生物質熱解原理與技術(精)/

作者：朱錫鋒//陸強|主編:徐建中

出版社：科學

出版時間：2014-06-01

印刷時間：2014-06-01

版次：1印次：1

頁數：332

內容提要

生物質能本質上是綠色植物透過光合作用轉換和儲存下來的太陽能，也 是**一種具有碳源的可再生能源。生物質熱解技術由於具有工藝過程短、 原料適應性強、反應迅速、轉化率高、易於工業化等諸多優點而備受人們的 廣泛關注。為進一步推動此技術的研究與應用，編者基於多年的研究累積 撰寫成本書。全書內容共分7章，分別講述了我國的能源形勢和生物質能特點，生物質的組成、結構和性質，生物質的熱解原理，生物質的熱解炭化、 熱解氣化和熱解液化，以及生物油的性質與應用等，全書較好地構成了一套完整的生物質熱解技術體系。

目錄

《21世紀新能源叢書》序

前言

第1章 概述

1.1 能源的基本概念

1.2 綠色植物光合作用

1.3 生物質資源與分類

1.4 生物質的物理性質

1.4.1 生物質的含水率

1.4.2 生物質的密度

1.4.3 堆積角、內摩擦角和滑落角

1.4.4 生物質炭的機械強度

1.4.5 生物質的比表面積

1.4.6 生物質的孔隙率

1.4.7 生物質的比熱容

1.4.8 生物質的導熱係數

1.5 生物質的燃料特性

1.5.1 生物質的燃燒

1.5.2 生物質的發熱量

1.5.3 生質燃料的化學當量比

1.6 生質能轉換技術

參考文獻

附錄1.1 我國農作物秸稈資源及其分佈

附錄1.2 固體生物質燃料全水分測定方法

第2章 生物質的組成與結構

2.1 生物質的組成與結構

2.2 生物質的元素分析

2.3 生物質的工業分析

參考文獻

附錄2.1 纖維素聚合度的測定方法及常見生物質原料的組成成分

附錄2.2 常見生物質原料的分析結果

第3章 生物質的熱解原理

3.1 纖維素熱解機理

3.1.1 纖維素熱解機制概述

3.1.2 纖維素熱解液體產物組成

3.1.3 LG的形成

3.1.4 其他脫水糖衍生物的形成

3.1.5 呋喃類產物的形成

3.1.6 小分子醛酮類產物的形成

3.1.7 纖維素快速熱解的整體反應途徑

3.2 半纖維素熱解機理

3.2.1 半纖維素熱解機制概述

3.2.2 半纖維素熱解液體產物組成

3.2.3 脫水糖衍生物以及呋喃類產物的形成

3.2.4 小分子物質的形成

3.2.5 木聚醣快速熱解的整體反應途徑

3.3 木質素熱解機理

3.3.1 木質素熱解機制概述

3.3.2 木質素模型化合物及其熱解機制

3.4 生物質熱解的主要影響因素

3.4.1 加熱速率的影響

3.4.2 熱解溫度的影響

3.4.3 熱解時間的影響

3.4.4 原料種類的影響

3.4.5 原料性質的影響

3.4.6 其他因素的影響

參考文獻

第4章 生物質的熱解炭化

4.1 概述

4.2 生物質熱解炭化原理

4.3 生質熱解炭化裝置

4.3.1 傳統生物質熱解炭化裝置

4.3.2 新型生物質熱解炭化裝置

4.4 生物質炭的性質與應用

4.4.1 生物質炭的組成

4.4.2 生物質炭的性質

4.4.3 生物質炭的應用

4.5 醋液與焦油的性質與應用

4.5.1 醋液的組成與性質

4.5.2 醋液的應用

4.5.3 焦油的組成與性質

4.5.4 焦油的應用

參考文獻

第5章 生物質的熱解氣化

5.1 概述

5.2 生質氣化技術分類

5.2.1 依氣化壓力進行分類

5.2.2 依氣化溫度進行分類

5.2.3 依氣化劑進行分類

5.2.4 依加熱方式分類

5.2.5 依氣化爐結構進行分類

5.3 生物質熱解氣化原理

5.3.1 氣化基本原理

5.3.2 氣化反應動力學

