绪论 1
一、生物质能学研究对象与任务 1
二、生物质能学与其他学科的关系 2
三、生物质能与国家安全 2
四、生物质能与生态环境 3
五、生物质能与其他可再生能源 4
六、国内外生物质能开发与利用现状 6
七、生物质能开发与利用的前景 10
思考题 11
参考文献 11
第1章 生物质与生物质能 12
1.1 生物质 12
1.1.1 生物质的概念 12
1.1.2 光合作用生产生物质 12
1.1.3 生物质的种类 13
1.1.4 生物质资源的特点 16
1.1.5 生物质的组成成分与化学结构 17
1.1.6 生物质资源的开发与利用 21
1.2 生物质能 21
1.2.1 生物质能的概念及其特点 21
1.2.2 生物质能现代化开发与利用技术 22
1.2.3 生物质能开发与利用发展历史 23
1.2.4 我国生物质能开发利用的关键及其发展趋势 24
思考题 27
参考文献 27
第2章 生物质能的主要资源 28
2.1 林业生物质能资源 28
2.1.1 林业生物质能资源分类 28
2.1.2 我国林业生物质能资源优势 29
2.2 农业生物质能资源 30
2.2.1 农作物秸秆 30
2.2.2 其他农产品加工业废弃物 31
2.3 工业有机废水资源 32
2.3.1 浆造纸业废水 32
2.3.2 制革业废水 33
2.3.3 酿酒业废水 33
2.3.4 畜禽加工业废水 33
2.4 城市固体废弃物资源 34
思考题 35
参考文献 35
第3章 能源植物 36
3.1 能源植物的概念 36
3.2 能源植物的种类及其分布 37
3.2.1 按照能源植物的形态和生活环境分类 37
3.2.2 按照能源植物的使用功能分类 38
3.3 重要能源植物及其主要生物学特性 38
3.3.1 草本能源植物 38
3.3.2 油料能源植物 40
3.3.3 制取碳氢化合物的能源植物 43
3.3.4 藻类能源植物 45
3.4 能源植物的开发与利用 46
3.4.1 能源植物开发与利用的意义 46
3.4.2 国外能源植物开发与利用现状 46
3.4.3 我国能源植物开发与利用现状 47
3.4.4 我国能源植物开发与利用优势、存在问题及其解决策略 49
思考题 51
参考文献 51
第4章 能源微生物 52
4.1 产甲烷微生物 52
4.1.1 产甲烷微生物的组成与特征 53
4.1.2 参与甲烷产生的其他微生物 53
4.2 产酒精微生物 53
4.2.1 利用葡萄糖产酒精的酵母 54
4.2.2 利用葡萄糖产酒精的细菌 54
4.2.3 利用戊糖产酒精的微生物 55
4.3 产氢微生物 55
4.3.1 产氢的光合生物 55
4.3.2 产氢的发酵细菌 57
4.4 产油微生物 57
4.4.1 产油微生物的种类 58
4.4.2 微生物油脂的生物合成 58
4.5 用于能源生产的其他微生物 59
4.5.1 产脂肪酶的微生物 59
4.5.2 微生物电池 59
思考题 60
参考文献 60
第5章 能源生物的遗传改良 61
5.1 能源生物遗传改良的意义 61
5.2 能源生物遗传改良的主要技术方法 62
5.2.1 杂交育种 62
5.2.2 诱变育种 63
5.2.3 细胞工程育种 65
5.2.4 分子育种 66
5.3 能源植物遗传改良 67
5.3.1 能源植物遗传改良的目标 67
5.3.2 能源植物种质资源的发掘 71
5.3.3 能源植物优良品种的选育 72
5.4 能源微生物的遗传改良 75
5.4.1 能源微生物资源的发掘 75
5.4.2 能源微生物遗传改良的目标 75
5.4.3 能源微生物优良菌种的选育 76
5.4.4 能源微生物遗传改良新技术的发展与应用 79
思考题 80
参考文献 80
第6章 生物质直接燃烧 82
6.1 生物质燃烧原理 82
6.1.1 元素分析成分 82
6.1.2 工业分析成分 83
6.1.3 生物质的热值 84
6.1.4 生物质的物理特性 84
6.2 生物质燃烧的过程 85
6.2.1 固体燃料的燃烧 85
6.2.2 生物质的燃烧过程 85
6.2.3 生物质燃烧的条件 85
6.2.4 影响生物质燃烧速度的因素 86
6.3 生物质特殊燃料 87
6.3.1 木炭 87
6.3.2 锅炉燃用的生物质燃料 88
6.3.3 生物质压缩成型燃料 88
6.4 生物质压缩成型工艺 89
6.4.1 生物质压缩成型的概念 89
6.4.2 生物质压缩成型的原理 90
6.4.3 生物质压缩成型技术的运用 91
思考题 95
参考文献 95
第7章 生物质热裂解技术 96
7.1 生物质热裂解原理 96
7.1.1 生物质热裂解的概念 96
7.1.2 生物质热裂解的过程和产物 97
7.1.3 生物质热裂解的原理 98
7.1.4 生物质热裂解的工艺类型 100
7.1.5 影响热裂解的因素 100
7.1.6 热裂解反应器的传热方法 102
7.1.7 常见的热裂解反应器的类型 103
7.2 生物质炭化技术 105
7.2.1 生物质炭化设备 105
7.2.2 炭化工艺技术类型 105
7.2.3 木材干馏的工艺流程 106
7.2.4 生物质炭化产品 107
7.3 生物质热裂解液化技术 108
