生物質(zhì)的功能概念及種類省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

0能源發(fā)展1/76一、能源發(fā)展史1、柴草時期從火發(fā)覺到18世紀產(chǎn)業(yè)革命期間

2、煤炭時期煤炭開采始于13世紀，而大規(guī)模開采并使其成為世界主要能源則是18世紀中葉事了。

能源、材料和信息被稱為人類社會發(fā)展三大支柱。依據(jù)各個歷史階段所使用主要能源；能夠分為柴草時期、煤炭時期、石油時期、和常規(guī)能源向新能源過渡。2/763、石油時期

第二次世界大戰(zhàn)之后，在美國、中東、北非等地域相繼發(fā)覺了大油田及伴生天然氣，每噸原油產(chǎn)生熱量比每噸煤高一倍。二十世紀60年代早期，在世界能源消費統(tǒng)計表里，石油和天然氣消耗百分比開始超出煤炭而居首位。

我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主情況還要延續(xù)相當時間3/76二、能源含義其分類1、能源：能夠為人類提供某種形式能量（機械能、熱能、電能、化學(xué)能等）自然資源及其轉(zhuǎn)化物?；蛘哒f是能量起源稱為能源。2、能源分類：（1）按能源生成方式分：一次能源和二次能源一次能源：指在自然界現(xiàn)成存在，能夠直接取得且無須改變其基本形態(tài)能源。二次能源：指在非自然界現(xiàn)成存在，需要經(jīng)過處理得到能源。及4/76（2）按能源在當代社會中地位分：常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源也叫傳統(tǒng)能源，就是指已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用能源。新能源指以新技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)開發(fā)利用能源。（3）按能否再生分（對一次能源）：可再生和非再生。5/76（4）按其起源分（對一次能源）：來自地球以外天體能源：太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能來自地球內(nèi)部能源：地?zé)崮艿厍蛞黄渌祗w作用產(chǎn)生能源：潮汐能6/767/76能源種類能源種類可歸納為以下幾類：生物能源(木柴、油脂和酒精)石化燃料(煤、石油和天然氣)自然能源(水力、風(fēng)力、太陽能、地?zé)?核能8/76石化燃料---煤在二億年前，枯死植物倒入沼澤中，腐爛植物被塵?；驔_積物覆蓋，沉積地底。按著陸地上長出新植物，繼續(xù)生長、枯死、腐爛，如此不停進行，層層相迭，摻雜爛泥、黏土，經(jīng)過長時間及地殼變動，再受到地?zé)岷蛪毫τ绊懀⑹Т蟛糠炙?，逐步碳化而形成煤?/p>

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石油是遠古時代沉積在海底湖泊中動植物遺體，在海洋條件作用下經(jīng)過千百萬年漫長轉(zhuǎn)化過程而生成。水中生物遺骸下沉而埋沒于地下石化燃料---石油及天然氣10/76因地?zé)峄虻貕旱茸饔米兂墒褪痛蠖嗉性谏硯r之類孔隙較多巖石層中11/76石化燃料---石油及天然氣天然氣與煤、石油類似，幾億年以前，地球上大多數(shù)地方還是汪洋大海，海里有各種動植物，動植物死后殘骸在地下高溫高壓下，轉(zhuǎn)化為天然氣和石油，天然氣是石油同成份物質(zhì)氣化所產(chǎn)生。

12/76核能核能也稱原子能，是一個高效率，又持久能源。核能發(fā)電是利用鈾235核分裂連鎖反應(yīng)釋出大量熱能，將水變成水蒸氣，利用這些蒸氣來推進發(fā)電機發(fā)電。

