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編輯推薦

適讀人群 ：本書可供能源、化工、材料、環境等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等院校相關專業師生參閱。
生態能源是指服務於工業社會的能源不僅具備能源的物質功能，而且具備生態的保護功能。生態能源技術是指以生態能源資源為中心的能源生産﹑能源儲運﹑能源加工、能源和材料利用的新工業、新技術、新裝備體係。它研究生態能源工業體係的新原理﹑新方法﹑新設備、新材料、新思想中的科學技術和哲學理論問題。生態能源發展有四大任務，一是生物質低成本、高效率、高品質能源和材料轉化技術與新能源裝備發開；二是生物質能源收集、加工、儲運與商貿的國傢基礎構建；三是廢棄土地能源植物的種植；四是生態能源論理和生態能源隊伍構建。
《生態能源技術》主要介紹瞭生態、能源及其生態與能源的關係；揭示瞭能源的本質，提齣“熱機器時代”的時代定義；提齣瞭對生態能源定義、含義與內容，生態能源技術定義、含義與內容，分析生態能源的任務和全麵替代化石能源的目標；總結瞭化石能源的作用和重要性及其存在的問題及其對社會觀念的影響；分析瞭當前生物質能源存在的問，介紹瞭各種生態能源技術，包括生物法製氣、製油，直接燃燒、熱解氣化，熱解液化、生物質化工、生態能源種植、加工、儲運、基礎設施、生物質能源裝備等；分析瞭能源、經濟和社會的關係，生態能源發展與社會思想觀念的關係。

內容簡介

本書以生態能源技術為主綫，從生態和能源的現狀分析入手，重點闡述瞭生態能源技術理論、能源植物種植及其收運技術、生物質直接燃燒技術、生物質生物轉化和熱化學轉化技術等方麵的內容。全書共分8章，包括生態與能源的關係、生態能源技術理論、生態能源植物種植技術、生態能源植物收割與貯運技術、生物質直接燃燒技術、生物質生物轉化技術、生物質熱化學轉化技術、生態能源基礎建設。
本書內容豐富，取材新穎，對生態能源技術進行瞭比較完整和深入的討論，係統性強，可供能源、化工、材料、環境等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等院校相關專業師生參閱。

作者簡介

肖波：教授，華中科技大學生態能源研究所所長。多年從事清潔生産和清潔能源的科研與教學工作。共負責承擔縱、橫嚮研究項目40餘項。獲得國傢發明專利6項，實用新型專利3項。國內外期刊上發錶瞭包括《Bioresource Technology》和《 International Journal of Hydrogen Energy》在內的論文100餘篇。編著《生物質能源循環經濟技術》著作一部，獲得國傢教委科技進步三等奬1項，指導畢業和在讀碩士生70多名、博士生20名。肖波教授所研究的生物質微米燃料技術在德國、挪威、澳大利亞等國的同行中産生瞭一定的國傢影響影響，目前正在運用微米燃料高溫燃燒技術開發垃圾製氫、清潔鋼鐵冶煉技術。

內頁插圖

目錄

1生態與能源的關係 001
1.1地球生態係統及其功能 001
1.2生態現狀 002
1.2.1 沙漠現狀與危害002
1.2.2 鹽堿地現狀與危害003
1.2.3 石漠化現狀與危害005
1.2.4 水土流失現狀與危害008
1.2.5 氣候變暖及其危害010
1.2.6 國際碳減排計劃012
1.3能源現狀 015
1.3.1 化石能源現狀015
1.3.2 水能的概況及負麵影響017
1.3.3 風能現狀及其局限性019
1.3.4 太陽能發電及其局限性022
1.3.5 地熱能及其局限性024
1.3.6 潮汐發電及其局限性027
參考文獻029

2生態能源技術理論 031
2.1生態能源 031
2.2能源的數量概念 031
2.2.1 化石燃料的儲量031
2.2.2 生態能源的儲量032
2.2.3 生態能源與化石能源的比較032
2.3能源的品質概念 033
2.3.1 能量密度和能流密度033
2.3.2 能源的儲量和分布033
2.3.3 能源轉化的品位問題033
2.3.4 能源的連續供能和運輸問題034
2.4能源的市場概念 034
2.4.1 能源消費預測034
2.4.2 能源市場預測034
參考文獻.035

3生態能源植物種植技術 036
3.1能源植物 036
3.1.1 能源植物的定義和特點036
3.1.2 能源植物種類036
3.1.3 能源植物利用037
3.1.4 高效能源植物038
3.2能源植物的使命 044
3.3生態修復與能源植物種植技術 045
3.3.1 沙漠綠化與能源利用046
3.3.2 鹽堿地修復與能源利用047
3.3.3 石漠化改造與能源利用052
3.4水生能源植物養殖技術 057
3.4.1 浮萍..057
3.4.2 滿江紅059
3.4.3 水葫蘆061
3.4.4 藻類064
3.5能源植物種植存在問題及研究趨勢070
參考文獻071

