生物质能开发利用方法是将生物质经过化学或生物化学变化而转化成二次燃料的能源技术方法。广大农村和城市有大量生物质原料(城市的生物质主要是垃圾)，对这些生物质进行化学或生物化学处理，可使其转化成气体或液体燃料，提高生物质的价值，变废为宝，创造经济效益和社会效益。

生物质能的化学转化方法较多，仅从转化成能源的角度看，就有：①生物质厌氧发酵法，以畜粪和城市垃圾为原料生产沼气(其主要成分为甲烷)，该法是为解决农村能源问题和保护环境问题而开发的，在一些农村已推广应用，有低温(4℃)、中温(30～40℃)和高温(50～60℃)三种生产工艺。发酵工艺研究主要是解决提高产气效率和稳定供气等问题。②固体生物质经热解生成低热值煤气(含有CO，CO2，H2，CH4等)，仍处在试验阶段。③多糖类生物质发酵法，以含淀粉、纤维素的生物质或有关的工业废物为原料生产酒精(乙醇)。④纤维素生物质酶水解法，该法是利用遗传工程原理生产乙醇，是当前研究开发的重点，如酶单细胞菌发酵法就是将糖和淀粉快速转换成乙醇的高效发酵法。此外，两段厌氧消化法，即一段为酸化水解(酸化器)、二段为甲烷化(气化器)的有机废物处理方法，也正处在研究开发中。

生物质能的发电形式有以下几种。

生物质能发电直接燃烧发电技术

生物质直接燃烧发电是一种最简单也最直接的方法，但是由于生物燃料密度较低，其燃料效率和发热量都不如化石燃料，因此通常应用于大量工、农、林业生物废弃物需要处理的场所，并且大多与化石燃料混合或互补燃烧。显热，为了提高热效率，也可以采取各种回热、再热措施和各种联合循环方式。

目前，在发达国家，生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的70%。我国生物质发电也具有一定的规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣发电厂。

生物质能发电甲醇发电技术

甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题之一。日本专家采用甲醇气化-水蒸气反应产生氢气的工艺流程，开发了以氢气作为燃料燃气轮机带动发电机组发电的技术。甲醇发电的优点除了低污染外，其成本也低于石油发电和天然气发电，因此很具有吸引力。利用甲醇的主要问题是燃烧甲醇时会产生大量的甲醛（比石油燃烧多5倍），一般认为甲醛是致癌物质，且有毒，刺激眼睛，目前对甲醇的开发利用存在分歧，因此应对其危害进一步研究观察。

生物质能发电城市垃圾发电技术

当今世界，城市垃圾的处理是一个非同小可的问题。垃圾焚烧发电最符合垃圾处理的减量化、无害化、资源化原则。此外还有一些其他方式。例如，1992年加拿大建成第一座下水道淤泥处理工厂，把干燥后的淤泥无氧条件下加热到450℃，使50%的淤泥气化，并与水蒸气混合转变成为饱和碳氢化合物，作为燃料供低速发动机、锅炉、电厂使用。

生物质能发电生物质燃气发电技术

生物质燃气发电系统主要由气化炉、冷却过滤装置、煤气发动机、发电机四大主机构成，其工作流程为：首先将生物燃气冷却过滤送入煤气发动机，将燃气的热能转化为机械能，再带动发电机法发电。

生物质能发电沼气发电技术

沼气发电系统分为纯沼气电站和沼气-柴油混烧发电站。按规模沼气发电站可分为50kW以下的小型沼气电站、50~500kW的中型沼气电站和500kW以上的大型沼气电站。沼气发电系统主要由消化池、气水分离器、脱硫化氢及二氧化碳塔（脱硫塔）、储气柜、稳压箱、发电机组（即沼气发动机和沼气发电机）、废热回收装置、控制输配电系统等部分构成。沼气发电系统的工艺流程首先是消化池产生的沼气经气水分离器、脱硫化氢及二氧化碳的塔（脱硫塔）净化后，进入储气柜，再经稳压箱进入沼气发动机驱动沼气发电机发电。发电机所排出的废水和冷却水所携带的废热经热交换器回收，作为消化池料液加温热源或其他热源再加以利用。发电机所产生的电流经控制输配电系统送往用户。

基于生物资源分散、不易收集、能源密度较低等自然特性，生物质能发电与大型发电厂相比，具有如下特点 ：

（1）生物能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维修保养方便；

（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够的储存量，以保证持续供应；

（3）所有发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式；

（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电，适用于居住分散、人口稀少、用电负荷较小的农牧区及山区；