5.3.3 氣化反應平衡分析

5.3.4 氣化主要影響因素

5.3.5 氣化主要評估參數

5.4 典型氣化爐及其設計舉例

5.4.1 生物質氣化裝置的構成

5.4.2 下吸式固定床氣化爐

5.4.3 上吸式固定床氣化爐

5.4.4 氣化爐設計計算舉例

5.5 生物質氣化氣體的淨化

5.5.1 燃氣中焦油的特徵及其危害

5.5.2 傳統的焦油去除法

5.5.3 催化裂解去除焦油法

5.6 生質氣化技術的應用

5.6.1 生物質氣化供熱

5.6.2 生物質氣化集 氣

5.6.3 生質氣化發電

5.6.4 生物質氣化製氫

5.6.5 生物質氣化合成液體燃料

參考文獻

附錄5.1 生質氣化集 氣站建置標準

第6章 生物質的熱解液化

6.1 概述

6.2 生質原料預處理

6.2.1 破碎預處理

6.2.2 乾燥預處理

6.3 生物質進料系統

6.3.1 螺旋進料系統概述

6.3.2 螺旋進料系統的動力學分析

6.3.3 螺旋進料器的設計

6.4 熱解液化反應器

6.4.1 流體化床式熱解反應器

6.4.2 非流體化床式熱解反應器

6.4.3 典型熱解反應器的設計計算

6.5 熱解產物氣固分離

6.5.1 概述

6.5.2 旋風分離器

6.5.3 過濾式除塵器

6.5.4 氣固分離裝置的發展趨勢

6.6 熱解氣冷凝與生物油收集

6.6.1 熱解氣的組成

6.6.2 熱解氣的冷卻與冷凝

6.6.3 噴霧降膜冷凝的機制

參考文獻

第7章 生物油的性質與應用

7.1 概述

7.2 生物油的化學組成及其分離與分析

7.2.1 生物油的化學組成

7.2.2 生物油的分離與分析

7.3 生物油的理化性質

7.3.1 生物油的微觀多相性

7.3.2 生物油的水分

7.3.3 生物油的相溶性

7.3.4 生物油的熱值

7.3.5 生物油的黏度和流變特性

7.3.6 生物油的閃點

7.3.7 生物油的傾點和濁點

7.3.8 固體顆粒和灰分

7.3.9 生物油的揮發降解特性

7.3.10 生物油的潤滑性

7.3.11 生物油的腐蝕性

7.3.12 生物油的穩定性

7.3.13 生物油的毒性

7.3.14 生物油的降解性

7.3.15 小結

7.4 生物油的化工應用

7.4.1 分離高附加價值化學品

7.4.2 製備特定化學品

7.4.3 生物油氣化製備合成氣

7.4.4 生物油重整製備氫氣

7.4.5 生物油化工應用前景

7.5 生物油的燃燒應用

7.5.1 生物油的基本燃燒特性

7.5.2 生物油的霧化燃燒特性

7.5.3 生物油的燃燒應用

7.5.4 生物油燃燒應用前景

參考文獻

附錄7.1 生物油性質的分析方法

索引

生物質綠色多元化轉化工藝及應用

出版社：化學工業出版社

ISBN：9787122420268

包裝：平裝

開本：16開

出版時間：2022-09-01

用紙：膠版紙

頁數：150

編輯推薦

本書系統全面介紹生物質的概念、生質能及生質能轉化原理及各種轉化技術。本書試圖全面、系統地介紹基本原理和基本方法，包括成型燃料、直接燃燒、熱解液化、汽化、燃料乙醇、生質柴油、沼氣發酵、生物燃料電池、生物製氫等，幾乎包括了所有生物能源轉化方面的現有成熟技術和正在攻關的轉化技術。

內容簡介

《生物質綠色多元化轉化工藝及應用》共8章。第1章引出生態系中的生物質資源，對生物質以及利用進行簡單介紹；第2章～第7章重點介紹生物質綠色多元化轉化工藝，主要包括生物質燃料製備及燃燒技術、生物質熱解液化技術、生質氣化技術、生質燃料乙醇製備技術、生質柴油技術、生質沼氣發酵技術；第8章對生質能開發利用技術進行展望。全書試圖全面、系統地介紹基本原理和基本方法，論述簡明扼要。

