生物質能是綠色植物將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量。發(fā)展高效生物質能部分替代化石能源，已成為世界各國保障能源安全的重要戰(zhàn)略措施。然而，開發(fā)高效、環(huán)境友好、低成本的生物質能源技術并研究相關的理論依舊是亟待解決的國際性難題。在此背景下，本書系統(tǒng)、全面、深入地介紹了生物質能利用技術及理論，并通過工程案例對當前主流技術、相關機理、環(huán)境效益、政策法規(guī)以及發(fā)展趨勢進行明晰的闡釋。全書共分為五部分(11章)。第一部分(第1章)主要介紹本書的撰寫背景和主要思路。第二部分(第2~8章)主要介紹生物質能利用的主流技術和理論，包括生物質制氣、生物質制油、生物質發(fā)電與供熱、生物質成型燃料、生物質制氫、生物質能源前沿技術、生物質煉制與高值化利用等7章。第三部分(第9章)主要介紹生物質能源利用的環(huán)境生態(tài)社會效應。第四部分(第10章)主要介紹管理政策與公眾參與。第五部分(第11章)主要介紹生物質能源技術發(fā)展與應用挑戰(zhàn)。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 本書撰寫背景 1
1.2 本書框架思路與主要內容 2
1.3 編寫本書的重要性和必要性 3
第2章 生物質制氣 5
2.1 生物質燃氣熱解氣化技術制備 5
2.1.1 制備技術分類 5
2.1.2 生物質熱解技術 8
2.1.3 生物質氣化技術 12
2.1.4 氣體凈化及重整變換技術 26
2.1.5 生物質氣化過程模擬 28
2.1.6 超臨界氣化技術 32
2.2 生物合成氣制備 33
2.3 生物質燃氣厭氧消化技術制備 37
2.3.1 生物沼氣簡介 37
2.3.2 生物沼氣的制備 37
2.3.3 生物沼氣的提純 42
2.3.4 生物沼氣的應用前景 49
2.4 生物質燃氣利用及工程案例 49
2.4.1 生物質氣化集中供氣工程實例 49
2.4.2 生物質氣化集中供熱工程案例 51
2.4.3 沼氣發(fā)電工程案例 53
2.4.4 生物質氣化多聯(lián)產技術工程案例 59
參考文獻 77
第3章 生物質制油 80
引言 80
3.1 燃料乙醇制備 80
3.1.1 乙醇的物理性質 82
3.1.2 燃料乙醇原料 82
3.1.3 燃料乙醇工藝 85
3.2 生物柴油制備101
3.2.1 生物柴油的特點 101
3.2.2 生物柴油的原料 102
3.2.3 生物柴油的制備方法 104
3.2.4 生物柴油生產工藝 111
3.2.5 生物柴油發(fā)展歷程 113
3.3 生物油制備 118
3.3.1 生物油特征 118
3.3.2 生物質熱解方法 119
3.3.3 生物質快速熱裂解液化機理與工藝流程 123
3.3.4 快速熱解反應器 129
3.3.5 熱解的影響因素 132
3.3.6 生物油的理化性質及分析方法 134
3.3.7 生物油精制高品位油品 138
3.4 生物質汽油/柴油制備 146
3.5 航空生物燃油制備 148
3.5.1 航空燃油的特性 148
3.5.2 航空燃油的等級 151
3.5.3 生物航油合成技術 153
3.5.4 生物航油原料 155
3.5.5 生物航油的生產方法 157
3.6 生物質液體利用與工程案例 158
3.6.1 燃料乙醇工藝實例介紹 158
3.6.2 生物油工程實例介紹 165
3.6.3 生物航油實用工程案例 169
參考文獻 172
第4章 生物質發(fā)電與供熱 179
4.1 生物質發(fā)電 179
4.1.1 生物質直燃發(fā)電 180
4.1.2 生物質氣化發(fā)電 185
4.1.3 生物質混合燃燒發(fā)電 190
4.1.4 生物質燃燒對系統(tǒng)運行和排放的影響 196
4.2 生物質供熱 200
4.2.1 生物質供熱國內外發(fā)展現(xiàn)狀 200
4.2.2 生物質燃料供熱 202
4.2.3 生物質氣化供熱 212
4.3 生物質發(fā)電供熱利用及工程 214
