生物质能源考试复习题.docx

生物质能源考试复习题.docx

《生物质能源考试复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物质能源考试复习题.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

生物质能源考试复习题

生物质能源考试复习题

一、名词解释

1、生物质能：

是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。

煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。

2、能源植物：

广义：

几乎可以包括所有植物。

狭义：

是指那些利用光能效率高、可合成类似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者产氢的植物。

3、沼气：

沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的发酵作用，产生的一种可燃气体

4、生物柴油：

指以各种油脂（包括植物油、动物油脂、废餐饮油等）为原料，经一系列加工处理过程而生产出的一种液体燃料。

属于长链脂肪酸的单烷基酯

5、燃料乙醇：

一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。

燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。

主要是以雅津甜高粱加工而成

6、生物质发电：

利用生物质资源进行的发电。

一般分直接燃烧发电和气化发电两种类型，主要包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电

二、简答题

1、生物质能的开发利用是在怎样的背景下提出来的?

有何重要意义?

答：

背景:

1.能源的开发和利用一直以来见证着人类文明的进步，能源的更新替换，成为人类适应环境、利用环境、改造环境的重要标志之一。

当今的新型替代能源，如风能、太阳能、生物能、地热能等纷纷涌现，各具优势，且利用技术不断成熟和发展，其中生物能在实用性、可行性、广泛性方面，显现出独有的优势，被认为是未来30～50年里，最具大规模产业化开发前景的新型能源。

2.能源危机与生态危机：

煤炭、石油只能开采100年；天然气只能开采50~60年；空气污染、水污染、土壤污染、温室效应、物种绝灭。

发展意义（自由扩展）:

1.传统能源有限、不可再生及环境危害性2.生物质能源丰富、可再生及环境友好性

2、汽车使用乙醇汽油的好处。

第一，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，有效地降低了尾气中有害物质的排放；

第二，有效提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；

第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位的积炭，延长主要部件的使用寿命。

3、概述世界主要国家生物质能开发利用现状。

目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。

许多国家都制定了相应的开发研究计划，如美国的能源农场计划、日本的阳光计划（是日本政府为对付能源危机和建设无公害社会制定并推行的新能源开发计划）、巴西的酒精能源计划（以甘蔗为原料生产酒精，将使用的所有汽油都添加20％到25％的酒精）等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。

4、我国能源植物开发利用现状。

P47

5、（P26）列举十个生物质能研究热点问题。

1、合成生物学与生物质能的生产用化学物质造出合成DNA，由DNA组成基因，再由基因形成基因组，最终在实验室造出全新生物体的分子系统

2.具有较好的低温发动机启动性能

3.具有较好的润滑性能、安全性能、燃料性能、再生性能

4.无须改动柴油机

5.生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染

缺点：

1.以菜籽油为原料生产的生物柴油成本高

2.用化学方法合成生物柴油有以下缺点

3.低温启动性能不佳。

4.燃烧排放物中NOx含量较高。

5.含有微量甲醇与甘油，会使接触的橡胶零件，如橡胶膜、密封圈、燃油管等逐渐降解。

6、油脂来源分散，品种复杂。

14、目前利用生物酶法制备生物柴油存在哪些亟待解决的问题？

答：

（1）脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇（如甲醇或乙醇等）转化率低，一般仅为40%-60%；

（2）甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活

（3）副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；

（4）短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。

15、生物柴油的制备方法有哪些？

答：

可分为两大类：

物理法和化学法。

一、物理法：

通过物理机械的方法,改变原料油脂或脂肪的黏度和流动性等得到生物柴油，包括直接混合法和微乳液法。

①直接混合法:

将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。

②微乳液法:

将动植物油与溶剂混合制成微乳状液也是解决动植物油高黏度的办法之一。

二、化学法：

通过原料油脂或脂肪，与低碳醇在催化剂存在的情况下，进行化学反应生成相应酯的过程，分为高温裂解法和酯交换法。

目前，酯交换法是生产生物柴油的主要研究方向，包括酶促合成法、固体酸碱法、离子液体法、离子交换树脂法和超临界甲醇法。

16、酸碱催化酯交换的反应机理如何？

一、酸性催化剂：

质子先与甘油三酯的羰基结合，形成碳阳离子中间体。

亲质子的甲醇与碳阳离子结合并形成四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成甲酯和甘油二酯，并产生质子催化下一轮反应。

甘油二酯及甘油单酯也按这个过程反应。

二、碱性催化剂：

催化的酯交换反应中，真正起活性作用的是甲氧阴离子，它攻击甘油三酯的羰基碳原子，形成一个四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成一个脂肪酸甲酯和一个甘油二酯阴离子，这个阴离子与甲醇反应生成一个甲氧阴离子和一个甘油二酯分子，后者会进一步转化成甘油单酯，然后转化成甘油。

所生成的甲氧阴离子又循环进行下一个的催化反应。

17、微藻作为生物柴油生产的优势与应用前景分析。

答：

生产优势：

1.占地球表面积71%的是水体，每年能提供非常丰富的藻类生物量；

2.藻类容易繁殖，生长周期短，光合作用效率高；

3.藻类的生长繁殖不依靠土壤，不占用农业用地，而且其养殖过程可以实现自动化控制；

4.藻类是一种单细胞生物，它没有叶、茎、根。

即没有无用生物量，整个藻体都可用于热转化。

5.藻类含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解的化学组分；藻类热解所获得的生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg,是木材或农作物秸秆的1.6倍。

6.藻类不含纤维素等难分解成分，易被粉碎和干燥，所需热解条件相对较低，可使生产成本降低；

7.藻类可塑性大，可以通过改变培养条件或诱导，提高其产油能力；

8.从藻类获取的油是没有污染、可再生的能量资源，它的应用不需要改变汽车、飞机的发动机。

前景分析：

l）和现已初步实现产业化的玉米等粮食作物制取生物柴油的方式相比，海洋微藻产量高，单位面积产量是粮食的几十倍，生长周期短、繁殖快，并且培养时间短，在很短的时间内可获得大量产品。

2）微藻在水域（淡水或海水均可）中生长繁殖，不依靠土壤，不存在与农业用地相竞争的问题，不占用耕地，不影响农业生产。

3）微藻的含油量相对较高，其生长繁殖和油脂的制备都可以实现工业自动化。

4）微藻个体小、木素含量很低，易粉碎干燥，用藻类来生产液体燃料所需处理和加工条件相对较低，生产成本与其他生物燃料原料相比相对较低。

5）微藻生长可以消耗大量的二氧化碳，并且在微藻培育过程中加人二氧化碳，可令微藻的产量大幅度增加，从微藻到油的生产过程也可以实现零排放，具有良好的环保效益。

18、燃料乙醇原料的发展趋势。

《生物质能学》173页

燃料乙醇生产仅仅依靠粮食来提供原料，已不能满足燃料乙醇生产的需求，我国需要走多元化供应的路子，未来我国燃料乙醇发展更多的应是依靠非粮食原料。

我国燃料乙醇生产企业的发展主要是两个方向：

一是木薯乙醇；二是纤维素乙醇。

两者都属于非粮食作物，其中，木薯乙醇已处于规模化生产阶段，技术发展已相对完善；而纤维素乙醇在我国还处在试验阶段，技术还有待完善。

木薯是替代玉米的最佳选择：

木薯是取代玉米等原料生产酒精的理想替代物，开发木薯酒精资源前景看好。

在同样土地资源条件下，种植木薯可比种植玉米多产近2倍酒精。

利用木薯进行酒精生产，整株作物无废料，利用效率很高。

纤维素乙醇发展潜力最大：

长期来看，木薯也只是中国生产燃料乙醇的过渡性原料，还不足以改变中国整个能源结构。

承担改变中国能源结构重任的是以秸秆为代表的植物纤维。

开发大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术，是解决燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路。

