生物质能源与废弃物资源利用教学大纲

《生物质能源与废弃物资源利用》课程教学大纲英文名称：Biomassenergyandwasteresourceutilization课程号：一、课程基本情况1、学分：22、学时：32（其中：理论学时：32实验学时：0上机学时：0）3、课程类别：专业限定选修课4、适用专业：资源循环科学与工程专业5、先修课程：化工原理、化工热力学、化学反应工程6、后续课程：化工设计7、开课单位：化学与化学工程学院二、课程介绍《生物质能源与废弃物资源利用》是资源循环科学与工程专业的专业方向限定选修课程之一。它是在学生完成化工原理、化工热力学、化学反应工程等课程学习的基础上，应用化学工程的观点和方法来研究生物质能源的利用与开发、生物固体废弃物的资源化技术。本课程主要介绍生物质能转换技术定义及类型、生物能源植物的经济性能及生物能源原料选择、主要能源植物遗传育种、主要能源植物高效生产、生物质的直接燃烧技术、生物柴油技术、燃料乙醇技术、生物质热裂解机理及工艺、生物质气化技术、生物质压缩成型技术、生物质固体废弃物的利用，使学生了解生物能源生产、科研全貌，初步掌握主要能源植物遗传育种、主要生物能源原料高效生产和主要生物质能转换、利用方式技术及其存在的主要问题和发展方向，并帮助学生在研究工作中寻找突破口。三、课程的主要内容及基本要求第一章生物质的概念、功能及种类（共3学时）（一）教学内容：第一节地球生物质循环以及生物质的功能知识点：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。生物质分类及资源量，生物质能源利用现状及发展趋势。生物质在物质循环中的功能与意义。第二节生物质的特征知识点：生物质的类型，生物质的化学组成与特点。第三节生物质能源及非能源生物基产品的潜力知识点：生物质能源的分类，各种生物质能源简介，非能源生物基产品的潜力。本章教学重点：能源的基本概念，生物质分类及资源量，生物质的化学组成与特点，生物质能源的分类。本章教学难点：各种生物质能源简介。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解课程的结构框架和编排体系，了解能源的现状；掌握生物质能源的分类及特点。2、能力、技能培养：掌握生物质能源开发利用的问题。（三）实践与练习能源的发展史，生物质能源的分类及特点等。（四）考核要求生物质的类型，生物质能源的分类及特点等。第二章废弃物资源（共2学时）（一）教学内容：第一节农业废弃物知识点：农作物秸秆资源的产量，资源分布。主要禽畜粪便资源量及其所含量。第二节林业废弃物知识点：林业的“三剩物”，林木资源的分布、能源及其所含能量，国内林木资源的现状。第三节加工废弃物知识点：农产品加工废弃物，工业加工废弃物。第四节生活废弃物知识点：城市生活垃圾资源，生活垃圾的资源化利用。本章教学重点：各种废弃物资源的现状，资源量及其所含能量。本章教学难点：废弃物的利用。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解农业废弃物、林业废弃物、加工废弃物、生活废弃物的资源分布，掌握其资源量及其所含能量。2、能力、技能培养：掌握各种废弃物的分类及利用现状。（三）实践与练习通过查找资料了解各种废弃物的资源分布情况。（四）考核要求农作物秸秆资源、林业三剩物、生活废弃物的分类，分布等。第三章生物质原料植物资源（共2学时）（一）教学内容：第一节含糖类植物资源知识点：含糖类植物资源，甘蔗、甜高粱、菊芋的习性和特点。第二节含淀粉类植物资源知识点：含淀粉类植物资源，甘薯和木薯的习性和特点。第三节含油脂类植物资源知识点：含油脂类植物资源，一年生油料作物、木本油料作物，麻风树、文冠果、光皮树、黄连木、石栗的习性和特点。第四节含纤维类植物资源知识点：纤维能源植物的分类，柳枝稞、芒草、巨菌草的习性和特点。第五节油藻类植物资源知识点：油藻类植物资源的开发和现状。本章教学重点：含糖类、含淀粉类、含油脂类、含纤维类和油藻类植物资源的分类，及主要代表性植物资源的习性和特点。本章教学难点：含糖类、含淀粉类、含油脂类、含纤维类和油藻类植物资源的应用。