,太陽(yáng)能干燥優(yōu)點(diǎn)：,節(jié)約常規(guī)能源,保護(hù)自然環(huán)境,提高生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,6）太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),A、熱力發(fā)電； B、太陽(yáng)煙囪發(fā)電； C、太陽(yáng)能光伏發(fā)電。,塔式電站（點(diǎn)聚焦，聚光倍數(shù)10003000）,碟式電站（點(diǎn)聚焦，聚光倍數(shù)500 ）,槽式電站(線聚焦，聚光倍數(shù)低),太陽(yáng)煙囪,A、太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù) 太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)為熱能，再通過(guò)熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。分為： （1）太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電，利用反射鏡或集熱器將太陽(yáng)光聚集起來(lái)，加熱水或其它介質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽或熱氣流以推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。 （2）利用熱電直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，將聚集的太陽(yáng)光和熱直接發(fā)電。例如溫差發(fā)電、熱離子發(fā)電和磁流體發(fā)電等。,太陽(yáng)能熱力發(fā)電系統(tǒng),熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理,太陽(yáng)能熱力發(fā)電：通過(guò)水或其他工質(zhì)和裝置將太陽(yáng)能輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式。,壓力和溫度降低，體積膨脹，流速增高，熱能變?yōu)閯?dòng)能，推動(dòng)汽輪機(jī)做功。,塔式電站,太陽(yáng)能煙囪熱力式發(fā)電原理,B、太陽(yáng)能煙囪,太陽(yáng)煙囪（Solar Chimney）,太陽(yáng)能熱發(fā)電的一種新模式。空氣在一個(gè)很大的玻璃天棚（或集熱棚）下被加熱，熱空氣在天棚中央的煙囪中上升，集熱棚中的冷空氣進(jìn)入系統(tǒng)，從而形成空氣循環(huán)流動(dòng)。由于集熱棚內(nèi)的空間足夠大，當(dāng)集熱棚內(nèi)空氣流達(dá)到煙囪底部的時(shí)候，在煙囪內(nèi)將形成強(qiáng)大的氣流，利用這股強(qiáng)大的氣流推動(dòng)裝在煙囪底部的空氣渦輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 太陽(yáng)煙囪的優(yōu)點(diǎn)是不需要太陽(yáng)跟蹤和聚焦系統(tǒng)，集熱器天棚結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要高科技制造技術(shù)，不需要冷卻水，一經(jīng)建成，運(yùn)行維護(hù)成本很低，且天棚溫室可用于農(nóng)業(yè)目的。 缺點(diǎn)是占地面積巨大，由于加熱空氣溫度低（溫升小于35），發(fā)電的熱效率很低（1.5 ）。 這種發(fā)電裝置簡(jiǎn)單可靠，顯然，在人煙荒蕪、太陽(yáng)能資源充沛的沙漠地區(qū)、建造太陽(yáng)能煙囪有其現(xiàn)實(shí)意義。在西班牙已建有一座容量為50 kW的試驗(yàn)電站。顯然這種發(fā)電方式非常適合于我國(guó)廣大的西部地區(qū)。,澳大利亞“太陽(yáng)塔” 世界上目前最高的建筑1000m的大型環(huán)保能源工程 “太陽(yáng)塔”（“巴比倫通天塔” ） 計(jì)劃投資7億澳元（3.95億美元） 該電站的集熱棚直徑達(dá)7公里，安裝32個(gè)6.25MW的透平 渦輪發(fā)電機(jī)組，總發(fā)電能力為200MW，預(yù)計(jì)年發(fā)電量 500GWH，供20萬(wàn)戶居民的生活用電。 .au/,正負(fù)極夾層結(jié)構(gòu),C、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),太陽(yáng)能電池：一種利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?光生伏打效應(yīng)：是指物體由于吸收光子而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。當(dāng)物體受光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。 發(fā)現(xiàn)者：1839年，法國(guó)物理學(xué)家A. E. 