AIptent-logo

【专题:环境技术解说】生物质发电(下)

AIpatent.gif

本期继续带来下部剩余内容

摘   要:生物质发电是指以木材和植物遗体等生物质(可再生生物资源)为原料进行发电的技术,由于是植物通过吸收CO2获得生长,进而合成生物质,因此从总体来看,不会净增加大气中的CO2含量(即碳中和),与太阳能发电装置等组合,有望实现用可再生能源满足电力需求。

关键词:生物质发电、生物质能、可再生能源、碳中和、能源转换

 

前言

生物质发电是指以木材和植物遗体等生物质(可再生生物资源)为原料进行发电的技术。另外,从生物质得到的能量被称为生物质能源。生物质在燃烧时也会和化石燃料一样产生CO2,但由于是植物通过吸收CO2获得生长,进而合成生物质,因此从总体来看,可以认为大气中的CO2含量不会净增加(碳中和)。与发电量随天气和时间变化的太阳能发电装置进行组合,有望实现用可再生能源满足电力需求。

 

目录

1.   生物质发电的普及与优点

1) 生物质和碳中和

2)促进生物质能利用的背景

3)生物质发电的优点

2. 技术概述

3. 生物质能的转换方法

1)直接燃烧法

2)生化转换法

3)热化学转换法

4. 生物质发电案例

5. 技术相关动向

1)促进生物质利用的措施

2) 废弃物类生物质的Win-Win型资源循环技术

3)其他动向

 

※内容基于2021年8月的信息

 

3)热化学转换法

○热分解反应

在隔绝空气(或氧气)的状态下,或者在空气(氧气)含量极少的条件下,将生物质加热至400~600°C,会生成气体(热分解气体或木气)和液体(焦油或醋液)。根据主要生成物质的不同,叫法也不同,例如以炭为目标生成物时称为碳化,以气体为目标生成物时称为热分解气化等。

所谓的木炭制造工艺,即以木材为原料的热分解反应,一直以来在世界各地都有采用,至今在很多发展中国家仍是重要的生物质利用形态。此外,还存在干馏木材以获得乙酸乙酯、杂酚油、甲醇等各种化学物质的工艺。在木材热分解中,低温条件下炭为主生成物,高温条件下气体为主生成物,但由于反应生成物难以控制,各个产物的收率较低,如下面介绍的气化那样。因此开发出了采用最新工艺的系统。

 

○气化反应

使用被称为气化剂的空气或氧(不过各阶段的量少于完全燃烧需要的理论空气量),进一步气化固态和油状的生物质,整体上提高了可燃性气体的比例。为根据目的生成合适的气体,要选择气化炉的样式和反应条件。

 

○水热液化/水热气化

水热反应是指使用高温高压水的化学反应。在通过水热反应进行生物质能量转换中,与通常的热化学反应或生化反应不同,使超临界状态(液体和气体没有区别的状态,水的临界温度为374℃,临界压力为220气压)或亚超临界状态的高温高压水与生物质反应,即使是含水率高的物质也能在短时间内产生能量。

水热液化则是向生物质中注入热水,使热水中的可溶性成分等溶解于热水而分解,转换为能量物质。在300℃左右的热水中会产生重油状的液体,温度进一步上升时也会产生气态物质。目前也在考虑利用催化剂(在化学反应中可以使反应速度大幅提升的物质)选择性地生成目标气体以及增加生成的气体的比例。

水热气化是使用超临界态热水的技术,与水热液化相比,液态物质的量很少,而是利用气体量的增加进行生物质的气化。主要是在金属催化剂的作用下,在低温下生成甲烷,或者在超临界点以上的高温下不使用催化剂生成氢。此时,还生成无色透明、中性的水相。

表情
Ctrl + Enter