1。2 稻壳热解技术

1。2。1 热解技术原理

生物质热解时发生复杂的化学变化，主要包括分子键的断裂，小分子聚合，以及异构化 等反应[15]。稻壳的主要组成是半纤维素、木质素和纤维素。其中，半纤维素是最不稳定的， 比纤维素更易分解，因此热解开始后，约为 200℃～300℃时，半纤维素就会分解。而纤维素 的热解温度较高，约在 350～400℃时才会分解为低分子产物[16]。其中纤维素的热解过程为：

(C6H10O5)n→nC6H10O5 (1。1)

C6H10O5→H2O+2CH3-CO-CHO (1。2)

CH3-CO-CHO+H2→CH3-CO-CH2OH (1。3)

CH3-CO-CH2OH+H2→CH3-CHOH-CH2+H2O (1。4)

图 1。2 生物质颗粒第一次裂解过程

生物质热解的主要过程如图 1。2，热解开始时，热量先传到生物质颗粒的表面，再由表 面向内部传递，其热解过程是由外到内的一个过程[17]。当挥发分气体离开生物颗粒时，还将 发生第二次裂解反应，即挥发份气体穿越周围的气相组分的过程[18]。生物质热解过程最终形 成的主要产品如下[19]：

图 1。3 生物质热解主要产品

1。2。2 热解反应基本过程

按照热解过程的温度变化和生成产物的情况等，可以分为干燥阶段、预热解阶段、固体 分解阶段和煅烧阶段，其具体特征[20]如下表：

表 1。1 生物质热解反应阶段

反应阶段 反应温度 反应特征 热量变化

干燥阶段 120～150℃ 生物质中的水分进行蒸发，物料的 化学组成几乎不变。 吸热

预热解阶段 150～275℃ 物料的热反应比较明显，化学组成 吸热

开始变化，生物质中的不稳定成分

如半纤维素分解成二氧化碳、一氧

化碳和少量醋酸等物质。

固体分解阶段 275～475℃ 物料发生了各种复杂的物理、化学 放热

反应，产生大量的分解产物。生成

的液体产物中含有醋酸、木焦油和

甲醇（冷却时析出来）；气体产物中

有 CO2、CO、CH4、H2 等，可燃成分含

量增加。

煅烧阶段 450～500℃ 生物质依靠外部供给的热量进行木 放热

炭的燃烧，使木炭中的挥发物质减

少，固定碳含量增加。

1。2。3 热解工艺

生物质从其反应温度与反应时间方面考虑，其热解大概可分为快速与慢速热解两类，其 具体分类及特征[21]如图 1。4：

图 1。4 生物质热解工艺分类

1。2。4 热解影响因素

生物质热解的影响因素主要包括生物质原料自身性质与反应条件两方面。其中，前者包 括原料种类，颗粒粒径，其化学组成等；后者主要包括温度，压力，滞留时间，添加催化剂 等[22]。本文主要从升温速率、催化剂两方面探究。