貝克勒爾。 當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)。光生伏打效應(yīng)使得PN結(jié)兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。使PN結(jié)短路，就會(huì)產(chǎn)生電流。,視頻時(shí)間：太陽(yáng)能光伏發(fā)電,7）太陽(yáng)能應(yīng)用的困難 光電應(yīng)用:太陽(yáng)能電池造價(jià)太高，6000元/m2，發(fā)電效率只有15。能源密度低，最大值僅1000w/m2(太陽(yáng)晴天垂直照射時(shí)），功率只有150w，提供電能200度/year，其成本為火電的10倍。 光熱應(yīng)用：太陽(yáng)光直接照射真空管熱水器，夏天只能產(chǎn)生8090 的熱水，冬天產(chǎn)生4050 的熱水。根據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)240 以下的用熱占人類能源消耗總量的50，而且主要是集中在100 以上。 太陽(yáng)能熱發(fā)電：太陽(yáng)能都是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)射鏡來(lái)跟蹤太陽(yáng)的，如果需要1000kw的太陽(yáng)能，就需要1500m2的聚光鏡來(lái)聚光?！俺竺娣e中高溫太陽(yáng)能聚光跟蹤技術(shù)”。,生物質(zhì)：有機(jī)物中除化石燃料外的所有來(lái)源于動(dòng)、植物能再生的物質(zhì)。 生物質(zhì)能是指直接或間接地通過(guò)綠色植物的光合作用，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和儲(chǔ)藏在生物體內(nèi)的能力。,三、新能源,第二節(jié) 能源概述,2、生物質(zhì)能,（一）生物質(zhì)能特點(diǎn),生物質(zhì)由C、H、O、N、S等元素組成。其揮發(fā)份高，炭活性高，硫、氮含量低（S：0.11.5，N：0.53.0），灰分低（0.13.0）。 生物質(zhì)是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)占有重要地位。生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源之一，就其能源當(dāng)量而言，是僅次于煤、油、天然氣而列第四位的能源，在世界能源消耗中，生物質(zhì)能占總能耗的14，但在發(fā)展中國(guó)家占40以上。,（二）生物質(zhì)能的來(lái)源,柴薪至今仍是許多發(fā)展中國(guó)家的重要能源。但由于柴薪的需求導(dǎo)致林地日減，應(yīng)適當(dāng)規(guī)劃與廣泛植林。 牲畜糞便，牲畜的糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若將糞便經(jīng)過(guò)厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。 制糖作物，制糖作物可直接發(fā)酵，轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌?水生植物，同柴薪一樣，水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。,生物質(zhì)能的來(lái)源,城市垃圾，主要成分包括：紙屑（占40%）、紡織廢料（占20%）和廢棄食物（占20%）等。將城市垃圾直接燃燒可產(chǎn)生熱能，或是經(jīng)過(guò)熱分解處理制成燃料使用。 城市污水，一般城市污水約含有0.020.03的固體與99%以上的水分，下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。,15%,2.3%,24%,58.7%,（三）生物質(zhì)能源的發(fā)展與現(xiàn)狀,從人類利用火以來(lái)，最直接利用的能源； 第二次世界大戰(zhàn)前后，歐洲的木質(zhì)能源應(yīng)用達(dá)到高峰； 隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，生物質(zhì)能源利用趨于低谷； 20世紀(jì)70年代中期，中東戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致全球能源危機(jī)，生物質(zhì)能源受到重視； 如今，環(huán)境問(wèn)題，生物質(zhì)能源日益受到重視； “窮人的燃料”高品位的現(xiàn)代能源。,國(guó)際上生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀 美國(guó):在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處于世界領(lǐng)先地位。目前生物質(zhì)發(fā)電已裝機(jī)9000 MW。