生物质能资源清洁转化利用技术 第二版

生物质能资源清洁转化利用技术 第二版
作　者： 田宜水，姚向君 著
吃饱就睡：2014
丛编项： 21世纪可持续能源丛书
内容简介
　　该书以可持续能源发展和环境保护为主题，重点介绍了生物质能资源及其清洁转化利用技术。内容包括生物质能的定义与分类，生物质能资源的生产与再生产，沼气技术，生物质燃烧技术，生物质固体成型燃料技术，生物质生化法转化技术，生物质热化学转化技术，生物燃料、工程微藻、城市固体废物能源利用技术以及生物质能开发利用技术展望等内容。特别是突出了近年来生物质能领域的最新研究内容和进展，如能源作物、第二代生物燃料、工程微藻等。该书内容全面实用，结构清晰，技术前沿，富有生命力。
目录
1生物质能1
1.1生物质的组成与结构1
1.1.1光合作用2
1.1.2植物细胞的结构3
1.1.3原生质的化学组成4
1.1.4细胞壁的化学组成5
1.1.5细胞后含物6
1.1.6植物的组织和器官8
1.2生物质能资源9
1.2.1资源的概念9
1.2.2能源的概念10
1.2.3生物质能的分类14
1.3生物质能转化利用技术15
1.3.1生物质能转化利用技术15
1.3.2生命周期分析法18
2生物质能资源的生产与再生产20
2.1生物质资源的生产与再生产20
2.1.1生物圈的环境20
2.1.2生态系统21
2.1.3生态系统的能量流动21
2.1.4生态系统的物质循环22
2.1.5生态系统的生产与再生产23
2.1.6人工生产与再生产24
2.2生物质资源生产的周期性24
2.2.1植物生活周期24
2.2.2季节周期性24
2.2.3昼夜周期性25
2.3林业生物质能资源的生产与再生产25
2.3.1林业资源25
2.3.2薪炭林27
2.3.3林产品加工业废弃物29
2.3.4木本油料作物29
2.3.5林业的可持续发展30
2.4农业生物质能资源的生产与再生产30
2.4.1农作物秸秆30
2.4.2农产品初加工剩余物41
2.4.3畜禽粪便41
2.4.4生产燃料乙醇的原料47
2.4.5利用未利用土地资源发展能源作物潜力分析58
2.4.6草本木质纤维原料73
2.5工业有机废水77
2.5.1几种典型的工业有机废水78
2.5.2废水对环境的影响79
2.6城市固体废物80
2.6.1废物的循环80
2.6.2城市固体废物的特性81
2.6.3固体废物对环境的影响82
2.7藻类84
2.7.1内陆水域资源85
2.7.2海洋水域资源86
3沼气技术88
3.1沼气发酵原理88
3.1.1沼气的定义88
3.1.2沼气发酵的微生物学原理89
3.1.3沼气发酵的条件93
3.2典型的农村户用沼气池池型101
3.2.1底层出料水压式沼气池101
3.2.2曲流布料式沼气池102
3.2.3分离浮罩式沼气池102
3.2.4强旋流液搅拌沼气池103
3.3大中型沼气工程104
3.3.1大中型沼气工程的基本工艺流程104
3.3.2厌氧消化器108
3.3.3沼气净化、储存与输配系统115
3.3.4大中型沼气工程的运行管理118
3.4沼气利用设施与设备120
3.4.1沼气炊事灶具120
3.4.2沼气灯具121
3.5沼气发电122
3.5.1沼气发电特点122
3.5.2沼气发电系统123
3.5.3沼气发电形式123
3.5.4沼气热电联产127
3.5.5沼气发电余热利用128
3.5.6沼气发电机运行注意事项129
3.5.7环境保护问题130
3.6沼气、沼液和沼渣的综合利用131
3.6.1沼气131
3.6.2沼液134
3.6.3沼渣136
3.7秸秆沼气技术139
3.7.1户用秸秆沼气工艺140
3.7.2秸秆沼气集中供气技术142
3.8沼气提纯高值利用142
4生物质燃烧技术146
4.1生物质燃料与燃烧146
4.1.1生物质成分与特性146
4.1.2燃烧的基本过程155
4.1.3影响燃烧速度的因素157
4.2生物质收集、运输和储藏158
4.2.1生物质收集159
4.2.2生物质运输161
4.2.3生物质储藏161
4.2.4秸秆收储运模式163
4.3生物质预处理技术166
4.3.1生物质干燥166
4.3.2生物质粉碎170
4.3.3生物质输送175
4.4省柴灶181
4.4.1省柴灶发展历程182
4.4.2省柴灶的工作过程182
4.4.3省柴灶的节能原理183
4.4.4省柴灶热性能试验184
4.5生物质现代化燃烧技术186
4.5.1层燃技术186
4.5.2流化床燃烧技术189
4.5.3悬浮燃烧技术195
4.6典型生物质燃烧设备196
4.6.1柴炉196
