生物質能源轉化原理與技術課程教學大綱

《生物質能源轉化原理與技術》課程教學大綱課程名稱：生物質能源轉化原理與技術BiomassEnergyTransformationPrinciple課程編號：021060380課程性質：□必修選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：新能源科學與工程專業(yè)課程學時：總學時32，其中：理論28、實驗4課程學分：2應開課學期：第七學期先修課程：任課學院、系部：能源科學與工程學院新能源科學與工程系一、課程簡介《生物質能源轉化原理與技術》是新能源科學與工程專業(yè)學生的重要專業(yè)課。本課程全面介紹了生物質能源轉化利用原理與技術，闡述了生物質能源的基礎理論，介紹了各種工藝技術的能源轉化機理和工藝原理，包括直接燃燒技術、厭氧過程與沼氣技術、生物質壓縮成型燃燒技術、生物質氣化技術、燃料乙醇技術、熱裂解技術、生物質制氫、城市生活垃圾處理技術和微生物燃料電池等，系統(tǒng)的闡述了生物質能源轉化技術的原理、工藝、設備及其應用，理論與實踐相結合。培養(yǎng)學生全面系統(tǒng)地分析問題和解決問題的綜合能力以及創(chuàng)新思維能力。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關系（一）課程目標課程總目標：使學生掌握生物質能源轉化利用相關知識，為學生今后從事新能源工程的設計、生產技術管理及科學研究奠定基礎。課程目標1：掌握生物質能源基本特征、轉化途徑及基本原理；課程目標2：掌握生物質資源、生物質前處理技術、生物質能源轉化技術及多元化利用技術，了解我國在開發(fā)利用生物質能源所面臨的的問題，以及國際上生物質能源發(fā)展趨勢；課程目標3：掌握針對特定區(qū)域的用能需求，提出因地制宜的生物質能源利用方案，具有全面系統(tǒng)的分析問題和解決問題的綜合能力。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下：課程目標畢業(yè)要求1．掌握生物質能源基本特征、轉化途徑及基本原理；畢業(yè)要求1：工程知識，能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學思維和工程管理意識。2．掌握生物質資源、生物質前處理技術、生物質能源轉化技術及多元化利用技術，了解我國在開發(fā)利用生物質能源所面臨的的問題，以及國際上生物質能源發(fā)展趨勢；畢業(yè)要求4：研究，能夠基于科學原理與方法，結合具體生產實踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術問題。能夠正確認識行業(yè)發(fā)展現狀和趨勢，具備文獻信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關鍵理論問題和技術難題，善于利用文獻資料及團隊技能開展初步科學研究與技術攻關。3．掌握針對特定區(qū)域的用能需求，提出因地制宜的生物質能源利用方案，具有全面系統(tǒng)的分析問題和解決問題的綜合能力。畢業(yè)要求5：使用現代工具，能夠針對新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，并掌握文獻檢索、資料查詢及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法。三、課程教學的基本內容及教學安排課程教學的內容及學時安排知識單元知識點學時數課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：生物質能源的能源地位；知識點1.2：生物質能源的轉化技術；知識點1.3：生物質能源發(fā)展狀況與展望；2課程目標12.生物質能源與能源植物知識點2.1：生物質原料的類型、化學組成；知識點2.2：生物質資源的特點以及生物質燃料的熱值；知識點2.3：生物質資源量估算方法；知識點2.4：我國生物質能源資源狀況；2課程目標13.生物質直接燃燒技術知識點3.1：傳統(tǒng)和現代燃燒技術的概述；知識點3.2：燃燒的基本過程和影響因素；知識點3.3：生物質燃燒原理以及燃燒特性；2課程目標24.厭氧過程與沼氣技術知識點4.1：沼氣的發(fā)酵原理；知識點4.2：沼氣發(fā)酵的條件；知識點4.3：沼氣發(fā)酵的工藝；知識點4.4：沼氣工程的設計、運行和維護；44課程目標25.生物質壓縮成型燃料技術知識點5.1：生物質成型技術原理與發(fā)展概況；知識點5.2：成物質成型工藝及流程；知識點5.3：生物質成型技術；知識點5.4：生物質成型的燃料特性；4課程目標26.生物質氣化技術知識點6.1：生物質氣化反應的發(fā)展過程；知識點6.2：生物質氣化原理和反應動力學；知識點6.3：空氣氣化、氧氣氣化等氣化過程；知識點6.4：固定床和流化床生物質氣化器的形成和工作過程；知識點6.5：4課程目標27.生物質燃料乙醇技術知識點7.1：乙醇的性質和用途；知識點7.2：燃料乙醇的生產原理；知識點7.3：乙醇發(fā)酵工藝和生產方式；2課程目標28.生物質熱裂解技術知識點8.1：國內外生物質熱解反應研究現狀；知識點8.2：生物炭化燃料制備技術工藝及產品應用；知識點8.3：生物質熱解技術基本原理和過程；2課程目標29.