DOE生物質(zhì)發(fā)電計(jì)劃的目標(biāo)是到2020年實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)容量為45000 MW,年發(fā)電22503000億度。2000 年美國(guó)生產(chǎn)50億升玉米乙醇,乙醇消耗相當(dāng)于汽油消耗量的1%。 美國(guó)能源部支持了一個(gè)投資巨大的纖維素乙醇中試及產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)項(xiàng)目,旨在利用木材、稻草、玉米秸等纖維素廢料生產(chǎn)燃料乙醇。采用提高糖得率和減低酶成本等方法，預(yù)期生產(chǎn)成本可降低一半以上。 目前,美國(guó)生物柴油年生產(chǎn)能力為100萬(wàn)噸以上。到 2010年,美國(guó)要將生物柴油產(chǎn)量提高到1200萬(wàn)噸。,國(guó)際上生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀 歐盟: 目前歐洲生物質(zhì)能約占總能源消費(fèi)量的2%，預(yù)計(jì)15年后將達(dá)到15%。歐盟能源發(fā)展戰(zhàn)略綠皮書制定的長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略計(jì)劃指出到2020年生物質(zhì)燃料將代替20%的化石燃料。其中生物柴油的市場(chǎng)占有率達(dá)12% 。 奧地利生物質(zhì)能在總能耗中的比例增加到25； 瑞典地區(qū)供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)消耗的燃料26%是生物質(zhì)； 德國(guó)CHOREN公司2002年完成了年產(chǎn)1萬(wàn)噸合成柴油的試驗(yàn)示范工程,年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸工業(yè)示范工程預(yù)計(jì) 2005年投產(chǎn)運(yùn)行； 法國(guó)每年可生產(chǎn)生物質(zhì)燃料及附加品二醋 27.8萬(wàn)噸,乙醇8.6萬(wàn)噸,生物質(zhì)氣15萬(wàn)噸。,國(guó)際上生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀 巴西：目前, 巴西是世界上最大的由甘庶桿制乙醇的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，實(shí)施了大規(guī)模的甘蔗制乙醇計(jì)劃，是世界上唯一不使用純汽油做汽車燃料的國(guó)家。據(jù)巴西政府稱,到2007年,生物質(zhì)能,主要是甘庶渣,將增長(zhǎng)56%左右。2002年燃料酒精年產(chǎn)量已達(dá)到820萬(wàn)噸?！熬凭娲?jì)劃”已使溫室氣體的排放減少了20%。 亞洲： 日本的新陽(yáng)光計(jì)劃,要求到2010年可再生能源供應(yīng)量和常規(guī)能源的節(jié)能量要占能源供應(yīng)總量的10%，2030年分別達(dá)到34%。 菲律賓、馬來(lái)西亞、印度開(kāi)發(fā)研究生物質(zhì)的氣化、 成型固化、熱解等技術(shù),形成了工業(yè)化生產(chǎn)。,巴西的經(jīng)驗(yàn) 自20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，巴西一直 在致力于用乙醇（從本地所產(chǎn)的甘蔗 中提取）替代進(jìn)口汽、油。目前，在 巴西所出售的燃料中有40%是乙醇。,生物燃料可以為全球提供充裕的汽車燃料。全球所生產(chǎn)的乙醇足以替代汽油消費(fèi)總量的大約2%。 2004年一些國(guó)家乙醇生產(chǎn)情況,1美加侖=3.78501135升；1英加侖=4.54545455升,（四）生物質(zhì)能的利用技術(shù),生物質(zhì)能的利用技術(shù)大體上分為直接燃燒技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)、生物轉(zhuǎn)換技術(shù)、液化技術(shù)和固體廢棄物轉(zhuǎn)換技術(shù)等五大類，各類技術(shù)又包含了不同的子技術(shù)。,A、直接燃燒技術(shù),直接燃燒大致可分四種情況： （1）爐灶燃燒；（燒柴；提高利用效率，省柴） （2）鍋爐燃燒； （3）垃圾焚燒； （4）固型燃料燃燒。,生物質(zhì)直接燃燒技術(shù),鍋爐燃燒,B、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),包括： （1）干餾技術(shù)； （2）氣化制生物質(zhì)燃?xì)猓?（3）熱解制生物質(zhì)油。,a、生物質(zhì)熱裂解技術(shù),生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)過(guò)程,干燥階段，物料加熱升溫至150； 預(yù)熱裂解階段，加熱升溫至150300 ，不穩(wěn)定成分分解成CO2、CO、醋酸等 固體分解階段，加熱升溫至300600 ，熱裂解主要階段，發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)反應(yīng)。