4.6.2嵌入式壁炉197
4.6.3蓄热式炉灶198
4.6.4园木锅炉200
4.6.5木屑炉具203
4.7生物质燃烧发电/热电联产205
4.7.1汽轮机发电技术206
4.7.2蒸汽机发电技术207
4.7.3斯特林发动机发电技术207
4.7.4生物质锅炉209
4.7.5热电联产210
4.7.6典型案例211
4.8生物质与煤的混合燃烧技术213
4.8.1直接利用214
4.8.2气化利用215
4.8.3典型案例分析215
4.9主要污染物与控制技术217
4.9.1烟尘的生成与控制技术218
4.9.2NOx的生成与控制技术225
4.10生物质结渣问题和解决方法227
4.10.1结渣的原因228
4.10.2结渣的部位230
4.10.3影响结渣的因素230
4.10.4结渣的危害231
4.10.5结渣性能的判别232
4.10.6抗结渣方法研究234
5生物质固体成型燃料技术237
5.1国内外产业发展现状与展望238
5.1.1国外产业发展现状238
5.1.2中国产业发展现状239
5.1.3发展展望239
5.2生物质固体成型技术240
5.2.1固体成型原理240
5.2.2固体成型生产工艺240
5.2.3典型生物质固体成型燃料生产工艺241
5.3生物质固体成型燃料成型设备244
5.3.1螺旋挤压成型技术工艺244
5.3.2活塞冲压成型技术工艺245
5.3.3模辊挤压成型技术工艺246
5.4生物质成型燃料特性和标准249
5.4.1国外相关产业标准249
5.4.2我国相关产业标准253
5.4.3生物质固体成型燃料成型设备试验方法255
5.4.4采样方法257
5.4.5样品制备方法260
5.4.6生物质固体成型燃料试验方法263
5.5生物质固体成型燃料燃烧技术270
5.5.1农村居民生活用能271
5.5.2农村区域供热271
5.5.3工业用途271
5.5.4生物质颗粒燃料自动燃烧器271
5.6生物质固硫型煤技术273
5.6.1生物质固硫型煤生产工艺274
5.6.2生物质固硫型煤燃料特性274
6生物质热解与碳化技术276
6.1生物质热化学转化276
6.2生物质热解技术276
6.2.1生物质热解的过程和产物278
6.2.2生物质热解的原理279
6.2.3影响生物质热解的主要影响因素282
6.3生物质碳化技术285
6.3.1木炭的性质285
6.3.2生物质碳化设备286
6.3.3木材干馏的工艺流程287
6.4生物质快速热解技术288
6.4.1快速热解工艺289
6.4.2秸秆热解液化技术研究及开发现状290
6.4.3几种热解反应器290
6.4.4生物原油的燃料特性295
6.4.5生物原油的应用296
6.5生物炭297
6.5.1生物炭定义及其特性298
6.5.2生物炭的主要应用299
6.5.3国内外发展动态与趋势302
7生物质气化技术303
7.1气化的基本原理、指标及分类303
7.1.1气化的基本原理303
7.1.2气化过程的指标305
7.1.3气化的分类305
7.2生物质气化设备307
7.2.1固定床气化炉307
7.2.2流化床气化炉310
7.3生物质燃气312
7.3.1生物质燃气特性312
7.3.2生物质燃气的净化316
7.3.3生物质燃气主要用途318
7.4秸秆气化集中供气系统319
7.4.1集中供气系统319
7.4.2典型应用实例320
7.4.3经济性评价321
7.4.4使用时应注意的问题322
7.5生物质气化发电技术322
7.5.1内燃机气化发电系统323
7.5.2燃气轮机气化发电系统324
7.5.3整体气化联合循环324
7.5.4整体气化热空气循环325
8生物质液化技术327
8.1生物质直接液化技术327
8.1.1研究发展现状328
8.1.2直接液化工艺330
8.1.3生物质超临界液化333
8.1.4生物质与其他反应物共液化技术334
8.1.5液化油334
8.2生物质间接液化技术336
8.2.1研究发展现状337
8.2.2费托合成的原理337
8.2.3典型工艺过程340
8.2.4展望340
8.3二甲醚340
8.3.1生产工艺341
8.3.2二甲醚的民用燃料应用342
8.4甲醇343
8.4.1甲醇的燃料特性344
8.4.2生产工艺344
8.4.3甲醇转化制汽油347
8.4.4甲醇-氢燃料电池347
9生物柴油350
9.1生物柴油的发展现状与趋势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废弃食用油脂366
