生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)（第2版）

1生物質(zhì)能1
1.1生物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)1
1.1.1光合作用2
1.1.2植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)3
1.1.3原生質(zhì)的化學(xué)組成4
1.1.4細(xì)胞壁的化學(xué)組成5
1.1.5細(xì)胞后含物6
1.1.6植物的組織和器官8
1.2生物質(zhì)能資源9
1.2.1資源的概念9
1.2.2能源的概念10
1.2.3生物質(zhì)能的分類14
1.3生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)15
1.3.1生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)15
1.3.2生命周期分析法18
2生物質(zhì)能資源的生產(chǎn)與再生產(chǎn)20
2.1生物質(zhì)資源的生產(chǎn)與再生產(chǎn)20
2.1.1生物圈的環(huán)境20
2.1.2生態(tài)系統(tǒng)21
2.1.3生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)21
2.1.4生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)22
2.1.5生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)與再生產(chǎn)23
2.1.6人工生產(chǎn)與再生產(chǎn)24
2.2生物質(zhì)資源生產(chǎn)的周期性24
2.2.1植物生活周期24
2.2.2季節(jié)周期性24
2.2.3晝夜周期性25
2.3林業(yè)生物質(zhì)能資源的生產(chǎn)與再生產(chǎn)25
2.3.1林業(yè)資源25
2.3.2薪炭林27
2.3.3林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物29
2.3.4木本油料作物29
2.3.5林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展30
2.4農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源的生產(chǎn)與再生產(chǎn)30
2.4.1農(nóng)作物秸稈30
2.4.2農(nóng)產(chǎn)品初加工剩余物41
2.4.3畜禽糞便41
2.4.4生產(chǎn)燃料乙醇的原料47
2.4.5利用未利用土地資源發(fā)展能源作物潛力分析58
2.4.6草本木質(zhì)纖維原料73
2.5工業(yè)有機(jī)廢水77
2.5.1幾種典型的工業(yè)有機(jī)廢水78
2.5.2廢水對(duì)環(huán)境的影響79
2.6城市固體廢物80
2.6.1廢物的循環(huán)80
2.6.2城市固體廢物的特性81
2.6.3固體廢物對(duì)環(huán)境的影響82
2.7藻類84
2.7.1內(nèi)陸水域資源85
2.7.2海洋水域資源86
3沼氣技術(shù)88
3.1沼氣發(fā)酵原理88
3.1.1沼氣的定義88
3.1.2沼氣發(fā)酵的微生物學(xué)原理89
3.1.3沼氣發(fā)酵的條件93
3.2典型的農(nóng)村戶用沼氣池池型101
3.2.1底層出料水壓式沼氣池101
3.2.2曲流布料式沼氣池102
3.2.3分離浮罩式沼氣池102
3.2.4強(qiáng)旋流液攪拌沼氣池103
3.3大中型沼氣工程104
3.3.1大中型沼氣工程的基本工藝流程104
3.3.2厭氧消化器108
3.3.3沼氣凈化、儲(chǔ)存與輸配系統(tǒng)115
3.3.4大中型沼氣工程的運(yùn)行管理118
3.4沼氣利用設(shè)施與設(shè)備120
3.4.1沼氣炊事灶具120
3.4.2沼氣燈具121
3.5沼氣發(fā)電122
3.5.1沼氣發(fā)電特點(diǎn)122
3.5.2沼氣發(fā)電系統(tǒng)123
3.5.3沼氣發(fā)電形式123
3.5.4沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)127
3.5.5沼氣發(fā)電余熱利用128
3.5.6沼氣發(fā)電機(jī)運(yùn)行注意事項(xiàng)129
3.5.7環(huán)境保護(hù)問題130
3.6沼氣、沼液和沼渣的綜合利用131
3.6.1沼氣131
3.6.2沼液134
3.6.3沼渣136
3.7秸稈沼氣技術(shù)139
3.7.1戶用秸稈沼氣工藝140
3.7.2秸稈沼氣集中供氣技術(shù)142
3.8沼氣提純高值利用142
4生物質(zhì)燃燒技術(shù)146
4.1生物質(zhì)燃料與燃燒146
4.1.1生物質(zhì)成分與特性146
