生物質能利用原理與技術

第一章總論1
第一節(jié)生物質能的能源地位1
一、世界生物質能源消費2
二、中國生物質能源消費3
第二節(jié)生物質能利用技術4
第三節(jié)國外生物質能開發(fā)利用概況4
一、美國5
二、巴西6
三、歐洲7
第四節(jié)中國生物質能開發(fā)利用現(xiàn)狀8
一、生物燃氣8
二、液體燃料9
三、生物質固體成型燃料10
四、生物質發(fā)電11
第五節(jié)生物質能在中國未來可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的地位11
第六節(jié)中國生物質能源發(fā)展方向與對策13
第二章生物質能資源與能源植物15
第一節(jié)生物質能的物質基礎15
一、光合作用15
二、生物質原料類型16
三、生物質能資源的特點17
四、生物質的化學組成18
五、生物質燃料的熱值19
第二節(jié)我國現(xiàn)有生物質資源20
一、農(nóng)作物秸稈20
二、畜禽糞便21
三、林業(yè)三剩物22
四、淀粉類資源23
五、糖類資源24
六、廢棄食用油脂25
七、城鎮(zhèn)生活垃圾26
八、工業(yè)有機廢水26
第三節(jié)能源植物28
一、能源作物的概念28
二、能源植物品種改良技術29
三、農(nóng)業(yè)能源作物32
四、木本油料能源植物43
五、烴類能源植物47
六、木質能源林48
七、多年生草本能源作物51
第四節(jié)產(chǎn)油微藻53
一、產(chǎn)油微藻的種類53
二、微藻的分離和選育53
三、微藻培養(yǎng)55
四、微藻收獲和油脂提取56
五、微藻的綜合利用57
第五節(jié)我國生物質能資源預測57
一、農(nóng)作物秸稈57
二、林業(yè)剩余物59
三、木質能源林59
四、非糧能源作物59
五、油料能源林60
六、廢棄食用油脂60
七、工業(yè)有機廢水61
八、畜禽糞便61
第三章生物質直接燃燒技術62
第一節(jié)生物質燃燒原理62
一、生物質燃燒過程62
二、生物質燃燒組織特點66
三、生物質燃燒污染物排放69
第二節(jié)民用生物質爐灶71
一、炊事爐72
二、炊事采暖爐75
三、采暖爐76
四、節(jié)能灶76
第三節(jié)工業(yè)生物質燃燒技術與應用79
一、生物質燃燒技術80
二、生物質熱風爐81
三、供熱工業(yè)鍋爐82
四、直燃發(fā)電鍋爐84
五、混燃鍋爐85
第四章厭氧過程與沼氣技術87
第一節(jié)概念及原理87
一、基本概念87
二、發(fā)酵原理87
三、產(chǎn)甲烷代謝途徑88
四、發(fā)酵微生物91
五、微生物調控工藝95
第二節(jié)工藝技術與設備97
一、前處理設備及工藝97
二、進料設備100
三、攪拌裝置101
四、沼氣工程厭氧反應器和工藝流程101
五、沼氣儲存118
六、沼氣高值化利用工藝及設備121
七、沼液、沼渣綜合利用132
第三節(jié)工程案例及模式133
一、熱電聯(lián)產(chǎn)工程案例134
二、車用生物燃氣工程案例136
三、管道及集中供氣工程案例138
第五章生物質壓縮成型燃料技術140
第一節(jié)生物質成型燃料概念與原理140
一、生物質成型燃料概念140
二、生物質成型燃料發(fā)展歷史141
三、生物質成型燃料性質142
四、生物質壓縮成型原理144
第二節(jié)生物質壓縮成型技術及設備145
一、生物質壓縮成型預處理技術及設備145
二、生物質顆粒燃料成型技術及設備147
三、生物質塊狀燃料成型技術及設備152
四、生物質棒狀燃料成型技術及設備157
五、生物質成型燃料工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)158
第三節(jié)生物質成型燃料應用技術及設備162
一、生物質成型燃料燃燒技術及設備162
二、生物質成型燃料氣化技術及設備164
三、生物質成型燃料戶用技術及設備165
四、用于炭基緩釋肥技術及設備166
第四節(jié)生物質成型燃料應用實例167
一、生物質成型燃料規(guī)?；a(chǎn)應用實例167
