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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