生物质能源转化原理与技术课程教学大纲

《生物质能源转化原理与技术》课程教学大纲课程名称：生物质能源转化原理与技术BiomassEnergyTransformationPrinciple课程编号：021060380课程性质：□必修选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程专业课程学时：总学时32，其中：理论28、实验4课程学分：2应开课学期：第七学期先修课程：任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介《生物质能源转化原理与技术》是新能源科学与工程专业学生的重要专业课。本课程全面介绍了生物质能源转化利用原理与技术，阐述了生物质能源的基础理论，介绍了各种工艺技术的能源转化机理和工艺原理，包括直接燃烧技术、厌氧过程与沼气技术、生物质压缩成型燃烧技术、生物质气化技术、燃料乙醇技术、热裂解技术、生物质制氢、城市生活垃圾处理技术和微生物燃料电池等，系统的阐述了生物质能源转化技术的原理、工艺、设备及其应用，理论与实践相结合。培养学生全面系统地分析问题和解决问题的综合能力以及创新思维能力。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：使学生掌握生物质能源转化利用相关知识，为学生今后从事新能源工程的设计、生产技术管理及科学研究奠定基础。课程目标1：掌握生物质能源基本特征、转化途径及基本原理；课程目标2：掌握生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用技术，了解我国在开发利用生物质能源所面临的的问题，以及国际上生物质能源发展趋势；课程目标3：掌握针对特定区域的用能需求，提出因地制宜的生物质能源利用方案，具有全面系统的分析问题和解决问题的综合能力。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下：课程目标毕业要求1．掌握生物质能源基本特征、转化途径及基本原理；毕业要求1：工程知识，能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决新能源勘查、开发与综合利用中的工程问题，具备工程科学思维和工程管理意识。2．掌握生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用技术，了解我国在开发利用生物质能源所面临的的问题，以及国际上生物质能源发展趋势；毕业要求4：研究，能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。3．掌握针对特定区域的用能需求，提出因地制宜的生物质能源利用方案，具有全面系统的分析问题和解决问题的综合能力。毕业要求5：使用现代工具，能够针对新能源勘查、开发及综合利用中的问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。三、课程教学的基本内容及教学安排课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.绪论知识点1.1：生物质能源的能源地位；知识点1.2：生物质能源的转化技术；知识点1.3：生物质能源发展状况与展望；2课程目标12.生物质能源与能源植物知识点2.1：生物质原料的类型、化学组成；知识点2.2：生物质资源的特点以及生物质燃料的热值；知识点2.3：生物质资源量估算方法；知识点2.4：我国生物质能源资源状况；2课程目标13.生物质直接燃烧技术知识点3.1：传统和现代燃烧技术的概述；知识点3.2：燃烧的基本过程和影响因素；知识点3.3：生物质燃烧原理以及燃烧特性；2课程目标24.厌氧过程与沼气技术知识点4.1：沼气的发酵原理；知识点4.2：沼气发酵的条件；知识点4.3：沼气发酵的工艺；知识点4.4：沼气工程的设计、运行和维护；44课程目标25.生物质压缩成型燃料技术知识点5.1：生物质成型技术原理与发展概况；知识点5.2：成物质成型工艺及流程；知识点5.3：生物质成型技术；知识点5.4：生物质成型的燃料特性；4课程目标26.生物质气化技术知识点6.1：生物质气化反应的发展过程；知识点6.2：生物质气化原理和反应动力学；知识点6.3：空气气化、氧气气化等气化过程；知识点6.4：固定床和流化床生物质气化器的形成和工作过程；知识点6.5：4课程目标27.生物质燃料乙醇技术知识点7.1：乙醇的性质和用途；知识点7.2：燃料乙醇的生产原理；知识点7.3：乙醇发酵工艺和生产方式；2课程目标28.生物质热裂解技术知识点8.1：国内外生物质热解反应研究现状；知识点8.2：生物炭化燃料制备技术工艺及产品应用；知识点8.3：生物质热解技术基本原理和过程；2课程目标29.生物质制氢与间接液化技术知识点9.1：氢能的基本性质和生产途径；知识点9.2：生物质制氢技术的原理和特点；知识点9.3：生物质制氢技术的发展状况和趋势；2课程目标210.