热解与气化详解课堂

生物质制气原理
生物质制气是一种将生物质作为原料通过热解、气化等过程产生可燃气体的技术。

生物质制气的原理是将生物质材料加热至一定温度下，使其发生热解或气化反应，从而分解生成含有可燃气体（如一氧化碳、氢气、甲烷等）的气体。

这些可燃气体可以用作燃料，提供热能或发电。

生物质制气的主要过程包括热解、气化和气体净化：
1. 热解是指将生物质在缺乏氧气的条件下加热，使其分解产生可燃气体和固体残渣。

热解反应的温度通常在300℃-600℃之间，主要生成一氧化碳、水蒸气和固体碳质残渣。

2. 气化是指生物质在高温下与气化剂（一般是水蒸气、氧气或二氧化碳）反应，产生可燃气体。

气化反应的温度通常高于700℃，可以得到更高的气化效果和产气率。

3. 气体净化是指将生物质气化产生的气体经过净化处理，去除其中的杂质和有害成分，以便安全使用或储存。

生物质制气技术具有循环利用生物质资源、降低碳排放、减少对化石燃料的依赖等优点，广泛应用于生物质能源利用和可再生能源领域。

第十章生物质热解技术1 概述热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。

热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。

这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。

图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。

本章中主要围绕热解展开。

1.1生物质热解概念热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。

可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。

关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。

他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。

他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。

生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。

木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。

由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。