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生物质热解过程中NO、NH3和HCN的释放特性王宗华;张军营;赵永椿;李扬;郑楚光【摘要】在氩气气氛下,利用固定床反应器对稻草(DC)、麦杆(MG)和锯末(JM)三种生物质进行热解实验,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)在线检测热解气体产物中的含氮组分,分析各种气相含氮组分的释放规律.实验结果表明,由于锯末中木质素含量较高,锯末热解开始快速释放NO、NH3和HCN的温度明显高于稻草和麦杆.稻草热解过程中生成的NH3、HCN和NO量最大.低温下NH3的生成至少部分与生物质中氨基结构的分解有关,HCN的生成温度较高.不同生物质热解过程中NO、NH3和HCN释放特性的差异,是由生物质大分子结构不同、灰分含量及成分不同、N含量不同等决定的,以及氮在生物焦、焦油和气相间的分配差异造成的.%Rice straw (DC), wheat straw (MG) and sawdust (JM) were pyrolyzed in a fixed-bed reactor rnunder argon atmosphere at 10 ℃/min. The nitrogenous components in the product gases were analyzed by rnFourier transform infrared spectrometer (FF-IR). The results show that the releasing temperature of NH3, HCN rnand NO of JM is apparently higher than thatof DC and MG, which is due to the higher content of lignin in JM.rnDC releases more NH3, HCN and NO than MG and JM during pyrolysis. TheNH3 tormed at lower temperature rnis at least partly related to the thermal decomposition of the amino structures. The formation of HCN may occur rnat a higher temperature. The nitrogen release during the biomass pyrolysis depends on the macromolecular rnstructure, ash content, nitrogen content, and nitrogen distribution among char, tar and gas.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2011(039)002【总页数】4页(P99-102)【关键词】生物质;热解;氮释放;红外光谱【作者】王宗华;张军营;赵永椿;李扬;郑楚光【作者单位】华中科技大学,煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074;华中科技大学,煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074;华中科技大学,煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074;华中科技大学,煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074;华中科技大学,煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TK6作为主要能源的化石燃料—煤、石油和天然气,在为经济社会发展提供能量和物质基础的同时,其储量有限、分布不均以及利用过程中对环境的危害等不足逐渐暴露出来,并且已经开始制约人类社会的可持续发展[1]。
生物质的快速热解及热解机理研究生物质快速热解是指在高温、短时间内将生物质分解成可燃性气体和液体油的过程。
这种技术可以作为替代传统石化燃料的绿色能源，因为生物质是可再生的，且对环境友好。
生物质快速热解机理主要包括两步，即干燥和热解。
干燥是将生物质中的水份去除，促进生物质分解。
热解是在高温下将分子分解成小分子，同时也有新的分子生成。
热解过程中，生物质的化学成分与温度、反应间隙、反应速度和反应机理等因素密切相关。
生物质的化学成分是热解中的关键因素，其中含有三种主要组分：纤维素、半纤维素和木质素。
纤维素和半纤维素是生物质中的主要成分，直接热解可以得到固体炭、焦油和气体产物。
木质素是一种复杂的天然高分子化合物，难以直接热解。
因此，需要将木质素与纤维素和半纤维素一起热解，以获得最大的产物。
温度是生物质快速热解过程中的另一个重要因素。
在低温下，热解可以通过干馏法将生物质分解成煤焦油、固体炭和气等产物，但是这种方法不适用于生物质。
相反，生物质快速热解需要高温来实现。
研究表明，在500-700°C的温度范围内，生物质的热解效率最高，产物中的液体油和可燃气体的产量也最大。
此外，反应间隙也影响着生物质快速热解的反应速度和产物的组成。
间隙过小会造成局部温度过高，导致产物焦化并降低热解效率。
反之，间隙过大则会降低反应速度，从而影响产物的组成。