城市有机垃圾资源知识点10.1：我国城市有机垃圾的基本特征；知识点10.2：垃圾处理和能源利用的途径；知识点10.3：生活垃圾处理技术；4课程目标3合计284（二）课堂实验/实践教学内容及要求序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1培养基的制备及厌氧菌群的培养培养基的制备及厌氧菌群的培养；2专业演示1必做课程目标1、22厌氧发酵液液相成分检测厌氧发酵液液相成分检测；2专业演示1必做课程目标1、2基本要求1．实验采用教师课堂操作、学生观看验证的实验方式；2．上机实验前，学生应认真预习有关的实验内容；3．学生完成实验后须撰写实验报告；注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系该课程是在完成了专业基础课及部分专业课的基础上开设的，先修课程为：《新能源科学与工程概论》、《新能源系统工程》、《新能源转化与利用》等。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材[1]袁振宏等.生物质能利用原理与技术[M].化学工业出版社,2016.（二）其他教学资源[1]陈汉平等.生物质能转化原理与技术[M].中国水利水电出版社,2018.[2]袁振宏等.生物质能利用原理与技术[M].化学工业出版社,2005.[3]李文哲.生物质能源工程[M].机械工业,2013.[4]姚向君等.生物质能自源清洁转化利用技术[M].化学工业出版社,2005.六、教学方法与学习建议授课方式：教学过程中采用多媒体课件的形式进行互动式教学，充分调动学生的主动性、积极性，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂。注重实用性。鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来与专业课相联系，注重理论知识的专业应用。通过课后布置适量思考题、练习题，引导学生自学，使学生深入理解基本原理和概念，提高分析和解决问题的能力。重点：掌握生物质能源基本特征、转化途径及基本原理；掌握生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用技术，了解我国在开发利用生物质能源所面临的的问题，以及国际上生物质能源发展趋势；难点：包括生物质能源基本特征、转化途径及基本原理、生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用技术。后续自主学习建议：储能技术的分类及应用、储能技术面临的现状及发展前景；储能技术在日常生活、交通运输、新能源生产和建筑节能中的应用及发展趋势等。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程成绩评定包括平时考核（平时到课率统计）、过程考核（随堂问答、课堂测验、课后作业和实验报告）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，终结性评价成绩占课程总成绩的60％。具体要求及评分方法如下：平时成绩：出勤成绩采用扣分制，每缺勤一次扣平时成绩1分，每迟到或早退一次扣平时成绩0.5分，无故旷课4次以上者取消本次课程成绩，占总成绩的10%。过程成绩：课堂测验、课后作业、实验报告要求学生必须独立完成，未按时提交课后作业、实验报告或有课后作业、实验报告抄袭（雷同）现象的，该次课后作业、实验报告成绩按零分计，占总成绩的30%。终结性评价：形式为开卷考试，其成绩占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．掌握生物质能源基本特征、转化途径及基本原理；1.绪论；2.生物质能源与能源植物；考核知识点：生物质能源的能源地位；生物质能源的转化技术；生物质能源发展状况与展望；生物质原料的类型、化学组成；生物质资源的特点以及生物质燃料的热值；生物质资源量估算方法；我国生物质能源资源状况；考核要求：要求学生了解生物质能源的能源地位、转化技术、开发利用现状以及生物质资源的特点以及生物质燃料的热值；掌握生物质资源量估算方法；我国生物质能源资源状况。2．掌握生物质资源、生物质前处理技术、生物质能源转化技术及多元化利用技术，了解我国在开发利用生物质能源所面临的的问题，以及国际上生物质能源发展趋势；3.生物质直接燃烧技术4.厌氧过程与沼气技术5.生物质压缩成型燃料技术6.生物质气化技术7.生物质燃料乙醇技术8.生物质热裂解技术9.生物质制氢与间接液化技术考核知识点：生物质燃烧原理以及燃烧特性；沼气的发酵原理以及工艺，沼气工程的设计、运行和维护；成物质成型工艺及流程；生物质气化反应的发展过程；生物质气化原理和反应动力学；空气气化、氧气气化等气化过程；生物乙醇发酵原理、工艺和生产方式；；生物炭化燃料制备技术工艺及产品应用；生物质热解技术基本原理和过程；生物质制氢技术的原理和特点；考核要求：要求学生