第一章 绪论 1
第一节 生物质能的基本概念和意义 1
一、生物质能的定义 1
二、生物质能利用的主要方法 1
三、发展生物质能的意义 5
第二节 生物质发电的主要形式 6
一、直接燃烧发电 6
二、混合燃烧发电 6
三、气化发电 6
四、沼气发电 7
五、垃圾发电 7
第三节 生物质发电的发展现状 7
一、国外生物质发电技术的发展现状 7
二、我国生物质发电技术的发展 8
第四节 生物质发电产业化策略与相关政策法规 9
一、生物质发电产业化策略 9
二、我国生物质发电产业化存在的问题及应对 11
参考文献 11
第二章 生物质原料 12
第一节 生物质资源的分类和特性 12
一、树木和采伐加工剩余物 12
二、秸秆和农业剩余物 12
三、城市垃圾 12
四、人畜粪便和有机废水 13
第二节 我国的生物质资源 13
一、我国生物质资源总量和分布情况 13
二、用于能源的生物质资源可获得性 16
三、秸秆的收集和运输 16
第三节 生物质原料预处理 17
一、发电工艺对生物质原料的一般要求 18
二、原料的水分变化和干燥 19
三、切割和粉碎工艺设备 21
四、生物质成型工艺和设备 24
五、生物质打捆工艺和设备 27
六、垃圾分选工艺及设备 28
七、垃圾衍生燃料 30
八、预处理过程的能源消耗和经济性评价 31
参考文献 33
第三章 生物质燃料化学 34
第一节 燃料的元素分析 34
一、主要生物质元素分析成分 34
二、元素分析基础和换算 35
三、元素测试方法和仪器 36
第二节 燃料的工业分析 37
一、主要生物质燃料工业分析成分 38
二、工业分析方法 39
第三节 生物质原料的生物化学组成 41
一、生物化学组成分析方法 41
二、主要生物质的生物化学组成 41
三、纤维素、半纤维素以及木质素的化学结构 41
四、纤维素、半纤维素以及木质素的转化特性 43
第四节 热值 44
一、高位热值和低位热值 44
二、门捷列夫估算公式 44
三、热值测试方法和仪器 46
四、主要生物质燃料的热值 46
第五节 灰特性 46
一、主要生物质原料的灰组成 46
二、灰熔点和测试方法 47
第六节 生物质的燃料特性 48
一、生物质燃料的物理属性 48
二、储存和运输性 50
三、生物质与其他燃料的特性比较 50
参考文献 51
第四章 生物质燃烧、燃烧设备和锅炉 52
第一节 生物质燃烧的基本特点 52
第二节 燃烧过程的物质平衡和热平衡 54
一、空气量和烟气量 54
二、烟气分析与完全燃烧方程式 55
三、过量空气系数 58
四、空气和烟气焓的计算 59
五、锅炉的热平衡 60
第三节 生物质燃烧装置 62
一、生物质燃烧装置的类型 62
二、生物质燃烧设备的基本要求 63
第四节 生物质在层燃炉中的燃烧 63
一、层燃炉的工作特性及设计要点 63
二、燃烧设备的主要特性参数 65
三、链条炉 66
四、往复炉排炉 70
五、振动炉排炉 72
第五节 生物质在流化床中的燃烧 75
一、流化床工作原理 75
二、颗粒在流化床中的运动规律 76
三、流化床中的燃烧过程 76
四、循环流化床与鼓泡流化床 77
五、气固分离机构和回送装置 78
六、生物质流化床燃烧设计 79
七、流化床锅炉的启动和运行 80
参考文献 81
第五章 生物质直燃发电厂系统 82
第一节 发电厂的流程与热力循环 82
第二节 直燃发电厂组成 83
一、燃料系统 84
二、锅炉系统 85
三、汽轮机系统 89
四、发电机 90
五、水系统 91
六、烟风系统 93
七、电气系统 94
八、环保系统 94
第三节 生物质燃烧污染物排放与灰渣处理 95
一、燃烧烟尘排放控制 95
二、硫氧化物、氮氧化物排放控制 97
三、灰渣处理与利用 99
第四节 生物质燃烧中碱金属造成的腐蚀结渣及防治 99
一、碱金属引起的沉积 100
二、碱金属引起的腐蚀 101
三、沉积和高温腐蚀问题的可能解决途径 101
四、碱金属引发的床料聚团、烧结问题 102
五、流化床中聚团问题的解决方法 103
第五节 生物质直燃发电厂工程应用 103
一、技术应用现状 103
二、炉排锅炉生物质直燃发电工程应用 104
三、流化床锅炉生物质直燃发电工程实例 104
参考文献 106
第六章 生物质混合燃烧发电 108
第一节 混合燃烧的概念和优势 108
第二节 混合燃烧的形式 109
一、直接混燃 109
二、间接混燃 109
三、并行混燃 110
第三节 生物质混燃发电技术应用 110
一、直接混燃发电技术 110
二、间接混燃发电技术 113
三、并联混燃发电技术 114
第四节 混合燃烧对系统运行和排放的影响 116
一、混合燃烧对锅炉系统运行的影响 116
二、混合燃烧对燃烧排放的影响 117
三、混合燃烧对灰渣利用的影响 118
参考文献 119
第七章 垃圾焚烧发电 120
第一节 垃圾焚烧发电概述 120
一、垃圾焚烧发电基本工艺流程 120
二、垃圾焚烧发电技术与应用概况 121
第二节 垃圾焚烧过程 122
一、垃圾焚烧基本过程 122
二、垃圾焚烧主要影响因素 124
三、垃圾焚烧的物质与能量转化 125
第三节 垃圾焚烧设备 126
一、机械炉排焚烧炉 126
二、流化床焚烧炉 127
三、回转窑焚烧炉 128