（5）生物质发电所用能源为可再生能源，污染小、清洁卫生，有利于环境保护。

第一章 绪论

第一节 生物质能的概念与资源

一、生物质能的概念

二、光合作用与生物质能

三、生物质的种类和资源

第二节 生物质能转换技术定义及类型

一、生物质能转换技术定义

二、生物质能转换技术类型

第二章 生物质的直接燃烧技术

第一节 生物质的特性

一、生物质的成分与化学特性

二、生物质的物理特性

第二节 秸秆与薪柴

一、秸秆与薪柴的性质

二、秸秆与薪柴的资源量计算

第三节 生物质的燃烧机理与方式

一、燃烧的基本类型

二、生物质的燃烧过程

三、燃烧要素

四、影响燃烧速度的因素

第三章 沼气发酵工艺及户用沼气技术

第一节 沼气技术发展现状

第二节 沼气发酵的原理

一、甲烷的性质

二、沼气发酵原理

三、沼气发酵原料

第三节 沼气发酵的工艺条件

一、严格的厌氧环境

二、温度

三、pH值

四、接种物

五、发酵原料

六、搅拌

七、沼气池的有机负荷

八、压力

九、添加剂和抑制剂

第四节 沼气发酵的工艺类型

一、以发酵温度划分

二、以进料方式划分

三、按发酵阶段划分

四、按发酵级差划分

五、按发酵含量划分

六、以料液流动方式划分

第五节 水压式沼气池的构造及工作原理

一、水压式沼气池的构造

二、水压式沼气池的工作原理

第四章 大中型沼气工程

第一节 大中型沼气工程的定义及发展现状

一、大中型沼气工程定义

二、大中型沼气工程的分类

三、大中型沼气工程的发展现状

第二节 大中型沼气工程厌氧消化器

一、分类依据

二、厌氧消化器类别

第三节 厌氧消化工艺参数

第四节 沼气工程的设计

一、大中型沼气工程设计内容与要求

二、沼气发酵消化器设计

第五节 沼气工程的施工

一、施工准备

二、施工质量控制与安全要求

三、施工验收

第六节 沼气的净化和储存

一、沼气脱水

二、沼气脱硫

三、沼气储存

四、输气系统的设计

第七节 沼气的输配

一、输气管道的设计

二、室内管道的安装

三、室外沼气管道的布置

第八节 大中型沼气工程实例

第五章 燃料乙醇技术

第一节 燃料乙醇技术的发展概况

一、燃料乙醇的定义和性质

二、燃料乙醇技术发展现状

第二节 燃料乙醇的生产原料

一、生产燃料乙醇的淀粉类生物质原料

二、生产燃料乙醇的糖类生物质原料

三、生产燃料乙醇的木质纤维素类原料

第三节 乙醇发酵机理

一、生物质原料乙醇生产过程

二、酵母菌乙醇发酵的代谢途径及副产物

三、乙醇发酵过程

四、乙醇生产过程常用的技术指标

第四节 乙醇发酵微生物

一、乙醇发酵微生物的性能

二、乙醇生产常用的酵母菌菌株

三、能进行乙醇发酵的细菌

四、乙醇发酵菌的选育及基因工程菌的构建

第五节 乙醇蒸馏脱水的原理及工艺流程

一、乙醇蒸馏、脱水原理

二、乙醇蒸馏脱水工艺流程

第六节 糖类原料乙醇发酵工艺与实例

一、原料预处理工艺

二、糖液的灭菌工艺

三、糖类原料乙醇发酵工艺

四、糖类原料乙醇发酵实例

第七节 淀粉类原料乙醇发酵工艺与实例

一、淀粉类原料预处理

二、乙醇酵母的扩增培养

三、淀粉质原料乙醇发酵工艺类型

第八节 纤维素类原料水解工艺技术与实例

一、纤维素类原料水解机理

二、纤维素类生物质原料水解工艺技术

三、玉米秸秆制燃料乙醇工艺案例

四、木屑制取燃料乙醇工艺案例

第六章 生物质热裂解机理及工艺

第一节 生物质热裂解机理

一、生物质热裂解的概念

二、生物质热裂解反应机理

第二节 生物质热裂解反应动力学研究

一、概述

二、生物质热裂解反应动力学研究试验

第三节 生物质热裂解工艺类型及影响因素

一、生物质热裂解工艺类型

二、影响生物质热裂解过程及产物组成的因素

三、生物质热裂解液化技术的工艺流程

四、生物质热裂解液化技术研究及开发现状

五、生物质热裂解液化反应器的类型

第四节 典型生物质热裂解液化装置

一、旋转锥反应器生物质闪速热裂解液化装置

二、流化床反应器生物质闪速热裂解液化装置

第五节 生物油的特性

一、生物油组成成分

二、生物油的典型特性

三、生物油的精制

第六节 生物油的应用

一、概述

二、生物油用于燃烧

三、涡轮机发电

四、生物油作为柴油机代用燃料

五、生物油制取化学品

