生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)

第一章總論1
第一節(jié)生物質(zhì)能的能源地位1
一、世界生物質(zhì)能源消費(fèi)2
二、中國(guó)生物質(zhì)能源消費(fèi)3
第二節(jié)生物質(zhì)能利用技術(shù)4
第三節(jié)國(guó)外生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用概況4
一、美國(guó)5
二、巴西6
三、歐洲7
第四節(jié)中國(guó)生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀8
一、生物燃?xì)?
二、液體燃料9
三、生物質(zhì)固體成型燃料10
四、生物質(zhì)發(fā)電11
第五節(jié)生物質(zhì)能在中國(guó)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的地位11
第六節(jié)中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展方向與對(duì)策13
第二章生物質(zhì)能資源與能源植物15
第一節(jié)生物質(zhì)能的物質(zhì)基礎(chǔ)15
一、光合作用15
二、生物質(zhì)原料類(lèi)型16
三、生物質(zhì)能資源的特點(diǎn)17
四、生物質(zhì)的化學(xué)組成18
五、生物質(zhì)燃料的熱值19
第二節(jié)我國(guó)現(xiàn)有生物質(zhì)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(lèi)資源23
五、糖類(lèi)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(jī)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(shù)29
三、農(nóng)業(yè)能源作物32
四、木本油料能源植物43
五、烴類(lèi)能源植物47
六、木質(zhì)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(lèi)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(guó)生物質(zhì)能資源預(yù)測(cè)57
一、農(nóng)作物秸稈57
二、林業(yè)剩余物59
三、木質(zhì)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(jī)廢水61
八、畜禽糞便61
第三章生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)62
第一節(jié)生物質(zhì)燃燒原理62
一、生物質(zhì)燃燒過(guò)程62
二、生物質(zhì)燃燒組織特點(diǎn)66
三、生物質(zhì)燃燒污染物排放69
第二節(jié)民用生物質(zhì)爐灶71
一、炊事?tīng)t72
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(zhì)燃燒技術(shù)與應(yīng)用79
一、生物質(zhì)燃燒技術(shù)80
二、生物質(zhì)熱風(fēng)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(guò)程與沼氣技術(shù)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(diào)控工藝95
第二節(jié)工藝技術(shù)與設(shè)備97
一、前處理設(shè)備及工藝97
二、進(jìn)料設(shè)備100
三、攪拌裝置101
四、沼氣工程厭氧反應(yīng)器和工藝流程101
五、沼氣儲(chǔ)存118
六、沼氣高值化利用工藝及設(shè)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(chē)用生物燃?xì)夤こ贪咐?36
三、管道及集中供氣工程案例138
第五章生物質(zhì)壓縮成型燃料技術(shù)140
第一節(jié)生物質(zhì)成型燃料概念與原理140
一、生物質(zhì)成型燃料概念140
二、生物質(zhì)成型燃料發(fā)展歷史141
三、生物質(zhì)成型燃料性質(zhì)142
四、生物質(zhì)壓縮成型原理144
第二節(jié)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)及設(shè)備145
一、生物質(zhì)壓縮成型預(yù)處理技術(shù)及設(shè)備145
二、生物質(zhì)顆粒燃料成型技術(shù)及設(shè)備147
三、生物質(zhì)塊狀燃料成型技術(shù)及設(shè)備152
四、生物質(zhì)棒狀燃料成型技術(shù)及設(shè)備157
五、生物質(zhì)成型燃料工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)158
第三節(jié)生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用技術(shù)及設(shè)備162
一、生物質(zhì)成型燃料燃燒技術(shù)及設(shè)備162
二、生物質(zhì)成型燃料氣化技術(shù)及設(shè)備164
三、生物質(zhì)成型燃料戶(hù)用技術(shù)及設(shè)備165
四、用于炭基緩釋肥技術(shù)及設(shè)備166
第四節(jié)生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用實(shí)例167
一、生物質(zhì)成型燃料規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例167
二、生物質(zhì)成型燃料燃燒供熱應(yīng)用實(shí)例170
第五節(jié)生物質(zhì)成型燃料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)170
一、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)170
二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)171
第六章生物質(zhì)氣化技術(shù)173
第一節(jié)生物質(zhì)氣化原理173
一、生物質(zhì)氣化的概念173
二、生物質(zhì)氣化的基本熱化學(xué)反應(yīng)174
第二節(jié)生物質(zhì)氣化系統(tǒng)及裝置175
一、生物質(zhì)氣化系統(tǒng)175
二、氣化裝置的類(lèi)型176
三、固定床氣化裝置及應(yīng)用177
四、流化床氣化裝置及應(yīng)用181
五、氣化裝置性能及主要參數(shù)185
第三節(jié)生物質(zhì)燃?xì)獾膬艋?87
一、生物質(zhì)燃?xì)庵械碾s質(zhì)187
二、焦油特點(diǎn)及危害187
三、燃?xì)鈨艋椒霸O(shè)備188
四、燃?xì)鈨艋到y(tǒng)的選型原則190
第四節(jié)生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用190
一、生物質(zhì)氣化集中供氣190
二、生物質(zhì)氣化發(fā)電191