4.1.2燃燒的基本過程155
4.1.3影響燃燒速度的因素157
4.2生物質(zhì)收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏158
4.2.1生物質(zhì)收集159
4.2.2生物質(zhì)運(yùn)輸161
4.2.3生物質(zhì)儲(chǔ)藏161
4.2.4秸稈收儲(chǔ)運(yùn)模式163
4.3生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)166
4.3.1生物質(zhì)干燥166
4.3.2生物質(zhì)粉碎170
4.3.3生物質(zhì)輸送175
4.4省柴灶181
4.4.1省柴灶發(fā)展歷程182
4.4.2省柴灶的工作過程182
4.4.3省柴灶的節(jié)能原理183
4.4.4省柴灶熱性能試驗(yàn)184
4.5生物質(zhì)現(xiàn)代化燃燒技術(shù)186
4.5.1層燃技術(shù)186
4.5.2流化床燃燒技術(shù)189
4.5.3懸浮燃燒技術(shù)195
4.6典型生物質(zhì)燃燒設(shè)備196
4.6.1柴爐196
4.6.2嵌入式壁爐197
4.6.3蓄熱式爐灶198
4.6.4園木鍋爐200
4.6.5木屑爐具203
4.7生物質(zhì)燃燒發(fā)電/熱電聯(lián)產(chǎn)205
4.7.1汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù)206
4.7.2蒸汽機(jī)發(fā)電技術(shù)207
4.7.3斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電技術(shù)207
4.7.4生物質(zhì)鍋爐209
4.7.5熱電聯(lián)產(chǎn)210
4.7.6典型案例211
4.8生物質(zhì)與煤的混合燃燒技術(shù)213
4.8.1直接利用214
4.8.2氣化利用215
4.8.3典型案例分析215
4.9主要污染物與控制技術(shù)217
4.9.1煙塵的生成與控制技術(shù)218
4.9.2NOx的生成與控制技術(shù)225
4.10生物質(zhì)結(jié)渣問題和解決方法227
4.10.1結(jié)渣的原因228
4.10.2結(jié)渣的部位230
4.10.3影響結(jié)渣的因素230
4.10.4結(jié)渣的危害231
4.10.5結(jié)渣性能的判別232
4.10.6抗結(jié)渣方法研究234
5生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)237
5.1國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望238
5.1.1國外產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀238
5.1.2中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀239
5.1.3發(fā)展展望239
5.2生物質(zhì)固體成型技術(shù)240
5.2.1固體成型原理240
5.2.2固體成型生產(chǎn)工藝240
5.2.3典型生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)工藝241
5.3生物質(zhì)固體成型燃料成型設(shè)備244
5.3.1螺旋擠壓成型技術(shù)工藝244
5.3.2活塞沖壓成型技術(shù)工藝245
5.3.3模輥擠壓成型技術(shù)工藝246
5.4生物質(zhì)成型燃料特性和標(biāo)準(zhǔn)249
5.4.1國外相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)249
5.4.2我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)253
5.4.3生物質(zhì)固體成型燃料成型設(shè)備試驗(yàn)方法255
5.4.4采樣方法257
5.4.5樣品制備方法260
5.4.6生物質(zhì)固體成型燃料試驗(yàn)方法263
5.5生物質(zhì)固體成型燃料燃燒技術(shù)270
5.5.1農(nóng)村居民生活用能271
5.5.2農(nóng)村區(qū)域供熱271
5.5.3工業(yè)用途271
5.5.4生物質(zhì)顆粒燃料自動(dòng)燃燒器271
5.6生物質(zhì)固硫型煤技術(shù)273
5.6.1生物質(zhì)固硫型煤生產(chǎn)工藝274
5.6.2生物質(zhì)固硫型煤燃料特性274
6生物質(zhì)熱解與碳化技術(shù)276
6.1生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化276
6.2生物質(zhì)熱解技術(shù)276
6.2.1生物質(zhì)熱解的過程和產(chǎn)物278
6.2.2生物質(zhì)熱解的原理279
6.2.3影響生物質(zhì)熱解的主要影響因素282
