生物质热化学转化原理及高效利用技术

本书提供作者*新研究成果，体现科技前沿。

本书为普通高等学校"双一流"建设能源与动力专业精品教材。本书详细阐述了生物质能及其热转化过程中的基本原理、反应装置和工艺流程等，集成了现今生物质能转化领域的近期新理论、工艺及应用实例。全书共分为9章，主要内容包括绪论、生物质预处理技术、生物质热解原理与技术、生物油的性质与应用、生物质水热转化技术、生物质气化技术、生物质燃烧理论与技术、生物质热转化系统分析计箅方法与实例，以及生物质热转化过程研究分析表征方法。本书是生物质能源的通识类教材，兼顾各专业方向，旨在帮助学生了解生物质能源热化学利用的概貌，重点学习生物质热转化原理、主要工艺技术及设备，并通过工程案例了解生物质热化学转化的主要应用。本书兼具基础性、通识性及科学性，可以作为高等学校新能源科学与工程、热能工程等专业的主干课教材，可供能源相关专业本科生及研究生阅读，也可供能源工程、环境工程、化学工程等领域科研人员、工程技术人员和管理人员等参考。

第1章绪论（1）
1.1能源基本概念（1）
1.2我国能源结构分析（2）
1.3生物质能源与资源（4）
1.3.1生物质的组成与结构（4）
1.3.2生物质能的分类（12）
1.4碳中和背景下生物质能源的重要性（12）
1.4.1碳中和的概念与实现方法（12）
1.4.2生物质能源的重要性（13）
1.5生物质能转化利用技术概述（14）
1.6生物质能发展现状与趋势（15）
1.6.1国内外生物质能发展现状（16）
1.6.2我国生物质能的发展趋势（16）
思考题（18）
本章参考文献（18）
第2章生物质预处理技术（21）
2.1生物质预处理的必要性（21）
2.2生物质物理预处理原理与技术（24）
2.2.1生物质物理预处理原理（24）
2.2.2生物质物理预处理技术（26）
2.3生物质热预处理原理与技术（43）
2.3.1生物质热预处理原理（43）
2.3.2生物质热预处理技术（44）
2.4生物质化学预处理原理与技术（48）
2.4.1生物质化学预处理原理（48）
2.4.2生物质化学预处理技术（49）
思考题（54）
本章参考文献（54）
第3章生物质热解原理与技术（56）
3.1生物质热解原理（56）
3.1.1生物质热解过程与产物（60）
3.1.2影响生物质热解过程的主要因素（62）
3.2热解反应类别及特性（68）
3.2.1慢速热解（69）
3.2.2快速热解（69）
3.2.3水热液化和溶剂分解（72）
3.2.4闪速热解（73）
3.2.5超快速热解（73）
3.3热解反应模型（74）
3.3.1简单反应模型（74）
3.3.2独立平行多反应模型（74）
3.3.3竞争反应模型（75）
3.3.4连续反应模型（75）
3.3.5组合模型（76）
3.4热解技术的应用（76）
3.4.1热解液化技术（76）
3.4.2热解炭化技术（82）
3.5热解反应器（85）
3.5.1固定床热解反应器（86）
3.5.2鼓泡流化床热解反应器（87）
3.5.3流化床反应器（89）
3.5.4闪速热解反应器（91）
3.5.5烧蚀热解反应器（92）
3.5.6旋转锥热解反应器（94）
3.5.7真空热解反应器（96）
3.5.8其他热解反应器（97）
3.6生物质热解多联产技术与应用（99）
3.6.1生物质热解多联产原理（100）
3.6.2生物质热解多联产产物特性（101）
3.6.3生物质热解多联产技术应用（103）
3.6.4生物质热解多联产技术经济性分析（104）
思考题（105）
本章参考文献（105）
第4章生物油的性质与应用（109）
4.1生物油物理化学性质（109）
4.1.1物理性质（110）
4.1.2化学性质（115）
4.2生物油物理化学性质的影响因素（119）
4.2.1反应条件的影响（119）
4.2.2生物质原料的影响（121）
4.3生物油的直接应用（122）
4.3.1燃烧（122）
4.3.2气化（124）
4.3.3化学品制备（124）
4.3.4制备合成气（128）
4.3.5制备氢气（129）
4.4生物油物理提质技术（129）
4.4.1物理过滤（129）
4.4.2溶剂添加（130）
4.4.3组分分离（133）
4.5生物油化学提质技术（138）
4.5.1催化裂解（139）
4.5.2催化加氢（140）
4.5.3水蒸气重整（144）
4.5.4酯化（148）
4.5.5超临界流体法（149）
思考题（151）
本章参考文献（151）
第5章生物质水热转化技术（154）
5.1生物质水热转化技术简介（154）
