生物质能利用原理与技术

第一章总论1
第一节生物质能的能源地位1
一、世界生物质能源消费2
二、中国生物质能源消费3
第二节生物质能利用技术4
第三节国外生物质能开发利用概况4
一、美国5
二、巴西6
三、欧洲7
第四节中国生物质能开发利用现状8
一、生物燃气8
二、液体燃料9
三、生物质固体成型燃料10
四、生物质发电11
第五节生物质能在中国未来可持续发展战略中的地位11
第六节中国生物质能源发展方向与对策13
第二章生物质能资源与能源植物15
第一节生物质能的物质基础15
一、光合作用15
二、生物质原料类型16
三、生物质能资源的特点17
四、生物质的化学组成18
五、生物质燃料的热值19
第二节我国现有生物质资源20
一、农作物秸秆20
二、畜禽粪便21
三、林业三剩物22
四、淀粉类资源23
五、糖类资源24
六、废弃食用油脂25
七、城镇生活垃圾26
八、工业有机废水26
第三节能源植物28
一、能源作物的概念28
二、能源植物品种改良技术29
三、农业能源作物32
四、木本油料能源植物43
五、烃类能源植物47
六、木质能源林48
七、多年生草本能源作物51
第四节产油微藻53
一、产油微藻的种类53
二、微藻的分离和选育53
三、微藻培养55
四、微藻收获和油脂提取56
五、微藻的综合利用57
第五节我国生物质能资源预测57
一、农作物秸秆57
二、林业剩余物59
三、木质能源林59
四、非粮能源作物59
五、油料能源林60
六、废弃食用油脂60
七、工业有机废水61
八、畜禽粪便61
第三章生物质直接燃烧技术62
第一节生物质燃烧原理62
一、生物质燃烧过程62
二、生物质燃烧组织特点66
三、生物质燃烧污染物排放69
第二节民用生物质炉灶71
一、炊事炉72
二、炊事采暖炉75
三、采暖炉76
四、节能灶76
第三节工业生物质燃烧技术与应用79
一、生物质燃烧技术80
二、生物质热风炉81
三、供热工业锅炉82
四、直燃发电锅炉84
五、混燃锅炉85
第四章厌氧过程与沼气技术87
第一节概念及原理87
一、基本概念87
二、发酵原理87
三、产甲烷代谢途径88
四、发酵微生物91
五、微生物调控工艺95
第二节工艺技术与设备97
一、前处理设备及工艺97
二、进料设备100
三、搅拌装置101
四、沼气工程厌氧反应器和工艺流程101
五、沼气储存118
六、沼气高值化利用工艺及设备121
七、沼液、沼渣综合利用132
第三节工程案例及模式133
一、热电联产工程案例134
二、车用生物燃气工程案例136
三、管道及集中供气工程案例138
第五章生物质压缩成型燃料技术140
第一节生物质成型燃料概念与原理140
一、生物质成型燃料概念140
二、生物质成型燃料发展历史141
三、生物质成型燃料性质142
四、生物质压缩成型原理144
第二节生物质压缩成型技术及设备145
一、生物质压缩成型预处理技术及设备145
二、生物质颗粒燃料成型技术及设备147
三、生物质块状燃料成型技术及设备152
四、生物质棒状燃料成型技术及设备157
五、生物质成型燃料工业化生产系统158
第三节生物质成型燃料应用技术及设备162
一、生物质成型燃料燃烧技术及设备162
二、生物质成型燃料气化技术及设备164
三、生物质成型燃料户用技术及设备165
四、用于炭基缓释肥技术及设备166
第四节生物质成型燃料应用实例167
一、生物质成型燃料规模化生产应用实例167
二、生物质成型燃料燃烧供热应用实例170
第五节生物质成型燃料技术及产业发展趋势170
一、技术发展趋势170
二、产业发展趋势171
第六章生物质气化技术173
第一节生物质气化原理173
一、生物质气化的概念173
二、生物质气化的基本热化学反应174
第二节生物质气化系统及装置175
一、生物质气化系统175
二、气化装置的类型176
三、固定床气化装置及应用177
四、流化床气化装置及应用181
五、气化装置性能及主要参数185
第三节生物质燃气的净化187
一、生物质燃气中的杂质187
二、焦油特点及危害187
三、燃气净化方法及设备188
四、燃气净化系统的选型原则190
第四节生物质气化技术的应用190
一、生物质气化集中供气190
二、生物质气化发电191
三、生物质气化燃气的热利用194
四、生物质气化用于化工合成196
第七章生物质燃料乙醇技术199
第一节乙醇的性质与用途199
一、乙醇的理化性质199
二、乙醇与汽油柴油性能对比199
三、内燃机的乙醇代用燃料199
第二节燃料乙醇生产原理201
一、乙醇生产的主要方法201
二、乙醇发酵的生化反应过程203
三、乙醇发酵的微生物学基础206
四、乙醇发酵微生物的选育210
第三节淀粉质原料的乙醇生产213
一、原料粉碎213
二、蒸煮糊化214
三、糖化工艺216
四、酒母的培养217
五、乙醇发酵217
六、乙醇提取与精制219
七、淀粉质燃料乙醇生产工程案例220
第四节糖质原料的乙醇生产220
一、糖质原料的类型221
二、糖蜜原料生产乙醇的特点221
三、糖蜜生产乙醇的工艺流程222
四、糖蜜的乙醇发酵227