4.3.1 生物質直燃發(fā)電工程案例 214
4.3.2 生物質氣化發(fā)電工程案例 216
4.3.3 生物質與煤共燃發(fā)電工程案例 218
4.3.4 沼氣發(fā)電工程案例 222
4.3.5 生物質直燃供熱工程案例 223
參考文獻 225
第5章 生物質成型燃料 230
引言 230
5.1 生物質顆粒制備 232
5.1.1 顆粒成型過程及影響顆粒成型的因素 232
5.1.2 顆粒成型機理的研究 233
5.1.3 成型設備的介紹 235
5.2 生物質塊狀燃料制備 236
5.2.1 生物質粘結機制及碾切成型機理 236
5.2.2 生物質固化成型影響因素分析 238
5.2.3 生物質壓塊成型工作原理 239
5.3 生物質燃料棒制備 241
5.3.1 環(huán)模輥壓式棒狀成型 241
5.3.2 平模式棒(塊)狀成型機 242
5.3.3 液壓活塞沖壓式成型機 244
5.4 垃圾衍生燃料制備 246
5.4.1 垃圾衍生燃料 246
5.4.2 RDF分類組成及特性 246
5.4.3 RDF的制備工藝 248
5.4.4 存在問題 249
5.5 污泥衍生燃料制備 250
5.5.1 污泥的特性 250
5.5.2 污泥的分類 250
5.5.3 污泥衍生燃料的制備、方法與工藝 251
5.5.4 污泥衍生燃料制備的影響因素 260
5.6 生物質成型燃料利用及工程案例 262
5.6.1 北京聯(lián)合優(yōu)發(fā)能源技術有限公司徐州生物質成型項目 262
5.6.2 河南省科學院能源研究所有限公司萬噸級秸稈成型燃料生產項目 265
參考文獻 268
第6章 生物質制氫 270
引言 270
6.1 熱解氣化制氫 270
6.1.1 生物質熱解制氫定義 270
6.1.2 熱解生物質常用原料性質 272
6.1.3 熱解法生物質制氫工藝流程 272
6.1.4 熱解法生物質制氫原理 274
6.1.5 熱解過程的熱分析方法 277
6.1.6 熱解動力學研究 278
6.1.7 生物質熱裂解制氫技術的研究 279
6.2 生物油制氫 281
6.2.1 生物油氣化制氫 281
6.2.2 生物質水相重整制氫 287
6.3 超臨界轉化制氫 296
6.3.1 生物質在超臨界狀態(tài)下制氫的基本概念 296
6.3.2 超臨界轉化制氫機理 296
6.3.3 太陽能化學和生物轉化制氫在超臨界轉化制氫方面的應用 300
6.3.4 超臨界轉化制氫國內外研究 302
6.4 生物質化學鏈氣化制氫 305
6.4.1 基于生物質的甲烷制氫 305
6.4.2 基于生物質的甲醇轉化制氫 305
6.4.3 基于生物質的乙醇轉化制氫 305
6.4.4 基于生物質的熱解氣化制氫 306
6.5 光合生物產氫 306
6.5.1 生物質光合產氫 306
6.5.2 光合生物制氫技術國內外研究進展 308
6.6 生物質制氫利用與工程案例 310
參考文獻 312
第7章 生物質能源前沿技術 322
引言 322
7.1 能源植物與作物 322
7.1.1 能源植物與作物種類 323
7.1.2 幾種重要能源植物及其開發(fā)和利用現(xiàn)狀 327
7.1.3 幾種重要能源作物及其開發(fā)和利用現(xiàn)狀 349
7.1.4 能源植物與作物利用發(fā)展趨勢 370
7.2 能源微藻 373
7.2.1 微藻生物能源技術的形成與發(fā)展 376
7.2.2 能源微藻利用形式 377
7.2.3 能源微藻生產系統(tǒng)——采樣與預培養(yǎng) 391
7.2.4 分離和篩選技術 393
7.2.5 藻種保藏技術 397
7.2.6 藻種培養(yǎng)技術 400
7.2.7 微藻規(guī)�；囵B(yǎng)技術 408
7.2.8 微藻油脂的提取及轉酯化制備生物柴油 419
7.2.9 微藻生物能源發(fā)展趨勢 421
7.3 海洋生物質能源 423
7.3.1 海洋微藻生物能源 424
7.3.2 大型海藻生物能源 425
7.4 合成氣發(fā)酵制油 427
7.4.1 熱解氣 432
7.4.2 氣化氣 434
7.4.3 沼氣 436