三、生物質(zhì)氣化燃?xì)獾臒崂?94
四、生物質(zhì)氣化用于化工合成196
第七章生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù)199
第一節(jié)乙醇的性質(zhì)與用途199
一、乙醇的理化性質(zhì)199
二、乙醇與汽油柴油性能對(duì)比199
三、內(nèi)燃機(jī)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(yīng)過(guò)程203
三、乙醇發(fā)酵的微生物學(xué)基礎(chǔ)206
四、乙醇發(fā)酵微生物的選育210
第三節(jié)淀粉質(zhì)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(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)工程案例220
第四節(jié)糖質(zhì)原料的乙醇生產(chǎn)220
一、糖質(zhì)原料的類(lèi)型221
二、糖蜜原料生產(chǎn)乙醇的特點(diǎn)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(guò)程及基本原理241
二、纖維素原料預(yù)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(jì)性分析247
一、淀粉類(lèi)原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析248
二、糖類(lèi)原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析250
三、纖維素原料燃料乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)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(guó)內(nèi)外用生物質(zhì)開(kāi)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(guó)燃料乙醇工業(yè)現(xiàn)狀265
三、中國(guó)燃料乙醇發(fā)展展望269
第八章生物質(zhì)熱裂解技術(shù)271
第一節(jié)生物質(zhì)熱裂解原理與技術(shù)271
一、生物質(zhì)熱裂解的概念271
二、生物質(zhì)快速熱解特性272
三、生物質(zhì)熱裂解工藝273
四、生物質(zhì)熱裂解技術(shù)應(yīng)用案例281
第二節(jié)生物油提質(zhì)與應(yīng)用284
一、生物油的理化性質(zhì)284
二、生物油加氫脫氧改質(zhì)技術(shù)289
三、生物油催化裂解改質(zhì)技術(shù)292
四、生物油催化酯化改質(zhì)技術(shù)297
五、生物油水蒸氣重整制氫技術(shù)299
六、生物油乳化技術(shù)301
七、生物油燃燒技術(shù)305
八、生物油應(yīng)用案例309
第三節(jié)生物質(zhì)炭化燃料312
一、主要炭化工藝312
二、生物炭的性質(zhì)及應(yīng)用316
三、生物質(zhì)干餾氣的應(yīng)用319
四、生物質(zhì)炭化案例324
第九章生物質(zhì)制氫329
第一節(jié)氫能329
一、氫能簡(jiǎn)介329
二、氫的基本性質(zhì)329
三、氫的生物質(zhì)制備方法330
四、氫能的開(kāi)發(fā)利用331
第二節(jié)生物質(zhì)熱化學(xué)制氫331
一、簡(jiǎn)介331
二、生物質(zhì)制氫反應(yīng)熱力學(xué)331
三、生物質(zhì)熱解制氫332
四、生物質(zhì)氣化制氫333
五、生物質(zhì)超臨界水熱法制氫334
六、固體熱載法生物質(zhì)氣化制氫336
七、富氫氣體的潔凈與純化340
第三節(jié)生物質(zhì)衍生燃料重整催化制氫343
一、簡(jiǎn)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(jiǎn)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(zhì)合成燃料技術(shù)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(zhì)水相化學(xué)催化合成液體燃料386
一、生物質(zhì)水相化學(xué)催化合成液體燃料的基本原理387
二、生物質(zhì)化學(xué)催化合成C5～C6液體烷烴395
三、生物質(zhì)水相化學(xué)催化合成C8～C15液體烷烴398
四、生物質(zhì)水相化學(xué)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(shù)406
第一節(jié)植物油燃料406
一、植物油的理化性質(zhì)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(yàn)實(shí)例411
五、棉籽油柴油混合燃料實(shí)例411
第二節(jié)生物柴油技術(shù)413
一、生物柴油生產(chǎn)原理413
二、生物柴油生產(chǎn)技術(shù)415
三、工藝流程與參數(shù)設(shè)計(jì)416
四、案例分析423
五、各國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)425
六、生物柴油環(huán)境影響評(píng)價(jià)427
第十二章城市生活垃圾處理技術(shù)429
第一節(jié)城市生活垃圾的特征429
一、國(guó)外城市生活垃圾特點(diǎn)429
二、國(guó)內(nèi)城市生活垃圾特點(diǎn)430
三、中國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)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(shù)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(chǎng)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(lèi)收集462
二、混雜城市生活垃圾機(jī)械分選463
三、城市生活垃圾機(jī)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(chǔ)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(shù)發(fā)展歷程469
三、電池的導(dǎo)電機(jī)理470
四、MFC工作原理471
五、產(chǎn)電微生物電子傳遞機(jī)理472
第二節(jié)微生物燃料電池技術(shù)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(gòu)型478
第三節(jié)微生物燃料電池表征技術(shù)479
一、電化學(xué)表征技術(shù)479
二、庫(kù)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(yīng)用及功能擴(kuò)展484
一、產(chǎn)電485
二、污染物修復(fù)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(xiàn)493