生物質制氫與間接液化技術知識點9.1：氫能的基本性質和生產途徑；知識點9.2：生物質制氫技術的原理和特點；知識點9.3：生物質制氫技術的發(fā)展狀況和趨勢；2課程目標210.城市有機垃圾資源知識點10.1：我國城市有機垃圾的基本特征；知識點10.2：垃圾處理和能源利用的途徑；知識點10.3：生活垃圾處理技術；4課程目標3合計284（二）課堂實驗/實踐教學內容及要求序號項目名稱內容、要求學時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數必做/選做課程目標1培養(yǎng)基的制備及厭氧菌群的培養(yǎng)培養(yǎng)基的制備及厭氧菌群的培養(yǎng)；2專業(yè)演示1必做課程目標1、22厭氧發(fā)酵液液相成分檢測厭氧發(fā)酵液液相成分檢測；2專業(yè)演示1必做課程目標1、2基本要求1．實驗采用教師課堂操作、學生觀看驗證的實驗方式；2．上機實驗前，學生應認真預習有關的實驗內容；3．學生完成實驗后須撰寫實驗報告；注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯系該課程是在完成了專業(yè)基礎課及部分專業(yè)課的基礎上開設的，先修課程為：《新能源科學與工程概論》、《新能源系統(tǒng)工程》、《新能源轉化與利用》等。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材[1]袁振宏等.生物質能利用原理與技術[M].化學工業(yè)出版社,2016.（二）其他教學資源[1]陳漢平等.生物質能轉化原理與技術[M].中國水利水電出版社,2018.[2]袁振宏等.生物質能利用原理與技術[M].化學工業(yè)出版社,2005.[3]李文哲.生物質能源工程[M].機械工業(yè),2013.[4]姚向君等.生物質能自源清潔轉化利用技術[M].化學工業(yè)出版社,2005.六、教學方法與學習建議授課方式：教學過程中采用多媒體課件的形式進行互動式教學，充分調動學生的主動性、積極性，使課堂成為積極互動的、高質高效的課堂。注重實用性。鼓勵學生通過閱讀參考文獻、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯系，注重理論知識的專業(yè)應用。通過課后布置適量思考題、練習題，引導學生自學，使學生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點：掌握生物質能源基本特征、轉化途徑及基本原理；掌握生物質資源、生物質前處理技術、生物質能源轉化技術及多元化利用技術，了解我國在開發(fā)利用生物質能源所面臨的的問題，以及國際上生物質能源發(fā)展趨勢；難點：包括生物質能源基本特征、轉化途徑及基本原理、生物質資源、生物質前處理技術、生物質能源轉化技術及多元化利用技術。后續(xù)自主學習建議：儲能技術的分類及應用、儲能技術面臨的現狀及發(fā)展前景；儲能技術在日常生活、交通運輸、新能源生產和建筑節(jié)能中的應用及發(fā)展趨勢等。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（平時到課率統(tǒng)計）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)和實驗報告）和終結性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗、課后作業(yè)、實驗報告要求學生必須獨立完成，未按時提交課后作業(yè)、實驗報告或有課后作業(yè)、實驗報告抄襲（雷同）現象的，該次課后作業(yè)、實驗報告成績按零分計，占總成績的30%。終結性評價：形式為開卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標與考核內容的關系課程具體目標與知識單元和考試內容的關系如下：課程目標知識單元考試內容1．掌握生物質能源基本特征、轉化途徑及基本原理；1.緒論；2.生物質能源與能源植物；考核知識點：生物質能源的能源地位；生物質能源的轉化技術；生物質能源發(fā)展狀況與展望；生物質原料的類型、化學組成；生物質資源的特點以及生物質燃料的熱值；生物質資源量估算方法；我國生物質能源資源狀況；考核要求：要求學生了解生物質能源的能源地位、轉化技術、開發(fā)利用現狀以及生物質資源的特點以及生物質燃料的熱值；掌握生物質資源量估算方法；我國生物質能源資源狀況。2．掌握生物質資源、生物質前處理技術、生物質能源轉化技術及多元化利用技術，了解我國在開發(fā)利用生物質能源所面臨的的問題，以及國際上生物質能源發(fā)展趨勢；3.生物質直接燃燒技術4.厭氧過程與沼氣技術5.生物質壓縮成型燃料技術6.生物質氣化技術7.生物質燃料乙醇技術8.生物質熱裂解技術9.生物質制氫與間接液化技術考核知識點：生物質燃燒原理以及燃燒特性；沼氣的發(fā)酵原理以及工藝，沼氣工程的設計、運行和維護；成物質成型工藝及流程；生物質氣化反應的發(fā)展過程；生物質氣化原理和反應動力學；空氣氣化、氧氣氣化等氣化過程；生物乙醇發(fā)酵原理、工藝和生產方式；；生物炭化燃料制備技術工藝及產品應用；生物質熱解技術基本原理和過程；生物質制氫技術的原理和特點；考核要求：要求學生