当前生物质转化有很多种方法，但目前最有效、最有实用价值的方法为热化学转化 技术。热化学转化技术通常也称热分解转换技术，其原理是通过热化学反应的方式将生 物质的主要成分纤维素、半纤维素和木质素[17,18]等分解成燃料物质，即生物质焦、可燃 气、焦油，能量转化率特别的很高，有时会达到 95%。81315

生物质热分解的产物有 3 种：生物质焦、生物质油和可燃气，而这 3 种产物的比例 可以通过改变热解压力、热解温度和升温速率等反应条件进行调节。生物质热解炭化技 术是在完全无氧或只提供惰性保护气体的环境下对生物质进行加热分解而制得多种产 品的方法，过程主要分 4 个阶段：干燥阶段、预热阶段、炭化阶段和燃烧阶段，反应过 程属于吸热反应，可将生物质转为生物质炭、可燃气和多种化学产品。

生物质低温热解炭化是一种重要的热化学转化技术，其改变生物质化学结构、改善 生物质的热化学性能，从而提高生物质的能量密度和储藏性能[19-22]。生物质焦的质量指 数与原料参数和热解炭化时的工艺条件密切相关，而热解炭化工艺主要指炭化温度和升 温速率。根据目前学者主要所研究因素大致分为 3 种：

1 生物质种类的影响

Deng 等[23]通过研究多种生物质的低温热解实验，得出不同种类生物质其各阶段反 应起始温度、最大失重量、最大失重速率、平均失重速率等都有很大的差异。谭洪[24]等人研究了生物质的焦炭产量随温度变化的趋势，随着炭化温度的升高，三 种生物质焦的产量都出现了逐步降低的现象，最后产量都趋于稳定。论文网

蒋恩臣等[25]在 300℃范围内对稻壳和木屑压缩成型物进行了热解炭化试验。实验表 明：随着炭化温度升高，其质量收得率呈下降趋势，能量得率呈先高后低。

庄晓伟等[26]从工业分析和热值测定的角度分析比较了多种生物质焦的炭化特性，得 出竹焦和木焦的固定碳含量较高，发热量较大，可用作炭化原料。

文献[27]认为生物质焦中灰分的含量由原料决定，如秸秆类像稻壳、棉花秆等灰分较 高，生物质焦中灰分就较高；木材类灰分含量较少，则木质焦灰分含量就较少，固定碳 含量较高。

2 炭化温度的影响

吴逸民等[28]对生物质的主要组分进行分离研究，确定了生物质中主要组分的特征温 度范围。结果表明：半纤维素在 200℃左右开始裂解，纤维素在 300℃左右开始裂解，而木质素贯穿整个炭化过程，到 500℃左右结束。朱金陵等[29]以 300℃为炭化温度制备了玉米秸秆焦，得出玉米秸秆焦的质量收得率 与热值随炭化温度的升高而下降。吴琪琳等[30]以板栗壳为原料，炭化温度区间在 550℃～750℃，得到固定碳含量超 过 90%且热值达到一级精煤标准的生物质焦。

Kawamoto 等人[31]，研究了木材在炭化温度为 500℃的热解过程，得出气体和液体 产量比例的变化规律，及其反应中吸热与放热的变化规律，对木材炭化过程中温度与气 液产量的关系做出巨大贡献。

3 升温速率的影响

Marta[32]等人研究，炭化温度在 900℃之前，增大升温速率对生物质焦得出表面积没 有影响，但会增加 H/C 的比值，使得焦的空隙变得更加无序。

文献[33,34]表明，生物质热解炭化的最终产物中，其生物质焦、可燃气体、焦油的产 比与热解温度的高低和升温速率的快慢有很大关系。升温速率越慢，低温反应时间越长， 越能增加生物焦的产量，所以慢速热解会提高质量产率、能量产率。Medic[35]等人研究了玉米秸秆和干草的低温热解特性，设定反应停留时间为 10min、 20min 和 30min。结果表明：炭化时间越长能量密度增加越多，但会导致质量得率和能 量得率下降。闫智培[36]等人研究表明，升温速率对热解有正负两方面的影响，快的升温速率能使 原料表面迅速达到热解温度，有利于热解的进行。而慢速升温速率使得原料在低温区域 反应时间较长，木质素的热解更加彻底，生物质焦的碳产率明显增加。