第4章 生物质热解技术

生物质压缩成型技术1 压缩成型原理生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。

木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。

木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。

在冷却以后强度增加，成为成型燃料。

压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。

对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。

当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。

这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。

2 压缩成型生产工艺压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。

生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料主要操作步骤如下：（1）干燥生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。

如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。

（2）粉碎木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。

而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。

（3）调湿加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。

（4）成型生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。

生物质热解技术按温度，升温速率，固定停留时间（反应时间）和颗粒大小等实验条件可将热解分为炭化（慢热解），快速热解和气化。

由于液体产物的诸多优点和随之而来的人们对其研究兴趣的日益高涨，对液体产物收率相对较高的快速热解技术的研究和应用越来越受到人们的重视。

快速热解过程在几秒或更短的时间内完成。

所以，化学反应，传热传质以及相变现象都起重要作用。

关键问题是使生物质颗粒只在极短的时间内处于较低温度（此种低温利于生成焦炭），然后一直处于热解过程最优温度。

要达到此目的的一种方法是使用小生物质颗粒（应用于流化床反应器），另一种方法是通过热源直接与生物质颗粒表面接触达到快速传热（这一方法应用于生物质烧蚀热解技术中）。

由众多实验研究得知，较低的加热温度和较长气体停留时间会有利于炭的生成，高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量，中温和短停留时间对液体产物增加最有利。

秸秆发电商品化前景分析解决浪费性生物质能资源的唯一出路在于商品化。

生物质能秸秆发电技术，不仅为农村提供更多电力，更有意义的是将使生物质能资源的商品化成为可能，一方面农民可通过出售秸秆获得更多的收入；另一方面过去农村使用直接燃烧秸秆的方式进行炊事，要为秸秆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间和劳力。