液體產(chǎn)物有醋酸、木焦油、甲醇，氣體產(chǎn)物有CO2、CO、CH4、H2等 燃燒階段，再加熱，排出殘留在木炭中揮發(fā)物質(zhì)。,生物質(zhì)熱解：生物質(zhì)在完全缺氧或有限氧供給的條件下熱降解為液體生物油、可燃?xì)怏w和固體生物質(zhì)炭三個(gè)組成部分的過(guò)程。,生物質(zhì)熱裂解技術(shù),生物質(zhì)熱裂解液化：,在中溫（500600）、高加熱速率（104105/s）和極短氣體停留時(shí)間（約2s）的條件下，將生物質(zhì)直接熱解，產(chǎn)物經(jīng)快速冷卻，可使中間液態(tài)分子在進(jìn)一步斷裂生產(chǎn)氣體之前冷凝，得到高產(chǎn)量的生物質(zhì)液體油，液體產(chǎn)率可高達(dá)7080（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。,生物質(zhì)油：,采用快速熱裂解反應(yīng)，使在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的熱裂解反應(yīng)，產(chǎn)生熱裂解產(chǎn)物，再迅速淬冷，通常在0.5s內(nèi)急冷至350 以下，可最大限度增加了液態(tài)產(chǎn)物（油），此液態(tài)產(chǎn)物即為“生物質(zhì)油”，也稱為“生物油”，“熱裂解油”。,生物質(zhì)熱裂解技術(shù),生物質(zhì)裂解油燃料：生物質(zhì)熱裂解液化產(chǎn)生的生物油經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分離，不僅可作為鍋爐和其他加熱設(shè)備的燃料，再經(jīng)過(guò)處理和提煉可作為內(nèi)燃機(jī)燃料，還可以用來(lái)提取化工產(chǎn)品。,生物質(zhì)熱裂解技術(shù),新型能源 更具環(huán)保 因?yàn)樯锊裼捅旧韺儆诤跞剂?，能降低汽車的顆粒物、碳?xì)?、一氧化碳、二氧化硫等污染物的排放?生物柴油的硫含量較低，差不多能減少30%左右的硫化物的排放。 生物柴油不含會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的芳香族烷烴。使用生物柴油可以降低90%的空氣毒性，還能極大的降低患癌率。,專家認(rèn)為，“如果按照每噸28003400元計(jì)算，生物柴油可以形成300多億元的產(chǎn)業(yè)”。另外，開(kāi)發(fā)利用生物柴油，還可以發(fā)展油料植物，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)林產(chǎn)品向工業(yè)化產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。 目前世界生物柴油年產(chǎn)量已超過(guò)350萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2010年可達(dá)3000萬(wàn)噸以上。歐美以及亞洲一些國(guó)家和地區(qū)正大力發(fā)展利用油菜制造生物柴油產(chǎn)業(yè)，而我國(guó)是油菜生產(chǎn)大國(guó)，發(fā)展油菜制造生物柴油意義可能更加重大。,C、生化轉(zhuǎn)換技術(shù),生物轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是以厭氧消化和特種酶技術(shù)為主。,a、厭氧過(guò)程與沼氣技術(shù),我國(guó)大力推廣了厭氧消化技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的使用。通過(guò)農(nóng)業(yè)部國(guó)債項(xiàng)目的推行，截止2005年底，全國(guó)戶用沼氣達(dá)到1807萬(wàn)戶，養(yǎng)殖場(chǎng)的沼氣工程3556多處，年產(chǎn)沼氣70億立方米，折合標(biāo)煤500萬(wàn)噸，在農(nóng)業(yè)部發(fā)布的全國(guó)農(nóng)村沼氣工程建設(shè)規(guī)劃上，計(jì)劃到2010年底全國(guó)將有4000萬(wàn)農(nóng)戶用上沼氣。國(guó)債沼氣項(xiàng)目要求戶用沼氣“一池三改”，最大量的減少了傳染源，切斷了疫病傳播途徑，因此也是農(nóng)村血吸蟲防治的一項(xiàng)有效手段。,近年來(lái)，隨著農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖戶減少和農(nóng)村勞動(dòng)力的減少，同時(shí)集中養(yǎng)殖戶的增多，國(guó)家及時(shí)調(diào)整政策，從2007年開(kāi)始，將對(duì)養(yǎng)殖小區(qū)集中供氣沼氣工程和聯(lián)戶沼氣工程予以資金支持，以推進(jìn)人畜糞便、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾和污水的綜合治理和轉(zhuǎn)化，此舉措必將在短期內(nèi)使我國(guó)沼氣工程的技術(shù)得到快速的發(fā)展。