生物质与能源工程复习题.doc

第一章 绪论 思考题1 生物质、生物质能的概念2 生物质的种类和资源3 生物质能转换技术有哪些类型？第二章_生物质能资源与能源植物_思考题1 生物质能资源有何特点(1)可再生 (2)普遍、易取(3)可储存和运输(4)挥发组分高，炭活性高，易燃(5)环保(6)是能量密度较低的低品位能源.2 生物质化学组成的主要成分有哪些？(1)纤维素 (2)半纤维素 (3)木质素(4)淀粉(5)蛋白质 (6)其他有机成分(有机物)(7)其他无机成分(无机物) 3 生物质的元素分析成分有哪些？ C H O N S P K 灰分等4 生物质组成成分的工业分析成分有那些？ 水分 挥发分 灰分 固定碳 5 生物质的物理特性和热性质主要包括： 粒度，形状和粒度分布密度和堆积密度摩擦和流动特性角比热容导热性6 能源植物 能源植物通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或产油的植物，可供厌氧发酵用的藻类和其他植物等。能源植物中的化学能是来源于太阳能取之不尽，用之不绝。能源植物含硫量低，作为能源消费时，不会产生大量的S02等污染气体，可明显减少酸雨发生的可能，并且释放的C02又可以被生长的能源植物重新吸收，实现CO2的零排放。按植物中所含主要生物质的化学类别来分类，主要包括： (1)糖类能源植物 主要生产糖类原料，可直接用于发酵法生产燃料乙醇，如甘蔗、甜高粱、甜菜等。 (2)淀粉类能源植物 主要生产淀粉类原料，经水解后可用于发酵法生产燃料乙醇，如木薯、玉米、甘薯等。 (3)纤维素类等能源植物 经水解后可用于发酵法生产燃料乙醇，也可利用其他技术获得气体、液体或固体燃料，如速生林木和芒草等。 (4)油料能源植物 提取油脂后生产生物柴油，如油菜、向日葵、棕榈、花生等。 (5)烃类能源植物 提取含烃汁液，可产生接近石油成分的燃料，如续随子、绿玉树、银胶菊、西谷椰子和西蒙得木等。第三章 生物质直接燃烧技术 思考题1 生物质的元素分析成分有哪些？生物质的组成成分如何表示？2 高位发热值与低位发热值的区别？3固体燃料的燃烧按燃烧特征常分为哪几类？4 生物质的燃烧包括哪几个过程？5 燃烧的三要素是什么？影响燃烧速度的主要要因素有哪些？第四章 生物质压缩成型技术 思考题1 压缩成型材料成型物内部的黏合力类型和黏合方式分成哪5类？2 简述生物质压缩成型过程的黏结作用3 严肃哦过程的影响因素有哪些？4 生物质压缩成型的工艺有哪些？第五章 生物质炭化活化技术 思考题第一节：木材热解及其产物的形成过程1.简述木材干馏四个阶段的温度范围与特征。2.木材热解时，CH3COOH、CH3OH、醛类、水分等热解产物是如何形成的。3.按存在形态分，木材热解的产物有哪些？各有什么主要用途、4.木材的三大组分热解的温度范围，最激烈的热解温度，热解特征如何？第二节：木材热解条件对热解过程的影响1.炭化的最终温度、升温速度和木材含水率等对热解的影响如何？2.木材附加H3PO4.ZnCl2热解时，产物得率等与一般热解有何不同？第三节：木材热解工艺1.木材和果壳炭化的原理？2.木材热解、木材干馏、烧炭。木材气化的定义。3.木材气化时有哪些主要反应？木材气化时炭化过程有何特点？第四节：活性炭的结构与性质1.活性炭的堆积密度、颗粒密度、真密度的含义？如何测定？2.什么是活性炭的比孔容积？孔隙率？它们与密度的关系如何？