本書可供高等學校相關專業研究生、本科生選擇性地使用，也可供從事生物質科學和工程相關工作的科技人員和對生物質工程感興趣的廣大讀者閱讀。

作者簡介

蕭瑞瑞，博士，棗莊學院，教學：化學專業負責人，負責山東省一+流本科專業（化學工程與工藝）建設，負責化學專業工程教育認證工作，做好資訊教學，努力做到春風化雨，深化專業育人。主要講述《化工原理》《煤化學》等課程，主持校教改重點項目兩項、棗莊學院課程思政建設示範課程一項；獲棗莊學院首屆課程思政比賽一等獎一次，棗莊學院青教賽三等獎多次、棗莊學院教師教學創新大賽三等獎、棗莊學院課程分析比賽三等獎；主持《化工設計》精品課程；發表教改論文四篇，以副主編出版教材一部。 研究：曲阜師範大學兼任碩士生導師，山東省煤化工專業委員會委員，中國能源研究會會員，企業聯合培養博士後。主要從事生物質高值化綠色轉化工藝研究；主持山東省自然科學基金1項、棗莊市重大項目1項、橫向課題1項；參與國家自然科學基金面上項目1項、山東省重點研發計劃1項；獲棗莊市生質資源綠色轉化及高價值化利用技術創新中心一。在《Energy》《Applied Energy》《Bioresource Technology 》《Renewable Energy》等學術期刊共發表20篇論文，其中SCI、EI論文13篇，（ SCI論文影響因子累計42.537;影響因子大於8的4篇;一區高水準論文5篇），SCI論文總引用300餘次，授權發明專利1項，實用新型專利3項，獲山東省高校科學技術獎三等獎1項、棗莊市自然科學優秀學術成就獎一等獎2項。指導國創3項，省創1項；棗莊學院 「挑戰盃」大學生創業計畫競賽銀牌1項；棗莊學院大學生科技創新競賽二等獎1項。

