生物能源 上PDF电子书下载

第一篇 导论：从生物质到生物燃料 5

第一章 生物能源：绪论 5

1.1目的 5

1.2概述 5

1.3生物能源的定义 6

1.3.1生物发电 6

1.3.2生物燃料 7

1.4生物能源的发展及其动力 7

1.4.1政策 8

1.4.2政府研究项目 8

1.4.3市场惯性 9

1.5原料 9

1.6生物质材料和来源 10

1.6.1基于林木的生物质原料 11

1.6.2基于农作物的生物质资源 12

1.6.3基于废弃物为基础的生物能源原料 14

1.6.4农林生物质原料 15

1.6.5来自保留地的生物质 16

1.6.6由海藻制取高级燃油 16

1.7生物质供应及可用性 17

1.8生物能量转化技术：概述 19

1.9生物质转化的辅产品和副产品 20

1.10生物能源对社会、经济和环境的影响 21

1.10.1对社区的影响 21

1.10.2粮食安全 22

1.10.3生态环境影响 22

1.10.4土地利用和土地利用变化 22

1.10.5温室气体与气候变化 23

1.10.6野生动物与生物多样性 24

1.10.7外来侵入植物和转基因植物 25

1.11可持续性问题 25

1.11.1可持续性的定义 25

1.11.2产量差 26

1.11.3农业知识和风险 26

1.11.4边际土地 27

1.11.5水供应的量与质 27

1.11.6农村发展与社会公平 28

1.12结论 28

致谢 29

参考文献 29

第二章生物柴油概述与专业术语词汇 35

2.1生物柴油相关术语 35

2.2生物柴油标准 38

2.3 BQ-900燃料质量控制计划 38

致谢 39

第三章 生物能源：从生物质到生物燃料术语和换算系数 40

3.1术语 40

3.2用于生物能源换算系数速查表 49

3.2.1能量单位 49

3.2.2常用度量单位 50

3.2.3面积与作为产量 50

3.2.4生物质能源 50

3.2.5化石燃料 51

3.2.6化石燃料的碳含量和生物能源原料 52

参考文献 52

第二篇 作为生物燃料的木本和草本生物质 57

第四章 木本植物生物能源 57

4.1引言 57

4.2木质植物能源：一种广泛和可再生能源 57

4.3木本生物能源在美国和世界的应用 60

4.4木本生物能源的价值与效益 61

4.5木质能源 61

4.6用于生物能源的木质生物质的经营管理 62

4.7用于生物能源的木质生物质的采伐、运输和储存 63

4.8木质生物质的利用 65

4.9直接燃烧 65

4.9.1取暖、烧饭和发电 65

4.9.2木质颗粒 66

4.10液体和气体生物燃料转化 67

4.11生物化学技术工艺 67

4.12热化学工艺 67

4.12.1热解 67

4.12.2气化 68

4.12.3液化 68

4.12.4费希尔-特洛普希工艺（Fischer-Tropsch Process） 68

4.12.5热解改质工艺 68

4.13木质生物质经济学 68

4.13.1概述 68

4.13.2木柴发电和供热经济学 69

4.14木质生物能源生产经济学 69

4.15木质生物能源的可持续性 70

4.16小结 71

参考文献 71

第五章 多年生草本生物质生产和利用 73

5.1引言 73

5.2多年生草本生物质系统的开发与评价 74

5.2.1原料供应 74

5.3生物质转化 79

5.3.1固体燃料 79

5.3.2液体燃料 80

5.4用于草本生物质的原料的质量特性 81

5.5草本生物质的环境影响 84

5.6草本生物质的经济学考量 85

5.7展望 86

参考文献 86

第六章 木本和草本植物能源服务的学习项目及其案例研究 88

6.1概述 88

参考文献 91

案例6A：佛蒙特生物能源合作项目 92

案例6B：对满足社区需要的130英亩土地现场生物质源的评估 97

案例6C：用于温室取暖的让·佩恩堆肥法研究 101

参考文献 105

第三篇 生物质转化为液体燃料 111

第七章生物能源作物 111

7.1引言 111

7.2经济因素 112

7.2.1概述 112

7.2.2比较利润 112

7.3各类作物分析 114

7.3.1糖和淀粉植物 114

7.3.2纤维素作物 115

7.3.3木本作物 115

7.3.4油料作物 116

7.3.5作物残体和有机废弃物 116

7.3.6玉米籽粒 123

7.3.7玉米秸秆 124

7.3.8柳枝稷 125

7.3.9芒草 127

7.3.10高粱 128

7.3.11杨树 130

7.3.12柳树 131