如何计算？3.活性炭的孔隙如何分类？各有何作用？4.活性炭的元素组成？表面氧化物分类及特征？活性炭有有机官能团？5.活性炭的基本微晶结构有哪两种类型？6.活性炭吸附的类型？各型吸附的作用力是什么？两种类型的吸附有何差异？7.活性炭吸附时，积分吸附热和微分吸附热的定义？如何用方程QRT2求微分吸附热？8.BET理论的内容是什么？如何用BET方程式计算吸附剂的比表面积？9.活性炭吸附剂有哪些特征？影响活性炭在气相、液相中吸附的主要因素有哪些？10.用开尔文方程式ln=cos讨论活性炭吸附蒸汽时是先从小孔再到大孔隙吸附的？第五节：气体活化法生产活性炭1.在气体活化过程中，活性炭的孔隙结构是如何形成的？2.气体活化剂有哪些种类？各种气体活化剂在活化过程中的反应？有什么特点？3.气体活化法生产活性炭有哪些原料、工艺、设备？4.生产成型颗粒炭常用的粘结剂有哪些？对它们有哪些要求？5.多管炉、鞍式炉、回转炉各适用于什么场合？各种炉在正常操作时炉内为正压还是负压？压力为什么不能过大或过小？炉内物料与活化剂的相对流向如何？炉内物料的受热方式？正常操作时是否需外加热量？为什么？多管炉、鞍式炉在生产中对原料有哪些要求？6.气体活化法生产成型颗粒炭的工艺步骤有哪些？各起什么作用？7.多管炉、鞍式炉、回转炉各有什么优缺点？第六节：化学活化法生产活性炭1.ZnCl2在木屑制炭过程中活化起哪些作用？ 2. ZnCl2法生产活性炭过程中有哪些主要因素影响活性炭的质量，各因素是怎样影响的？3. ZnCl2法生产粉状炭有工序？各工序的作用？可采取哪些环保措施？4.什么是锌屑比、料液比？怎样控制锌屑比？5. ZnCl2法生产活性炭的优缺点？该法对原料有要求？6. ZnCl2法生产活性炭时，降低“锌耗”的产关键是什么？长期回收的ZnCl2溶液为什么出现“假波美”现象？如何处理？7.H3PO4活化法时，产品质量的影响因素有哪些？与ZnCl2法比较，H3PO4法有何优点？第七节：活性炭的应用与再生1.活性炭应用在哪些方面？你认为在我国活性炭在方面的应用前景看好？2.什么是活性炭的再生？再生的原理、方法有哪些？再生效果如何评价？第六章 生物质气化技术 思考题1 气化技术的概念与分类？各种气化技术的含义和优缺点？答：气化，是指将固体或液体燃料转化为气体燃料的热化学过程。生物质气化就是利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂，将固体燃料中的碳氧化生成可燃气体的过程。气化技术按气化剂分类：不使用气化剂只有干馏气化过程，它是在完全无氧或提供有限氧的情况下进行的生物质气化，干馏气化生成气的热值为15MJ/M3 左右，属于中热值气体，既可作燃气，也用作化工合成气的原料。使用气化剂的有空气气化，氧气气化，水蒸气气化，氢气气化，复合气气化。空气气化：与生物质中的可燃组分发生不完全氧化反应，放出热量为气化反应提供所需的热量，它是最简单，最经济，也是最容易实现的一种气化，气体热值大约只有5 MJ/M3，属于低热值气体，作燃气时输送效率较低，作化工合成气原料使用时需要在处理。氧气气化：与空气氧化差不多，没有氮气稀释气化剂，热效率提高，热值为1215MJ/M3,属于中热值气体，可做燃气，也用作化工合成气的原料。