生物质与煤混合热解特性的研究+文献综述(7)
表1.2 三种热解的主要参数[26]
热解类型 慢速热解 快速热解 闪速热解
工作温度(℃) 300~700 600~1000 8000~1000
加热速率(℃/s) 0.1~1 10~200 ≥1000
固体停留时间(s) 600~6000 0.5~5 ≤0.5
颗粒大小(mm) 5~50 ≤1 粉末状
通过生物质热解还能得到像焦炭、生物质油、合成气、甲醇和氢气等原料，可满足多种工业需求。生物质热解是一种很有开发前景的生物质应用技术。
1.3.3 生物质的热解及产品特点
生物质的热解和煤的热解类似，也是在隔绝空气的条件下加热到一定温度，发生一系列热化学反应，最终产物是气体，生物油和半焦。适当控制热解的条件可以使产物分布更加符合我们的需要。低温、快速加热和短的气相停留时间可以使液体产物最大化，而低温、慢速加热时半焦的产率较高，高温、慢速加热和较长的气相停留时间则有利于生成更多的气体产物。
图1.3 生物质热解的主要产品[28]
生物质的热解也分为慢速热解和快速热解。和传统的慢速热解以生产木炭为目的不同，生物质的快速热解可以将生物质最大限度的转化为液体燃料，受到越来越多的重视。
实现快速热解，获得高品质的生物油，技术上有两点基本要求：
(1) 较快的热量传递速率和升温速率。即加热介质和生物质之间热量传递的阻力很小，生物质颗粒内部的温差小。
(2) 快的质量传递速率，短的气相停留时间。即挥发分可以快速地从生物质颗粒内部扩散到外部，在几秒的时间内离开高温反应区。用来研究快速热解的反应器[29]有真空热解反应器，旋风反应器，气流床、烧蚀床、流化床，落下床[30]和循环流化床[31]等反应器。
和煤的热解相比，生物质的热解有以下特点：
(1) 生物质比煤更容易发生热解反应。生物质热解的起始温度和终止温度都低于煤，一般条件下，生物质加热到200 ℃就开始发生热解，煤则需要加热到500 ℃才发生明显的热解反应，但是该温度下生物质的脱挥发分过程己经接近进行完毕。
(2) 生物质的热解转化率高于煤。挥发分(液体和气体产品)是生物质热解的主要产物，半焦的产率一般较低，一般在30wt%以下，而煤热解的挥发分产率较低，半焦的产率较高。
(3) 生物质热解的产品比较清洁。由于生物质中N，S含量低，生物质热解的产品中相应的污染物含量就较低。煤热解获得清洁产品则需要对原料或产品进行处理。
(4) 生物质热解产物的品质不高。热解产品的热值与原料的组成密切相关，由于生物质中O含量较高而C含量较低，生物质热解的产品中除了气体产物的热值和煤热解的气体产物相当外，半焦的热值仅仅和劣质的褐煤半焦相当，生物油的热值远低于煤焦油或原油，与甲醇或乙醇的热值相当。
(5) 生物质热解产物的活性较高。生物质热解的半焦疏松多孔，比煤半焦更容易气化，是制造活性炭的原料、可以用来吸收SO2等污染物。生物油中含有大量的羧酸和酚类等酸性物质，以及醛、酮等含氧化合物，易发生缩合、聚合、醋化和氧化等化学反应，其热稳定不如煤焦油，不利于长期贮存。
图1.4 预处理与热解相结合的生物质热解工艺[32]
生物油是生物质快速热解过程重要产物之一，但是由于其组成的特点给利用带来了很多不便，生物油提质普遍采用的方法是在热解之后将生物油热裂解或催化气化成气体产品或催化脱氧[32]以提高其稳定性和热值。另外还有催化热解[33]的方法即在热解的过程中加入催化剂“原位”提质，但这些方法都不能改变生物质自身元素组成的特点，过程中必然产生大量的水或二氧化碳，因此，必须从外界引入氢或碳，从源头上解决问题。
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