因此，合适的反应间隙对于生物质快速热解来说至关重要。
总之，生物质快速热解具有广泛的应用前景，但热解机理的深入研究和掌握对于其实现和优化至关重要。
研究生物质的化学成分、温度和反应间隙等因素对于生物质快速热解的了解不仅有助于提高生物质快速热解的效率，还能为替代传统石化燃料的绿色能源的发展提供可靠的技术支持。
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。
生物质在高温下的动态热解及元素析出特性韩高岩;吕洪坤;熊建国;张明;方昕;童家麟;肖海平【摘要】利用管式炉在800～1200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH3,HCN,H2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H2最晚析出且析出时间最长;随着热解温度的升高,麦草和稻草的NH3,CH4和C2H4析出量均逐渐减小,H2析出量逐渐增大且增速快于元宝煤,当热解温度约为1100℃时,麦草和稻草的HCN析出量均达到最大值;当热解温度约为1010℃时,稻草的C2H2和C6H6析出量最大,而麦草的C2H2和C6H6最大析出量对应的热解温度分别约为1030,1060℃;麦草和稻草析出气体的碳元素质量分数均随着热解温度的升高而逐渐减小,氢元素质量分数在热解温度为1000℃时最小,氮元素质量分数在热解温度为900℃时最大,麦草析出气体的氧元素质量分数随着热解温度的升高而逐渐增大,而稻草析出气体的氧元素质量分数在热解温度为1000℃时最大.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2018(036)012【总页数】7页(P1739-1745)【关键词】生物质;动态热解;氢气;烷烃气体;元素析出【作者】韩高岩;吕洪坤;熊建国;张明;方昕;童家麟;肖海平【作者单位】国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心, 浙江杭州310000;华北电力大学能源动力与机械工程学院, 北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TK6;S216.20 前言随着社会的发展，人们对能源的需求越来越大，并且随着化石燃料的逐渐枯竭，可再生能源的利用逐渐引起人们的重视。
生物质的快速热解及热解机理研究生物质是一种可再生的能源资源，其快速热解技术在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文将探讨生物质的快速热解及其热解机理研究。
快速热解是一种高温、短时间内对生物质进行加热分解的过程，通过这一过程可以得到液体燃料、气体燃料和固体炭等有用的产物。
快速热解技术在能源转化和减少碳排放方面具有重要的应用价值。
生物质的热解机理是指生物质在高温下发生化学和物理反应的过程。
热解过程中，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分会发生热解反应，产生液体、气体和固体产物。
热解反应主要包括干馏、裂解、气化和炭化等过程。
干馏是指在缺氧或低氧条件下，生物质中的挥发性物质被释放出来。
这些挥发性物质主要包括水、酸、醛、酮等。
干馏是生物质热解的第一步，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
裂解是指在高温下，生物质中的高分子化合物被断裂为低分子化合物。
裂解过程中，纤维素和半纤维素会分解为糖类、酚类和醇类等低分子化合物。
木质素则会分解为苯酚类和芳香烃类化合物。
裂解反应是生物质热解的关键步骤，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
气化是指生物质在高温下与气体反应生成气体的过程。
气化过程中，生物质中的碳水化合物被分解为一氧化碳和氢气等气体产物。
气化反应是生物质热解的重要环节，产生的气体可用于发电、供热和合成化学品等领域。
炭化是指生物质在高温下失去挥发性物质，生成固体炭的过程。
炭化过程中，生物质中的无机物质也会得以保留，形成矿物质残留物。
炭化反应是生物质热解的最终阶段，产生的固体炭可以用作燃料或其他工业用途。
研究生物质的快速热解及热解机理对于提高生物质能源的利用效率和减少环境污染具有重要意义。
研究人员通过实验和数值模拟等手段，探索不同反应条件下生物质热解的机理和影响因素。
研究结果表明，反应温度、反应时间、生物质种类和粒径等因素对于热解产物的种类和产率有重要影响。
在实际应用中，快速热解技术可以将农林废弃物、城市固体废弃物和能源作物等生物质资源转化为有用的能源产品。
生物质热解气相产物析出特性及本征动力学研究热解是生物质能转化为可利用的中间化学品的前沿技术之一。
生物质热解过程中添加适当的催化剂可以有选择性的获得所需产物以及增大产率。
但是不同金属盐对生物质热解产物的催化效果及催化机理并不相同。
因此研究金属盐对玉米秸秆及其三组分热解气体产物的影响具有一定的实用价值。
首先,在热重红外联用仪上开展玉米秸秆及三组分等温热解的实验研究,获得热分析基础数据,为后续等温快速热解实验提供参考。
研究发现,玉米秸秆三组分的热稳定性存在较大差异,这种区别会对气体的产生过程产生影响。
尽管主热解温度范围稍有差别,但是在温度超过550℃之后,玉米秸秆及三组分的热解均已完成,这对后期的微型流化床等温热解试验温度的确定提供了依据。
其次,进行不同温度下玉米秸秆及三组分热解实验,对单组分的热解气体释放特性进行深入分析。
