关键词： 生物质能利用   规划内容   生物产业   国家发改委   生物能源   新技术  

摘要： 1月12日，国家发改委印发《“十三五”生物产业发展规划》，规划内容涉及生物质能利用、生物能源新技术等方面。

关键词： 生物燃料   生物质能   热力学参数   生命周期评价  

摘要： 生物质能的开发和利用过程是涉及到多个环节的复杂化工过程，引发了社会对粮食安全、环境影响、生产成本等问题的讨论，因此有必要从环境、资源、能量等多角度出发，对生物质能转化利用工艺开展综合分析评价。本文耦合了基于(炯)分析的热力学分析方法和基于生命周期评价的环境分析方法，构建了生物质转化为高品位液体燃料过程的能源-环境复合分析模型，为生物质转化过程的优化和发展方向提供理论依据。\n 首先，本文构建了1t/h处理量的生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料系统(PY-USE)、生物质快速热解催化加氢制取液体燃料系统(PY-CH)和生物质气化费托合成航空燃料系统(FT-BAF)的完整工艺流程，分别建立了它们的Aspen Plus过程仿真模型，通过仿真计算得到的热力学参数（质量流量、热流量、功耗、焓、熵等）是进行后续系统分析工作的基础。\n 然后，本文利用Aspen Plus仿真获得的热力学参数，分别对建立的PY-USE、PY-CH和FT-BAF系统进行了详细的(炯)分析，研究结果表明:生物质预处理子系统的生物质干燥过程造成的(炯)损失是PY-USE、PY-CH和FT-BAF系统总内部(炯)损的主要来源;除了预处理子系统，PY-USE和PY-CH系统的内部(炯)损主要来源于生物质快速热解反应器、焦炭和不可冷凝气体燃烧反应器、生物油提质反应器和提质尾气燃烧反应器，与超临界乙醇提质方式相比，催化加氢提质的(炯)损更大，但超临界乙醇提质过程需消耗额外的乙醇;FT-BAF系统的(炯)损主要来源于生物质气化反应器和费-托尾气燃烧反应器，分别占系统总(炯)损的42.32％和14.60％;PY-USE、PY-CH和FT-BAF整个系统的(炯)效率分别为52.47％、31.79％和19.12％。\n 其次，本文建立了PY-USE、PY-CH、FGBAF和FT-OP-BAF系统的生命周期评价模型，对其环境影响潜值进行了计算和比较，研究结果表明:生物质热解制取车用燃料系统中，PY-USE工艺的FDP、GWP、ODP、POCP和AP等潜值均比PY-CH工艺高，PY-CH工艺的HTP和EP潜值则更高。PY-USE和PY-CH工艺生物油的温室气体排放量分别为60.49gCO2-eq/MJ和19.83gCO2-eq/MJ，与化石柴油、汽油相比分别下降了38.83％、45.93％和73.50％、76.58％。生物质制取航空燃料系统中，生物航空燃料的FDP、GWP、HTP、ODP和POCP等环境影响值较化石喷气机煤油降低，其中稻壳、稻秸、玉米秸和麦秸生物航空煤油的GWP值分别为喷气机煤油的19.86％，30.52％，15.00％和22.58％，四种农林废弃物航空煤油中，以玉米秸为原料产品的环境影响潜值更低。\n 最后，本文引入了将(炯)分析和生命周期评价相结合的(炯)-环境分析方法，建立了能量-环境复合分析模型，通过计算生物能转化过程的物流的单元(炯)环境成本，为从单元水平减少生物质转化过程的环境影响提供理论依据。研究结果表明:PY-USE、PY-CH和FT-BAF系统的生物燃料的单元(炯)环境成本值分别为2.32×10-14Pt/kJ、9.31×10-15Pt/kJ与6.54×10-14Pt/kJ。对比三个系统主要单元的(炯)效率与单元(炯)环境成本相对标准差，可发现总体上(炯)效率低的单元的单元(炯)环境成本相对标准差更高，PY-USE系统的P-H、P-DRYER、PY-COMB、PY-H3、U-COMB和U-H4单元的单元(炯)环境成本相对标准差更高，优化潜力较大，PY-CH系统的PY-COMB、P-H、U-COMB、P-DRYER、PY-H3单元的优化潜力较大，而FT-BAF系统的P-H、G-COMB、G-GF、P-DRYER单元的优化潜力较大。