如果能使用秸秆发电，农村使用更多的商品能源，农民将获得更多的时间从事生产性劳动，以尽早脱贫致富。

因此，将秸秆发电进行能源方式转化，是一件利国利民的好事。

1 生物质能秸秆发电的工艺流程农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。

在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev，5Mw)。

此后，BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。

1.1 秸秆的处理、输送和燃烧发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。

生物质热解气化原理与技术生物质热解气化是一种将生物质转化为可用气体燃料的技术。

生物质是指植物和动物的有机物质，如木材、农作物废弃物、动物粪便等。

热解气化是将生物质加热至高温，并在缺氧或氧气限制条件下进行分解，生成可燃气体和固体残渣的过程。

生物质热解气化的原理是通过热解和气化两个过程将生物质转化为气体燃料。

首先，生物质在高温下进行热解，热解过程中生物质的有机物质被分解为气体、液体和固体。

其中，气体主要是一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。

液体主要是烃类物质，如醇类、酮类、醚类等。

固体残渣是热解过程中不能分解的物质，主要是炭质物质。

然后，热解产物在气化过程中被进一步转化为可用气体燃料。

气化是在缺氧或氧气限制条件下进行的，通过气化反应将热解产物中的固体炭质物质转化为一氧化碳和氢气。

气化过程中，氧气与炭质物质反应生成一氧化碳，同时一氧化碳与水蒸气反应生成氢气。

生物质热解气化技术具有以下几个优势。

首先，生物质是一种可再生能源，与化石燃料相比具有更低的碳排放。

生物质热解气化能够有效利用生物质资源，减少对化石燃料的依赖。

其次，生物质热解气化可以将生物质转化为多种气体燃料，具有较高的灵活性。

不同类型的生物质可以产生不同成分的气体燃料，可以根据需求进行选择和调整。

再次，生物质热解气化可以利用生物质的多级能量，通过热解气化过程可以同时产生气体、液体和固体燃料。

气体燃料可以直接用于燃烧或发电，液体燃料可以用于替代石油燃料，固体残渣可以用作肥料或再生能源的原料。

生物质热解气化技术的应用具有广泛的前景。

首先，生物质热解气化可以用于生物质能源的开发利用。

生物质能源是一种清洁、可再生的能源，可以用于代替传统的化石能源，减少对环境的污染。

其次，生物质热解气化可以用于生物质废弃物的处理。

农作物废弃物、木材废料等生物质废弃物在经过热解气化处理后可以转化为有用的气体燃料，同时还可以减少废弃物对环境的影响。

生物质热裂解技术概述摘要：生物质在慢速热裂解的情形下以得到炭为目的的炭化是一种有几千年历史的工艺，由于化工和能源等领域中新型反应工艺的不断开发，人们发现通过改变热裂解过程的温度、加热速率及停留时间等因素，可分别有效地最大化气体和液体产物产量，并且对所得产物进行相应的改性及优化后可用作其他多种用途。

本文简单介绍了生物质热裂解技术发展，对生物质热裂解技术的裂解机理、影响因素，以及生物质热裂解过程及产物组成因素进行概述。

关键词：生物质；热裂解；温度；升温速率前言：生物质通常是木材、竹材、灌木、野草、秸秆等植物纤维来源的天然有机材料（也包括甲壳素等动物来源的天然有机材料）的统称，其主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素，此外尚含有少量品种繁多的其它有机和无机物质。

通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，是一种对环境友好的可以替代化石能源的可再生的能源,可以有效减少有害气体及烟尘排放量和温室气体增加量,维系全球平衡,提高环境质量;较之其他新能源(如太阳能、风能、地热能及潮汐能等)生物质能源的开发转化技术较容易实现,既可利用生物质能的热能效应又可将简单的热效应充分转化为化学能、电能等高品位能源。

生物质热裂解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸汽等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到500℃，通过热化学反应将物质大分子物质分解成较小分子的燃料物质的热化学转化技术方法，是目前国内外非常关注的新能源生产技术。

1 生物质热裂解技术简介及工艺类型生物质热裂解是指生物质在完全缺氧或有限氧提供条件下利用热能切断生物质大分子中碳氢化合物的化学键，使之转化为小分子物质的热降解，这种热解过程最终生成液体生物油、可燃气体和固体生物质炭三种，产物的比例根据不同的热裂解工艺和反应条件而发生变化。

生物热裂解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度地将生物质能量转化为能源产品，是生物质能利用技术的主要方法之一，且越来越得到重视，这是因为：○1热解技术对于原料的种类没有严格要求，城市固体废弃物（MSW），农业、林业废物都能气化。

生物质快速热解技术摘要：生物质能源是可再生能源的重要组成部分，有丰富的资源和低污染的特点，它的开发与利用已成为2l世纪研究的重要课题。

本文概述了生物质转化利用的方法，并重点阐述了生物质热化学转化法中的快速热解技术，同时综述了国内外快速热解反应器的现状，以度其产物——生物油的收集与特征分析，并提出了我国在快速热解研究方面应采取的有关措施。

生物质是地球上绿色植物通过光合作用获得的各种有机物质，它是以化学方式储存太阳能，也是以可再生形式储存在生物圈的碳。

主要包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源作物、城市垃圾、有机废水和人、畜粪便等。

据统计，世界每年生物质产量约l460亿吨，其中农村每年的生物质产量就有300亿吨，而生物质的利用却仅占世界能源消耗总量的l4％，发达国家占3％，发展中国家占35％，是继石油、煤炭、天然气等化石能源之后，当今全球第四大能源。

但随着化石能源利用中产生诸如“酸雨”、“温室效应”等环境问题的日益突出，以及化石燃料本身可开采量的逐渐减少，生物质能源凭借其是一种环境友好型能源，及其利用中较低的SO、NO产出和CO净排放量为零等优点，引起了越来越多人的关注。

不言而喻，生物质能源将是未来可持续发展能源体系的重要组成部分，无论是从环境，还是从资源方面考虑，研究生物质能源的转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。

1生物质转化利用方法1.1生物法或称为微生物法生物质(主要是农作物秸秆、粪便、有机废水等)在厌氧条件下发酵制得沼气，主要成分是甲烷；糖类、淀粉类原料水解发酵制取酒精。