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解含糖类、含淀粉类、含油脂类、含纤维类和油藻类植物资源的分类，掌握主要代表性植物资源的习性和特点。2、能力、技能培养：掌握各种植物资源的应用及不同含量物质的应用。（三）实践与练习各种植物资源的分类和应用。（四）考核要求含糖类、含淀粉类、含油脂类、含纤维类和油藻类植物资源的分类，掌握主要代表性植物资源的习性和特点。第四章生物质压缩成型燃料技术（共2学时）（一）教学内容：第一节概念与原理知识点：生物质压缩成型的发展历史，生物质原料组成成分，生物质压缩成型特性，压缩成型的主要影响因素，生物质压缩成型工艺。第二节生物质压缩成型技术知识点：螺旋挤压成型技术、活塞压力式成型技术、压辊式成型技术、环模压块成型技术、机械冲压成型技术。第三节秸秆压缩成型技术应用举例知识点：国外压缩成型技术的发展，国内压缩成型技术的发展。本章教学重点：生物质压缩成型的特性、影响因素及其成型工艺，生物质压缩成型技术。本章教学难点：生物质压缩成型的特性、生物质压缩成型技术。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解生物质压缩成型的发展历史，掌握生物质原料组成成分、生物质压缩成型特性，熟悉生物质压缩成型工艺，了解压缩成型技术。2、能力、技能培养：掌握对不同生物质资源的压缩成型技术。（三）实践与练习生物质压缩成型特性，压缩成型的主要影响因素，生物质压缩成型工艺。（四）考核要求生物质压缩成型的发展历史，生物质原料组成成分，生物质压缩成型特性，压缩成型的主要影响因素，生物质压缩成型工艺，生物质压缩成型技术。第五章生物质直接燃烧技术（共3学时）（一）教学内容：第一节生物质燃烧原理知识点：生物质燃烧特性，生物质燃烧过程，生物质燃烧过程的计算，影响燃烧的主要因素，生物质直接燃烧技术的特点。第二节传统炉灶及其改进知识点：旧式炕连灶，炕连灶的综合热效率，旧式炕的改进。第三节生物质直燃发电知识点：概念及其发电系统，不同种类物质的直燃发电，生物质直燃发电技术的应用现状和展望。本章教学重点：生物质燃烧过程，生物质燃烧过程的计算，影响燃烧的主要因素，生物质直接燃烧技术的特点，生物质直燃发电概念及其发电系统，不同种类物质的直燃发电。本章教学难点：生物质燃烧过程，生物质燃烧过程的计算，影响燃烧的主要因素。（二）教学基本要求：1.基本知识、基本理论：了解生物质燃烧过程及特性，掌握影响燃烧的主要因素和技术特点，了解生物质直燃发电系统及其发展现状。2.能力、技能培养：运用生物质的燃烧特性和影响因素，确定和设计生物质直燃发电系统。（三）实践与练习生物质直燃发电技术的注意事项。（四）考核要求生物质燃烧特性，生物质燃烧过程，生物质燃烧过程的计算，影响燃烧的主要因素，生物质直接燃烧技术的特点，生物质直燃发电概念及其发电系统，不同种类物质的直燃发电，生物质直燃发电技术的应用现状和展望。第六章固体生物质裂解转化技术（共2学时）（一）教学内容：第一节生物质汽化技术知识点：生物质汽化技术的分类，能够汽化的生物质的物理性质，与生物质汽化相关的基本现象，生物质汽化的原理，生物质汽化技术的类型，生物质汽化技术的工艺，国内发展现状及面临问题。第二节生物质裂解油转化技术知识点：生物质裂解油的概念，裂解油的物理化学性质，转化工艺过程，生物质裂解油的工艺过程及设备，国内发展现状。本章教学重点：生物质汽化技术的分类，能够汽化的生物质的物理性质，与生物质汽化相关的基本现象，生物质汽化的原理，生物质汽化技术的类型，生物质汽化技术的工艺，生物质裂解油的概念，裂解油的物理化学性质，转化工艺过程。本章教学难点：生物质汽化的原理，生物质汽化技术的工艺，生物质裂解油的概念及工艺。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解生物质汽化的基本原理、工艺过程，掌握生物质裂解油的原理及转化工艺。2、能力、技能培养：通过对生物质汽化、裂解油的原理及工艺的了解，学会设计生物质汽化和裂解油转化工艺。