四、焚烧炉形式比较 129
五、气化熔融焚烧炉 129
第四节 垃圾焚烧发电污染物防治和灰渣处理 130
一、垃圾焚烧烟气污染物 130
二、垃圾焚烧烟气净化 131
三、垃圾焚烧灰渣来源及组成 133
四、垃圾焚烧灰渣处理及利用 133
五、垃圾焚烧发电废水处理 135
第五节 垃圾气化发电工艺 136
一、垃圾气化发电原理与流程 137
二、垃圾气化工艺类型 137
第六节 垃圾发电厂的建设和工程实例 138
一、垃圾焚烧发电厂总体规划 138
二、垃圾焚烧发电厂设计要点 139
三、垃圾发电厂工程实例 142
参考文献 144
第八章 生物质气化技术及设备 145
第一节 生物质气化原理和过程 145
一、生物质气化基本原理和分类 145
二、生物质气化主要过程及参数 146
三、生物质气化工艺系统 147
四、生物质气化技术发展概况 149
第二节 生物质热解 149
一、热解的主要化学反应和产物 150
二、生物质热解反应机理 150
三、热解反应动力学 151
四、影响热解过程的主要因素 152
第三节 生物质氧化还原反应 153
一、化学反应的物理化学基础 154
二、碳与氧的反应 154
三、碳与水蒸气的反应 155
四、生物质氧化还原反应过程 156
第四节 生物质气化过程计算基础 158
一、生物质气化燃气的组成 158
二、气化过程的物质平衡 158
三、气化过程的能量平衡 159
四、气化过程的化学平衡 159
第五节 固定床气化炉 160
一、上吸式气化炉 160
二、下吸式气化炉 161
三、固定床气化炉的结构形式 162
四、固定床气化炉的设计 164
第六节 流化床气化炉 166
一、生物质流态化特点 166
二、流化床气化的反应条件和影响因素 168
三、鼓泡流化床气化装置的设计 170
四、循环流化床气化装置的设计 171
第七节 焦油的产生和燃气净化 172
一、焦油的产生机制和危害 172
二、燃气净化 173
三、常用的净化方法和设备 173
四、生物质燃气净化系统的选型原则 176
第八节 几种新型的气化装置 176
一、两步法气化装置 176
二、双流化床气化装置 177
三、气流床气化装置 179
参考文献 180
第九章 沼气工艺 182
第一节 沼气发酵原理 182
一、沼气的产生和性质 182
二、沼气发酵的微生物学原理 183
三、沼气发酵的基本条件 183
第二节 沼气发酵原料 184
一、原料有机物含量的计量 184
二、常见发酵原料产气量估算 185
三、发酵原料产气速率 185
第三节 沼气发酵工艺 186
一、沼气发酵的影响因素及控制 186
二、沼气发酵工艺类型及流程 188
三、厌氧消化器 190
四、其他发酵工艺 195
五、沼气的净化和储存 197
六、沼气工程的综合利用 198
第四节 沼气工程的设计与施工 200
一、沼气工程的设计 200
二、沼气工程的施工 201
第五节 大中型沼气工程运行管理和维护 202
一、工程启动 202
二、运行管理 203
参考文献 204
第十章 生物质气体发动机 205
第一节 生物质燃气的性质 205
一、生物质燃气的成分和热值 205
二、生物质燃气的主要燃烧特性 206
三、生物质燃气与其他发动机代用燃料的比较 209
第二节 气体发动机的工作原理 210
一、发动机的基本构造 210
二、气体发动机的工作过程 211
三、气体发动机的循环 212
第三节 发动机的性能指标 214
一、指示性能指标 214
二、有效性能指标 214
三、提高气体发动机性能的途径 215
第四节 生物质气体发动机的开发 216
一、燃料供给系统 216
二、配气机构 217
三、点火系统 218
四、燃烧系统 218
五、生物质燃气对发动机性能的影响 220
第五节 生物质气体发动机的选型 220
一、生物质气体发动机的国内外发展现状 220
二、生物质气体发动机的选型原则 221
三、生物质气体发动机常见故障及排除 222
参考文献 223
第十一章 生物质气化和沼气发电系统 224
第一节 生物质气化发电系统 224
一、发电系统工艺流程及分类 224
二、气化发电系统主要设备 227
三、气化发电工程应用 228
四、气化发电经济性评价 229
五、生物质整体气化联合循环发电技术 232
第二节 沼气发电系统 232
一、发电系统流程 232
二、系统主要设备 234
三、沼气发电余热回收 235
四、沼气发电经济性 236
第三节 垃圾填埋气发电系统 236
一、填埋气的组成与性质 236
二、产气量预测 237
三、发电系统流程 237
四、填埋气的收集 238
五、填埋气处理系统 239
参考文献 240
第十二章 生物质氢能发电技术 241
第一节 生物质氢能发电概述 241
一、生物质氢能发电的优势 241
二、生物质制氢发电系统构成 241
第二节 生物质制氢技术 243
一、生物质热化学转化制氢技术 243
二、生物转化制氢技术 247
第三节 燃料电池技术 248
一、燃料电池技术发展现状 248
二、燃料电池对于氢源的要求 252
第四节 生物质氢能发电系统 252
一、生物质制氢与燃料电池的系统集成 252
二、生物质氢能发电技术发展前景 254
参考文献 255