六、生物油制取黏合剂

七、农业废弃物热裂解循环利用制取缓释肥

八、不可冷凝气体及木炭的应用

第七章 生物质快速热裂解液化技术

第一节 生物质快速热裂解挥发特性

一、概述

二、快速热解动力学研究小型装置的研究现状及特点

三、生物质热解模型的研究概况

四、采用改进的层流炉对生物质热解挥发特性及反应动力学进行的研究

第二节下降管热裂解反应器中试装置的组成与工作原理199

一、下降管热裂解反应器中试装置的组成200

二、下降管热裂解反应器中试装置的工作原理202

第三节下降管热裂解反应器中试装置的物质平衡分析203

一、物质转化分析203

二、产物质量分布及计量204

三、能量平衡分析205

四、生物质热解过程耗热量205

五、同步热分析仪的原理和DSC曲线的特性207

六、部分实验结果207

第四节流化床反应器热裂解中试装置实例209

一、加热系统210

二、生物质颗粒喂料器210

三、反应器211

四、流动特性冷态实验211

五、氩气流量控制212

六、热解实验213

第八章生物质气化技术214

第一节概述214

一、气化技术概念214

二、气化技术分类214

第二节生物质气化原理221

一、气化基本原理221

二、气化反应动力学222

三、气化反应平衡分析225

四、气化主要影响因素227

第三节生物质气化评价参数与设计计算228

一、生物质气化评价参数228

二、气化过程质量和能量衡算230

三、气化炉设计计算231

第四节生物质气化焦油的处理233

一、燃气中焦油的特点及其危害233

二、传统的焦油去除方法234

三、催化裂解去除焦油方法235

第五节生物质气化技术的应用238

一、气化气体特性238

二、生物质气化供热240

三、生物质气化集中供气241

四、生物质气化发电242

第九章生物质压缩成型技术244

第一节概述244

第二节生物质致密成型原理246

一、生物质压缩成型过程的颗粒特征246

二、生物质压缩成型过程的黏结作用248

第三节生物质压缩特性及影响因素249

一、秸秆的物理特性249

二、秸秆的压缩特性250

三、压缩过程的影响因素252

第四节生物质压缩成型工艺及流程256

一、生物质压缩成型工艺256

二、生物质压缩成型生产流程258

第五节生物质压缩成型设备262

一、螺杆挤压式成型机262

二、活塞挤压式成型机263

三、压辊式成型机264

第六节生物质成型燃料的特性267

一、生物质成型燃料的物理特性267

二、生物质成型燃料的燃烧特性269

第十章生物质制氢技术271

第一节概述271

第二节生物质热化学转换法制氢274

一、生物质气化制氢275

二、生物质热裂解制氢276

第三节微生物法制氢278

一、厌氧发酵法制氢278

二、光合微生物法制氢282

三、厌氧细菌和光合细菌联合产氢288

第十一章生物柴油技术291

第一节名词解释291

第二节生物柴油概述292

一、生物柴油发展历史292

二、生物柴油研究和利用现状293

三、生物柴油原料和生产工艺294

四、生物柴油的优缺点294

第三节生物柴油标准295

一、各国生物柴油标准295

二、生物柴油标准主要质量指标分析297

第四节生物柴油测试方法298

第五节生物柴油生产工艺301

一、酸/碱催化法301

二、超临界法302

三、酶/细胞法302

第六节生物柴油案例303

第十二章生物质超临界水处理制氢技术304

第一节生物质超临界水处理制氢技术概述304

一、超临界水体系的特征304

二、生物质超临界水处理制氢的反应装置306

三、生物质超临界水处理制氢技术的影响因素309

第二节生物质超临界水处理制氢技术的反应过程314

第十三章能源生态模式与生物质能项目技术经济评价319

第一节能源生态模式及其特点319

第二节技术经济评价指标320

一、静态投资回收期（PB）320

二、动态投资回收期320

三、成本效益分析320

第三节“猪、沼、果”南方能源生态模式321

一、模式构成及其作用321

二、经济评价322

第四节四位一体北方能源生态模式324

一、模式构成、作用及特点324

二、经济评价325

参考文献328 2100433B