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以能源草为原料制备生物燃料具有广阔的市场前景，对解决日益紧迫的能源短缺具有极其重要的意义，生物燃料制备过程中物质与能源的有效转化倍受关注。本文基于生物燃料制备工艺和物质流分析方法，对能源草制备气、液、固三种形态生物燃料进行了系统的试验研究，建立了对应的物质流分析模型，分析了生物燃料制备过程的原料总物质量、元素碳和氮以及能量的流向分布，为能源草资源全组分高效能源化利用奠定基础。 以杂交狼尾草为原料研究能源草制备气、液、固生物燃料的过程。中温厌氧发酵制备生物燃气过程中，累积产气率为242.33～327.02mL·gVS-1，CH4平均含量为58.49％～61.46％，其中青贮原料(C/N=137)发酵获得最佳产气效果。同步糖化发酵制备纤维素乙醇过程中，发酵液中乙醇最高浓度为15.54～23.27g·L-1，预处理渣的乙醇得率为54.74％～81.19％，原料产乙醇率为72.26～108.20mg·gVS-1，其中酿酒酵母的不等温同步糖化发酵过程获得最佳产醇效果。常温液压成型制备成型燃料过程中，最佳成型条件为原料含水率11％、粉碎程度1 mm和成型压力12kN。 基于生物燃料制备过程的实验研究，建立了实验室规模的能源草制备生物燃料过程的物质流模型，分析了生物燃料制备过程物质和能量的流向分布。生物燃气制备过程中，能源草原料约42.1％降解转化为生物燃气，碳流入生物燃气、发酵液和发酵渣的比例分别为33.1％、8.0％和58.9％，氮流入剩余物发酵液和发酵渣的比例分别为69.4％和30.7％，能量流入生物燃气、发酵液和发酵渣的比例分别为33.1％、5.6％和61.3％。纤维素乙醇制备过程中，能源草原料约7.58％物质发酵转化为乙醇，碳元素流入纤维素乙醇、二氧化碳、预处理液、发酵液和发酵渣的比例分别为10.4％、36.0％、5.2％、16.5％和32.0％，氮元素流入预处理液、发酵液和发酵渣的比例分别为31.8％、34.9％和33.3％，能量流入纤维素乙醇、预处理液和发酵渣中分别占15.0％、50.3％和34.8％。成型燃料制备过程中没有涉及添加剂和剩余物，能源草原料基本上都转化到成型燃料中。 基于实验室规模的能源草制备生物燃料过程的物质流分析，从提高资源与能源利用效率和保护环境的角度，结合工程上气、液、固三种形态生物燃料生产的工艺流程，建立一套气-液-固生物燃料联产过程的物质流模型:纤维素乙醇生产过程的剩余物作为生产生物燃气的C/N调节剂或原料，生物燃气生产过程的剩余固体物因木质素含量高而作为生产成型燃料的粘合添加剂或原料，从而提高原料的转化利用率和生物燃料的质量。物质流分析可为能源草资源能源化利用的工程建设和工艺优化提供决策支持服务。