五、甜高粱茎秆制取乙醇228
六、甜高粱茎秆制取燃料乙醇生产案例231
第五节纤维素原料的乙醇生产240
一、纤维素乙醇制备过程及基本原理241
二、纤维素原料预处理241
三、纤维素原料酶解及乙醇发酵243
四、纤维素乙醇生产案例分析247
第六节燃料乙醇生产经济性分析247
一、淀粉类原料燃料乙醇生产的经济性分析248
二、糖类原料燃料乙醇生产的经济性分析250
三、纤维素原料燃料乙醇生产的经济性分析252
第七节燃料乙醇生产的环境影响及控制255
一、燃料乙醇生产的污染物形成途径256
二、燃料乙醇生产的废弃物处理258
三、燃料乙醇生产的污染控制261
第八节国内外用生物质开发乙醇燃料概况263
一、乙醇燃料的研究与发展263
二、中国燃料乙醇工业现状265
三、中国燃料乙醇发展展望269
第八章生物质热裂解技术271
第一节生物质热裂解原理与技术271
一、生物质热裂解的概念271
二、生物质快速热解特性272
三、生物质热裂解工艺273
四、生物质热裂解技术应用案例281
第二节生物油提质与应用284
一、生物油的理化性质284
二、生物油加氢脱氧改质技术289
三、生物油催化裂解改质技术292
四、生物油催化酯化改质技术297
五、生物油水蒸气重整制氢技术299
六、生物油乳化技术301
七、生物油燃烧技术305
八、生物油应用案例309
第三节生物质炭化燃料312
一、主要炭化工艺312
二、生物炭的性质及应用316
三、生物质干馏气的应用319
四、生物质炭化案例324
第九章生物质制氢329
第一节氢能329
一、氢能简介329
二、氢的基本性质329
三、氢的生物质制备方法330
四、氢能的开发利用331
第二节生物质热化学制氢331
一、简介331
二、生物质制氢反应热力学331
三、生物质热解制氢332
四、生物质气化制氢333
五、生物质超临界水热法制氢334
六、固体热载法生物质气化制氢336
七、富氢气体的洁净与纯化340
第三节生物质衍生燃料重整催化制氢343
一、简介343
二、生物油制氢343
三、甲醇制氢346
四、乙醇制氢349
五、二甲醚制氢354
第四节生物法制氢357
一、简介357
二、直接生物光解制氢358
三、间接生物光解制氢358
四、光发酵制氢359
五、暗发酵制氢361
六、生物法水气变化制氢365
第十章生物质合成燃料技术367
第一节合成气催化合成液体燃料367
一、合成气催化合成液体燃料的基本原理368
二、合成气催化合成甲醇368
三、合成气催化合成二甲醚375
四、合成气催化合成低碳混合醇378
五、合成气催化合成柴油385
六、合成气经由甲醇/二甲醚合成汽油385
第二节生物质水相化学催化合成液体燃料386
一、生物质水相化学催化合成液体燃料的基本原理387
二、生物质化学催化合成C5～C6液体烷烃395
三、生物质水相化学催化合成C8～C15液体烷烃398
四、生物质水相化学催化合成含氧液体燃料402
第三节烯烃齐聚合成液体燃料403
一、烯烃齐聚合成液体燃料的基本原理403
二、烯烃齐聚合成汽油404
三、烯烃齐聚合成航空燃油404
第十一章植物油与生物柴油技术406
第一节植物油燃料406
一、植物油的理化性质406
二、植物油直接作燃料油的方法408
三、植物油制取工艺409
四、菜籽油燃料的试验实例411
五、棉籽油柴油混合燃料实例411
第二节生物柴油技术413
一、生物柴油生产原理413
二、生物柴油生产技术415
三、工艺流程与参数设计416
四、案例分析423
五、各国生物柴油产业发展动态425
六、生物柴油环境影响评价427
第十二章城市生活垃圾处理技术429
第一节城市生活垃圾的特征429
一、国外城市生活垃圾特点429
二、国内城市生活垃圾特点430
三、中国城市生活垃圾清运量及处理现状431
第二节城市生活垃圾处理和利用技术434
一、卫生填埋434
二、焚烧发电439
三、好氧堆肥446
四、厌氧消化450
第三节城市生活垃圾处理案例454
一、北京六里屯垃圾卫生填埋场454
二、广州李坑垃圾焚烧发电厂457
三、北京南宫生活垃圾堆肥厂458
四、重庆黑石子餐厨垃圾厌氧消化厂460
第四节城市生活垃圾处理展望462
一、城市生活垃圾源头分类收集462
二、混杂城市生活垃圾机械分选463
三、城市生活垃圾机械生物综合处理466
第十三章微生物燃料电池468
第一节微生物燃料电池基础468
一、微生物燃料电池的发展历史468
二、微生物燃料电池技术发展历程469
三、电池的导电机理470
四、MFC工作原理471
五、产电微生物电子传递机理472
第二节微生物燃料电池技术473
一、产电微生物473
二、产电底物475
三、电池材料477
四、MFC构型478
第三节微生物燃料电池表征技术479
一、电化学表征技术479
二、库仑效率与能量效率482
三、电池内阻483
四、污水的降解效果484
五、能量利用率484
六、其他484
第四节MFC的应用及功能扩展484
一、产电485
二、污染物修复与废弃物资源化486
三、传感器488
四、海水淡化490
五、产氢491
参考文献493