1.2化学处理法生物质中的半纤维素在酸l生条件下加热水解获得重要的化工原料糠醛；利用稻壳生产白炭黑等。

1.3热化学转化法1.3.1热解生物质在隔绝或少量氧气的条件下，热解反应获得气体、固体、液体3类产品。

近几十年来国外研究开发了快速热解技术，即生物质瞬间热解制取液体燃料油，其得率高达70％以上，是一种很有开发前景的生物质应用技术。

生物质热解原理与技术生物质热解是将生物质原料在高温、无氧或低氧气氛下加热分解的过程，其产物可以用于能源、化工等领域。

生物质热解技术被认为是一种可持续的能源生产方式，因为它可以利用可再生的生物质原料，减少对化石燃料的依赖，同时减少环境污染。

生物质热解的原理是利用热能将生物质原料中的有机物分解成气体、液体和固体三种产物。

生物质热解的反应过程可以分为三个阶段：干燥、热解和气化。

在干燥阶段，生物质原料中的水分被蒸发出来，此时生物质原料温度升高。

在热解阶段，生物质原料中的有机物开始分解，产生一些易挥发的产物，如水、酚等。

在气化阶段，生物质原料中的产物被进一步分解，产生大量的气体产物，如一氧化碳、二氧化碳和甲烷等。

生物质热解的技术包括固定床热解、旋转炉热解、流化床热解和微波热解等。

固定床热解是最常用的技术之一，它是将生物质原料放置在固定的床上，通过加热使其分解。

旋转炉热解则是通过旋转的方式将生物质原料加热分解。

流化床热解是将生物质原料放置在流化床中，通过气体流动使其分解。

微波热解则是利用微波加热生物质原料。

生物质热解的产物包括固体炭、液体油和气体。

固体炭可以用作固体燃料，液体油可以用于发电、加热和化工等领域，气体则可以用于发电或者制氢等领域。

生物质热解技术的优点是可以利用可再生的生物质原料，减少对化石燃料的依赖，同时减少环境污染。

但是，生物质热解技术也存在一些缺点，如生物质原料的供应不稳定、生产成本较高等问题。

生物质热解是一种可持续的能源生产方式，其原理是利用热能将生物质原料中的有机物分解成气体、液体和固体三种产物。

生物质热解技术具有广阔的应用前景，但是需要进一步完善技术和降低成本。

生物质热解
生物质热解是一种热化学转化技术方法，它指的是在没有氧化剂存在或只提供有限氧的条件下，将生物质加热到超过500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（如木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（如固态炭、可燃气、生物油）。

生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产物，减少了生物质的体积，便于储存和运输。

同时，还能从生物油中提取高附加值的化学品。

生物质热解气化技术以其规模适度、启动灵活、原料收集半径小等优点，可与大型直燃发电优势互补，建设形成10 MW以下规模的生物质气化发电项目，完成生物质发电的规模与空间布局。

总的来说，生物质热解是一种有效的生物质能源利用技术，它不仅可以提高能源的利用效率，还可以帮助减少环境污染。

生物质热解通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的污染。

目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。

生物质热解是指生物质在没有氧化剂(空气、氧气、水蒸气等)存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500?，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。

生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，物尽其用，而热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段。

1 热解技术原理1.1 热解原理从化学反应的角度对其进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。

木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。

热重分析结果表明，纤维素在52?时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350,370?时，分解为低分子产物，其热解过程为:(C6H10O5)n?nC6H10O5C6H10O5?H2O+2CH3-CO-CHOCH3-CO-CHO+H2?CH3-CO-CH2OHCH3-CO-CH2OH+H2?CH3-CHOH-CH2+H2O半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225,325?分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似。

