几种不同生物质的快速热解

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1、DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2010.s1.155化工进展·126·CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2010年第29卷增刊几种不同生物质的快速热解刘运权，龙敏南（厦门大学能源研究院，福建厦门361005）摘要：在一流化床连续热解装置中（生物质处理能力1kg/h），对松树、杨树、芒草、和甜高粱等几种典型的生物质进行了快速热解研究。考察了热解温度、停留时间、进料颗粒大小等对生物油产率与组成的影响，获得了这几种生物质的最佳热解工艺条件。研究结果表明，在相同的操作条件下，木质类生物质具有相对较高的生物油产率；而芒草和甜高粱

2、等草本类生物质由于含灰分较多，热解后所得固体产物——生物焦的产率较高，但生物油的产率相对较低，不过其生物油组成中含氧量也相对较低。关键词：生物质；热解；生物油；木质纤维素生物质能源作为一种可替代能源，目前越来越为了加速我国生物质能源的利用与发展，开发受到重视。生物质是指各种天然生成的和衍生出来具有实用价值的生物质转化与利用技术，特别是满的物质，比如木质类和杂草类植物、木材废料、蔗足福建省以及整个海西经济区对生物质能源利用的渣、各种农林残余物、废纸、城市固体废弃物、锯需要，厦门大学能源研究院于最近开发了一套处理木屑、杂草、食品加工产生的废料、动物排泄物、能力为约1kg/h实验室小型流化床连续

3、快速热解装水生植物和藻类等。最古老的生物质利用方法是将置。本文报道的便是采用该实验装置对松树、杨树、它直接燃烧，以产生热量。但是，由于生物质中一芒草、和甜高粱等几种典型的生物质进行快速热解般含有较高的水分，导致其燃烧速率不稳定，故直的研究结果。之所以选择对生物质进行热解研究，接燃烧法法目前已不常用。我们认为，热解相对来说是一较简单的过程，且属除了直接燃烧外，目前利用生物质能量的方法于非能源密集型过程（所需的外部能量相对较少）。[1]主要有生物化学法和热化学法两大类。生物化学而热解所得的产物却是高能量密度的液体（称为生法是将生物质通过微生物的作用（比如酶解和发酵）物油或热解油）和高能量密度的

4、固体（称为生物焦转化为酒精或其它含氧化合物；而热化学法则包括或焦炭），与生物质原料本身比较起来，更便于运热解、液化、气化、超临界流体萃取等多种方法。输和储存。故热解是一条非常有前途的生物质能源目前，热解和气化是热化学法中最常用的两种转化利用途径，值得进一步研究与开发。方法，其中热解是将生物质在无氧的条件下加热到1实验部分一定温度，使其快速分解转化为液体的过程，由于该过程涉及自由基的形成等一系列复杂的反应，故1.1实验装置与流程其产物也较复杂。而气化也是在加热条件下将生物本实验所采用的热解装置如图1所示，主要由质进行分解的过程，不过，气化所需的反应温度要流化床反应器、加热保温系统、进料系统、

5、旋风分比热解高，同时气化过程一般需要加入少量的氧气离器、激冷塔、冰浴冷凝器等部件组成。这是一套（或空气）以及一定量的蒸汽来进行。气化的主要可以连续运行的热解反应系统，其生物质的处理能产物为气体（以H2和CO为主），并伴有少量的固力约为1kg/h。其中，反应器为一的鼓泡式流化床，[2]内置一定量的沙子（用于将生物质快速加热）。操体产物（生物焦）生成。研究表明，对于生物质的热化学转化，如果目标是欲获得尽可能多的液体，作时采用氮气作为载气将沙子流态化起来。氮气先则宜选择较低的温度、快的加热速率和较短的停留经过电预热器加热到一定的温度，然后再进入反应时间；如果欲获得更多的焦炭，则宜选择低温、器将沙

6、子预热。进料系统由生物质储槽和螺杆进料低加热速率和较长的停留时间；如果目的产物是器两部分组成。气体，则宜选择较高的温度、低加热速率和较长的工艺流程如下：生物质经计量后由螺杆进料器停留时间。送入反应器中与事先预热到一定温度的氮气和沙子增刊刘运权等：几种不同生物质的快速热解·127·图11kg/h流化床热解装置工艺流程进行混合，生物质被快速加热分解。热解蒸汽从反尺寸（呈木屑状）待用。对每一种生物质，我们分应器中出来，先经过旋风分离器以除去其中的固体别准备了三种不同的颗粒尺寸（1.5mm，3.2mm，物质（生物焦或称为焦炭），然后再进入激冷塔进5.0mm）供热解使用。热解前，采用元素分析仪和行快

7、速冷却。在激冷塔内，热解蒸汽中的部分可凝其它仪器对生物质进行了组成测定与分析。表1是性气体被冷却下来，获得生物油1。余下的蒸汽再元素分析的结果，表2是其化学组成分析。进入冰浴冷凝器进一步冷却，其中的可凝性气体被1.3产品分析与测试方法冷凝下来，获得生物油2。经过以上两级冷凝以后，实验所得的生物油（Bio-Oil）采用气相色谱-从冷凝器中出来的已基本上是不凝性气体，被送入质谱（GC-MS）联用仪进行分析，以测定其中各主气相