（三）实践与练习生物质汽化、裂解油工艺的设计。（四）考核要求生物质汽化技术的分类，能够汽化的生物质的物理性质，与生物质汽化相关的基本现象，生物质汽化的原理，生物质汽化技术的类型，生物质汽化技术的工艺，生物质裂解油的概念，裂解油的物理化学性质，转化工艺过程。第七章生物质燃料乙醇的转化（共3学时）（一）教学内容：第一节概述知识点：燃料乙醇的概念，国内外发展现状。第二节燃料乙醇的生产原理及工艺类型知识点：燃料乙醇的生产方法，乙醇发酵的生化过程，乙醇发酵的工艺类型，乙醇发酵过程中常见的微生物。第三节不同原料的乙醇生产知识点：糖类、淀粉类原料的乙醇生产技术，木质纤维类原理生产乙醇的工艺，注意事项。本章教学重点：燃料乙醇的概念，燃料乙醇的生产方法，乙醇发酵的生化过程，乙醇发酵的工艺类型，乙醇发酵过程中常见的微生物，糖类、淀粉类原料的乙醇生产技术，木质纤维类原理生产乙醇的工艺。本章教学难点：糖类、淀粉类、木质纤维原料的乙醇生产技术及工艺。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解燃料乙醇的生产原理及乙醇发酵的生化过程，掌握糖类、淀粉类、木质纤维原料的乙醇生产技术及工艺。2、能力、技能培养：具备能够针对现有的生物质进行燃料乙醇生产工艺的初步设计能力。（三）实践与练习燃料乙醇的生产原理，不同生物质原料燃料乙醇的生产工艺。（四）考核要求燃料乙醇的概念，燃料乙醇的生产方法，乙醇发酵的生化过程，乙醇发酵的工艺类型，乙醇发酵过程中常见的微生物，糖类、淀粉类原料的乙醇生产技术，木质纤维类原理生产乙醇的工艺。第八章生物柴油的转化（共3学时）（一）教学内容：第一节生物柴油转化原理知识点：生物柴油的概念及特点，生物柴油的发展史，生物柴油生产所涉及的水解反应、酯化反应、酯交换反应。第二节生物柴油生产技术知识点：物理法生物柴油的生产技术，化学法、酶法、工程微藻法生产生物柴油的原理及工艺。第三节生物柴油发展现状知识点：国内外生物柴油的发展现状。第四节生物柴油的应用前景分析知识点：应用前景分析及展望。本章教学重点：生物柴油的概念及特点，生物柴油的发展史，生物柴油生产所涉及的水解反应、酯化反应、酯交换反应，物理法生物柴油的生产技术，化学法、酶法、工程微藻法生产生物柴油的原理及工艺。本章教学难点：生物柴油生产所涉及的水解反应、酯化反应、酯交换反应，物理法生物柴油的生产技术，化学法、酶法、工程微藻法生产生物柴油的原理及工艺。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解生物柴油的生产原理，掌握生物柴油的各种生产技术及工艺。2、能力、技能培养：学会运用生物柴油的生产原理设计生物柴油生产工艺。（三）实践与练习生物柴油的概念及特点，生物柴油生产所涉及的水解反应、酯化反应、酯交换反应，物理法生物柴油的生产技术，化学法、酶法、工程微藻法生产生物柴油的原理及工艺。（四）考核要求生物柴油的概念及特点，生物柴油生产所涉及的水解反应、酯化反应、酯交换反应，物理法生物柴油的生产技术，化学法、酶法、工程微藻法生产生物柴油的原理及工艺。第九章沼气发酵（共3学时）（一）教学内容：第一节地球上甲烷的产生和分解循环知识点：地球上甲烷的循环过程，甲烷的产生和分解过程，甲烷的产生和分解量，甲烷引起的温室效应。第二节沼气发酵原理知识点：沼气的物理化学性质，微生物学原理，沼气产生的生理生化机理，沼气的发酵条件。第三节沼气工程技术知识点：沼气工程的发展现状，常见的沼气发酵工艺及装置，发酵工艺类型。第四节讨论与展望知识点：我国沼气工程的现状，新型沼气原料的挖掘，沼气高质化利用的探索。本章教学重点：地球上甲烷的循环过程，沼气的物理化学性质，微生物学原理，沼气产生的生理生化机理，沼气的发酵条件，常见的沼气发酵工艺及装置。本章教学难点：沼气的物理化学性质，微生物学原理，沼气产生的生理生化机理，沼气的发酵条件，常见的沼气发酵工艺及装置。（二）教学基本要求：1、基本知识、基本理论：了解沼气的理化性质，掌握沼气发酵的原理、工艺及装置，了解我国现有沼气的发展方向。2、能力、技能培养：学会运用沼气的生产原理设计沼