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内容简介

　　《生命科学前沿及应用生物技术：生物质成型燃料技术与工程化》系统介绍生物质资源及其特性，成型燃料的形成机理，不同生物质成型设备的结构、工作原理、设计和制造，生物质成型燃料燃烧特性及燃烧设备设计的基本原理，国内外生物质成型燃料的相关标准以及技术经济评价方法，阐述生物质成型设备和燃炉燃烧运行过程中的主要问题和解决途径，提出我国生物质成型燃料科技发展的战略及对策。
　　《生命科学前沿及应用生物技术：生物质成型燃料技术与工程化》旨在为从事生物能源技术与工程人员提供作者20多年研究的理论与实践，促进生物能源领域的进步和创新。
　　《生命科学前沿及应用生物技术：生物质成型燃料技术与工程化》适用于生物能源、农业工程、能源工程等领域的管理人员、科研及工程技术人员，也可作为高等院校相关专业教师及研究生的教学或参考用书。

内页插图

目录

序
序二
序三
前言

第1章 绪论
1．1 生物质成型燃料概述
1．2 国际生物质成型燃料发展历程及启示
1．2．1 发展历程
1．2．2 几点启示
1．3 中国生物质成型燃料发展历程和问题
1．3．1 发展历程
1．3．2 存在的问题
1．4 中国生物质成型燃料技术路线的选择
1．4．1 选择原则
1．4．2 国内外现有技术的比较
1．4．3 中国技术路线的确定
1．5 生物质成型燃料发展前景

第2章 生物质资源特性
2．1 植物有机体的生成
2．1．1 作物秸秆有机体的组成和结构
2．1．2 木质素、纤维素、半纤维素的组成、结构和生物学特性
2．1．3 植物有机体生成的生物学过程及主要成分合成途径
2．2 生物质物化特性
2．2．1 物理特性
2．2．2 物化特性
2．2．3 热解特性
2．2．4 燃烧特性

第3章 生物质资源
3．1 生物质资源评价指标
3．1．1 生物质资源评价通用指标
3．1．2 秸秆资源评价专用指标
3．1．3 林木生物质资源评价专用指标
3．1．4 城市有机垃圾资源评价专用指标
3．2 生物质资源的计算方法
3．2．1 秸秆资源计算方法
3．2．2 林木资源量的计算方法
3．3 我国生物质能源资源
3．3．1 农业生物质能源资源
3．3．2 林业生物质能源资源
3．3．3 城市生活垃圾资源
3．3．4 “熟料”生物质资源
3．4 能源植物
3．4．1 柳枝稷
3．4．2 芒草
3．4．3 沙柳
3．4．4 互花米草
3．4．5 皇竹草

第4章 秸秆收集、储存与粉碎
4．1 秸秆机械化收获
4．1．1 秸秆机械化收获的目的与用途
4．1．2 国内外秸秆收获机械的发展
4．1．3 秸秆机械化收获方法与收获机械的分类
4．1．4 秸秆打捆机
4．1．5 秸秆收获机
4．2 秸秆储存
4．2．1 秸秆湿储存理论基础
4．2．2 秸秆湿储存的操作技术
4．2．3 试验案例
4．2．4 秸秆湿储存工艺的制定
4．3 秸秆粉碎设备及其选择
4．3．1 粉碎原理与粉碎设备的分类
4．3．2 秸秆切碎机
4．3．3 秸秆揉搓粉碎机
4．3．4 秸秆颗粒粉碎机
4．3．5 生物质秸秆粉碎设备的选择原则

第5章 生物质成型燃料成型机理与影响条件
5．1 生物质成型燃料的成型机理
5．1．1 生物质成型需要的基本条件
5．1．2 生物质成型燃料的成型过程
5．1．3 生物质成型燃料生产技术路线和工艺
5．2 生物质成型燃料成型过程受力分析
……