,沼氣發(fā)酵過(guò)程,1、水解發(fā)酵階段 糞 便 各種酶 單 糖 秸 桿 多 糖 有機(jī)質(zhì) 氨基酸 2、產(chǎn)酸階段 單 糖 產(chǎn)酸菌 乙 酸 多 糖 丙 酸 氨基酸 醇 類 3、產(chǎn)甲烷階段 乙 酸 甲烷菌 甲烷 丙 酸 二氧化碳 醇 類 硫化氫,大分子狀態(tài)的碳水化合物溶于水的小分子化合物。多糖水解為單糖、雙糖，蛋白質(zhì)分解為汰和氨基酸，脂肪分解為甘油和脂肪酸。,單糖類、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸簡(jiǎn)單的有機(jī)酸、醇、CO2、H2、He、H2S等。主要為以乙酸為主的揮發(fā)性有機(jī)酸。,厭氧過(guò)程與沼氣技術(shù),小型戶用沼氣池,大中型沼氣工程工藝,燃料乙醇指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無(wú)水乙醇。 燃料乙醇是一種可再生能源，可在專用的乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，又可按一定的比例與汽油混合，在不對(duì)原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)的前提下直接使用。使用含醇汽油可減少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃燒更充分，降低燃燒中的CO等污染物的排放。,b、生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù),乙醇生產(chǎn)方法：,發(fā)酵法 化學(xué)合成法（乙烯與水蒸氣直接反應(yīng)）,乙醇生產(chǎn)主要原料：,高溫、高壓,淀粉質(zhì)原料 糖質(zhì)原料 纖維素原料 其他原料，如造紙廠紙漿廢液、淀粉廠淀粉渣,生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù),乙醇發(fā)酵工藝類型,生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù),1、燃料乙醇的研究與發(fā)展 1908年，福特公司，二戰(zhàn)期間，歐洲400萬(wàn)輛汽車 減少對(duì)石油進(jìn)口依賴及環(huán)保因素 解決農(nóng)產(chǎn)品豐收形成的農(nóng)產(chǎn)品過(guò)剩問(wèn)題 2、燃料乙醇生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析 原料是燃料乙醇生產(chǎn)成本的主要部分6080。,燃料乙醇的特點(diǎn),1、可作為新的燃料替代品 可作為新的燃料替代品,減少對(duì)石油的消耗。乙醇作為可再生能源,可直接作為液體燃料或者同汽油混合使用，可減少對(duì)不可再生能源-石油的依賴,保障本國(guó)能源的安全。 2、辛烷值高，抗爆性能好 作為汽油添加劑,可提高汽油的辛烷值。通常車用汽油的辛烷值一般要求為90或93,乙醇的辛烷值可達(dá)到111,所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,且乙醇對(duì)烷烴類汽油組分（烷基化油、輕石腦油）辛烷值調(diào)合效應(yīng)好于烯烴類汽油組分（催化裂化汽油）和芳烴類汽油組分（催化重整汽油）,添加乙醇還可以較為有效地提高汽油的抗爆性。,3、減少礦物燃料的應(yīng)用以及對(duì)大氣的污染 乙醇的氧含量高達(dá)34.7%,乙醇可以按較甲基叔丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇,氧含量達(dá)到2.7%；如添加10%乙醇,氧含量可以達(dá)到3.5%，所以加入乙醇可幫助汽油完全燃燒,以減少對(duì)大氣的污染。 使用燃料乙醇取代四乙基鉛作為汽油添加劑,可消除空氣中鉛的污染；取代MTBE,可避免對(duì)地下水和空氣的污染。另外,除了提高汽油的辛烷值和含氧量，乙醇還能改善汽車尾氣的質(zhì)量,減輕污染。一般當(dāng)汽油中的乙醇的添加量不超過(guò)15%時(shí),對(duì)車輛的行駛性沒(méi)有明顯影響,但尾氣中碳?xì)浠衔铩Ox和CO的含量明顯降低。 美國(guó)汽車/油料（AQIRP）的研究報(bào)告表明：使用含6乙醇的加州新配方汽油,與常規(guī)汽油相比，HC排放可降低5,CO排放減少21-28%，NOx 排放減少7-16%,有毒氣體排放降低9-32%。 4、可再生能源 若采用雅津甜高粱、小麥、玉米、稻谷殼、薯類、甘蔗、糖蜜等生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,其燃燒所排放的CO2和作為原料的生物源生長(zhǎng)所消耗的CO2, 在數(shù)量上基本持平，這對(duì)減少大氣污染及抑制溫室效應(yīng)意義重大。,關(guān)于燃料乙醇的認(rèn)識(shí)誤區(qū),誤區(qū)：燃料乙醇是油，作為替代油品？ 定位：燃料乙醇是油品的優(yōu)良品質(zhì)改良劑，燃料乙醇不是“油”。 