7.3.1 生物质热裂解液化工艺流程 108
7.3.2 生物质热裂解液化产品 109
7.3.3 生物油的应用 110
思考题 111
参考文献 111
第8章 生物质气化工程 112
8.1 概述 112
8.1.1 生物质气化的含义 112
8.1.2 生物质气化过程 113
8.2 生物质气化工艺与设施 115
8.2.1 气化工艺 115
8.2.2 生物质气化装置与设施 116
8.2.3 气化炉性能与参数 120
8.3 生物质气化产品及特性 123
8.3.1 气化燃料的主要化学成分 123
8.3.2 燃气净化过程 123
8.3.3 生物质燃气用途 125
8.4 生物质气化在国民经济发展中的应用 125
8.4.1 燃气和发电 125
8.4.2 生物质气化制氢 126
8.4.3 F-T法合成燃料 127
8.4.4 生产其他能源 128
思考题 128
参考文献 128
第9章 生物质燃料沼气 129
9.1 燃料沼气的概述 129
9.1.1 沼气发展简史 129
9.1.2 沼气的理化性质 130
9.1.3 沼气产生的生物学机制与条件 131
9.2 燃料沼气的生产主要途径与工艺 136
9.2.1 畜禽粪便发酵途径与工艺 136
9.2.2 农林废弃物发酵途径与工艺 137
9.2.3 工业有机废弃物沼气发酵途径与工艺 138
9.2.4 城市垃圾发酵途径与工艺 139
9.3 燃料沼气的产业化应用 139
9.3.1 燃料沼气国内外利用现状 139
9.3.2 燃料沼气应用的主要类型 140
9.3.3 我国燃料沼气的发展方向及应用前景 149
思考题 151
参考文献 151
第10章 生物质燃料乙醇 152
10.1 燃料乙醇的概述 152
10.1.1 乙醇的理化性质 152
10.1.2 乙醇发酵的原理与条件 153
10.1.3 乙醇发酵生产的主要原料 157
10.2 燃料乙醇的生产主要途径与工艺 158
10.2.1 谷物发酵途径与工艺 159
10.2.2 植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺 166
10.2.3 其他发酵途径与工艺 171
10.3 燃料乙醇的商业化应用 172
10.3.1 发展燃料乙醇的意义 172
10.3.2 国内外燃料乙醇基本发展状况 172
10.3.3 燃料乙醇商业化发展与前景展望 173
思考题 175
参考文献 175
第11章 生物柴油 176
11.1 生物柴油的概述 176
11.1.1 生物柴油的概念 176
11.1.2 生物柴油的发展历史 177
11.1.3 生物柴油的理化指标及测定方法 177
11.1.4 生物柴油的质量标准 179
11.2 生物柴油生产原理与主要工艺 181
11.2.1 生物柴油的制备方法 181
11.2.2 生物柴油的生产原理 182
11.2.3 生物柴油生产的工艺流程 184
11.2.4 影响转酯反应的主要因素 186
11.3 生物柴油的商业化应用 186
11.3.1 国外生物柴油的研究、开发与利用现状 186
11.3.2 我国生物柴油研究进展 188
11.4 生物柴油的发展方向及其在我国可持续发展战略中的地位 188
思考题 190
参考文献 190
第12章 其他生物质能源 192
12.1 氢能 192
12.1.1 氢能的基本概念 192
12.1.2 生物质制氢基本原理与工艺 193
12.1.3 生物制氢技术的现状与发展趋势 197
12.2 生物甲醇 197
12.2.1 甲醇的一般性质 197
12.2.2 生物质甲醇生产主要技术 198
12.2.3 国内外甲醇研究及应用状况 199
12.2.4 甲醇的综合利用 199
12.3 二甲醚 201
12.3.1 二甲醚的基本性质与用途 201
12.3.2 二甲醚的制备原理 201
12.3.3 二甲醚的生产状况及发展趋势 202
思考题 202
参考文献 202
第13章 生物质能生产副产物的综合利用 203
13.1 沼气生产副产品 203
13.1.1 沼气的综合利用 203
13.1.2 沼液和沼渣的利用 209
13.2 乙醇发酵副产品的利用 212
13.2.1 CO2的利用 212
13.2.2 酿酒酵母的回收 212
13.2.3 酒糟的利用 213
13.3 生物质热裂解副产品的利用 216
13.3.1 木炭的应用 216
13.3.2 生物油的应用 217
思考题 219
参考文献 219
第14章 未来生物质能产业 220
14.1 生物质能与能源农业 220
14.1.1 能源农业 220
14.1.2 能源农业技术体系 222
14.1.3 能源农业的经济效益 225
14.1.4 能源农业是现代农业的有益补充 226
14.2 生物质能开发新技术 226
14.2.1 生物质转换技术的发展 226
14.2.2 生物质能开发新技术 229
14.3 生物质产品及其产业化 230
14.3.1 生物质新产品 230
14.3.2 生物质能新产品的产业化发展 231
思考题 233
参考文献 233
附录 《生物质能学》相关名词英汉对照 234