第6章 生物质成型技术与装备
第7章 生物质成型燃料燃烧特性及设备
第8章 生物质成型燃料评价及标准
第9章 生物质成型燃料科技发展战略研究
附录

前言/序言

　　我与农村能源的结缘，源于一次外出学习培训。1978年，我的老师，河南农学院农机系主任段铁城教授推荐我参加了东北农业大学举办的中美新能源讲习班，这是我第一次参加国际新能源技术研讨会，会上讨论的新能源技术让我耳目一新，引起我浓厚的兴趣，回学校后当年我就争取到一个新能源项目。追忆往事，这大概就是我一生走向农村可再生能源研究领域的开端吧。
　　1980年又一契机，我到河北、河南、安徽、湖北农民家里进行用能状况调查，当时农民“夏无三炊薪，冬无御寒柴；每天两顿饭，户户度日艰”的情景深深触动了参与考察的每一个人的心。新中国成立30年了，农民如此的生活状态使我感到揪心，当时内心激起了一种强烈的社会责任感，本能地产生了办教育、搞科技的决心，要努力培养热爱农村能源、了解农民的大学生，并通过研究给农民输送一些实用的技术，让买不起煤的农民，用身边的柴草也能解决自己的生活燃料问题。现在想来，这份简单朴素的情感，就成了我一生事业追求的动力、研究的起点，农村能源问题几乎成了我一生研究工作的全部。
　　随后，为了使农村的秸秆资源更好服务于农民，我访问了欧洲几个国家，参观了不少农民家庭和农场，当我看到秸秆成型燃料在这些国家的农场主、教授家里供热取暖的情景时，真是感慨万分、心潮澎湃，这么先进的国家，都如此利用秸秆，我们中国为啥不能呢？这些农场主家里大都用生物质棒块燃料或颗粒燃料烧壁炉，不用花钱买煤，冬天同样很暖和，国家还给生物质燃炉补贴优惠，我似乎找到了在中国发展农村生物能源的法宝，倍感兴奋。因此，在参观的过程中就筹划好了在中国发展这项技术的建议书，回国十天之内就把建议书撰写好，呈交给国家几个相关的部门，但或许是我操之过急了，也许在那时候秸秆的事情太小了，建议书如石沉大海没有引起任何反应。
　　值得欣喜的是1981年教育部同意了我们的申请，试办农村能源本科高等教育，我国第一个农村能源专业试点班在河南农业大学招生了，这成了我们追求农村能源事业的大平台，给了我们联系社会、争取支持的绿色通道，更重要的是鼓舞了我们工作的信心。是年冬我与我的同事、学生一起自筹资金启动了生物质成型机的研究项目，那时我们自建了一个太阳能棚作研究室，以15马力柴油机的机体和曲柄连杆机为成型机主体，制成了一台直径30mm的活塞撞击型生物质成型机，这就是我国研究的第一代棒形秸秆成型机的雏形。现在就职于亚洲开发银行农村共有能源伙伴关系秘书处的能源专家夏祖章教授就是第一个参加这个研究项目的二年级学生，作为我国首届农村能源毕业大学生的一员，他至今坚持在亚洲国家农村做能源项目研究，应该缘于当年这个专业对他的教育和培养。30年来，像他一样在农村能源领域工作的学生还有一大批，这是令我感到最欣慰的事。
　　我最不能忘记的是在成型燃料设备机理试验进入关键时刻的时候，也是我研究处在最困难的时候，我校烟草专家刘国顺教授借给了我5000元经费，这珍贵的研究经费就成了我一生从事这壮丽事业的助推器，从此我义无反顾地正式启动了以作物秸秆为主要原料的成型燃料系统研究工作。在接下来的工作过程中，随着生物质燃料成型技术系统研究的深入开展，原国家经济贸易委员会新能源处首先支持了这项研究工作，国家财政部、科学技术部，河南省财政厅、科学技术厅等都对这项研究给予了大力的支持，期间一些企业也陆续支持了生物质成型设备的研制。
　　我一直坚持产学研结合道路，我们的生物质成型燃料技术团队在科学探索、技术集成与创新、推广应用的每个阶段都取得了有实用价值的成果：“生物质成型机理与成型设备研究”，“生物质燃烧特性与燃烧设备研究”，“生物质成型燃料技术与工程化”，在生物质成型燃料工程化实验过程中“三项核心技术研究”，“新材料、新工艺在秸秆类成型机上的集成创新”，“中国农林生物质成型燃料规模和模式研究”，“中国成型燃料标准体系研究”，“中国成型燃料发展技术路线选择”等，这些系统研究过程也是核心技术的突破过程。纵观国内外共同关注的几个瓶颈性问题的解决都在这一过程中取得了新的进展，而且具有中国的知识产权和特征。利用农作物秸秆原料生产成型燃料是中国特色，国外80%以上的成型燃料采用非秸秆原料。因此，与木屑类原料相比，秸秆的物化特性决定了生物质成型设备关键部件会快速磨损，这是制约秸秆成型燃料发展的重要因素之一，也是国际研究同行高度重视的难题。为了解决成型设备关键部件的快速磨损问题，我们将其作为工程化瓶颈技术进行了研究，并取得较好的效果。一是采用新技术，不再采用原本生产饲料的环模颗粒型成型设备，选择适合国情的组合式块（棒）状、环（平）模磨成型设备，并进行重新设计和优化，使其符合秸秆成型的需求；二是采用新工艺，通过对成型过程进行动力学分析，调整电机转数和速率、优化设计模块结构和尺寸，确定最佳正压力参数，从而达到有效节约能源，提高生产率的效果；三是采用新材料，研究新型耐磨材料替代高硬质合金，简化设备加工过程，延长维修周期。
　　回首30多年来的研究历程，我深刻地体会到影响生物质成型燃料产业发展的因素不全是技术问题，还有在实验室想不到的各种“麻烦”，以及传统化石能源的价格指数的影响，简单地归纳为以下三个方面。
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