6.3生物質(zhì)碳化技術(shù)285
6.3.1木炭的性質(zhì)285
6.3.2生物質(zhì)碳化設(shè)備286
6.3.3木材干餾的工藝流程287
6.4生物質(zhì)快速熱解技術(shù)288
6.4.1快速熱解工藝289
6.4.2秸稈熱解液化技術(shù)研究及開發(fā)現(xiàn)狀290
6.4.3幾種熱解反應(yīng)器290
6.4.4生物原油的燃料特性295
6.4.5生物原油的應(yīng)用296
6.5生物炭297
6.5.1生物炭定義及其特性298
6.5.2生物炭的主要應(yīng)用299
6.5.3國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)302
7生物質(zhì)氣化技術(shù)303
7.1氣化的基本原理、指標(biāo)及分類303
7.1.1氣化的基本原理303
7.1.2氣化過程的指標(biāo)305
7.1.3氣化的分類305
7.2生物質(zhì)氣化設(shè)備307
7.2.1固定床氣化爐307
7.2.2流化床氣化爐310
7.3生物質(zhì)燃?xì)?12
7.3.1生物質(zhì)燃?xì)馓匦?12
7.3.2生物質(zhì)燃?xì)獾膬艋?16
7.3.3生物質(zhì)燃?xì)庵饕猛?18
7.4秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)319
7.4.1集中供氣系統(tǒng)319
7.4.2典型應(yīng)用實(shí)例320
7.4.3經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)321
7.4.4使用時(shí)應(yīng)注意的問題322
7.5生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)322
7.5.1內(nèi)燃機(jī)氣化發(fā)電系統(tǒng)323
7.5.2燃?xì)廨啓C(jī)氣化發(fā)電系統(tǒng)324
7.5.3整體氣化聯(lián)合循環(huán)324
7.5.4整體氣化熱空氣循環(huán)325
8生物質(zhì)液化技術(shù)327
8.1生物質(zhì)直接液化技術(shù)327
8.1.1研究發(fā)展現(xiàn)狀328
8.1.2直接液化工藝330
8.1.3生物質(zhì)超臨界液化333
8.1.4生物質(zhì)與其他反應(yīng)物共液化技術(shù)334
8.1.5液化油334
8.2生物質(zhì)間接液化技術(shù)336
8.2.1研究發(fā)展現(xiàn)狀337
8.2.2費(fèi)托合成的原理337
8.2.3典型工藝過程340
8.2.4展望340
8.3二甲醚340
8.3.1生產(chǎn)工藝341
8.3.2二甲醚的民用燃料應(yīng)用342
8.4甲醇343
8.4.1甲醇的燃料特性344
8.4.2生產(chǎn)工藝344
8.4.3甲醇轉(zhuǎn)化制汽油347
8.4.4甲醇-氫燃料電池347
9生物柴油350
9.1生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)351
9.2生物柴油的原料355
9.2.1草本油料作物355
9.2.2木本油料作物362
9.2.3廢棄食用油脂366
9.3化學(xué)法生產(chǎn)生物柴油369
9.3.1催化劑370
9.3.2生產(chǎn)工藝373
9.4生物柴油的燃料特性376
10生物燃料乙醇380
10.1乙醇的燃料特性380
10.2燃料乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景382
10.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景382
10.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景383
10.3燃料乙醇原料385
10.4發(fā)酵法制取乙醇388
10.4.1淀粉質(zhì)原料的預(yù)處理389
10.4.2淀粉質(zhì)原料的蒸煮390
10.4.3蒸煮醪的糖化392
10.4.4糖化劑及制備392
10.4.5糖化醪的發(fā)酵394
10.4.6酒母的制備395
10.4.7發(fā)酵成熟醪的蒸餾395
10.4.8無水乙醇的制取398
10.4.9乙醇生產(chǎn)副產(chǎn)品的利用400
10.5甜高粱莖稈制取乙醇402
10.6纖維素降解制取乙醇403
10.6.1酸水解403
10.6.2酶水解404
10.6.3預(yù)處理405
10.6.4五碳糖的發(fā)酵410
10.6.5混合糖發(fā)酵技術(shù)410
10.6.6同時(shí)糖化和發(fā)酵工藝411
10.6.7國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)412
10.7生物丁醇414
10.7.1生物丁醇特性414
10.7.2生產(chǎn)工藝415
10.8生物質(zhì)化工416
