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東莞生物質能源的開發利用


東莞生物質能源的開發利用

  世界上技術,長期以來主要是采用直接燃燒,盡管經過不斷的技術改造,利用效率仍很低。為了提高效率、方便運輸、貯存如多功能使用生物質能源,減少直接燃燒造成的環境污染,近幾十年來,不少國家,尤其是經濟發達國家,大力研究、開發利用生物質轉型優化的能源技術,也就是將低品位的生物質能源轉變成液體、氣體、固化、電力等形式的優質新能源的技術以及高效節能技術,并開發種植“石油”植物,增加生物質能源的資源儲備。

一、生物質熱解綜合技術

  該項技術是東莞生物質在反應器中完全缺氧或只提供有限氧和不加催化劑條件下,高溫分解為生物炭、生物油和可燃氣的熱化學反應過程??扇冉獾納鎦史淺9惴?,農業、林業和加工時廢棄的有機物,都可以作為熱解的原料。生物質熱解后,其能量的80%-90%轉化為較高品位的燃料,有很高的商業價值。農業、林業廢棄生物質熱解產生的固體和液體燃料燃燒時不冒黑煙,廢氣中含硫量低,燃燒殘余物很少,減少了對環境的污染。分選后的城市垃圾和廢水處理生成的污泥經熱解后,體積大為縮小,臭味、化學污染和病原菌被除去在消除公害的同時,獲得了能源。
熱裂解工藝有以下3種類型。

  1、慢速熱解:主要用于燒木炭業。將木材放在種型式的窯內,在隔絕空氣的情況下,加熱燒成木炭。一個操作期一般要幾天,可得到原料重量30%-35%的木炭,燒木炭法也稱木材干餾或碳化。低溫干餾的加熱溫度為50 0-580℃,中溫干餾溫度為660-750℃,高溫干餾溫度為900-1100℃。

  2、常規熱解:是將生物質原料通過常規熱解的裝置,一般要經過幾個小時的熱解,可得到原料重量20%-25%的生物炭、10%-20%的生物油。

  3、快速熱解:是將磨細的生物質原料在快速熱解裝置中進行,過程經歷的時間很短,只有幾秒鐘,熱解產物中生物油的比率明顯提高,一般可以達到原料重量的40%-60%,快速熱解過程需要的熱量以熱解產生的部分氣體為熱源供應。

二、東莞生物質液化技術

  該技術是以生物質為原料,制取液體燃料的工藝。將生物質轉化為液體燃料使用,是有效利用生物質能的最佳途徑。其轉換方法可分為熱化法、生化法、機械法和化學法。生物質液化的主要產品是醇類和生物柴油。

  醇類是含氧的碳氫化合物,其分子式為R-OH,其中R表示烷基。常用是甲醇和乙醇。甲醇可用木質纖維素經蒸餾獲得,亦可將生物質氣化產物一氧化碳與氫經催化反應合成。生產甲醇的原料比較便宜,但設備投資較大。乙醇可由生物質熱解產物乙炔與乙烯合成制取,但能耗太高,采用東莞生物質經糖化發酵制取方法較經濟可行。一般情況下,乙醇生產成本的60%以上為原料所占。因此選用廉價原料對降低乙醇成本很重要。制取乙醇的原料主要有兩類,一類是本質纖維原料,另一類是含糖豐富的植物原料,也可選用農業廢棄物,如高梁秸、玉米秸、制糖廢渣等。

  乙醇作為燃料使用已有很久的歷史,1900年英國就出現了以乙醇為燃料的內燃機。70年代以來的能源?;掛掖既劑嫌值玫椒⒄?,據統計,世界上有上千萬輛汽車用汽油混合乙醇為燃料。

  生物柴油是動植物油脂加定量的醇,在催化劑作用下經化學反應,生成性質近似柴油的酯化燃料。生物柴油可代替柴油直接用于柴油發動機上,也可與柴油摻混使用。生物質液體燃料的可再生性和低污染性使期成為良好的替代能源,作為動力燃料和發電能源有持久的生命力,但目前仍受到石油市場的左右。

  巴西利用甘蔗大規模生產乙醇作汽車燃料,以替代進口石油,節約外匯。僵已建有480多家加工廠,年產乙醇127億升,乙醇汽車累計量達530多萬輛。美國利用玉米、馬鈴薯等生產乙醇,以1:10的比例滲入汽油作汽車燃料,1993年有39個工廠,年產11億加侖乙醇,每噸玉米可產40加侖乙醇。

三、生物質氣化技術

  世界上研究應用生物質氣化技術發展較快,主要有熱解氣化技術和厭氧發酵生產沼氣技術等。

  1、熱解氣化技術。國外以不同種類的生物質為原料,大都采用壓力燃燒氣化技術以驅動燃氣輪機,還有發生爐煤氣甲烷化,流化床氣化爐或固定床氣化爐熱解氣化等技術。美國、日本、加拿大、瑞典等國的氣化技術已能大規模生產水煤氣。

  2、厭氧發酵生產沼氣,是有機物在厭氧條件下被微生物分解發酵生成一種可燃性氣體——沼氣,又稱生物氣。其主要成分是甲烷,含量占60%左右。每立方米沼氣的熱值相當于1公斤煤的熱量。

四、生物質發電技術

  1、生物質發電。對于以生物質資源為原料進行發電,工業發達國家已有成熟的技術設備,并形成一定的生產規模。美國采用這種生物質能轉型優化方式有三種技術的支持:一是能源林生產技術,包括種子選型、培育和種植。東莞生物質利用退耕或輪作的土地種植能源作物,包括樹和草,因為這類土地種樹或草只需要很少的化肥、農藥和管理費用,有利于改良土壤結構,?;に磷試?,改善生態環境。二是有專用的加工設備,包括秸稈打捆機、粉碎機、木材削片、整樹粉碎等設備和專用的運輸工具等。三是生產設備,主要是燃燒爐、蒸汽發電裝置等。而毛里求斯、哥斯達黎加等國則大量使用蔗渣發電。

  2、垃圾發電。隨著城市化和食品、醫藥等工業的發展,城市垃圾迅速增加,許多城市面臨著垃圾圍城的困擾,大量垃圾堆放占用土地、污染環境。而衛生掩埋、焚化、就也燃燒、堆肥、填低洼地及任意傾棄,衍生出二次污染,危害生態環境和人們的健忘。隨著科學技術進步,現代垃圾中被認定為可回收的成分越來越多,因而發達國家,加強了利用垃圾發電的技術研究、開發與應用。

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