13/7614/76廣東陽江核電站15/76自然能源---水力水力發(fā)電系利用河川、湖泊等位于高處含有位能水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機之動能，再藉水輪機為原動機，推進發(fā)電機產(chǎn)生電能。小水電按照中國國家計委要求，水電站總?cè)萘吭?萬kw以下為小型水電站；5萬—25萬kw為中型水電站；25萬kw以上為大型水電站。16/7617/76當前全世界使用能源90%取自化石燃料，即煤炭、石油和天然氣，它們經(jīng)歷了上億年時間才得以生成，所以是不可在生能源。從探明儲量分析，現(xiàn)在地球上煤炭、石油和天然氣總儲量分別為：石油：1萬億桶天然氣：120萬億立方米煤炭：1萬億噸三、能源現(xiàn)實狀況18/76按照全世界對化石燃料消耗速度計算，這些能源可供人類使用時間大約還有：儲量有限化石燃料19/76四、新能源新能源與可再生能源含義和分類新能源含義：在中國是指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能、小水電、地?zé)崮芤约昂Ｑ竽艿纫淮文茉??！?0/76第一章生物質(zhì)概念、功效及種類1、地球生物質(zhì)循環(huán)以及生物質(zhì)功效2、生物質(zhì)特征3、生物質(zhì)能源及非能源生物基產(chǎn)品潛力21/76第一節(jié)地球生物質(zhì)循環(huán)以及生物質(zhì)功效一、

生物質(zhì)概念生物質(zhì)是指經(jīng)過生物體生物活動所形成，含有一定能量、養(yǎng)分、機械強度或生理性功效全部有機物質(zhì)。22/76生物質(zhì)能特點

1)可再生性生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能因為經(jīng)過植物光合作用能夠再生,與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可確保能源永續(xù)利用；

23/762)低污染性生物質(zhì)硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成SOX、NOX較少；生物質(zhì)作為燃料時，因為它在生長時需要二氧化碳相當于它排放二氧化碳量，因而對大氣二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)；3)廣泛分布性缺乏煤炭地域，可充分利用生物質(zhì)能；4)生物質(zhì)燃料總量十分豐富。生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。24/76上海臺《一群死豬奇幻漂流》25/76二、生物質(zhì)在物質(zhì)循環(huán)中功效和意義（一）生物質(zhì)開發(fā)利用必要性1、資源擔心緩解2、環(huán)境壓力釋放3、經(jīng)濟增加以及生活水平提升需求4、生態(tài)平衡需要26/76依據(jù)《紐約移民健康體檢匯報》來自中國大陸新移民體相對于來自其它亞洲國家新移民鉛含量高44%鎘含量高60%汞含量高530%相對于紐約當?shù)厝斯扛?60%。27/76（二）

生物質(zhì)開發(fā)利用可行性這一課題在世界范圍內(nèi)引發(fā)了足夠重視。當代科學(xué)技術(shù)發(fā)展加緊了這一課題開展?！吧餆捴啤睂⑸镔|(zhì)工程帶入工業(yè)化時代。28/76（三）生物質(zhì)開發(fā)利用概況1、美國2、巴西3、歐盟29/76當前，生物質(zhì)能技術(shù)研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家關(guān)注。許多國家都制訂了對應(yīng)開發(fā)研究計劃，如日本陽光計劃、巴西酒精能源計劃等，其中生物質(zhì)能源開發(fā)利用占有相當比重。30/76日本陽光計劃現(xiàn)在日本是一個風(fēng)景漪麗、環(huán)境優(yōu)美太平洋島國，而發(fā)生于20世紀中葉東京光化學(xué)煙霧、痛骨病等事件卻聞名于全球，引發(fā)了當初日本政府高度重視。開啟“陽光計劃”是日本政府為對付能源危機和建設(shè)無公害社會制訂并推行新能源開發(fā)計劃。在年以前，組織國立研究機構(gòu)企業(yè)和大學(xué)，對太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、合整天然氣和氫能利用技術(shù)和設(shè)備制造進行研究和開發(fā)。采取最大程度節(jié)約能源、資源和降低排放簡化生產(chǎn)工藝過程來實現(xiàn)未來化學(xué)工業(yè)，為了地球環(huán)境而變革現(xiàn)有技術(shù)。31/76巴西酒精能源計劃為降低石油對環(huán)境污染，巴西政府大力扶持生態(tài)能源開發(fā)。以甘蔗為原料生產(chǎn)酒精，將使用全部汽油都添加20％到25％酒精，這降低了石油消耗和污染。全國酒精計劃在實施期間得到補助為400億美元，但因為新技術(shù)開發(fā)，這筆費用早已收回。32/76（四）我國生物質(zhì)開發(fā)利用現(xiàn)實狀況1、沼氣2、生物質(zhì)氣化3、生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)4、生物液體燃料33/76（五）生物質(zhì)在我國未來可連續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中地位