4生態能源植物收割與貯運技術 074
4.1收割技術 074
4.1.1 農作物秸稈收割技術074
4.1.2 水生植物收割技術079
4.1.3 林木收割082
4.2生物質預加工085
4.2.1 生物質破碎086
4.2.2 生物質乾燥091
4.2.3 生物質成型093
4.3生物質運輸 097
4.3.1 車輛運輸097
4.3.2 其他運輸方式098
4.4生物質的貯存 099
4.4.1 生物質貯存存在的問題099
4.4.2 生物質貯存模式100
4.4.3 生物質的貯存安全管理100
參考文獻102

5生物質直接燃燒技術 103
5.1生物質直接燃燒技術現狀103
5.1.1 層燃技術104
5.1.2 浮懸燃燒技術104
5.1.3 流化床技術105
5.1.4 生物質直燃發電技術106
5.2生物質固體成型燃料技術109
5.2.1 生物質成型燃料109
5.2.2 生物質成型燃料應用技術112
5.2.3 生物質成型燃料推廣及經濟效益分析113
5.3生物質微米燃料高溫燃燒技術 115
5.3.1 生物質微米燃料燃燒原理115
5.3.2 生物質微米燃料116
5.3.3 生物質微米燃料121
5.3.4 生物質微米燃料高溫燃燒技術128
參考文獻134

6生物質生物轉化技術 137
6.1沼氣轉化技術 137
6.1.1 沼氣的産生137
6.1.2 沼氣發酵原理137
6.1.3 沼氣發酵工藝控製因素研究138
6.1.4 沼氣發酵工藝139
6.1.5 沼氣應用技術145
6.2生物柴油技術 149
6.2.1 生物柴油特點149
6.2.2 生物法生産生物柴油149
6.2.3 提高生物酶法的生産效率的方法150
6.2.4 生物酶法存在的問題及解決辦法153
6.3生物乙醇技術153
6.3.1 燃料乙醇産業發展狀況154
6.3.2 生物乙醇的原料155
6.3.3 發酵法生産生物乙醇155
6.3.4 木質縴維素類生物質製取乙醇159
6.4生物製氫 165
6.4.1 製氫方法165
6.4.2 生物製氫165
6.4.3 産氫細菌的種類及産氫機理168
6.4.4 生物製氫存在問題及發展前景170
參考文獻171

7生物質熱化學轉化技術 174
7.1生物質熱解技術 174
7.1.1 生物質熱裂解的概念174
7.1.2 生物質熱裂解反應機理175
7.1.3 熱解反應動力學176
7.1.4 熱解工藝178
7.1.5 熱解産物179
7.2生物質氣化技術 180
7.2.1 生物質氣化的原理及工藝180
7.2.2 氣化工藝180
7.2.3 氣化反應器182
7.2.4 生物質氣化製備燃氣.188
7.2.5 生物質氣化技術的應用196
7.3生物質液化技術 200
7.3.1 生物油的特性200
7.3.2 生物質液化技術——熱化學法202
7.4熱化學轉化技術的比較 208
7.4.1 原料供應要求209
7.4.2 技術工藝比較210
7.4.3 産品性質及其用途比較210
參考文獻212

8生態能源基礎建設 216
8.1生態能源基礎設施建設的必要性216
8.1.1 化石能源基礎設施216
8.1.2 生態能源基礎設施建設的必要性218
8.2生態能源硬件基礎建設 219
8.2.1 能源植物種植基礎建設219
8.2.2 收集基礎建設220
8.2.3 貯藏基礎建設220
8.2.4 運輸基礎建設221
8.2.5 其他基礎設施221
8.3生態能源軟件基礎建設 222
8.3.1 生態能源軟件基礎建設現狀222
8.3.2 中國生態能源産業軟件基礎設施建設著重需要加強幾個方麵224
8.4生態能源商貿與管理225
8.4.1 生態能源原料的商品與管理225
8.4.2 生態能源産品的商貿與管理227
8.5生態能源隊伍建設227
8.5.1 生態能源隊伍建設的必要性227
8.5.2 生態能源隊伍建設麵臨的主要問題228
8.5.3 加快生態能源隊伍建設的意見及對策230
參考文獻230

