Energies：生物能源精选文章合集 MDPI 编辑荐读

  期刊从生物能源专题 (Bio-Energy Section) 精选5篇发表于20192020年的高引文章，其涵盖的主题有生物质燃烧发电过程、生物乙醇生产的基本工艺的优化、生物催化剂的性能评估、共水热碳化工艺的经济可行性以及未来农业沼气的发展愿景研究，希望能给相关领域的读者带来有价值的参考。

  循环流化床 (CFB) 锅炉是生物质燃烧发电的主流技术，CFB的高烟气流速和相比来说较低的燃烧温度使得沉积过程不同于炉排炉的沉积过程，其生物质灰分的动态沉积过程要进一步研究，尤其是在工业循环流化床锅炉的应用中。来自浙江大学的骆仲泱教授及其团队使用温度控制的灰分沉积探针对12 MW CFB内的沉积物进行采样，研究了多个样品在不同时间的沉积过程并观察沉积物的微观形态和化学组成的变化。分析表明，沉积过程可分为三个阶段: (1) 初始阶段主要是热泳沉积，是温度梯度作用于烟气中小于2 m的颗粒的过程；(2) 第二阶段是碱金属的冷凝，KOH在沉积物中取代了KCl，然后与SO2, O2和H2O反应生成K2SO4；(3) 第三阶段中沉积物外层温度的升高明显降低了KOH的凝结速率，同时沉积物粗糙的表面允许更多的钙盐在飞灰中通过惯性冲击沉积。沉积物表面的元素组成呈现出K减少、Ca增加的趋势。

  为了提高生物乙醇的生产效率，需要使用先进的工艺从固态发酵原料中提取乙醇。来自清华大学的李十中老师及其团队针对固体生物质无流动性的特点，以发酵了的甜高粱渣 (FSSB) 为原料，设计了一种具有旋转挡板结构和卸料系统的连续固态蒸馏 (CSSD) 塔，进行了分批固态蒸馏 (SSD) 实验来设计连续固态蒸馏塔的参数。本研究首次建立了SSD的传热传质模型，并在放大的CSSD蒸馏塔上获得了最佳的装载高度和蒸汽流量参数，适用于大规模工业生物乙醇或蒸馏酒的生产，提高了传统间歇蒸馏的生产效率。

  利用从被重金属污染的麻风树根中获得的生物催化剂在残留甘油中生产含氧燃料添加剂

  本研究评估了两种在550 C下由重金属污染的麻风树（Jatropha curcas L.）根热解得到的非均相生物催化剂在纯化残留甘油的酯化过程中的性能。为此，首先对废油制备生物柴油的副产物甘油来优化，用H3PO4或H2SO4除去非甘油有机物，然后用乙醇或丙醇萃取得到高纯度的甘油。随后，将乙酸或乙酸酐与甘油以9:1的摩尔比，并使用Amberlyst-15催化剂，测定纯化的甘油和市售USP甘油的酯化率。根据结果得出，在合适的条件下，几乎两种甘油都可获得100％的产率和对三乙酰甘油的选择性。最后，作者也对两种非均相生物催化剂的性能和重复利用进行了分析。

  共水热碳化 (Co-HTC) 是一种热化学过程，在此过程中，煤和生物质在次临界水中同时处理，产生了富含碳的块状均质碳氢化合物和具有燃烧特性的疏水性固体燃料 (如煤)。本研究的最大的目的是在考虑整个工厂寿命期间的资本成本、总体运营和维护成本、热集成以减少能源成本并改善整体工厂设计的亲提条件下，评估煤与芒草的Co-HTC技术经济可行性。Co-HTC Hydrochar的盈亏平衡售价为每吨117美元，110 兆瓦。敏感性分析表明，对于产能更高的工厂，这种收支平衡的售价可能低至每吨106美元。除工厂规模外，固体燃料的价格对原料成本和水煤焦油产量也很敏感。

  经过近20年的补贴和以能源作物为导向的发展，德国的农业沼气生产正处在十字路口，当前需要应对根本性的挑战。在本综述中，研究者勾勒了一个未来的农业沼气厂的愿景，它是循环生物经济的一个组成部分，主要以残留物为基础。它在原料、沼气池操作、微生物群落和沼气产量方面具有灵活性；它采用模块化设计方式，操作基于知识、信息驱动和高度自动化。它将与化石能源和其它可再次生产的能源竞争，对农民和工厂经营者有利，对国民经济亦有利。本文讨论分析了实现这些目标所需要的进行的研究。

  主要关注能源动力工程研究相关所有的领域的最新研究成果、工程技术开发以及能源政策经济管理。

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