1、能源替換2、為環(huán)境減壓3、為“三農(nóng)”解困34/76（六）我國生物質(zhì)發(fā)展思緒與標準1、一矢三，重在“三農(nóng)”2、不爭糧地，生態(tài)先行3、多元發(fā)展，因地制宜4、突出重點，中小為主5、資源循環(huán)，環(huán)境優(yōu)先35/76三、生物質(zhì)利用技術(shù)路徑36/7637/761、直接燃燒2、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換3、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用路徑

4、化工液化技術(shù)38/761、直接燃燒注釋:用纖維素（C6H10O5）n代表植物枝葉主要成份（C6H10O5)n+6nCO26nCO2+5nH2O點燃缺點:

生物質(zhì)燃燒過程生物質(zhì)能凈轉(zhuǎn)化效率在20－40％之間。39/762、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換a、利用植物秸桿、枝葉、雜草等制取沼氣40/7641/76b、用含糖類、淀粉（C6H10O5）n較多農(nóng)作物（如玉米、高粱）為原料，制取乙醇。（C6H10O5)n+

nH2OnC6H12O6催化劑C6H12O62C2H5OH+2CO2↑點燃42/76乙醇汽油優(yōu)點43/76乙醇汽油是用90%普通汽油與10%燃料乙醇調(diào)和而成。首先，乙醇汽油增加汽油中含氧量，使燃燒更充分，有效地降低了尾氣中有害物質(zhì)排放；第二，有效提升汽油標號，使發(fā)動機運行更平穩(wěn)；第三，可有效消除火花塞、氣門、活塞頂部及排氣管、消聲器部位積炭，能夠延長主要部件使用壽命。

44/7645/763、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)生物質(zhì)可燃性氣體46/76第二節(jié)生物質(zhì)特征依據(jù)狀態(tài)不一樣，可分為：綠色生物質(zhì)和非綠色生物質(zhì)固體生物質(zhì)和液體生物質(zhì)按有效成份可分為：糖用生物質(zhì)淀粉用生物質(zhì)纖維素用生物質(zhì)油料生物質(zhì)蛋白質(zhì)用生物質(zhì)活性物原料生物質(zhì)47/76按照起源來分：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)品種植農(nóng)業(yè)廢棄物林業(yè)廢棄物園林廢棄物養(yǎng)殖廢棄物加工廢棄物生活廢棄物及人糞尿能源生物48/76二、生物質(zhì)化學(xué)組成和特點生物質(zhì)基本上由糖類、淀粉、蛋白質(zhì)、油脂、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，它們屬于可再生資源。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料比較輕易，與化石燃料相比生物質(zhì)類物質(zhì)含碳少，產(chǎn)熱值低。較低含硫量使得其在燃燒過程中比較清潔生物質(zhì)營養(yǎng)成份較低，質(zhì)地粗糙，適口性差。生物質(zhì)資源比較分散、分布不均，搜集困難。49/7650/76第三節(jié)生物質(zhì)能源及非能源生物基產(chǎn)品潛力一、生物質(zhì)能源潛力（一）生物質(zhì)能源分類51/76（二)生物質(zhì)能源利用前景1、燃料乙醇燃料乙醇是從植物中獲取糖經(jīng)過發(fā)酵得到以淀粉類植物為原料。在美國：玉米巴西：甘蔗木薯52/7653/762、生物柴油生物柴油是清潔可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料木本果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油為原料制成液體燃料。普通以20%百分比混摻到石化柴油中，稱B20柴油。54/7655/76生物柴油

56/76非食用油脂：棉區(qū)棉籽油和南方冬閑地菜籽油廚余油脂和廢棄動物油脂開發(fā)麻風(fēng)樹、黃連木、油棕等木本油料林。57/76

大戟科、蘿摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物，從它們莖、葉傷口處有乳白色或黃褐色液體流出來，其中含有與石油成份相同碳氫化合物一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當于50噸石油燃料。一公頃象草平均每年可收獲12t生物石油