目錄

第1章 生態系中的生物質資源 1

1.1 自然界的生物質 1

1.2 生物質的功能 1

1.2.1 生物質對溫室氣體的減量作用 1

1.2.2 生物質對生態環境的保護作用 2

1.3 生質能的特徵及分類 2

1.3.1 生質能的特徵 2

1.3.2 生質能的分類 4

1.4 自然界生物質－潛在的能源資源 5

1.4.1 陸生植物資源 6

1.4.2 水生植物資源 8

1.4.3 動物資源 10

1.4.4 其他生物質 10

1.5 生質能源開發利用的必要性 11

1.5.1 生物質能開發利用與「雙碳」目標的實現 11

1.5.2 生質能開發與新能源產業 12

1.5.3 生質能源開發與經濟永續發展 12

1.5.4 生質能開發與生態環境保護 12

1.6 國內外生質能轉化技術分析 13

1.6.1 國內外生質能技術應用現況 13

1.6.2 生質加工利用技術分析 16

第2章 生質燃料製備及燃燒技術 19

2.1 概述 19

2.1.1 生物質燃燒 19

2.1.2 燃料來源與性質 20

2.1.3 生物質現代燃燒技術 22

2.2 生質壓縮成型技術 24

2.2.1 生質壓縮成型技術原理 25

2.2.2 生質顆粒燃料 25

2.2.3 生物質壓縮成型製程 26

2.3 生物質燃料燃燒原理 32

2.3.1 燃料乾燥階段 32

2.3.2 揮發分析出及木炭形成階段 32

2.3.3 揮發分燃燒階段 32

2.3.4 固定碳燃燒階段 32

2.4 傳統爐灶及其改良 32

2.4.1 傳統爐灶 32

2.4.2 省柴灶及其改良 35

2.5 生質壓縮成型燃料化技術應用 39

2.5.1 農村居民生活用能 39

2.5.2 農村區域供熱 39

2.5.3 工業用途 40

第3章 生質熱解液化技術 41

3.1 概述 41

3.2 生物質熱解液化原理 42

3.2.1 生物質熱解的過程與產物 42

3.2.2 生物質熱解液化的原理 43

3.3 生質熱解液化原料選擇 44

3.3.1 陸生生質熱解液化原料 44

3.3.2 水生生物質熱解液化原料 44

3.3.3 塑膠垃圾熱解液化原料 45

3.3.4 其他生質熱解液化原料 45

3.4 生質熱解液化製程與設備 46

3.4.1 流體化床式 46

3.4.2 循環流體化床式 47

3.4.3 噴動流體化床式 48

3.4.4 雙流體化床式 49

3.5 熱解輔助技術 50

3.5.1 高溫有機蒸氣冷凝 50

3.5.2 熱解產物氣固分離 51

3.6 生質熱解液化技術應用 52

第4章 生質氣化技術 54

4.1 概述 54

4.1.1 生物質氣化的概念 54

4.1.2 生物質氣化的類型 56

4.1.3 生物質材料氣化特性 57

4.2 生物質氣化原理 58

4.3 生物質氣化過程及其影響因素 60

4.4 生物質氣化典型製程及設備 60

4.4.1 氣化機組的組成 60

4.4.2 生質氣化製程設備 61

4.5 生質氣化技術應用 64

4.5.1 生質氣化發電 64

4.5.2 生質氣化集中供氣 64

第5章 生質燃料乙醇製備技術 66

5.1 概述 66

5.1.1 生質燃料乙醇的定義 66

5.1.2 我國燃料乙醇產業的發展概況 67

5.2 生質燃料乙醇的生產原輔料 68

5.2.1 第一代生質燃料乙醇生產原料 68

5.2.2 第二代生質燃料乙醇生產原料 69

5.3 生質燃料乙醇發酵微生物 71

5.4 生質燃料乙醇製備原理及製程 72

5.4.1 乙醇發酵機制 72

5.4.2 乙醇生產的製程 72

5.5 不同原料的乙醇生產應用 79

5.5.1 利用澱粉和其他含糖廢液生產乙醇 79

5.5.2 利用亞硫酸鹽廢液生產乙醇 80

5.6 燃料乙醇生產經濟性、環境影響評估 84

5.6.1 生物質生產燃料乙醇的經濟性分析 84

5.6.2 生質燃料乙醇環境影響分析 86

第6章 生質柴油技術 90

6.1 概述 90

6.1.1 生質柴油的概念及特性 90

6.1.2 生質柴油原料資源的種類 92

6.2 生物柴油製備的技術原理 96

6.2.1 生物柴油的動力學特性 96

6.2.2 生物柴油的燃燒特性 100

6.3 生質柴油技術的分類 101

6.3.1 物理法 101

6.3.2 化學法 102

6.3.3 生物酵素催化法 103

6.4 生物柴油生產製程 103

6.4.1 間歇法生物柴油生產製程 103

6.4.2 連續法生物柴油生產製程 108

6.5 生質柴油技術應用 111

6.5.1 生質柴油技術的應用現況 111

6.5.2 生質柴油副產物甘油的應用 112

第7章 生物質沼氣發酵技術 114

7.1 概述 114

7.1.1 沼氣的化學成分 114

7.1.2 人工取沼氣 115

7.1.3 我國沼氣發展概況 116

7.2 生質沼氣發酵技術原理 117

7.3 生質沼氣發酵基本製程 119

7.3.1 戶用沼氣發酵製程 119

7.3.2 大中型沼氣發酵製程 121

7.3.3 其他沼氣發酵製程 124

7.4 生質沼氣發酵技術應用 126

7.4.1 生活垃圾有機成分兩相厭氧發酵技術 126

7.4.2 生活垃圾有機成分乾式厭氧發酵技術 127

第8章 生物質開發利用技術展望 128

8.1 生質燃料電池 128

8.1.1 微生物燃料電池 128

8.1.2 酵素生物燃料電池 129

8.1.3 生物燃料電池的發展與應用 130

8.2 生物質製氫技術 131

8.2.1 生質氫氣技術研究進展 132

8.2.2 氫氣方法 133

8.3 生質基材料 135

8.4 中國促進生質能產業發展政策 136

8.4.1 生質能技術產業化發展的意義 136

8.4.2 生質能技術產業化發展現況 137

8.4.3 生質能技術產業化發展面臨的主要障礙 139

8.4.4 生質能技術產業化發展政策與措施 140

8.4.5 生質能技術產業化優先發展領域 144

參考文獻 146

後記 149