二、生物質成型燃料燃燒供熱應用實例170
第五節(jié)生物質成型燃料技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢170
一、技術發(fā)展趨勢170
二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢171
第六章生物質氣化技術173
第一節(jié)生物質氣化原理173
一、生物質氣化的概念173
二、生物質氣化的基本熱化學反應174
第二節(jié)生物質氣化系統(tǒng)及裝置175
一、生物質氣化系統(tǒng)175
二、氣化裝置的類型176
三、固定床氣化裝置及應用177
四、流化床氣化裝置及應用181
五、氣化裝置性能及主要參數(shù)185
第三節(jié)生物質燃氣的凈化187
一、生物質燃氣中的雜質187
二、焦油特點及危害187
三、燃氣凈化方法及設備188
四、燃氣凈化系統(tǒng)的選型原則190
第四節(jié)生物質氣化技術的應用190
一、生物質氣化集中供氣190
二、生物質氣化發(fā)電191
三、生物質氣化燃氣的熱利用194
四、生物質氣化用于化工合成196
第七章生物質燃料乙醇技術199
第一節(jié)乙醇的性質與用途199
一、乙醇的理化性質199
二、乙醇與汽油柴油性能對比199
三、內(nèi)燃機的乙醇代用燃料199
第二節(jié)燃料乙醇生產(chǎn)原理201
一、乙醇生產(chǎn)的主要方法201
二、乙醇發(fā)酵的生化反應過程203
三、乙醇發(fā)酵的微生物學基礎206
四、乙醇發(fā)酵微生物的選育210
第三節(jié)淀粉質原料的乙醇生產(chǎn)213
一、原料粉碎213
二、蒸煮糊化214
三、糖化工藝216
四、酒母的培養(yǎng)217
五、乙醇發(fā)酵217
六、乙醇提取與精制219
七、淀粉質燃料乙醇生產(chǎn)工程案例220
第四節(jié)糖質原料的乙醇生產(chǎn)220
一、糖質原料的類型221
二、糖蜜原料生產(chǎn)乙醇的特點221
三、糖蜜生產(chǎn)乙醇的工藝流程222
四、糖蜜的乙醇發(fā)酵227
五、甜高粱莖稈制取乙醇228
六、甜高粱莖稈制取燃料乙醇生產(chǎn)案例231
第五節(jié)纖維素原料的乙醇生產(chǎn)240
一、纖維素乙醇制備過程及基本原理241
二、纖維素原料預處理241
三、纖維素原料酶解及乙醇發(fā)酵243
四、纖維素乙醇生產(chǎn)案例分析247
第六節(jié)燃料乙醇生產(chǎn)經(jīng)濟性分析247
一、淀粉類原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟性分析248
二、糖類原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟性分析250
三、纖維素原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟性分析252
第七節(jié)燃料乙醇生產(chǎn)的環(huán)境影響及控制255
一、燃料乙醇生產(chǎn)的污染物形成途徑256
二、燃料乙醇生產(chǎn)的廢棄物處理258
三、燃料乙醇生產(chǎn)的污染控制261
第八節(jié)國內(nèi)外用生物質開發(fā)乙醇燃料概況263
一、乙醇燃料的研究與發(fā)展263
二、中國燃料乙醇工業(yè)現(xiàn)狀265
三、中國燃料乙醇發(fā)展展望269
第八章生物質熱裂解技術271
第一節(jié)生物質熱裂解原理與技術271
一、生物質熱裂解的概念271
二、生物質快速熱解特性272
三、生物質熱裂解工藝273
四、生物質熱裂解技術應用案例281
第二節(jié)生物油提質與應用284
一、生物油的理化性質284
二、生物油加氫脫氧改質技術289
三、生物油催化裂解改質技術292
四、生物油催化酯化改質技術297
五、生物油水蒸氣重整制氫技術299
六、生物油乳化技術301
七、生物油燃燒技術305
八、生物油應用案例309
第三節(jié)生物質炭化燃料312
一、主要炭化工藝312
