生物质能工程复习大纲上Word文档格式.docx

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（1）环境污染小；

（灰分、N、S含量低，C闭合循环。

）

（2）生物质能蕴藏量巨大、分布广；

（3）可再生；

（4）能量密度低；

（5）重量轻、体积大，运输不便；

（6）易受风雨雪火等外界因素影响，贮存不便；

10、生物质的化学组成

糖类和淀粉主要由葡萄糖单糖或多糖组成。

11、生物质燃料的热值

高位热值：

1kg生物质完全燃烧所放出的热量；

气化潜热：

水分在燃烧过程中变为蒸汽（燃料中H燃烧时也生成水蒸汽），吸收的热量；

低位热值：

高位热值－气化潜热

计算生物质发热量，一般取低位热值。

12、农作物资源估算是在农作物产量的基础上，以草谷比计算。

13、人畜粪便资源

以人口数、畜禽存栏数、年平均排泄量为基础进行估算；

并考虑成幼系数。

14、纤维素类生物质资源

纤维素类生物质资源主要由：

纤维素、半纤维素、木质素构成；

植物细胞壁中的纤维素和木质素通过共价键连接成网络结构，纤维素束镶嵌在其中。

16、农作物秸秆：

每年6-7亿吨。

秸秆焚烧存在的问题：

效率低、环境污染、浪费资源、影响交通；

17、禽畜粪污

我国主要禽畜粪污源为猪、牛、鸡等规模化养殖。

河北、山东、河南、四川等地资源量最多。

近年来，畜禽养殖业逐步向规模化、集约化发展。

全国60%以上的养殖场粪污未经处理直接排放，造成水体、土壤、空气等严重污染，畜禽养殖粪污污染已成为我国第一大污染源。

18、城市有机垃圾

2001年我国生活垃圾清运量1.18亿吨，2002年为1.37亿吨；

2010年，达到2.3亿吨，2020年将达到3.1亿吨。

城市生活垃圾的处理途径：

堆肥、填埋、焚烧、厌氧发酵、发电、养蚯蚓。

19、工业有机废弃物：

分为工业有机固废和有机废水两类。

主要来自木材加工、造纸、制糖、粮食加工等，包括木屑、树皮、蔗渣、谷壳等。

20、糖类原料资源：

主要用来生产燃料乙醇。

研究及应用最多的为甘蔗等。

（巴西）

我国甘蔗主要分布在云南、广西、广东，占全国产量90%以上。

甜高粱（广西）、甜菜、糖蜜废水也是重要资源。

22、能源植物的内容

广义上讲：

光和效率高、生物量大，直接用于提供能源为目的的植物。

通常包括：

速生薪炭林、含糖或淀粉类植物、产油植物，可供发酵或产油的藻类及其他植物等。

23、按植物中主要物质化学类别分：

（1）糖类能源植物；

（2）淀粉类能源植物；

（3）纤维素类能源植物；

（4）油料能源植物；

（5）烃类能源植物；

（续随子、绿玉树等）

24、光合作用

光合作用的初产物为葡萄糖，生物质是初产物及其各类衍生物的总称，包括：

糖类、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪等；

（1）光合作用机理

6CO2+3H2O+太阳能→→C6H6O5+O2→→n（C6H6O5）（生物质）

（2）生物质能原理用则是其逆过程：

n（C6H6O5）（生物质）→→→CO2+H2O+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、生物质燃料的特点：