关键词： 二氧化碳   燃煤烟气   减排技术   微藻   生物质能   排放源   示范应用   量子效率  

摘要： 中国每年排放二氧化碳总量90多亿吨，其中燃煤烟气二氧化碳大约60亿吨成为第一大排放源，而煤化工、陶瓷、水泥等也是重要的排放源（约5亿吨）。二氧化碳捕集利用与封存的技术研发与示范应用成为近年来国内外热点。由于微藻转化太阳能为生物质能的量子效率高达2％～10％，并且微藻生长速率极快，每天生物质增长量可达1～3倍，故利用微藻固定燃煤烟气二氧化碳成为温室气体控制领域的国内外前沿研究热点和高技术竞争焦点。

关键词： 生物质能   自燃   间接加热   热裂解炭化   直立移动床   炭化炉制作   整体设计  

摘要： 随着化石能源的逐渐枯竭和与之伴随的环境污染问题，而且经济的发展也以能源作为主要动力，所以在经济的持续发展和环境改善两方面的压力下，世界各国不得不寻求一种可再生的清洁能源来改变现有的能源的结构和提供取之不尽用之不竭的能源。生物质能源作为第四大能源且具有可再生的特点，越来越受到世界各国政府和科研人员的重视和研究。在此背景下,本课题针对我国幅员辽阔的农村地区产生的十分丰富生物质原料,主要包括各种作物秸秆、林业木材与农林废弃物等，结合生物质原料的特点设计并制作出一种生物质炭化炉,即一种自燃及间接加热直立移动床炭化炉,为现有的生物质炭化设备都存在的投入工业生产的效率低、生产工艺不成熟、生产不连续、炭化时间较长和消耗高品质能源转化低品质能源造成的能耗高等特点提供一种新思路。该设备的产炭量大、生产连续效率高、设备成本低、操作简便、能耗低和能够适应各种生物质原料并且就地处理大面积的原料、就地利用。\n 本课题的主要完成内容包括如下几个方面：\n （1）深入探究了生物质原料的热裂解炭化过程、热裂解炭化技术特点与各种原料的理化特性，再查阅了现有的炭化设备和炭化技术的文献资料，结合现有的间接加热生物质炭化炉的炭化试验出现的问题和试验参数，最终确定了生物质炭化设备的设计总方案为自燃与内部间接加热式、直立炉体式、移动床式、连续式炭化设备。\n （2）完成生物质炭化设备的整体设计和样机炭化炉的制作。通过分析国内外现有的炭化设备的利弊，结合现有炭化炉相关的理论数据和设计经验，采用最新炭化方向的工艺流程进行生物质原料炭化，制作出了自燃及间接加热直立移动床炭化炉，最终试验出炭化设备的工艺参数、结构参数和燃烧室热工参数，在现有间接加热生物质炭化炉的基础上实现了喂料和出料的连续，实现了连续式生产；充分利用余热，减少了能耗，并为后续的加热保温炭化缩短了时间；采用了烟气回用系统和鼓风系统，能够利用热解炭化产生的副产物为炭化提供热量，又能将烟气中的部分污染物燃烧完全。\n （3）通过ANSYS软件对炭化设备中的燃烧室、炭化室以及支架进行了热学、力学与模态的模拟和分析，结合软件分析和理论数据计算探索炭化设备关键部件的温度变化，为之后的改进提供思路和方向。\n （4）对炭化设备的生产能力、各段反应物所需热量、炉体对外散失的热量、炭化反应放出的热量和产生的可燃气被燃烧放出的热量进行理论计算，对炭化设备进行理论性计算验证，验证满足理论试验要求。\n （5）对样机进行改进并组装然后调试合理运行参数，通过样机的初步炭化试验，验证样机的可操作性，为以后利用样机进行大量的炭化试验寻找最佳炭化工艺参数提供实践指导和设备支持。