前言/序言

生態是指地球上一切與生命依存相關的自然循環係統的生存狀態。能源是供給熱、光和動力等能量的資源。世界能源發展到今天，主導能源並沒有發生本質改變，仍然是基於烴類化閤物燃燒熱做功的能源形式占的主導地位，也就是通過烴類能源的碳、氫與氧的燃燒獲得熱能，再經過各種能量轉換和利用。根據能源的烴類物質特性，人類未來的能源也隻能主要依靠烴類物質資源。生態係統在生物變化過程中不斷生長和蓄積著取之不盡的生物質烴類資源。低能源品位的生物質烴類資源可以通過能源科技不斷進步，轉變成為現代工業社會所需的能源。
生態能源是指能源資源不僅具備能源功能，而且具備生態功能，在獲取能源的同時，又能保護生態環境，並具有化石能源的材料功能，在化石能源枯竭之日，能夠接替其功能。生態能源的具體任務就是讓生態係統生長更多的生物質烴類資源，並攻剋提升低品位生物質燃料的能源品質等科學問題，通過大農業的能源收割和加工，為工業社會生産需求提供取之不盡的能源，擺脫人類對化石能源的依賴。
人類的生活和生産活動消耗瞭大量的化石能源。化石能源在開采和使用過程中對生態産生瞭負麵影響，甚至破壞瞭正常的生態係統，直接威脅地球上生命的生存。科學地開發和利用生態係統中的能源，讓生態係統滿足人類的能源需求，同時讓人類的能源利用不損害生態係統，使能源供給和生態維護達到和諧一緻，這是人類可持續發展的一個重大科學問題。在當今能源資源日益緊張，生態環境日益惡化的情況下，人類的生存感受到瞭一定程度的威脅，與生態相和諧的生態能源技術係統的開發和利用迫在眉睫。
本書站在生態保護的立場上，去開發能源、挖掘能源、規劃能源，確立瞭生態能源的發展方嚮。運用多學科交叉的方法，去認識能源、研究能源、改變能源，構建生態能源技術的發展框架。
自古以來，人類需要的能源，主要有兩類用途：一類是熱；另一類是力。熱是生活和生産所需要達到的溫度；力為生産提供動力、製造産品和運輸物質。人類動力的發展經曆瞭兩個階段。階段是生物動力，依靠人和牲畜的運動産生動力。在人類生物動力階段，人馬決定政權，力氣決定勝負。第二階段是機器動力，依靠燃料燃燒獲得機械動力。自從瓦特發明蒸汽機以後，機器動力巨大無比，逐步大規模地取代瞭生物動力，導緻瞭工業革命。機器動力的應用程度和先進性決定瞭一個國傢的經濟發展和國際地位。機器動力在當前和今後一段時間主要依賴於化石能源，自18世紀工業革命以來，化石能源在人類生産力飛躍發展的曆程中，發揮瞭主要作用，化石能源與現代社會已形成瞭唇齒相連的關係。
然而，化石能源資源有限，開采的高峰期已經過去，資源正在走嚮匱乏，過度的開采和使用已經造成生態和環境的嚴重影響，人類應該盡早為“後化石能源時代”做準備。生物質能源和化石能源一樣，都是烴類能源。據統計，地球上每年生長的生物質能源是全世界每年能源消耗總量的10倍，無論是從資源角度，還是從能源形式上講，生物質都有潛力替代化石能源。同時，生物質能源在生長過程中，吸收二氧化碳，産生氧氣，防沙固土，調節氣候，保護環境和生態。然而，在幾十年新能源探索的曆程中，生物質能源的開發和應用落於太陽能和風能之後，生物質能源的優勢不能發揮。這其中既有科學技術的問題，又有思想方法和社會觀念的問題。如何充分發揮生物質能源的優勢，需要科學技術、係統工程、戰略理論、勞動觀念等方麵的全麵提升，並與生態保護的需求結閤起來，充分發揮生物質材料在能源、物質和環境保護等多方麵的優越性，建立生態能源理論和技術體係，本書為此進行瞭初步嘗試。
生態能源技術的目標就是要解決當前生物質能利用瓶頸的這一科學問題，通過新技術與裝備，將生物質能轉變成為能夠滿足大工業的適用性和經濟性要求的工業能源，以工業能源需求帶動荒山荒地的能源植物種植業、收割業、加工業、儲運業和商貿業的發展，以此促進生態建設，形成生態能源産業鏈，促成能源-環境-經濟的協調統一，保障人類生態和能源的長治久安。
本書是編著者長期從事生態能源技術研究和實踐成果的積纍。參與本書編著的主要成員有：華中科技大學肖波教授，武漢輕工大學李建芬教授、陳晶晶老師，北京市環境保護科學研究院魏泉源工程師，華中科技大學劉石明老師、鬍智泉副教授，華中科技大學博士研究生成功、何丕文、王布勻、程群鵬、劉翠霞、易其國、張樂觀、鬍沔、郭大兵以及碩士研究生張永光、齊方傑、李倩、江程程、張艷麗等。武漢輕工大學研究生王強勝、路遙等為本書進行資料收集、整理、文字修改和校對做瞭大量的工作。同時本書還吸收和藉鑒瞭該領域有關的研究成果，作者在此對給予本書以啓示及參考的有關文獻著作者深錶謝意。希望本書能為讀者瞭解和研究生態能源技術提供一些有益的參考。同時本書還吸收和藉鑒瞭該領域有關的研究成果，作者在此對給予本書以啓示及參考的有關文獻著作者深錶謝意。希望本書能為讀者瞭解和研究生態能源技術提供一些有益的參考。
由於編著者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請專傢與讀者予以批評指正。

編著者
2016年5月

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