5.1.1生物质水热转化技术历史沿革（156）
5.1.2生物质水热转化技术原理（158）
5.2水热液化（174）
5.2.1工艺条件影响（178）
5.2.2产物分析与利用（182）
5.2.3水热液化机理研究（191）
5.3水热气化（196）
5.3.1工艺条件影响（196）
5.3.2产物分析及利用（211）
5.3.3水热气化机理研究（213）
5.4技术发展展望（218）
5.4.1水热液化（218）
5.4.2水热气化（224）
思考题（230）
本章参考文献（230）
第6章生物质气化技术（232）
6.1气化技术简介（232）
6.1.1气化技术历史沿革（232）
6.1.2气化原理（234）
6.2气化工艺（245）
6.2.1不同气化剂分类（245）
6.2.2不同气化炉型分类（250）
6.2.3不同压力分类（257）
6.3气化气净化与调变（265）
6.3.1颗粒物脱除（268）
6.3.2气体污染物脱除（273）
6.3.3痕量金属脱除（276）
6.3.4焦油脱除（277）
6.3.5气化气调变（285）
6.4气化气应用（287）
6.4.1气体燃料（288）
6.4.2费托合成（290）
6.5气化技术面临的实际问题（296）
6.5.1原料问题（296）
6.5.2气化效率（299）
6.5.3气化炉过程控制及自动化（300）
思考题（303）
本章参考文献（303）
第7章生物质燃烧理论与技术（306）
7.1生物质燃烧过程（306）
7.1.1生物质燃烧过程概述（306）
7.1.2生物质燃烧各阶段典型特征（307）
7.1.3影响生物质燃烧特性的因素（316）
7.2燃烧过程化学计量（318）
7.2.1生物质燃烧过程化学计量分析（318）
7.2.2生物质燃烧过程分类（320）
7.2.3热值与火焰温度（321）
7.3生物质直燃理论与技术（325）
7.3.1层燃技术（326）
7.3.2悬浮燃烧技术（330）
7.3.3流化床燃烧技术（331）
7.4生物质混燃技术（336）
7.4.1混燃技术的特点与优势（336）
7.4.2生物质与煤混燃的方式（337）
7.4.3生物质与煤混燃的运行问题（339）
7.4.4烘焙生物质与煤混燃（342）
7.4.5生物质与煤粉混燃实例（344）
7.5结焦与腐蚀特性及防治（349）
7.5.1生物质燃烧灰分特性（349）
7.5.2结焦与腐蚀特性（350）
7.5.3结焦与腐蚀防治技术（353）
7.6生物质燃烧过程中污染物生成与控制（354）
7.6.1生物质燃烧过程中的主要污染物（354）
7.6.2生物质燃烧过程中主要污染物防治技术（358）
7.6.3生物质燃烧及碳捕集与封存（361）
思考题（362）
本章参考文献（362）
第8章生物质热转化系统分析计算方法与实例（368）
8.1AspenPlus在燃煤锅炉耦合生物质发电系统研究中的应用（368）
8.1.1600MW燃煤锅炉系统模型构建（369）
8.1.2600MW燃煤锅炉计算模型构建（371）
8.1.3600MW燃煤锅炉系统模型验证（373）
8.1.4生物质气化系统模型构建（373）
8.1.5生物质热解模型构建（376）
8.1.6生物质耦合燃煤发电系统（378）
8.1.7生物质耦合燃煤发电系统质量平衡计算（379）
8.2生命周期评价（LCA）方法（386）
8.2.1LCA方法概述（387）
8.2.2基于LCA的生物质热化学处理分析概述（390）
8.2.3基于LCA的生物质耦合燃煤发电系统CO2排放分析（390）
8.3计算流体力学及其应用实例（395）
8.3.1计算流体力学特点（395）
8.3.2计算模型与方法（396）
8.3.3生物质耦合燃煤锅炉燃烧过程数值模拟实例（400）
思考题（418）
本章参考文献（418）
第9章生物质热转化过程研究分析表征方法（419）
9.1概述（419）
9.2气体组分分析方法（420）
9.2.1常规气体分析方法（420）
9.2.2特殊气体分析方法（421）
9.2.3热反应产气连续检测方法（422）
9.3液体组分分析表征方法（423）
9.3.1色谱分析法（423）
9.3.2光谱分析法（427）
9.4固体性质及结构分析表征方法（432）
9.4.1工业分析和元素分析方法（433）
9.4.2生物质及生物质炭形貌分析方法（435）
9.4.3粒径及孔隙分析方法（440）
9.4.4生物质及生物质炭分子结构表征方法（442）
9.5热反应性分析方法（446）
思考题（448）
本章参考文献（448）