关键词： 《太阳能学报》   学术期刊   能源领域   生物质能   研究成果   科学技术   学术论文   实验技术  

摘要： 1本刊为新能源和可再生能源领域综合性学术期刊（月刊），报导我国太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能及氢能等科学技术研究成果，登载原创性的学术论文、研究报告、实验仪器和实验技术等。

关键词： 生物质能   热化学处理   分段式热解装置   谷壳炭化试验   流体力学模拟  

摘要： 生物质能作为煤、石油、天然气之外的第四大能源，具有清洁、分布广、总量大、易输运等不可替代的优势。目前我国农林废弃物、工业废弃物、畜禽粪便等生物质总量庞大，如不能及时有效地处理和利用，会对环境造成严重污染，而生物质热化学处理是一种能处理这些生物质的有效手段。本课题以减量化、无害化和资源化的原则设计和试制了一种生物质分段式热解装置，旨在通过安装调试及试验提出可供推广应用的运行参数，不仅可以处理多种生物质，且可以通过调节反应条件来实现气、固、液的定向生产。本文主要研究内容及成果如下：\n 1、热解装置设计。以装置能处理多种类生物质、生产模式可灵活切换、产物可定向生产、能源可高效利用为设计目标，分别从进料系统、输送系统、供热系统、烟气系统和冷却净化系统对热解装置进行设计。结合生物质热解过程的机理、物料的干燥特性、热解过程中挥发分脱除特点、热解气二次裂解及重整特性，确定该装置为三段式梯级反应结构。最后确定了“产炭”、“产气”、“产液”三种模式下对应的工艺流程。\n 2、安装调试。对热解装置主体和冷却净化系统进行安装并通过管道、法兰等将其连接，确保物料、烟气、热解气、水蒸气通路的正确性和完整性。安装完成后对系统进行了调试，以确保设备可进行安全、稳定、连续生产。最后进行保压试验，使系统在5kPa压力条件下可维持20min。设备系统经改进后，装置各方面的可靠性显著提升，在后续的热态试验中，每天连续稳定运行13 h。\n 3、冷态试验。本文主要以谷壳炭化试验为主，对谷壳在不同频率（5Hz、10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz）下通过各级螺旋输送机的时间进行了统计分析。一级螺旋的输送时间最长可达到78min，此时电机频率为5 Hz。二、三级螺旋同频率下的输送时间基本相当。当一、二、三级螺旋频率为（25Hz、20Hz、20Hz）时，谷壳由进料到出料共耗时约27.8min，并以此估算出该频率下热解装置对谷壳的输送能力约为28.5kg/h。\n 4、热态试验。以不同炭化温度（300℃、400℃、500℃和600℃），不同螺旋输送频率（5Hz、10Hz、15Hz和20Hz）和不同进料量（10kg/h、14kg/h、18kg/h和22kg/h）作为试验条件，研究谷壳炭化的固体得率和固体产物特性。试验研究结果显示：固体得率随着炭化温度升高和输送频率减小而有所降低，但在不同进料量下没有发生明显变化；谷壳炭的pH随着炭化温度的升高有明显上升，随着输送频率的减小略有升高。谷壳炭的电导率随着炭化温度的升高而有大幅度增加，在不同输送频率下没有发生明显变化；谷壳炭中固定碳含量随着炭化温度的升高而变大。该设备用于谷壳炭化的最佳操作参数是热解终温为300℃，一级电机输送频率为25Hz，二、三级电机输送频率为1 Hz，在此条件下，炭化固体产物得率为56%，固定碳含量约为38.2%，生产能力大于22kg/h。\n 5、牛粪炭化探索试验。在一级螺旋电机频率为18 Hz、二级螺旋电机频率为20Hz，三级螺旋电机频率为22Hz，温度分别为500℃和450℃条件下进行了两组牛粪炭化试验，得出该装置对牛粪的处理能力为70kg/h的结论，满足了50kg/h的设计要求。\n 6、CFD软件模拟。利用CFD软件对炉膛内的反应进行模拟，通过对螺旋温度场的后处理直观判断螺旋在炉膛内的受热情况。发现当螺旋管道有空气流动时，管道内的温度分布极不均匀，且整体温度较管道内不存在空气时约低300℃。故管道内空气的存在直接影响温度场的均匀性分布和装置的热效率，在炭化过程中应按照操作流程进料，合理调节罗茨风机频率，出炭方式采用水封，通过但不仅限于这些步操作低热解管道中的空气量。通过模拟，发现椭圆体炉膛内温度场的分布更为均匀，炉膛整体温度较长方体炉膛温度高约60℃。为装置改进提供了建议。