7.3.13油菜籽 133

7.4能源作物的物流运输 134

7.4.1收获 134

7.4.2致密化处理 134

7.4.3储存 134

7.4.4运输 135

7.5生物质生产的可持续经营 135

7.5.1土壤物理特性 135

7.5.2土壤化学特性 135

7.5.3土壤生物学特性 136

7.5.4土壤残留物管理 136

7.5.5水资源质量与数量 136

7.5.6水资源侵蚀与土壤饱和 136

7.6结论 137

致谢 137

附录本章缩写词 137

第八章 基于农业油的生物柴油生产 139

8.1概述 139

8.2品种选择 141

8.2.1成熟期 141

8.2.2产量潜力 142

8.2.3油分含量和品质 142

8.2.4抗病性 143

8.2.5除草剂耐性 143

8.3播种要考虑的因素 143

8.3.1土壤与土壤肥力 144

8.3.2整地与播种 145

8.3.3播种期 145

8.3.4播种量和播种密度 146

8.3.5播种行距 147

8.4病虫害防治 147

8.4.1农艺措施防治 148

8.4.2机械防治策略 149

8.4.3化学防治 150

8.4.4生物防治 151

8.5种子收获、去杂、干燥和储存 151

8.6榨油及其副产品 153

8.7农场燃料生产的挑战与机遇 156

8.8农场燃料系统案例 157

参考文献 159

第九章 生命周期评估法：生物柴油投资的能量回报 160

9.1概述 160

9.2 EROI途径及其争议 163

9.3目标 165

9.4资料与方法 165

9.4.1系统边界 165

9.4.2不确定性的解释 167

9.4.3预测 168

9.5美国佛蒙特生物柴油的EROI 168

9.6讨论 170

9.7结论 172

致谢 172

参考文献 172

附录 174

第十章 田间生产操作期间的能量管理 180

10.1概述 180

10.2拖拉机使用 181

10.3压舱物、打滑、胎压 181

10.4保养 183

10.5变速器 183

10.6拖拉机选择 184

10.7其他问题 184

10.8收获作业 185

10.9其他单独设备的操作 186

10.10影响能量利用的施肥和其他栽培等技术问题 186

参考文献 186

第十一章 直用植物油作为柴油燃料？ 189

11.1直用植物油的性能 189

11.2生物柴油：用SVO生产的燃料 190

11.3从哪里可以得到更多信息？ 191

第十二章 纤维素乙醇：超越玉米的生物燃料 192

12.1引言 192

12.2纤维素生产乙醇燃料 192

12.3纤维素乙醇的挑战 193

12.4植物生物技术 193

12.4.1预处理 194

12.4.2水解 194

12.4.3发酵 194

12.5结论 194

致谢 195

参考文献 195

第十三章 取暖生物燃料 196

13.1生物柴油 196

13.2生物取暖燃料 197

13.2.1 BQ-9000 198

13.2.2生物取暖燃料及其特性 198

13.2.3石油燃料取暖 198

13.2.4取暖燃油和生物取暖燃料的特性 200

13.3美国测试与材料协会标准 200

13.3.1闪点 200

13.3.2燃点 200

13.3.3流点 201

13.3.4浊点 202

13.3.5粘度 202

13.3.6水分和沉淀物 203

13.3.7硫含量 203

13.3.8颜色 203

13.4相关燃料服务 204

13.4.1背景 204

13.4.2潜在问题 204

13.4.3燃料降解的主要因素 204

13.4.4燃料稳定性 205

13.4.5水分问题 205

13.4.6出现污泥 205

13.4.7低温性能 206

13.5如何处理冰冻的油箱和油管 206

13.5.1取暖生物燃油和冰冷天气 207

13.5.2要保证一个没有问题的冬季 207

13.6成功管理生物取暖燃料的三个步骤 207

13.6.1检查质量 207

13.6.2保养如常 207

13.6.3了解限制 207

13.7燃料质量快速检测 208

13.7.1清晰明亮度检测 208

13.7.2白桶试验 208

13.7.3细菌污染的目视检测 208

13.7.4水分探测糊 209

13.8燃油过滤 209

13.8.1概述 209

13.8.2过滤器和污泥 209

13.9燃料添加剂处理 210

13.9.1添加剂的选择 210

13.9.2添加剂的类型 210

13.10预防性维护 211

13.10.1提升燃料性能的步骤 211