（1）含碳量较少；

（2）含氢量稍多；

（3）含氧量多；

（4）密度小。

29、生物质燃料的燃烧过程：

强烈的放热化学反应；

燃料、热量和空气供给；

连锁反应过程。

燃烧的基本类型：

表面燃烧、分解燃烧、蒸发燃烧；

生物质的燃烧过程可以分作：

预热与干燥（水分蒸发）、挥发分析出燃烧（木炭形成）和木炭（固定碳）燃烧等阶段；

C的燃烧，根据O2量的不同，会产生下列2种反应：

C+O2==CO2+408.86kJ

2C+O2==2CO+246.45kJ

当温度较高（超过700℃）时，生成的CO向外扩散，遇O2再燃烧：

2CO+O2==2CO2+570.87kJ

水煤气（生物质气化）反应：

C+2H2O==CO2+2H2C+2H2O==CO+H2C+2H2==CH4

30、产生火焰的燃烧分为两个阶段：

挥发分析出燃烧和固定碳燃烧，前者约占燃烧时间10%，后者占90%；

生物质燃料在燃烧过程种的特点：

（1）生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。

在生物质燃烧过程中，若空气供应不当，挥发分就会不被燃尽而排出；

（2）含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困难；

（3）挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应；

（4）生物质着火容易，在挥发分燃尽后，燃料剩余物为焦炭，气流运动会将炭粒带入烟道，且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此在固定碳燃烧阶段，气流不宜太强；

（5）不论生物质的来源于草本还是林木，其热解后的组成成分基本一致；

（6）碱金属和氯腐蚀问题突出。

32、省柴灶的特点

a、设有灶箅与灰室；

b、设有可关的灶门；

c、燃料离锅底近，吊火高度小（12~16cm）；

d、有拦火圈与回烟道；

e、增加灶体保温措施。

33、旧式炕的改进

（1）改变炕洞的形式，让烟气在炕洞中迂回流动；

（2）尽可能减少支撑炕面的炕洞中砖的数量。

37、生物质成型原料主要有：

锯末、木屑、稻壳、秸秆等纤维素类原料；

纤维素类生物质包含：

纤维素、半纤维素、木质素（占植物体成分2/3以上）。

纯纤维素程白色，密度1.5~1.56g/cm3，比热0.32~0.33kJ/（kg·

K）；

半纤维素，穿插于纤维素和木质素之间，结构复杂，酸性、加热条件下能发生水解，产物为单糖；

木质素，是一类以苯基丙烷为骨架，具有网状结构的无定形高分子化合物，不同植物木质素含量、组成不尽相同。

木质素不易溶于水及任何有机溶剂，非晶体，没有熔点，70~110℃左右软化，黏合力增加，此；

200~300℃时软化程度加剧，施加一定压力，无需黏结剂，即可得到与挤压模具形状一致的成型燃料。

38、生物质成型的原理

（1）一般植物在10%左右以下含水率时，需施加较大的压力，使其非弹性或黏弹性的纤维分子之间相互缠绕、胶合，进而固化成型；

（2）对于木质素等黏弹性组分含量较高的原料，若温度达到木质素的软化点，则可施加一定的压力，制备成型燃料；

（3）被粉碎的生物质粒子，在外力和黏结剂的作用下，重新组合成具有一定形状的生物质成型块。

39、压缩成型的工艺类型

根据主要工艺特征的差别，可划分为湿压成型、热压成型、炭化成型三种基本类型；

（1）湿压成型

湿压成型燃料块密度较低，设备简单，易操作，但部件磨损较快，烘干费用高，且多数产品燃烧性能较差。

（2）热压成型

热压成型机械主要有：

螺旋挤压成型机、机械（液压）驱动活塞式成型机，如图5-4、图5-5；

（3）炭化成型工艺

首先将生物质原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏结剂挤压成型；

若不使用黏结剂，成型燃料容易破损、开裂；

40、生物质成型常用黏结剂

为了使成型块在运输储存和使用时不致破损、开裂，并具有良好的燃烧性能，理想的黏结剂必须能够保证成型块具有足够的强度和抗潮解性，并且在燃烧时不产生烟尘和异味，最好黏结剂本身也可以燃烧。