三角大戟58/763、成型顆粒燃料成型顆粒燃料，主要指生物質(zhì)（秸稈）致密成型燃料是將生物質(zhì)（林業(yè)廢棄物和農(nóng)作物秸稈）進行加工、生產(chǎn)出一個含有要求密度和熱值燃料。利用方式：打捆直接燃燒氣化，利用燃氣發(fā)電59/7660/764、生物天然氣在歐洲，當代化沼氣生產(chǎn)、加工和應(yīng)用越來越受到重視和普及：一是原料相對集中進行厭氧發(fā)酵，為小區(qū)供熱發(fā)電；二是經(jīng)壓縮凈化后沼氣用于運輸燃料或民用燃氣和發(fā)電。61/76生物氣體燃料—沼氣

在沼澤、湖泊和水溝地帶中，經(jīng)常見到水中有許多氣泡冒出．它是因為一些微生物活動產(chǎn)生一個臭雞蛋氣味氣體，叫做沼氣。沼氣中含有甲烷、氯氣、硫化氫、一氧化碳、二氧化碳等各種氣體，其中甲烷含量大約為65％左右。甲烷是一個能夠燃燒氣體，它藍色火焰可達1400℃高溫。所以，沼氣是一個優(yōu)質(zhì)燃料。

62/76將人畜糞便、作物秸桿、生活垃圾、有機廢水、活性污泥堆積在沼氣池進行生物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，是生物能源利用一個好形式。沼氣用作生活燃料，熱效率可達60％，比秸桿直接燃燒熱效率高6倍左右，而且沼液、沼渣可喂魚，也是優(yōu)質(zhì)有機肥料(除含有氮磷鉀以外，還含有許多腐植質(zhì))。63/7664/76它主要成份甲烷是一個理想氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。與其它燃氣相比，其抗爆性能很好，是一個很好清潔燃料。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。自80年代以來建立起沼氣發(fā)酵綜合利用技術(shù)沼氣為紐帶，物質(zhì)多層次利用、能量合理流動高效農(nóng)產(chǎn)模式，巳逐步成為我國農(nóng)村地域利用沼氣技術(shù)促進可連續(xù)發(fā)展有效方法。中國農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境承載力十分有限，發(fā)展農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟，不能以消耗農(nóng)業(yè)資源、犧牲農(nóng)業(yè)環(huán)境為代價。發(fā)展農(nóng)村沼氣，優(yōu)化廣大農(nóng)村地域能源消費結(jié)構(gòu)，是中國能源戰(zhàn)略主要組成部分，對增加優(yōu)質(zhì)能源供給、緩解國家能源壓力含有重大現(xiàn)實意義。65/76沼氣發(fā)酵優(yōu)點（一）白色能源——沼氣煮飯、燒水可用沼氣代替柴和煤，也能夠用沼氣化替柴油、汽油開動內(nèi)燃機，還能夠建造沼氣發(fā)電站把生物能轉(zhuǎn)換成電能利用。沼氣本身還是寶貴化工原料，用它能夠生產(chǎn)三氯甲烷，四氯化碳等產(chǎn)品；又是塑料、纖維、橡膠、染料原料之一。（二）增加肥效農(nóng)作物所需肥料有氮肥，磷肥和鉀肥。糞及稻草等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品除含氮磷和鉀外，尚含有碳、氫等元素。農(nóng)村在使用這些肥料時必須在糞坑內(nèi)漚爛，才能用作肥料，在漚爛期中碳、氫元素白白浪費。將這些肥料放在沼氣池里，密閉發(fā)酵，則碳、氫元素變?yōu)檎託猓?、磷、鉀等元素不變，這是一舉兩得。66/76（三）消除病害糞便中所含病原菌需要空氣才能生活，所以在隔絕空氣情況下很快死亡。糞便中蟲卵，因糞液中含氨較多亦被殺死。（四）處理污泥應(yīng)用活性污泥法處理城市污水及工業(yè)廢水余下大量污泥，雖可充肥料，但因生物化學(xué)需氧量(