9.3化学法生产生物柴油369
9.3.1催化剂370
9.3.2生产工艺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燃料乙醇的发展现状与应用前景382
10.2.1国外发展现状与应用前景382
10.2.2国内发展现状与应用前景383
10.3燃料乙醇原料385
10.4发酵法制取乙醇388
10.4.1淀粉质原料的预处理389
10.4.2淀粉质原料的蒸煮390
10.4.3蒸煮醪的糖化392
10.4.4糖化剂及制备392
10.4.5糖化醪的发酵394
10.4.6酒母的制备395
10.4.7发酵成熟醪的蒸馏395
10.4.8无水乙醇的制取398
10.4.9乙醇生产副产品的利用400
10.5甜高粱茎秆制取乙醇402
10.6纤维素降解制取乙醇403
10.6.1酸水解403
10.6.2酶水解404
10.6.3预处理405
10.6.4五碳糖的发酵410
10.6.5混合糖发酵技术410
10.6.6同时糖化和发酵工艺411
10.6.7国内发展现状与趋势412
10.7生物丁醇414
10.7.1生物丁醇特性414
10.7.2生产工艺415
10.8生物质化工416
10.8.1发展现状与趋势417
10.8.2乙醇化工产品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国内外发展现状与趋势分析427
11.1.1 国外发展现状与趋势427
11.1.2国内发展现状与趋势428
11.2微藻藻种资源431
11.2.1国外富油高产微藻藻种分析431
11.2.2我国能源微藻的主要品种及其特性432
11.3藻种选育技术436
11.3.1选择育种436
11.3.2诱变育种436
11.3.3基因工程437
11.4培养方式437
11.4.1开放式培养系统438
11.4.2封闭式培养系统440
11.5采收技术442
11.5.1藻液预处理技术442
11.5.2富集与分离技术443
11.6藻油提取技术444
11.6.1微藻细胞壁破碎445
11.6.2油脂的提取445
11.7副产品的处理446
11.8产业化关键问题448
12城市固体废物能源处理技术450
12.1城市固体废物分类收集451
12.2城市固体废物分选回收系统451
12.2.1生活垃圾的分类收集451
12.2.2固体废物的压实452
12.2.3固体废物的破碎452
12.2.4固体废物的分选453
12.3焚烧处理技术454
12.3.1焚烧处理的要求455
12.3.2焚烧处理的方式和特点456
12.3.3几种固体废物焚烧炉457
12.3.4污泥的焚烧处理462
12.3.5环境影响评价463
12.3.6典型案例分析463
12.3.7未来发展趋势466
12.4垃圾衍生固体燃料467
12.4.1垃圾衍生燃料的特性467
12.4.2垃圾衍生燃料的生产工艺468
12.5热解处理技术470
12.5.1城市固体废物的热解471
12.5.2几种城市固体废物的热解设备472
12.5.3废塑料的热解473
12.6土地填埋处置技术474
12.6.1填埋场的运行管理475
12.6.2填埋气体的产生与控制476
13生物质能开发利用技术展望479
13.1生物质燃料部分替代化石燃料479
13.1.1生物质能在世界能源供应中的地位479
13.1.2生物质能在中国农村能源供应中的地位481
13.1.3对气候变化的影响483
13.1.4能源安全问题487
13.1.5生物质发电488
13.1.6航空生物燃料490
13.2生物燃料产品对粮食安全的影响495
13.2.1燃料乙醇产业发展与糖业市场的相互影响496
13.2.2生物柴油产业发展与植物油市场的相互影响497
13.3生物质能对环境的影响499
13.3.1土地扩张500
13.3.2生物多样性丧失501
13.3.3对水的影响501
13.3.4对大气环境的影响501
13.3.5温室气体排放争议502
13.4最新技术发展与展望502
13.4.1转基因技术503
13.4.2生物燃料电池505
13.4.3生物制氢技术506
13.4.4生物质材料508
13.5中国促进生物质能产业发展政策510
13.5.1法律制度510
13.5.2规划计划511
13.5.3可再生能源发展专项资金512
13.5.4生物质发电有关实施细则513
13.5.5生物液体燃料有关政策513
13.5.6其他补贴政策514
13.5.7税收优惠515
13.5.8研究开发516
参考文献518