生物质焦及其特性

《生物质焦及其特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物质焦及其特性链接：www.china-nengyuan.com/tech/86608.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com生物质焦及其特性罗凯，陈汉平，王贤华，杨海平，张世红（华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074）摘要：生物质焦是生物质热解的固体产物。文章综述了生物质焦的产生机理，热解反应条件及生物质的种类、颗粒大小、灰分含量、无机物含量等原料特性对生物质焦产量的影响规律，介绍了生物质焦的物理吸附特性，燃烧、气化的化学特性以及生物质焦的应用，其目的是为今后生物质焦的研究提供参考依据。1生物质焦的概念地球上的生物质资源相当丰富，作为可

2、再生的清洁能源，生物质能受到了人们的关注，各国相继开展了生物质能利用技术的研究。生物质热解技术通过热化学的方式将生物质转化为高品位的固体、液体和气体燃料，其反应工艺简单，反应条件容易控制，因而作为先进的生物质转换技术得到普遍重视。生物质热解是在无氧或者缺氧的条件下，将生物质加热到高温状态，利用热能切断生物质大分子的化学键，使之转变为低分子物质的过程。生物质热解是复杂的化学过程，包括分子键的断裂、异化和小分子的聚合等反应。热解产物主要为焦炭、可燃气体和焦油。通过控制反应条件可以获得不同质量比例的产物。从大量的文献中我们可以看到，人们对生物质热解气和热解油的研究已经相当充分，而对生物

3、质热解的另一种产物——生物质焦的研究相对较少。生物质焦主要是由生物质中木质素的裂解得到。文献中叙述了生物质焦的形成过程：生物质在加热过程中脱水，随着温度的升高，生物质在缺氧的条件下受热分解，析出挥发分，温度继续上升，深层挥发物质由生物质表面向外扩散，最终形成了生物质焦。2生物质焦产量的影响因素热解反应条件对生物质焦产量的影响非常大。由文献可知，生物质在低温、低升温速率和较长的反应时间下慢速热解可以获得最大产量的生物质焦。这可能是因为该反应条件促进了热解气体的二次裂解，使生物质焦产量因二次结焦与重聚反应而增加。温度是影响生物质焦产量的最重要因素。大量文献报道，低温对生物质焦的形成非

4、常有利。D.A.DellaRocca指出，随着温度的升高，生物质焦中的C-H，C-O键纷纷断裂，氢、氧从生物质焦中分离出来，生物质焦中的氢、氧含量减少，碳富集。另外，加热速率和反应时间也对生物质焦的形成有较大影响。除了热解反应条件以外，其他影响生物质焦产量的因素还包括生物质的种类、颗粒尺寸、灰分含量等。生物质中纤维素的裂解主要产生挥发性物质，木质素主要裂解成为生物质焦，因此，生物质中木质素含量的多少将直接影响生物质焦的产量。A.Sakakibara通过试验比较证实，生物质的木质素含量越多，生物质焦的产量也就越大。灰分含量对生物质焦产量的影响也很大。这是因为灰分主要存在于木质素中，

5、生物质热解以后，几乎所有的灰分都残留在生物质焦中。因此，生物质中木质素含量越多、灰分含量越高越有利于提高生物质焦的产量。R.Zanzi研究了生物质颗粒尺寸对生物质焦产量的影响。生物质颗粒越小，加热速率越快。由于生物质焦产量随着加热速率的增加而减少，所以大颗粒生物质可以减慢加热速率，提高生物质焦的产量。K.Raveendran通过试验发现，生物质灰分中含有的无机矿物质对生物质焦的形成具有一定的催化作用。DeGroot研究发现，对木屑进行酸洗以后，生物质焦的产量会有所减少。他们认为，酸洗洗掉了木屑中的无机物质，而这些无机物对生物质焦的形成是有帮助的。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室利

6、用添加金属盐的方法对生物质焦产量进行了研究，指出在生物质热解中添加K2CO3和CaCO3▲MgCO3都可以提高生物质焦的产量，且产量随着添加金属盐浓度的增加而增大。3生物质焦的特性页面1/3生物质焦及其特性链接：www.china-nengyuan.com/tech/86608.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com3.1生物质焦的物理特性生物质焦是生物质热解以后得到的固体产物，呈黑色粉末状，它具有复杂的孔隙结构和良好的表面特性，表面总面2积高达600m/g。生物质焦多孔的高含碳结构使其对气体和液体具有强大的物理吸附功能，在气体净化、污水处理等领域被广泛用

7、作吸附剂。K.Ramesh在常压150~500℃下针对生物质焦孔隙结构的形成过程进行了试验研究，采用Brunauer-Emmett-Teller法（BET）测量生物质焦的表面积，用扫描电镜（SEM）获得其表面形态。他们发现木质素热解时，挥发分依次从表面及内部逐层析出，随着温度的升高，大量挥发分的析出促使木质素内生成了许多气泡与气孔。这些气泡由生长到破裂，形成了生物质焦的孔隙结构。K.Ramesh发现在高温下木质素的软化、熔融会导致生物质焦气孔部分堵塞，从而致使生物质焦的物理吸附特