第1章緒論001

1.1生物質能概述002

1.1.1引言002

1.1.2生物質資源與生物質能002

1.1.3生物質能的利用意義003

1.2生物質能轉化利用的方式004

1.2.1直接燃燒技術004

1.2.2壓縮成型技術006

1.2.3氣化技術006

1.2.4熱解技術007

1.2.5直接液化技術008

1.2.6厭氧沼氣技術009

1.2.7燃料乙醇技術009

1.2.8生物柴油技術010

1.3生物質發電的主要形式010

1.3.1農林業生物質燃燒發電011

1.3.2垃圾焚燒發電011

1.3.3沼氣發電012

1.3.4生物質氣化發電012

1.3.5生物質氫能發電013

1.4生物質發電技術產業發展現狀及相關政策013

1.4.1國外生物質發電產業發展現狀013

1.4.2國內生物質發電產業發展現狀015

1.4.3生物質發電產業相關支持政策017

1.4.4生物質發電產業化存在的問題分析019

參考文獻020



第2章生物質原料023

2.1生物質原料的分類與特性024

2.1.1農業生物質024

2.1.2林業生物質024

2.1.3城市固體廢棄物024

2.1.4動物廢棄物025

2.1.5海洋生物質025

2.2我國生物質原料特點025

2.2.1我國生物質原料總量和分布情況025

2.2.2生物質原料的收儲運028

2.3生物質原料預處理030

2.3.1發電工藝對原料的一般要求030

2.3.2原料篩選與分級032

2.3.3原料的干燥033

2.3.4原料切割與粉碎035

2.3.5原料混合035

2.3.6壓縮成型035

參考文獻037



第3章生物質氣化發電技術039

3.1生物質氣化發電概述040

3.1.1氣化發電原理與分類040

3.1.2氣化過程原理041

3.1.3生物質氣化方式043

3.1.4氣化過程的主要指標參數044

3.2生物質氣化裝置045

3.2.1固定床氣化爐045

3.2.2流化床氣化爐049

3.2.3氣化裝置的結構設計051

3.2.4新型氣化裝置057

3.3生物質氣化發電產業化應用064

3.3.1技術產業應用情況064

3.3.2生物質氣化發電機組069

3.3.3產業應用面臨的挑戰070

參考文獻073



第4章生物質氫能發電技術077

4.1生物質氫能發電概述078

4.1.1氫與氫能078

4.1.2生物質氫能發電基本方式078

4.2生物質制氫技術079

4.2.1生物質熱化學法制氫080

4.2.2生物法制氫085

4.3生物質氫能發電繫統087

4.3.1發電繫統構成087

4.3.2燃料電池發電繫統088

4.3.3燃料電池對於氫源的要求093

4.3.4生物質氫能發電繫統094

參考文獻096



第5章垃圾焚燒發電技術101

5.1垃圾焚燒發電概況102

5.1.1垃圾焚燒發電工藝102

5.1.2垃圾焚燒發電應用狀況104

5.2垃圾焚燒過程與設備105

5.2.1垃圾焚燒過程105

5.2.2垃圾焚燒影響因素105

5.2.3垃圾焚燒過程評價指標107

5.2.4垃圾焚燒發電設備108

5.3垃圾焚燒發電污染物防控112

5.3.1煙氣污染物形成與控制113

5.3.2灰渣處理與利用116

5.3.3廢水處理117

5.4垃圾焚燒發電工程建設與運營118

5.4.1工程總體規劃及建設原則118

5.4.2工程運營實例121

參考文獻124



第6章沼氣發電技術127

6.1沼氣生產技術128

6.1.1發酵原料128

6.1.2原料特性及產氣潛力131

6.1.3厭氧消化工藝133

6.1.4厭氧發酵裝置137

6.1.5厭氧發酵過程參數控制144

6.1.6垃圾填埋氣生產148

6.2沼氣淨化與儲存150

6.2.1沼氣組成與淨化要求150

6.2.2沼氣脫水151

6.2.3沼氣脫硫152

6.2.4沼氣儲存156

6.3沼氣發電及聯產繫統159

6.3.1沼氣發動機161

6.3.2發電機組162

6.3.3餘熱回收與利用163

6.3.4沼氣發電工程實例165

參考文獻168



第7章農林生物質直燃發電技術171

7.1生物質燃燒特性172

7.1.1農林生物質燃料172

7.1.2生物質燃燒過程173

7.1.3燃燒過程計算176

7.2生物質燃燒方式和裝置184

7.2.1燃燒裝置的類型184