二、生物炭的性質及應用316
三、生物質干餾氣的應用319
四、生物質炭化案例324
第九章生物質制氫329
第一節(jié)氫能329
一、氫能簡介329
二、氫的基本性質329
三、氫的生物質制備方法330
四、氫能的開發(fā)利用331
第二節(jié)生物質熱化學制氫331
一、簡介331
二、生物質制氫反應熱力學331
三、生物質熱解制氫332
四、生物質氣化制氫333
五、生物質超臨界水熱法制氫334
六、固體熱載法生物質氣化制氫336
七、富氫氣體的潔凈與純化340
第三節(jié)生物質衍生燃料重整催化制氫343
一、簡介343
二、生物油制氫343
三、甲醇制氫346
四、乙醇制氫349
五、二甲醚制氫354
第四節(jié)生物法制氫357
一、簡介357
二、直接生物光解制氫358
三、間接生物光解制氫358
四、光發(fā)酵制氫359
五、暗發(fā)酵制氫361
六、生物法水氣變化制氫365
第十章生物質合成燃料技術367
第一節(jié)合成氣催化合成液體燃料367
一、合成氣催化合成液體燃料的基本原理368
二、合成氣催化合成甲醇368
三、合成氣催化合成二甲醚375
四、合成氣催化合成低碳混合醇378
五、合成氣催化合成柴油385
六、合成氣經(jīng)由甲醇/二甲醚合成汽油385
第二節(jié)生物質水相化學催化合成液體燃料386
一、生物質水相化學催化合成液體燃料的基本原理387
二、生物質化學催化合成C5～C6液體烷烴395
三、生物質水相化學催化合成C8～C15液體烷烴398
四、生物質水相化學催化合成含氧液體燃料402
第三節(jié)烯烴齊聚合成液體燃料403
一、烯烴齊聚合成液體燃料的基本原理403
二、烯烴齊聚合成汽油404
三、烯烴齊聚合成航空燃油404
第十一章植物油與生物柴油技術406
第一節(jié)植物油燃料406
一、植物油的理化性質406
二、植物油直接作燃料油的方法408
三、植物油制取工藝409
四、菜籽油燃料的試驗實例411
五、棉籽油柴油混合燃料實例411
第二節(jié)生物柴油技術413
一、生物柴油生產(chǎn)原理413
二、生物柴油生產(chǎn)技術415
三、工藝流程與參數(shù)設計416
四、案例分析423
五、各國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)425
六、生物柴油環(huán)境影響評價427
第十二章城市生活垃圾處理技術429
第一節(jié)城市生活垃圾的特征429
一、國外城市生活垃圾特點429
二、國內(nèi)城市生活垃圾特點430
三、中國城市生活垃圾清運量及處理現(xiàn)狀431
第二節(jié)城市生活垃圾處理和利用技術434
一、衛(wèi)生填埋434
二、焚燒發(fā)電439
三、好氧堆肥446
四、厭氧消化450
第三節(jié)城市生活垃圾處理案例454
一、北京六里屯垃圾衛(wèi)生填埋場454
二、廣州李坑垃圾焚燒發(fā)電廠457
三、北京南宮生活垃圾堆肥廠458
四、重慶黑石子餐廚垃圾厭氧消化廠460
第四節(jié)城市生活垃圾處理展望462
一、城市生活垃圾源頭分類收集462
二、混雜城市生活垃圾機械分選463
三、城市生活垃圾機械生物綜合處理466
第十三章微生物燃料電池468
第一節(jié)微生物燃料電池基礎468
一、微生物燃料電池的發(fā)展歷史468
二、微生物燃料電池技術發(fā)展歷程469
三、電池的導電機理470
四、MFC工作原理471
五、產(chǎn)電微生物電子傳遞機理472
第二節(jié)微生物燃料電池技術473
一、產(chǎn)電微生物473
二、產(chǎn)電底物475
三、電池材料477
四、MFC構型478
第三節(jié)微生物燃料電池表征技術479
一、電化學表征技術479
二、庫侖效率與能量效率482
三、電池內(nèi)阻483
四、污水的降解效果484
五、能量利用率484
六、其他484
第四節(jié)MFC的應用及功能擴展484
一、產(chǎn)電485
二、污染物修復與廢棄物資源化486
三、傳感器488
四、海水淡化490
五、產(chǎn)氫491
參考文獻493