从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。

热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。

其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。

一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。

生物质热解沥青技术生物质热解沥青技术是一种利用生物质资源进行能源转化的先进技术。

它通过将生物质材料加热至高温条件下，使其发生热解反应，从而得到沥青、液体燃料和气体等多种高附加值产品。

生物质热解沥青技术的发展离不开对生物质资源的深入研究和有效利用。

生物质资源是指来自植物、动物和微生物的有机物质，包括木材、秸秆、农作物残渣、废弃物等。

这些生物质资源具有丰富的碳水化合物和纤维素，是理想的能源原料。

在生物质热解沥青技术中，首先需要对生物质进行预处理，以提高其可热解性。

预处理包括干燥、粉碎和去除杂质等步骤。

接着，将预处理后的生物质送入热解反应器中，进行高温热解。

在高温条件下，生物质发生热解反应，产生大量的沥青、液体燃料和气体。

其中，沥青是一种黑色粘稠的液体，具有良好的可燃性和粘结性，广泛应用于建筑、道路和石油化工等领域。

生物质热解沥青技术的优势在于其可持续性和环保性。

相比于传统石油资源，生物质资源具有可再生的特点，能够减少对有限资源的依赖。

同时，生物质热解沥青技术在热解过程中产生的气体可以通过进一步处理，得到高品质的生物燃气或生物液体燃料，用于替代传统燃料，减少温室气体排放和环境污染。

然而，生物质热解沥青技术仍面临一些挑战。

一方面，生物质资源的收集和处理成本较高，需要建立完善的供应链和设施。

另一方面，生物质热解沥青技术的研究和开发还处于初级阶段，存在着工艺参数优化、产物分离和催化剂开发等问题。

总的来说，生物质热解沥青技术是一种具有巨大潜力的能源转化技术。

通过充分利用生物质资源，可以实现能源的可持续发展和环境的可持续保护。

未来，随着技术的不断进步和政策的支持，相信生物质热解沥青技术将在能源领域发挥更为重要的作用。

生物质热解分慢速热解和快速热解。

快速热解为生物质在常压中等温度(约500℃)，较高的升温速率103一104℃/s，蒸汽停留时间1s以内，据文献报道液体生物油的产率最高可达85％，并仅有少量可燃的不凝性气体和炭产生。

生物质快速热解技术始于20世纪70年代，是一种新型的生物质能源转化技术。

它在隔绝空气或少量空气的条件下，采用中等反应温度，很短的蒸汽停留时间，对生物质进行快速的热解过程，再经过骤冷和浓缩，最后得到深棕色的生物油。

众所周知，目前生物质气化法是大规模集中处理生物质的主要方式，但也存在气体热值低，不易存贮、输送，小规模设备发电成本高以及上电网困难等问题；而固体燃料直接燃烧存在燃烧不完全，热利用率低，使用场合受限制等缺点。

鉴于上述情形，生物质快速热解技术作为一项资源高效利用的新技术逐渐受到重视，已成为国内外众多学者研究的热点课题。

因为生物油易于储存和运输，热值约为传统燃料油的一半以上，又可以作为合成化学品的原料，同时产生的少量气、固体产物可以在生产中回收利用。

2.1国外快速热解现状国际能源署(IEA)组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的10余个研究小组进行了10余年的研究工作，重点对这一过程发展的潜力、技术、经济可行性以及参与国之间的技术交流进行了协调，并在所发表的报告中得出了十分乐观的结论。

欧美从20世纪70年代第一次进行生物质快速热解实验以来，已经形成比较完备的技术设备和工业化系统，表1较详细列出了欧美地区快速热解技术正常运行的反应器。

其中加拿大的Dyna Motive Energy Systems是目前利用生物质快速热解技术实行商业化生产规模最大的企业，其处理量为1500kg／h，生产以树皮、白木树、刨花、甘蔗渣为原料，在隔绝氧气450～500℃条件下，采用鼓泡循环流化床反应器，生物油的产率为60％一75％，炭15％一20％，不凝性气体10％～20％以上均为质量产率。