7.2.2生物質燃燒設備的基本要求185

7.2.3爐排爐燃燒186

7.2.4流化床燃燒195

7.3生物質燃燒發電繫統201

7.3.1發電繫統原理概述201

7.3.2生物質燃燒發電燃料繫統203

7.3.3生物質燃燒鍋爐205

7.3.4汽輪機發電繫統209

7.3.5環保繫統212

7.3.6消防繫統212

7.4農林廢棄物直燃發電工程應用214

7.4.1應用情況概述214

7.4.2固定床鍋爐發電工程應用215

7.4.3流化床鍋爐發電工程應用216

7.5農林生物質直燃發電面臨的主要問題217

7.5.1生物質燃燒中的堿金屬腐蝕及結渣217

7.5.2床料聚團及燒結220

7.5.3燃燒污染物排放及處理221

7.6生物質混燃發電技術及應用231

7.6.1生物質混合燃燒技術231

7.6.2生物質混燃發電產業應用233

7.6.3生物質混燃對於燃煤繫統的影響240

參考文獻242



附錄《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）（節選）246



索引248

在能源安全、生態環境保護、低碳減排等的迫切要求下，新能源與可再生能源開發引起了國際社會的廣泛關注和產業熱情，我國也相繼制定並出臺了一繫列的相關政策法規，以促進新能源產業的快速發展。生物質資源豐富、儲量大、可再生，而且處理利用過程低碳、清潔，有望發展成一種重要的替代傳統化石燃料的資源。在眾多生物質能利用技術路線中，生物質發電技術作為目前應用綜合效益較好、應用面廣、產業化為成熟的利用方式，其技術和產業發展對於可再生能源開發、環境生態保護以及鄉村振興戰略實施、發展低碳經濟都具有非常重要的意義。

《中華人民共和國可再生能源法》和《可再生能源中長期發展規劃》《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》等都對生物質發電的開發利用提出了明確的要求，同時國家對生物質發電產業的發展也提供了積極的政策和財稅方面的支持。因此，近年來生物質發電產業在我國得到了快速發展，很多地方都在新增或者改擴建一大批生物質綠色發電項目，生物質發電裝機容量和供電量連年持續增長，相關的產業、科研機構以及政府、金融、投資等機構對生物質發電都表現出極高的熱情。

作為一項新興的產業，生物質發電在經歷快速發展和產業擴張的同時，相關的學科知識、技術、裝備以及過程工程等也得到了長足的發展。在總結相關學科和產業經驗的基礎上，本書對生物質發電技術及工程體繫進行了繫統的詮釋，包括生物質燃料化學、原料預處理及不同發電工藝中轉化特性、轉化設備、過程排放、技術應用以及技術經濟評價等諸方面，構建起較為繫統的生物質發電技術知識體繫。本書繫統介紹了農林廢棄物直接燃燒發電、氣化發電、垃圾焚燒發電、沼氣發電以及生物質氫能發電等多種技術類型，在對工藝流程進行介紹的基礎上，側重於從技術原理、工藝設計、設備設計及選型以及工程應用等方面全面說明技術實質、應用工程實際及未來發展需求。本書內容翔實，覆蓋面寬，實用性強，可供從事生物質發電等的工程技術人員、科研人員及管理人員參考，也供高等學校資源、循環科學與工程、能源工程、環境工程及相關專業師生參閱。

本書的編著者均為從事生物質能開發的一線科研和工程技術人員，在該領域具備扎實的專業知識和工程技術經驗。山東省科學院能源研究所和集美大學的諸位同事對本書內容做出了重要貢獻，其中謝新蘋、華棟梁、陳花參加了第1章和書稿整理方面的工作，趙玉曉、梁曉輝參加了第2章的編著，孫來芝、楊雙霞、許敏參加了第3、第4章的編著，陳雷、陳花參加了第5章的編著，許海鵬、李岩、牧輝參加了第6章的編著，司洪宇、伊曉路參加了第7章內容的編著；全書後由張曉東統稿並定稿。另外，本書在編著過程中參考了部分書籍文獻和相關企業工程應用的信息，對相關信息提供者在此一並表示感謝。

我國經濟社會發展已經進入新時代，創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念深入人心。面對生態文明建設和低碳清潔能源的巨大需求，可以預見，生物質發電等綠色電力在國家電力體繫中的比例必將持續增長，生物質發電產業在能源技術革新和低碳可持續發展中將發揮更大的作用。希望本書的出版發行，能夠為可再生能源、生物質發電領域創新技術裝備的開發和產業的健康發展提供有益的支持。

由於編著時間和編著者水平的限制，書中不足或疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。



編著者

2019年11月