生物质能
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生物质能 智能电网. 潮汐发电. 水力发电. 核电. 太阳能热发电. 光伏. 风力发电. 生物质燃烧发电. ?. 车辆燃料. 航空燃料. 煤化工. 石油化工. 我们正处在能源体系演变的过程中 政策导向和科技创新影响巨大. 2000 年中国 (%). 来源:美国加州大学 Antonia V. Herzog et al, RENEWABLE ENERGY SOURCES. 什么是生物质? 包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水几大类 。.

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生物质能

智能电网


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潮汐发电

水力发电

核电

太阳能热发电

光伏

风力发电

生物质燃烧发电


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车辆燃料

航空燃料

煤化工

石油化工


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我们正处在能源体系演变的过程中政策导向和科技创新影响巨大

2000年中国(%)

来源:美国加州大学 Antonia V. Herzog et al, RENEWABLE ENERGY SOURCES


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什么是生物质?包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水几大类。

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用


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生物质主要组成成分

木质素:15~25%

★ 复杂的芳香结构

★ 很高的能量含量

高纯度木质素

半纤维素:23~32%

★ 5碳和6碳糖的高分子聚合物

半纤维素

(竹材提取)

纤维素:38~50%

★ 葡萄糖高分子聚合物

★ 优良的生物化学转化原料

纤维素

(竹材提取)







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欧盟生物质能的重要地位

2005年,在可再生能源中,生物质能占63%,占总能耗4%。

2020年,交通能源消耗中生物燃料至少要占10%。


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日本生物质综合战略

2002年12月27日以内阁会议决议的形式公布了《日本生物质综合战略》,由内阁府、农林水产省、文部科学省、国土交通省、环境省共同制订。

  • 防止全球变暖;

  • 循环型社会的形成;

  • 促进有竞争性的新兴产业的成长;

  • 搞活农林渔业、农山渔村。

日本的生物质作为能源,可替代15%石油;作为物质资源,可替代全部石油。


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美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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发电?燃料?美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

平衡发展


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生物质转化与利用美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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生物质原料处理美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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生物质直接燃烧美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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燃烧过程中二恶英的生成美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

500~800℃燃烧区

气相反应

不完全燃烧

300~350℃尾部低温区

飞灰多孔结构表面

短链氯代烃

如CH2Cl2

C、H、O

金属催化

链增长

构环

二恶英前驱物

氯化

金属催化

芳香族物质

二恶英前驱物

二恶英


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工程应用中二恶英的抑制美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

500~800℃燃烧区

气相反应

300~350℃尾部低温区

飞灰多孔结构表面

目前工程中针对气相反应生成的二恶英采用“3T”原则抑制,即加强湍流,形成高温区,保证足够的停留时间,使二恶英在高温下热裂解。目前认为在850℃停留2秒或1000 ℃停留1秒就可以保证二恶英分解。

针对低温异相表面生成的二恶英,目前的抑制措施有以下几种:1.急冷,快速避开该反应所需温度区间;2.布袋除尘,不予提供异相表面;3.活性炭吸附等。

对燃料而言,在垃圾中掺烧高硫煤,也可以起到抑制二恶英生成的作用,这是因为SO2将Cl2还原为HCl,减弱氯化作用,此外,SO2能与Cu生成CuSO4,使催化剂失活。


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问题美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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通过中间产物(糖)转化美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

生物化学转化

还原为基本结构单元(CO,H2)

热化学转化


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生物质生物化学转化美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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生物质热化学转化美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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热化学转化美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

由热引起的化学反应

热解

部分空气

没有空气

过量空气

气化

热解

燃烧

热能

可燃气体(CO+H2)

生物油(快速热解)

生物焦(慢速热解)

燃烧:供热、发电

合成:制油、化工产品


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生物质气化分布式供能系统美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?


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生物质气化发电分布式供能系统美国、欧盟和日本的生物质能开发路径给我们有什么启发?

焦油是制约这一技术的瓶颈


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生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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研发平台生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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气化炉设计参数生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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集成生物炼制框图生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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智能电网生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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传统电网生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

发电厂

输配电线路

变电所


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传统电网系统面临问题生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

分布式能源接入

用电负荷峰谷差


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智能电网提出背景(一)生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

2006年,美国IBM公司提出“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性,该方案提供了一个大的框架,通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理,为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。


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智能电网提出背景(二)生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

奥巴马上任后高调提出“智能电网”有三个目的:一个是由于美国电网设备比较落后,急需进行更新改造,提高电网运营的可靠性;二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭;三是提高能源利用效率。


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智能电网的各种设想生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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多能互补、产用结合、储能平衡的智能电网生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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智能终端生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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智能家居生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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国家电网公司的生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究智能电网


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能源资源和能源需求不匹配生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

现有500千伏电网的经济输电距离小于800公里,无法满足远距离、大规模、经济高效输送电力的要求。


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可再生能源利用问题生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究


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煤炭运输问题生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究

煤炭运输约占我国铁路运量的50%,其中主要是煤电。

我国输煤输电比例明显失衡,2006年“三西”(山西、陕西、蒙西)地区输煤输电比例高达20:1,输电比例不足5%。


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