常用的黏结剂分无机、有机和纤维类三种；

无机的包括：

水泥、黏土、水玻璃等（灰分增大，热值降低）；

有机的包括：

焦油、沥青、糖浆（30%）、树脂、淀粉（4%）等，有异味。

纤维类包括：

废纸浆、水解木纤维等工业废弃物。

41、生物质压缩成型及炭化工艺类型

42、生物质压缩成型工艺流程

43、国内外常见的成型机技术主要包括三大类：

螺旋挤压技术、活塞冲压技术、压辊式成型技术。

44、成型生物质燃料的物理特性及燃烧性能

（1）密度

提高几倍乃至几十倍，至1.1~1.4t/m3，形状规则，便于储存运输

（2）热值：

16300~20900kJ/kg；

（3）强度

轴向压缩最大破坏载荷可达几吨至十几吨，横向压缩最大破坏载荷为0.26~0.98t，与生物质原料相比，强度大幅提高。

（4）吸湿性

无论哪种生物质成型燃料都不能直接和水接触，否则会很快膨胀、软化、松散。

（5）燃烧性能

a、成型燃料密度大，从而限制了挥发物的逸出速度，延长了挥发物的燃烧时间；

b、成型燃料质地密实，炭燃烧更加完全充分；

c、整个燃烧过程O2的供应趋于平衡，燃烧效率高，过程稳定；

45、影响生物质成型燃料制备的主要因素

（1）原料含水率

过高则加热时产生大量水蒸气，造成表面开裂，严重时产生爆鸣；

太低时因水分对木质素具有软化、塑化的作用，则生物质难以成型。

原料含水率对成型的影响，一般在6~12%。

（2）成型温度

温度对不同物料成型的影响，木屑240~260℃，秸秆220~260℃；

（3）原料种类

（4）原料粒度

粒径越小，形变越大，越有利于压缩，通常要求原料粒径小于5mm

（5）成型压力与模具尺寸

46、乙醇的理化性质

做燃料是称为燃料乙醇，分子式：

C2H5OH，CH2CH3OH，偏酸；

无色，透明，易流动，具有独特醇香，辛辣，刺激性强，易挥发，易燃烧，可与水互溶，爆炸极限3.5%~18%（体积分数）；

相对密度0.79，沸点78.3℃，凝固点-130℃，燃点424℃，高位热值26780kJ/kg；

根据浓度和杂质含量高低，可分为4种类型：

1、高纯度乙醇，浓度≥96.2%，中性，无杂质，国防、电子、试剂；

2、精馏乙醇，浓度≥95.5%，杂质少，国防、化工；

3、医药乙醇，浓度≥95%，杂质少，医药及酒类生产；

4、工业乙醇，浓度达到95%，无其他要求，燃料，稀释剂；

47、乙醇的用途

1、化学工业：

重要的化工品原料，用来制造合成橡胶、冰醋酸、乙醚、有机酸、酯类等；

2、国防工业：

参与制造炸药、雷汞；

3、农业：

用于制造农药；

4、医药工业：

医疗消毒、药剂生产；

5、溶剂工业：

常用的有机溶剂，广泛用于香料、燃料、树脂、油漆等生产；

6、食品工业：

配制、加工多种饮料酒；

7、燃料工业：

工业锅炉燃料；

作为汽油添加剂，或部分替代汽油，供发动机使用；

48、乙醇生产的主要方法

乙醇生产的方法可概括为两大类：

发酵法和化学合成法；

燃料乙醇生产以发酵法为主；

（1）发酵法生产乙醇

发酵法生产乙醇：

利用微生物，主要是酵母菌，在无氧条件下将糖类、淀粉类或纤维素类物质转化为乙醇的过程。

根据发酵原料不同，发酵法又可分为：

淀粉质原料生产乙醇、糖质原料生产乙醇、纤维素类原料生产乙醇、工业废液生产乙醇；

纤维素淀粉（多糖）糖类乙醇

（2）化学合成法生产乙醇

用石油裂解产生乙烯合成，有乙烯直接水合法、硫酸吸附法和乙炔法；

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