关键词： 杂交狼尾草   能源植物   生物质能  

摘要： 杂交狼尾草(Pennisetum americahum×***)系美洲狼尾草(***)与象草(***)的种间杂交种,是多年生高大C4草本植物,已作为造纸、饲料原料等被广泛应用,是中国有前景的非粮能源植物之一。笔者以非粮生物质原料生产和生物质转化利用为中心,针对杂交狼尾草的生物学特征、遗传特性与良种选育、产量、品质特征和生物质转化利用、生态适应能力和生态效益、栽培及管理技术等方面的研究进展和存在的问题进行了详细阐述,并展望杂交狼尾草作为能源植物的研发前景。认为虽然杂交狼尾草存在对土壤条件要求高、在北方地区不能越冬等缺点,但较其他能源植物具有显著的产量优势,在条件较好的边际土地和污染农田上具有广阔的利用前景。

关键词： 工业有机废水   生物质利用   城市固体废物   生活污水   林业资源   林业生物质   林业生产   城镇居民生活   可再生能源   农业生产  

摘要： 一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。生物质能是取之不尽、用之不竭的可再生能源,依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源。农业生物质能资源是指农业作物、农业生产和加工过程中的废弃物、能源植物等。

关键词： 生物质能   微波预处理   碱预处理   沙柳   微波时间  

摘要： 开发生物质能对缓解化石燃料的日益短缺和环境污染问题具有重要意义,目前研究热点为生物质气化、液化、燃烧、热解、制取氢气和酒精等清洁燃料。对于燃料乙醇,预处理是纤维素原料水解工艺中一个重要课题。通过预处理可除去木质素,溶解半纤维素,或破坏纤维素的晶体结构,从而增大其可接近表面,提高水解产率。酶水解产物转化率很大程度上要依赖预处理的效果,采用"碱法"和"耦合法"对沙柳进行预处理实验,并与传统的"干法"进行了对比。实验表明这2种方法的效果良好。燃料乙醇的生产,不仅解决了能源危机,还对环境大气污染起到了缓解作用。

关键词： 可再生能源电力   能源供给   谷歌   供电范围   太阳能   电力供给   数据中心   生物质能  

摘要： 谷歌公司宣布将于2017年实现100%可再生能源供给，包括风电、太阳能和水电等。据悉，谷歌公司于2015年购买了5．7太瓦时可再生能源电力，几乎赶上英国2015年全国太阳能7．6太瓦时的发电量，实现了全公司44％的电力供给。在2016～2017年期间．谷歌公司计划扩大可再生能源供电范围。继续采购风电、太阳能、水、生物质能等多样资源为公司6万名员工和数据中心供电，宴现100％可再生能源供给。