13.10.2油罐清洗 212

13.10.3储油罐更换 212

13.10.4保持满油罐状态 213

第十四章 培养生产高级生物燃料的藻类生物质 214

14.1引言 214

14.2藻类作为多种用途的可持续原料 214

14.3藻类生物质和藻类燃料发展历程的历史展望 215

14.3.1藻类如何、从哪里获得其生物质？ 215

14.3.2光合作用中光的重要性 215

14.3.3藻类用于生物燃料 216

14.4利用藻类生物质生产生物燃料的可能性 216

14.5藻类株系选择：藻类类型，株系，与在生物燃料生产中的应用 218

14.5.1微藻 218

14.5.2大型藻类（海草） 221

14.6藻培养：生长系统 221

14.6.1光合生物反应器 221

14.7藻类收获 224

14.7.1絮凝和沉淀 224

14.7.2过滤 224

14.7.3离心 224

14.7.4干燥 224

14.8从收获的藻类生物质中提取油 225

14.8.1机械方法 225

14.8.2酶解转化 225

14.8.3催化裂解 225

14.8.4超临界液体方法 225

14.8.5化学方法 225

14.9藻类生物燃料运行从实验室到商业规模的放大中的挑战 226

14.10整合藻生物燃料生产 227

14.11生命周期分析，经济性和环境作用 228

14.12结论 229

参考文献 230

第十五章 生物质液体生物燃料服务性学习课程和案例研究 232

案例15A：含油种子生产转化生物柴油的成本分析以及玉米和原油波动 234

参考文献 238

案例15B：热暖燃料转换 239

案例15C：移动式乙醇整流设备：可行性研究 244

结论 246

致谢 247

参考文献 247

第四篇 气体燃料和生物电 252

第十六章 生物质热气化—入门 252

16.1引言 252

16.2气体混合物分类 253

16.3化学概念和背景 254

16.4气体和气体混合物的热值 256

16.5气体生产性能的测量 257

16.6热裂解 258

16.7热化学途径 262

16.8气化炉 266

16.8.1对气化炉的基本要求 266

16.8.2气化炉的类型 266

16.9汽化后加工 272

16.10整体气化联合循环（IGCC） 273

第十七章 畜禽粪便厌氧消化生产能源之基础 275

17.1引言 275

17.2厌氧消化过程 275

17.3厌氧消化的益处 277

17.4怎样运行才适合厌氧消化？ 279

17.5结论 280

致谢 280

参考文献 281

第十八章 生物能源和厌氧消化 282

18.1引言 282

18.2厌氧消化过程 282

18.2.1发酵菌和产甲烷菌的关系 284

18.2.2本节小结 285

18.3原料 285

18.3.1原料实例 285

18.3.2碳／氮比例 287

18.3.3挥发性固形物 287

18.3.4本节小结 287

18.4沼气池启动过程 287

18.4.1启动 287

18.4.2启动后给沼气池填料 288

18.4.3冷天启动沼气池 288

18.4.4本节小结 288

18.5加载率 289

18.5.1背景 289

18.5.2给沼气池填料的因素 289

18.5.3计算加载率（填料速度） 289

18.5.4水力负荷 290

18.6估计沼气产量的工具 290

18.6.1美国环保局的AgSTAR 290

18.6.2明尼苏达大学推广部 291

18.6.3本节小结 291

18.7沼气池的运行与控制 291

18.7.1运行与控制程序 291

18.7.2本节小结 292

18.8沼气生产中搅拌的作用 292

18.8.1背景 292

18.8.2沼液稳定化 292

18.8.3搅拌方法 293

18.8.4外部配置设备的好处 294

18.8.5本节小结 294

18.9厌氧沼气池的类型 294

18.9.1悬浮生长系统 295

18.9.2附着生长系统 297

18.9.3本节小结 298

18.10结论 298

致谢 298

参考文献 299

第十九章 气体燃料和生物电的服务性学习项目及案例研究 300

19.1引言 300

19.2气体燃料和生物电的服务性学习项目简介 300

参考文献 302

案例19A：厌氧消化中食品垃圾的日变化对沼气产量的影响 303

参考文献 306

案例19B：厌氧消化在满足全州能源需求方面的潜力 307

参考文献 311

案例19C：生物质气化作为发展中国家农村电气化的一种策略：向土地学习 312

参考文献 314