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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