生物質熱化學轉換技術

本書是《可再生能源叢書》之一。本書全面系統地介紹了生物質熱化學轉換技術的概念、分類，生物質的物理化學特性，生物質直接燃燒技術，生物質壓縮成型和炭化技術，生物質氣化技術，生物質熱裂解機理及反應動力學，生物質熱裂解液化技術理論與實踐等內容，以期對我國可再生能源研究與開發起到積極的推動作用。

本書可供新能源和可再生能源領域的高等院校師生、研究人員、管理人員和工程技術人員參考。

能源消耗的迅速增長，礦物燃料資源儲量的有限性、不可再生性，特別是礦物能源利用所帶來的嚴重的環境污染，使得人們越來越重視可再生清潔能源的開發和利用。在各種可再生能源資源中，生物質能是地球上惟一能夠固定碳的清潔的可再生能源，它量大面廣，開發潛力巨大。

生物質熱化學轉換技術包括直接燃燒、氣化、熱裂解和液化技術，除了能夠直接提供熱能外，還能以連續的工藝和工廠化的生產方式，將低品位的生物質轉化為高品位的易儲存、易運輸、能量密度高且具有商業價值的固態、液態及氣態燃料，以及熱能、電能等能源產品。因此生物質熱化學轉換技術和產品具有極大的潛在市場，成為世界、特別是我國發展多元化清潔能源戰略的重要組成部分。

本書在參考國內外大量資料的基礎上，根據編著者多年的研究成果和經驗，結合當今世界生物質能領域的研究發展前沿，系統地闡述了生物質熱化學轉換技術原理、工藝、設備及其應用，希望能對我國可再生能源研究、開發、推廣、應用和管理產生有益的影響，對我國生物質能的研究跟上國際先進水平產生積極作用。

本書由上海交通大學劉榮厚教授、瀋陽農業大學牛衛生講師和遼寧省能源研究所張大雷研究員共同編著。由劉榮厚教授統稿。

特彆強調，本書第五章（生物質熱裂解機理及反應動力學）及第六章（生物質熱裂解液化技術）中大部分內容是國家自然科學基金資助項目（項目編號：50276039）的研究成果。

第一章生物質熱化學轉換技術概述及特性

第一節生物質熱化學轉換技術概述

一、開發生物質能的意義

二、生物質熱化學轉換技術分類

第二節生物質的化學組成

一、生物質的化學組成

二、纖維素

三、半纖維素

四、木質素

第三節生物質燃料的工業分析和基

一、生物質的工業分析組成和元素分析組成

二、生物質的工業分析

三、燃料的基準及不同基成分的換算

第四節生物質的元素分析

一、元素分析

二、碳、氫含量測定原理

三、硫含量測定

四、氮含量測定

五、磷和鉀含量測定

六、氧含量測定

第五節燃料的熱值

一、燃料熱值的定義

二、燃料熱值的表示方法

三、燃料熱值的估算

第六節生物質的物理特性和熱性質

一、粒度、形狀和粒度分佈

二、密度和堆積密度

三、摩擦和流動特性角

四、比熱容

五、導熱性

第二章生物質的直接燃燒

第一節生物質燃燒的反應熱力學和化學平衡

一、燃燒熱力學

二、化學反應平衡

第二節生物質燃燒反應動力學

一、異相化學反應速度

二、生物質的燃燒過程

三、完全燃燒的條件

第三節生物質燃燒的物質平衡與能量平衡

一、生物質燃燒過程的物質平衡計算

二、燃燒裝置的熱平衡

第四節省柴灶

一、我國舊式柴灶存在的弊病

二、省柴灶結構

三、柴灶的節能途徑

四、省柴灶的設計

五、省柴灶實例

第五節炕連灶和燃池

一、炕連灶

二、燃池

第三章生物質壓縮成型和炭化技術

第一節生物質壓縮成型的發展

一、生物質壓縮成型的概念

二、生物質壓縮成型技術的發展

第二節生物質壓縮成型原理

一、生物質壓縮成型原理

二、生物質壓縮成型的主要影響因素

第三節壓縮成型的工藝與技術

一、生物質壓縮成型的工藝類型

二、生物質壓縮成型技術

第四節成型燃料的物理特性及燃料性能

一、密度

二、耐久性

三、熱值

四、燃燒性能

第五節生物質炭化技術

一、概述

二、炭化爐的分類、構造及操作運行

三、不同炭化爐的性能比較

四、實例

第四章生物質氣化技術

第一節生物質氣化技術的發展

第二節生物質氣化原理

一、生物質氣化的反應過程

二、氣化反應動力學

第三節氣化過程的指標及其影響因素

一、氣化過程的指標

二、氣化過程中的影響因素

第四節氣化工藝、氣化設備與工作原理

一、氣化工藝

二、氣化設備與工作原理

第五節生物質氣化的應用

一、集中供氣系統

二、氣化發電系統

第五章生物質熱裂解機理及反應動力學

第一節生物質熱裂解機理及影響因素

一、生物質熱裂解的概念

二、生物質熱裂解反應機理

三、影響生物質熱裂解過程及產物組成的因素

第二節生物質熱裂解工藝類型及研究開發現狀

一、生物質熱裂解工藝類型

二、生物質熱裂解液化技術的工藝流程

三、生物質熱裂解液化技術研究及開發現狀

四、生物質熱裂解液化反應器的類型

第三節生物質熱裂解特性及反應動力學研究

一、前言

二、生物質熱裂解特性

三、生物質熱裂解反應動力學研究

第六章生物質熱裂解液化技術

第一節旋轉錐反應器生物質閃速熱裂解液化裝置

一、旋轉錐反應器簡要介紹

二、旋轉錐反應器生物質閃速熱裂解裝置的組成及工作原理

三、旋轉錐反應器生物質閃速熱裂解液化物質與能量平衡

第二節流化床反應器生物質閃速熱裂解液化裝置

一、裝置組成及熱裂解工藝過程

二、生物質與沙子混合體系的常溫流態化試驗（冷態試驗）

三、生物質熱裂解液化試驗

第三節國外典型生物質熱裂解液化裝置

一、旋轉錐

二、流化床

三、循環流化床

四、引流床

五、真空移動床

六、燒蝕反應器

第四節生物油的特性

一、生物油組成成分

二、生物油的典型特性

三、生物油的精製

第五節生物油的應用

一、概述

二、生物油用於燃燒

三、渦輪機發電

四、生物油作為柴油機代用燃料

五、生物油製取化學品

六、生物油製取膠黏劑

七、農業廢棄物熱裂解循環利用製取緩釋肥

八、不可冷凝氣體及木炭的應用