《生物质能源转化及利用》课程教学大纲

《生物质能源转化及利用》课程教学大纲 课程名称：生物质能源转化及利用

课程代码：400+

学分/学时：3学分/51学时

开课学期：

适用专业：热能与动力工程，新能源科学与工程

先修课程：工程热力学、流体力学、传热学

后续课程：

开课单位：机械与动力工程学院

一、课程性质和教学目标

课程性质：生物质能源转化及利用是热能与动力工程、新能源科学与工程等专业的一门新兴应用技术基础课程。

教学目标：生物质能是目前世界上继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，也是今后可再生能源技术的主要利用对象。生物质能也是唯一可储存的可再生能源，而且生物质可以转化为固体燃料、液体燃料和气体燃料，是唯一可全面替代化石能源，在未来建设低碳能源体系和可持续发展社会中将起到十分关键的作用。对我国目前社会经济高速发展、城镇化不断扩大的历史阶段，存在大量的废弃秸秆和城市生活垃圾的清洁处理和资源化利用问题，所以开发利用生物质能不仅是解决化石能源不可持续的问题，也是解决我国社会经济发展所面临的迫切问题，掌握生物质能源转化的基本原理，熟悉生物质能利用技术，是能源工作者必须具备的基本素质，也是作为工程技术人员和管理人员必须具备的基本知识。

本课程由课程知识和课程大作业两部分组成。课程知识以生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用为主线，介绍生物质能基本特征、转化途径及基本原理、利用系统构建等，同时介绍我国在开发利用生物质能方面所面临的问题，以及国际上生物质能发展趋势。课程大作业以我国能源体系为背景，结合我国生物质资源分布的特点和利用问题，针对特定区域的用能需求，提出因地制宜的生物质能利用方案和相应的政策支持，使学生不仅活学活用所学过的基本知识，而且养成全面系统地分析问题和解决问题的综合能力，以及创新思维能力。

二、课程教学内容及学时分配

1.课程知识部分

概述：（3学时）

内容：能源的基本概念，能源在人类发展历史中所起的重要作用，传统能源所面临的问题。生物质能源的特点，生物质分类及资源量，我国农林废弃物及城市垃圾存在的问题，生物质能源利用现状及发展趋势。

2.生物质物理化学基础（3学时）

内容：生物质的组成和结构，包括元素组成及纤维素、半纤维素、木质素三组分。生物质物理性质，生物质化学性质，生物质理化分析方法。

3.生物质前处理技术（6学时）

内容：生物质收集及加工技术，包括城市垃圾分类方法及燃料加工技术，农作物秸秆收集、打捆及致密成型技术，生物质颗粒化技术、生物质炭化处理技术。

4.生物质能源转化技术：（21学时）

内容：生物质热化学转化基本原理与技术，包括直接燃烧技术，生物质与煤混合燃烧技术，热解技术，气化技术；生物质生化转化基本原理与技术，包括生物质厌氧消化制取沼气，纤维素制取乙醇，微藻培育及制油；生物质综合精炼技术。

5.生物质能源利用系统：（6学时）

内容：生物质大型燃烧（气化）发电系统，生物质分布式供能系统，生物质多联产系统。国内外生物质能源利用系统的实例介绍及政策扶持。

6.生物质能源转化及利用过程中的污染控制：（3学时）

内容：城市垃圾燃烧过程中二噁英及重金属排放控制，沼气生产过程中的沼液及沼渣综合利用。

课程大作业部分：（9学时）

内容与形式：该部分以课程知识为基础，前4个学时，针对我国生物质资源特征和能源需求问题，侧重生物质热化学转化和生物化学转化应用技术，开展课堂讨论，加深对生物质能源转化原理和利用途径的认识；后8个学时，针对以下四个选题，以团队小组形式开展课堂演讲，并进行讨论，每位学生针对选题内容撰写小论文，以培养学生的分析判断能力、知识综合利用能力、创新能力及团队合作能力。

大作业选题如下：

1）农村沼气

分析农村沼气推广应用中存在的问题，结合先进的沼气技术和国外的成功案例，提出我国农村沼气优化应用的解决方案。

2)农业秸秆：

针对我国大量农业秸秆废弃物在田野焚烧的问题，应用生物质能源转化的基本理论，从系统应用，管理体系和政策支持综合考虑，提出解决方案。

3)城市垃圾：

针对城市生活垃圾焚烧产生二噁英的问题，应用生物质热化学转化基本原理，结合国外发展趋势，提出城市生活垃圾资源化清洁利用的综合解决方案。

4)生物燃料：

应用生物质生物化学转化基本原理，为促进生物燃料的应用，针对我国生物质资源特征和社会发展现状，提出开发利用生物燃料的路线图。

三、教学方法

课程教学以课堂知识讲学、课程大作业演讲结合小论文为主，综合讨论、网络、录像、实验室参观等共同实施。

四、考核及成绩评定方式

对课程考核方式：笔试+平时成绩+演讲报告

成绩评定方式：期末考试50分

平时成绩：20分

演讲报告：30分

五、教材及参考书目

袁振宏，生物质能利用原理与技术，化学工业出版社.2005

姚向君，生物质能资源清洁转化利用技术，化学工业出版社，2005

刘广清，生物质能源转化技术，化学工业出版社，2009

朱锡锋，生物质热解原理与技术，中国科学技术大学出版社，2006

Judy D.Wall, Caroline S.Harwood, Arnold Demain, Bioenergy,ASM PRESS,2008

Prabir Basu，Biomass Gasification and Pyrolysis-Practical Design and Theory, Elsevier Inc,2010

Prabir Basu,生物质气化与热解-实用设计与理论，科学出版社，2011