生物油和炭可以作为商业产品出售，而不凝性气体则为循环气体燃烧使用，整个过程无废弃物产生，从而达到原料100％的利用率。

生物质催化热解技术研究Introduction在全球环境问题和化石能源储备问题的双重压力下，开发新的替代能源和可持续资源已成为世界各国共同的挑战。

生物质热能利用是可持续发展的能源利用方式之一，可以潜在地提供大量的清洁能源。

生物质催化热解技术是逐渐受到人们关注的一项技术。

本文将从生物质热解技术的具体过程、技术的应用和发展前景三方面入手，对生物质催化热解技术进行探讨。

生物质催化热解技术的过程生物质热解是指将生物质在一定温度下处理后，使生物质分子中的化学键断裂、分解成小分子气体和液体，进而进行化学反应和合成的热解过程。

在生物质热解的过程中，存在许多产物，其中液体产物是生物质能够被广泛利用的主要产物。

常见的液体产物为木质素油、纤维素油和半纤维素油。

由于生物质本身的特殊性质，生物质热解产物的性质和组成也受到影响，这也成为了生物质热解技术开发的一个挑战。

生物质催化热解技术的优势相对于传统的生物质热解技术，催化热解技术有许多优势。

首先，催化剂能够提高生物质热解过程的效率和产物的质量，同时还能减少生产过程中的排放物，即该技术具有很好的环保性。

其次，催化剂具有促进生物质在热解过程中的裂解，促进化学反应生成产物等作用，提升了生物质热解的效率和品质。

此外，催化剂的强力化学作用还能够避免催化剂的再利用过程对环境造成影响，使得催化热解技术具有很好的寿命。

生物质催化热解技术的应用目前，生物质催化热解技术被广泛地应用于能源领域、化学领域和环保领域等多个领域。

在能源领域，生物质热解产生的液体燃料可以用于发电和供热等能源利用方式；在化学领域，生物质热解产生的液体产物可以继续转化为化学原料，如生物基燃料和生物基化学品；在环保领域中，生物质热解技术能够减少环境污染和碳排放，形成环保产业链。

生物质催化热解技术的发展前景生物质热解技术具有广泛的应用前景，但是其实际开发和应用仍面临一系列问题和挑战。

解决这些问题，发展生物质催化热解技术，有望成为未来能源利用和环境保护的重要途径。

生物质热解及其强化技术研究生物质热解是指将生物质在高温条件下经过物理和化学变化而转化为热能、气体和其他有机物质的过程。

生物质热解技术已经成为了可再生能源领域中最为重要的技术之一，因为它可以把废弃物转化成一种可利用的能源形式。

在接下来的文章中，我们将会介绍更多关于生物质热解及其强化技术研究的信息，以期帮助读者对这一技术更为深入地了解。

一、生物质热解技术的原理生物质热解的主要过程是在高温情况下发生木质素的裂解，在氮气、氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、丙酮等有机化合物的存在下，产生大量的一氧化碳、二氧化碳和一氧化氮等有机物。

生物质热解主要包括两种类型，即干燥热解和湿热解，其中干燥热解是在缺乏氧气的条件下进行的，而湿热解则是在水蒸气的存在下进行的。

二、生物质热解技术的发展历史生物质热解技术的历史可以追溯到几百年前，当时人们就通过燃烧木材来将其转化为热能。

在20世纪初期，科学家们开始着手研究生物质热解技术，并陆续发现了木质素、赤褐色素、木糖和木聚糖等重要化合物。

随着研究的深入，生物质热解技术变得越来越复杂，这也促使了很多新技术的出现，例如：氧和水蒸气共同加热的技术，旋转流化床式反应器技术等。

这些技术都为生物质热解技术的发展提供了更多的选择。

三、强化生物质热解技术的方法尽管生物质热解技术已经在可再生能源领域中扮演着越来越重要的角色，但是这一技术仍然存在很多问题。

其中一个问题是生产出的产物成分不均匀，这对于生产具体产品而言是一个很大的障碍。

因此，对于强化生物质热解技术的研究一直是可再生能源领域中的热点话题之一。

目前已经有很多研究者针对生物质热解技术开展了研究。

下面我们将介绍其中一些研究方法。

1、催化剂技术研究者发现，催化剂的加入可以使生物质热解时所产生的产物成分更为均匀。

催化剂会在高温下与生物质反应，从而选择性地去除一些产物，进而促进所得产物的结构调控。

一些常见的催化剂包括纳米金属、氧化金属等。

2、溶剂作用和添加物研究将生物质加入一些溶剂中能够促进其热解过程。