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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