10.8.1發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)417
10.8.2乙醇化工產(chǎn)品418
10.8.3糠醛422
10.8.41，3-丙二醇423
10.8.5多元醇423
10.8.6可生物降解高分子材料424
11微藻生物能源426
11.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析427
11.1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)427
11.1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)428
11.2微藻藻種資源431
11.2.1國外富油高產(chǎn)微藻藻種分析431
11.2.2我國能源微藻的主要品種及其特性432
11.3藻種選育技術(shù)436
11.3.1選擇育種436
11.3.2誘變育種436
11.3.3基因工程437
11.4培養(yǎng)方式437
11.4.1開放式培養(yǎng)系統(tǒng)438
11.4.2封閉式培養(yǎng)系統(tǒng)440
11.5采收技術(shù)442
11.5.1藻液預(yù)處理技術(shù)442
11.5.2富集與分離技術(shù)443
11.6藻油提取技術(shù)444
11.6.1微藻細(xì)胞壁破碎445
11.6.2油脂的提取445
11.7副產(chǎn)品的處理446
11.8產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題448
12城市固體廢物能源處理技術(shù)450
12.1城市固體廢物分類收集451
12.2城市固體廢物分選回收系統(tǒng)451
12.2.1生活垃圾的分類收集451
12.2.2固體廢物的壓實(shí)452
12.2.3固體廢物的破碎452
12.2.4固體廢物的分選453
12.3焚燒處理技術(shù)454
12.3.1焚燒處理的要求455
12.3.2焚燒處理的方式和特點(diǎn)456
12.3.3幾種固體廢物焚燒爐457
12.3.4污泥的焚燒處理462
12.3.5環(huán)境影響評(píng)價(jià)463
12.3.6典型案例分析463
12.3.7未來發(fā)展趨勢(shì)466
12.4垃圾衍生固體燃料467
12.4.1垃圾衍生燃料的特性467
12.4.2垃圾衍生燃料的生產(chǎn)工藝468
12.5熱解處理技術(shù)470
12.5.1城市固體廢物的熱解471
12.5.2幾種城市固體廢物的熱解設(shè)備472
12.5.3廢塑料的熱解473
12.6土地填埋處置技術(shù)474
12.6.1填埋場(chǎng)的運(yùn)行管理475
12.6.2填埋氣體的產(chǎn)生與控制476
13生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)展望479
13.1生物質(zhì)燃料部分替代化石燃料479
13.1.1生物質(zhì)能在世界能源供應(yīng)中的地位479
13.1.2生物質(zhì)能在中國農(nóng)村能源供應(yīng)中的地位481
13.1.3對(duì)氣候變化的影響483
13.1.4能源安全問題487
13.1.5生物質(zhì)發(fā)電488
13.1.6航空生物燃料490
13.2生物燃料產(chǎn)品對(duì)糧食安全的影響495
13.2.1燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展與糖業(yè)市場(chǎng)的相互影響496
13.2.2生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展與植物油市場(chǎng)的相互影響497
13.3生物質(zhì)能對(duì)環(huán)境的影響499
13.3.1土地?cái)U(kuò)張500
13.3.2生物多樣性喪失501
13.3.3對(duì)水的影響501
13.3.4對(duì)大氣環(huán)境的影響501
13.3.5溫室氣體排放爭議502
13.4最新技術(shù)發(fā)展與展望502
13.4.1轉(zhuǎn)基因技術(shù)503
13.4.2生物燃料電池505
13.4.3生物制氫技術(shù)506
13.4.4生物質(zhì)材料508
13.5中國促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策510
13.5.1法律制度510
13.5.2規(guī)劃計(jì)劃511
13.5.3可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金512
13.5.4生物質(zhì)發(fā)電有關(guān)實(shí)施細(xì)則513
13.5.5生物液體燃料有關(guān)政策513
13.5.6其他補(bǔ)貼政策514
13.5.7稅收優(yōu)惠515
13.5.8研究開發(fā)516
參考文獻(xiàn)518