7.5 微生物電池 439
7.5.1 微生物燃料電池的基本原理 439
7.5.2 MFC發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 443
7.5.3 MFC產電微生物 446
7.5.4 MFC各組件對電池性能的影響 449
7.5.5 MFC的發(fā)展方向及應用前景 453
7.6 生物質氣化與燃料電池聯(lián)合發(fā)電 454
7.6.1 簡述 454
7.6.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 456
7.6.3 技術工藝分析 460
7.6.4 面臨的主要問題分析 462
7.7 生物質化學鏈氣化 463
7.7.1 載氧體 465
7.7.2 基于載氧體Fe2O3的生物質化學鏈氣化 465
參考文獻 467
第8章 生物質煉制與高值化利用 489
引言 489
8.1 生物丁醇的制備與利用 489
8.1.1 生物丁醇概述 489
8.1.2 生物丁醇的應用 490
8.1.3 生物丁醇生產工藝 492
8.1.4 生物丁醇的研究現(xiàn)狀 494
8.2 生物基潤滑油的制備與利用 495
8.2.1 生物基潤滑油概述 495
8.2.2 生物基潤滑油的應用 496
8.2.3 生物基潤滑油生產工藝 497
8.2.4 生物基潤滑油研究現(xiàn)狀 500
8.3 生物炭的制備與利用 501
8.3.1 生物炭概述 501
8.3.2 生物炭的應用 501
8.3.3 生物炭生產工藝 503
8.3.4 生物炭研究現(xiàn)狀 505
8.4 生物基高值聚合物制備與利用 506
8.4.1 生物基高值聚合物概述 506
8.4.2 生物基高值聚合物的應用 507
8.4.3 生物基高值聚合物的生產工藝 510
8.4.4 生物基高值聚合物研究現(xiàn)狀 512
參考文獻 513
第9章 生物質能源利用的環(huán)境生態(tài)社會效應 517
引言 517
9.1 環(huán)境效應 517
9.1.1 減少使用傳統(tǒng)化石能源造成的大氣污染和溫室氣體排放 517
9.1.2 為解決能源和環(huán)境矛盾提供了一個新的發(fā)展方向 517
9.1.3 避免了秸稈露天焚燒的污染 518
9.1.4 避免了垃圾焚燒廠帶來的二次污染 518
9.1.5 避免了垃圾填埋產生滲濾液的污染 519
9.1.6 生物質氣化產生焦油對環(huán)境的負效應 521
9.2 生態(tài)效應 522
9.2.1 生物質能源利用中的能源植物優(yōu)勢 522
9.2.2 生物質能源利用中的能源植物對生物多樣性的影響 522
9.2.3 大規(guī)模利用秸稈造成的土壤養(yǎng)分缺失 524
9.2.4 對于微藻廢水的生物質利用與水生態(tài)系統(tǒng) 524
9.3 社會效應 525
9.3.1 刺激經濟發(fā)展，增加就業(yè)525
9.3.2 培育新的農產品市場，促進農村發(fā)展 526
9.3.3 生物質能源發(fā)展對世界糧食供求的影響 527
9.4 生物質能源的碳減排效應與應對氣候變化 528
參考文獻 529
第10章 管理政策與公眾參與 530
引言 530
10.1 管理制度 530
10.1.1 廢物管理制度 530
10.1.2 生物質能管理制度 538
10.2 政策法規(guī) 542
10.2.1 固體廢物政策法規(guī) 542
10.2.2 生物質能政策法規(guī) 549
10.3 公眾參與 559
10.3.1 公眾參與的概念與內涵 559
10.3.2 公眾參與對生物質廢物利用制度建立的價值 560
參考文獻 561
第11章 生物質能源技術發(fā)展與應用挑戰(zhàn) 563
11.1 生物質能源技術發(fā)展趨勢 563
11.2 生物質能源應用所面臨的挑戰(zhàn) 566
11.3 展望與未來 569
參考文獻571
索引 572
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