1。5 本文主要研究内容

本文中热解炭化所选取的材料为稻壳、木屑、麦秸秆、竹子。稻壳是来源于水稻加 工后的废弃物，可在粮食加工厂获取。木屑是从家具厂获得，是一种高品质的木材资源。 麦秸秆取之农村，是农村作为炊事、农作物生长的燃料和肥料。竹子则是广泛生长在全 国各地，原料来源广且丰富。主要进行以下研究：

（1）生物质热解炭化实验研究 对不同生物质原料在不同热解温度和升温速率下进行热解炭化实验得到生物质焦，

分析原料种类、炭化温度、炭化升温速率对生物质炭化特性的影响规律，包括对生物质 质量得率的影响，确定较佳炭化条件。

（2）生物质焦燃烧特性研究 对不同的生物质焦进行燃烧热重实验。对比不同原料、不同炭化温度、不同炭化升

温速率下制得的各种生物质焦的燃烧特性，获取相应的燃烧特性参数，并确定不同生物 质焦较佳的热解炭化条件。

（3）生物质焦表面结构观察 本实验中采用扫描电镜（SEM)观察生物质焦表面的微观结构，比较不同原料的炭

化结果，同时做一个 EDS（能谱分析），分析炭化后生物质焦各元素的含量，确定何种 原料更合适炭化。

第二章 生物质热解炭化实验研究

2。1 生物质热解原理

生物质的热解是一种不暴露于含氧环境中的热降解过程，这是一个非常复杂的过 程，涉及到许多不同的反应区的反应。在生物质的加热过程中，生物质中的挥发性生物 分子被裂解而产生了生物质油。无氧的环境使得能够将生物质加热到温度高于其热稳定 性的限度，从而形成更稳定的产品和固体残渣。热解一般是两个阶段组成：分别是初级 热解和二次热解。在初级热解阶段，热效应主要是生物质的裂解和挥发分的挥发，不同 的羧基、羰基和羟基也在热解的第一阶段形成。脱除挥发分的过程中涉及到的生物质的 脱水、脱羧和脱氢。第一阶段结束，二次热解阶段实际上成为热解的主要部分，在这过 程中大分子化合物发生裂解将生物质转化为生物质炭或气体(如 CH2、CH4、CO 和 CO2)。

这种裂化有时是热裂解，有时它的催化裂化取决于热解条件，它的反应过程可以用 下面的表达式（2-1）来表示：

C6 H6O6   H2   CO  CH4   C5H12   。。。  H2O  CH3OH  CHCOOH  。。。  C

(2-1)

式（2-1）中生成物的第一部分代表了在过程中产生的不同气体的气体种类，生成 物的第二部分是表明各种类型的液体产品混合物的种类，而最后一个是固体碳。

2。2 热解的分类

2。2。1 慢速热解

慢速热解主要用于生产木炭，这个方法已经有很长的历史。常规的慢速热解，其特 征在于通过缓慢的加热速率和较长的停留时间。一般而言慢速热解生物质是反应温度在 400℃到 500℃，而升温速率在 0。1 到 1℃/S，则反应的时间范围大概在 5 和 30min。慢 速热解会有利于生物质炭的形成，但同时也会形成少量的液体和气体产物。

2。2。2 快速热解

生物质快速热解的过程，是加热温度从 850℃升至 1250℃，伴随的加热速率为 10 至 200℃/S，反应的时间很短只有 1 到 10S。快速热解法是一种主要用于生产生物质油 的方法。一个典型的快速热解产生的液体产量大概占 60%至 75%、生物质焦 15%至 25% 和不凝性气体的产品 10%至 20%。