水蒸气气化：水蒸气在高温下与生物质发生反应，它不仅包括水蒸气和碳的还原反应，也包括CO与水蒸气的变换反应和甲烷化反应等，它常与氧气（或富氧空气）气化联合采用，由于氢气和烷烃含量较高，故生成气热值可达11-19 J/M3，属于中热值气体，可做燃气，也用作化工合成气的原料。氢气气化：氢气同炽热的碳和水蒸气发生反应生成大量甲烷的过程，其生成气热值高达22-26 MJ/M3，属于高热值气体，不过反应条件苛刻，不常采用。复合气气化是指同时或交替使用两种或两种以上气化剂对生物质进行气化，理论上讲，氧气-水蒸气气化比单用空气或水蒸气气化都优越：一方面，它是自供热系统，不需要复杂昂贵的外供热源；另一方面，气化所需的一部分氧气可由水蒸气裂解来提供，减少了外供氧气消耗量，并生成更多的氢气及碳氢化合物，特别是在催化剂作用的条件下，CO与生成CH4，降低了气体中的CO含量，使得该气体燃料适用城乡居民的生活燃气。气化技术按设备运行方式分类：固定床气化炉：最大优点是制造简便，成本低，运动部件少，热效率高和操作简单等，主要缺点是气化过程难于控制，物料在炉内容易搭桥并形成空腔，因此其气化强度和单机气化能力相对较低。它进一步可分为下吸式气化炉，上吸式，横吸式和开心式几种。流化床气化炉：与固化床气化流化床气化炉相比，其优点主要有：由于生物质物料粒度较细和剧烈的气固混合流动，床层内传热，传热效果好，因而气化效率较高；操作范围较宽，可在较大范围内调节流化床气化能力，而气化效果及效率不会明显降低；灰分熔融结渣的可能性大大降低。主要缺点有：产出的气体显热损失较大；产出的气体固体带出物较多；启动和控制较为复杂；对于鼓泡床气化，最好在床内添加热容量较大的惰性热载体，否则气化效率和气化强度都难以令人满意。按结构可分为单流化床气化炉，循环流化床气化炉，双流化床气化炉。旋转床式气化炉：可以有效地防止原料在内部撘桥和空洞，并有较高的热效率，但操作难度大，成本高，衬里容易磨损，密封难及反应条件难以控制等，现已不常用。2 简述生物质气化的基本原理3 如何研究生物质气化的反应动力学？4影响生物质气化的影响因素有哪些？如何影响？5 了解生物质气化的物料和能量衡算。6生物质气化燃气中的焦油有哪些特点和危害？如何去除？7 生物质气化气体有哪些特性？有哪些应用？8 你认为生物质气化的前景如何？哪些原料适于气化？第七章 生物质热裂解机理及工艺 思考题1 概念生物质热解生物质热解液化热分析、热重法、差热分析、差示扫描量热法2 试分别从生物质组成成分、物质和能量传递、反应进程、线性分子链分解四个角度分析生物质热裂解机理。3 如何研究生物质热裂解反应动力学？4根据工艺操作条件，生物质热裂解可分为哪几种类型?影响生物质热裂解过程及产物组成的因素有哪些，如何影响？5 简述生物质热裂解液化技术的工艺流程。有哪些类型生物质热裂解液化反应器？目前生物质热裂解液化生产液体燃料的研究主要集中在哪些方面？6 了解旋转锥反应器、流化床反应器生物质闪速热裂解液化装置。简述这两个装置中生物质热裂解液化的工艺过程。7生物油有哪些典型特性？生物油精致的方法有哪些？生物油有哪些应用？8 你认为生物油的发展前景怎样？第八章 生物质快速热裂解液化技术 思考题1 热重仪分析的生物质热解特性为什么不能用于研究快速热裂解技术？2 研究生物质快速热解动力学的小型装置有哪些？各有何特点？3 了解生物质热裂解过程中的物料衡算和能量衡算。第十一章 生物柴油 思考题1 生物柴油的概念，与生物油、烷基柴油等的区别。2 生物柴油的生产工艺有哪些？有何区别？3 生物柴油有何优缺点？4 生