19.燃料乙醇的优点：

1、可作为新的燃料替代品，减少对石油的消耗。

2、辛烷值高，抗爆性能就好3、减少矿物燃料的应用以及污染4、可再生能源5、不会增加大气中的CO2

20.乙醇脱水制备燃料乙醇的方法：

目前制备燃料乙醇的方法主要有化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法、离子交换树脂法等。

21.木质纤维素糖化发酵的四种类型及其目前各自面临的技术难题：

（1）物理法：

球磨、压缩球磨、爆破粉碎、冷冻粉碎、声波、电子射线。

弊端：

效果不明显、处理成本高、条件苛刻。

（2）化学法：

酸、碱、有机溶剂。

弊端：

污染严重、设备要求高、损失大、收率低。

（3）理化法

（4）生物法：

木质素降解微生物：

白腐真菌为主、木质素降解酶类：

Lacs、Lips、MnPs等、木质素降解条件、木质素降解分子生物学

22.生物质发电的意义：

1、缓解能源短缺；

2、增加我国清洁能源比重；

3、改善环境；

4、扩大乡镇产业规模，增加农民收入，缩小城乡差距。

23.氢能的特点：

（l）所有元素中，氢重量最轻；

（2）所有气体中，氢气的导热性最好；

（3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%；

（4）除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的；

（5）氢燃烧性能好，点燃快；

（6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁；

（7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。

三、设计题

1、沼气池的类型、组成和设计原理。

沼气池组成

1进料口和进料管

进料口位于畜禽舍地面下，由设在地下的进料管与发酵间连通。

进料口将厕所、畜禽粪便污水通过进料管流入沼气池发酵间。

进料管内径一般为200-300mm，采取直管斜插于池墙中部或直插与池顶部的方式与发酵间连通，目的是保持进料顺畅、搅拌方便、施工方便。

2、发酵间和储气室

是沼气池的主体，可分为发酵间和储气室。

发酵原料在发酵间进行发酵，产生的沼气溢出水面进入上部的削球形储气室储存。

因此，要求发酵间不漏水，储气室不漏气。

3、水压间（出料间）

主要功能是为储存沼气、维持正常气压和便于出料而设置的，其容积由沼气池产气量来决定，一般为沼气池24小时所产沼气的一半。

水压间与发酵间的连接，随着出料方式的不同而存在两种方式：

①当满足沉降、杀灭寄生虫卵的需要，采取中层出料时，水压间通过安装于其中部的出料管与发酵间连接。

②为便于出料、免除一年一度的大换料，采取底层出料时，水压间通过其下部的出料口与发酵间直接相通。

4、活动盖

设计在池盖的顶部，呈瓶塞状，上大下小。

活动盖可以按需要开启或关闭，是一个装配式的部件。

其功能主要有：

（1）在进行沼气池的维修和清除沉渣时，打开活动盖可以排除池内残存有害气体，并利于通风、采光，使操作安全。

（2）当遇到导气管堵塞、气压表失灵等特殊情况，造成池内气压过大时，活动盖即被冲开，从而降低池内气压，使池体得到保护。

（3）当池内发酵表面严重结壳，影响产气时，可以打开活动盖，破碎浮渣层，搅动料液。

5导气管

固定在沼气池拱顶最高处或活动盖上的一根内径1.2cm，长25-30cm左右的铜管、钢管或PVC硬塑管等，下端与储气室相通，上端连接输气管道，将沼气输送至农户，用于炊事与照明。

沼气池的设计原理

建造“模式”中的沼气池，首先要做好设计工作。

总结多年来科学实验和生产实践的经验，设计与模式配套的沼气池必须坚持下列原则：

（1）必须坚持“四结合”原则“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，使人畜粪