乙醇具有許多優(yōu)良的物理和化學(xué)特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不是簡(jiǎn)單做為替代油品使用，這種認(rèn)識(shí)和宣傳是大錯(cuò)而特錯(cuò)的。 燃料乙醇是優(yōu)良的油品質(zhì)量改良劑，或者說(shuō)是增氧劑。它還是汽油的高辛烷值調(diào)合組分。它是和我國(guó)石油行業(yè)在九十年代后期為提高油品質(zhì)量才開(kāi)始發(fā)展的MTBE起同樣的作用。乙醇的增氧效果比MTBE要好一倍。美國(guó)法定的汽油改良劑有三種：MTBE（甲基叔丁基醚）、乙醇和ETBE（乙基叔丁基醚），2002年，美國(guó)能源部在給我國(guó)介紹燃料乙醇使用經(jīng)驗(yàn)時(shí)，還慶幸我國(guó)MTBE剛剛起步，就選擇了用燃料乙醇來(lái)替代的路子。美國(guó)走了20年MTBE的彎路之后，現(xiàn)在又回過(guò)頭來(lái)再走乙醇代替MTBE的路子。美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可幫助我們更正確的認(rèn)識(shí)燃料乙醇。乙醇汽油之所以可以改善尾氣污染，改善動(dòng)力，根本的原理就是乙醇里所含的內(nèi)氧，部分地補(bǔ)充了汽油在油缸內(nèi)燃燒外界供氧不足的問(wèn)題，另外又較好地解決了汽油的高辛烷值組分問(wèn)題，“兩好合一好”，使乙醇的物理化學(xué)特性得以充分的發(fā)揮。 因此，把乙醇單單做為“油”的概念，會(huì)使我們進(jìn)入誤區(qū)，大大地折扣了燃料乙醇的功能和價(jià)值。,D、各技術(shù)現(xiàn)狀與瓶頸,沼氣發(fā)酵技術(shù) 已有30多年歷史，農(nóng)村戶用沼氣池超過(guò)4000萬(wàn)戶； 瓶頸在于開(kāi)發(fā)低溫高活性沼氣微生物和高效厭氧反應(yīng)器。 燃料乙醇技術(shù) 形成產(chǎn)業(yè)化 以陳化糧為主要原料，與糧食爭(zhēng)原料，是否環(huán)保還存在爭(zhēng)議； 瓶頸在于大規(guī)模生產(chǎn)、秸稈利用和廢液處理等。,直接燃燒發(fā)電技術(shù) 全國(guó)裝機(jī)容量800 MW； 單臺(tái)鍋爐容量??； 瓶頸在于大規(guī)模直接燃燒和混燒技術(shù)。 熱解氣化及發(fā)電技術(shù) 采用分步式能源化利用，目前最大4 MW級(jí)氣化發(fā)電站和全國(guó)很多村級(jí)氣化集中供氣站； 2/3氣化集中供氣站已停運(yùn)（目前又在興起）；氣化發(fā)電規(guī)模??； 瓶頸在于系統(tǒng)效率提高、氣化熱值低和焦油處理問(wèn)題。,熱解液化技術(shù) 少數(shù)進(jìn)入中試階段，最大300t/年； 粗生物油成分復(fù)雜，除直接燃燒外，應(yīng)用不明確； 瓶頸在于粗生物油的精制和應(yīng)用。 生物柴油技術(shù) 工藝較成熟，年生產(chǎn)能力5萬(wàn)噸； 現(xiàn)有資源不足以支撐未來(lái)產(chǎn)業(yè)化； 瓶頸在于植物油原料和轉(zhuǎn)化效率的提高。,（五）我國(guó)生物質(zhì)能利用問(wèn)題和解決途徑,（六）生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn),提供低硫燃料； 提供廉價(jià)能源(某些條件下)； 將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)； 與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少。,（七）生物質(zhì)能的缺點(diǎn),植物僅能將極少量的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成有機(jī)物； 單位土地面的有機(jī)物能量偏低； 缺乏適合栽種植物的土地； 有機(jī)物的水分偏多(50%95%) 。,二、新能源,第二節(jié) 能源概述,3、氫能,氫蘊(yùn)藏于浩瀚的海洋之中。海洋的總體積約為13.7億km3，若把其中的氫提煉出來(lái)，約有1.4109億噸，所產(chǎn)生的熱量是地球上礦物燃料的9000倍。,（1）氫能的優(yōu)點(diǎn),燃燒熱值高：每千克氫燃燒后能放出142351 kJ的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。 清潔無(wú)污染：燃燒的產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。 資源豐富：氫氣可以由水分解制取，而水是地球上最為豐富的資源。 適用范圍廣：貯氫燃料電池既可用于汽車、飛機(jī)、宇宙飛船，又可用于其他場(chǎng)合供能。,（2）氫能實(shí)用化所需要解決的技術(shù)難題,大量、且低成本地制造氫的技術(shù)開(kāi)發(fā)； 安全地儲(chǔ)藏、運(yùn)送氫的技術(shù)開(kāi)發(fā)； 高效率地轉(zhuǎn)換氫能的技術(shù)開(kāi)發(fā)； 將氫能用于社會(huì)各行各業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)。,（3）氫的制取