在热解实验之前对微型流化床进行调试,优化玉米秸秆及其三组分热解时的相关实验条件,包括反应温度确定、流化气量选择、进料量等。
通过气体释放特性的差异可以看出4种气体组分生成机理并不相同,这与热重实验结果一致。
此外,对于每种气体组分,达到相同转化率的停留时间随着温度升高而逐渐缩短,说明高温对生物质热解反应的进行有益处。
再次,进行金属盐催化生物质热解实验,旨在进一步掌握三种金属盐（NaCl,K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>和Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>）对玉米秸秆热解气体产物的催化机理。
在催化热解过程中,发现添加K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>的加入促进了挥发分中含羰基、羧基化合物的分解进而使低温时生成CO、CO<sub>2</sub>的转化率加快;而随着温度升高,三组分热解的相关反应都很容易发生,K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>的参与作用并不明显,而且附着在三组分结构空隙中的金属盐还会阻碍气体从通道中析出,使CO、CO<sub>2</sub>的转化率减慢。
生物质热解过程中的产物特性生物质热解是一种将生物质在缺氧或无氧条件下加热分解的过程，通过这一过程可以得到多种有价值的产物。
这些产物具有各自独特的特性，对于能源利用、化工生产和环境保护等领域都具有重要意义。
生物质热解的产物主要包括生物油、生物炭和不可冷凝气体。
生物油是一种复杂的混合物，包含了数百种有机化合物。
它具有较高的能量密度，但同时也存在一些缺点，如稳定性差、腐蚀性强和含水量高。
生物油中的化学成分非常丰富，包括羧酸、醇、醛、酮、酚类和酯类等。
这些成分的比例和种类会受到生物质原料的种类、热解条件（如温度、加热速率和停留时间）等因素的显著影响。
例如，以木质生物质为原料得到的生物油中酚类化合物的含量相对较高，而以农作物废弃物为原料得到的生物油中则可能含有更多的羧酸和酯类。
生物炭是生物质热解的另一个重要产物。
它是一种富含碳的固体物质，具有多孔结构和较大的比表面积。
这些特性使得生物炭在土壤改良、碳封存和污染物吸附等方面表现出优异的性能。
生物炭的孔隙结构可以为土壤中的微生物提供栖息和繁殖的场所，从而改善土壤的肥力和结构。
同时，生物炭能够吸附土壤中的重金属和有机污染物，降低它们的迁移性和生物有效性，减少对环境的危害。
此外，生物炭中的碳相对稳定，可以在土壤中长时间存在，从而实现碳的长期封存，有助于缓解气候变化。
不可冷凝气体是生物质热解过程中产生的另一种产物，主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳等。
这些气体具有较高的热值，可以作为燃料直接使用，或者用于合成其他化学品。
其中，氢气是一种清洁的能源载体，具有广阔的应用前景。
通过优化热解工艺条件，可以提高不可冷凝气体中氢气的含量，从而提高其利用价值。
在生物质热解过程中，温度是影响产物特性的关键因素之一。
一般来说，随着热解温度的升高，生物油的产量会先增加后减少，而生物炭和不可冷凝气体的产量则会相应增加。
这是因为在较低温度下，生物质主要发生解聚和脱水反应，生成较多的生物油；而在较高温度下，生物油会进一步分解为小分子气体和焦炭。
生物质热解反应的产物组成及物质转化研究生物质能是一种可再生的、广泛易得的资源，具有很高的潜力，可用于生产各种能源和高值化学品。
生物质热解是一种广泛应用的能源转换技术，通过加热生物质，将其转化成为气体、液体、和固体三种产物。
对于生产商而言，了解生物质热解反应的产物组成及物质转化规律，对于提高生产效率和产品质量是至关重要的。
一、生物质热解反应的机理生物质热解反应是一种复杂的化学反应过程，涉及到多种反应机理和中间产物。
在生物质热解的过程中，生物质的热分解会引起生物质中的各种物质分解，如纤维素分解为碳、水和一氧化碳等。
同时，生物质中的水分也会分解为氢和氧，产生可燃性气体。
生物质中的木质素也会分解，产生液体和固体产物。
二、生物质热解反应的主要产物及其组成生物质热解产物主要由气态、液态和固态组成。
其中，气态产物含有甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳等，液态产物主要是生物质油，而固态产物则是生物质残渣、醇、酸、糖等。
不同的生物质种类和热解条件会产生不同的反应产物和不同的组成。
三、物质转化规律研究对于不同的生物质热解产物，研究其物质转化规律对于提高生产效率和降低成本是至关重要的。
例如，在液体产物生物质油的研究中，通过优化热解工艺和添加催化剂可以提高生物质油的产量和质量。
同时，通过对生物质油的物质组成进行分析和研究，可以发现其中含有很多高值化学品，如芳香族化合物和生物基烷烃等，这些物质具有广泛的应用潜力。
需要注意的是，不同生物质热解反应产物的物质组成和物质转化规律均不相同。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行研究分析。
同时，对于生产商而言，在涉及生物质热解反应生产过程中，需要注意对环境的保护，通过合理处理反应产物，减少对环境的污染。
总之，生物质热解反应是一种具有广泛应用价值的能源转换技术。
了解生物质热解反应的产物组成及物质转化规律，对于提高生产效率和产品质量是至关重要的。
因此，对于生物质热解反应的研究和应用有重要的意义。
