生物質(zhì)炭化技術(shù)

1、生物質(zhì)碳化技術(shù)生物質(zhì)碳化技術(shù)摘要摘要針對(duì)生物質(zhì)炭化技術(shù)相對(duì)滯后的現(xiàn)狀，從生物質(zhì)特性研究入手，在分析炭化機(jī)理的基上，重點(diǎn)評(píng)述了生物質(zhì)炭化影響因素和工藝裝置的研究進(jìn)展。指出原料、預(yù)處理方式和工藝參數(shù)是影響生物炭產(chǎn)量的3個(gè)主要因素，并對(duì)比了窯炭化、固定床炭化的優(yōu)缺點(diǎn)，為后續(xù)生物質(zhì)炭化技術(shù)發(fā)展指明方向。關(guān)鍵字關(guān)鍵字生物質(zhì)炭化機(jī)理影響因素炭化設(shè)備一，生物質(zhì)特性一，生物質(zhì)特性一切有生命的、可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)統(tǒng)稱為生物質(zhì)，包括植物、動(dòng)物和微生物。目前

2、，關(guān)于動(dòng)物和微生物的研究主要集中在生物化學(xué)領(lǐng)域，而熱化學(xué)領(lǐng)域則主要以植物為研究對(duì)象，故本文提到的生物質(zhì)主要指植物。對(duì)于植物型生物質(zhì)來(lái)說(shuō)，綠色植物通過(guò)光合作用把CO2和H2O轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而通過(guò)脫水把葡萄糖縮合成淀粉，最終以纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等成分組成植物本身。生物質(zhì)是繼煤、石油、天然氣之后的第四大能源，具有清潔、可再生、分布廣泛、二氧化碳“凈零排放”等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在能量密度低、運(yùn)輸成本高、利用設(shè)備(技術(shù))不完善等問(wèn)題。實(shí)際上，

3、在生物質(zhì)的利用過(guò)程中，首先要對(duì)其特性進(jìn)行分析，才能更有針對(duì)性的設(shè)計(jì)后續(xù)處理工藝。目前，工程上以元素分析和工業(yè)分析分別從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)生物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行衡量，基本上能夠滿足生物質(zhì)在熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的分析需要?？傮w來(lái)看，生物質(zhì)原料含碳量較低、含氧量較高，灰分和固定碳較少、揮發(fā)分較多。與煤相比，生物質(zhì)的燃點(diǎn)、灰分、含硫量、熱值更低，碳、氧、揮發(fā)分含量更高。二，生物質(zhì)炭化技術(shù)特征二，生物質(zhì)炭化技術(shù)特征作為生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的一種，生物質(zhì)炭

4、化技術(shù)是指切碎或成型后的生物質(zhì)原料，在絕氧或低氧環(huán)境下被加熱升溫引起分子內(nèi)部分解形成生物炭、生物油和不可冷凝氣體產(chǎn)物的過(guò)程。生物質(zhì)炭化技術(shù)也稱為生物質(zhì)干餾技術(shù)，與氣化、液化等生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)相比，具有以下典型工藝特征：1）加熱速率慢，一般在30℃min以下；2）保溫炭化時(shí)間長(zhǎng)，一般從15min到幾天不等；3）熱裂解溫度較低，一般不超過(guò)550℃；４）炭化環(huán)境要求絕氧或低氧，盡量減少氧化反應(yīng)。影響生物質(zhì)炭化過(guò)程與生物炭特性的因素有原料特

5、性參數(shù)和炭化工藝技術(shù)參數(shù)等，其中原料特性參數(shù)主要包括原料種類、粒徑和含水率等，工藝技術(shù)參數(shù)主括炭化溫度、升溫速率、環(huán)境壓力、反應(yīng)氣氛和保溫時(shí)間等。三，生物質(zhì)炭化機(jī)理三，生物質(zhì)炭化機(jī)理炭化是指有機(jī)物質(zhì)受熱分解而留下殘?jiān)蛱康倪^(guò)程。在這一過(guò)程中，原料中的非碳物質(zhì)被除去，產(chǎn)生以固定碳為基礎(chǔ)的孔洞結(jié)構(gòu)，反應(yīng)相對(duì)復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)原料進(jìn)入炭化裝置中，先后經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化和燃燒4個(gè)階段，最終生成生物炭。干燥階段是生物質(zhì)炭化的準(zhǔn)備階段，當(dāng)溫

6、度達(dá)到120～150℃時(shí)，生物質(zhì)中所蘊(yùn)含的水分受熱率先析出，變成“干生物質(zhì)”。預(yù)炭化階段是生物質(zhì)炭化的起始階段，當(dāng)溫度達(dá)到150～275℃時(shí)，“干生物質(zhì)”受熱，其中不穩(wěn)定成分(如半纖維素)發(fā)生分解，析出少量揮發(fā)分。炭化階段是生物質(zhì)炭化的主要階段，當(dāng)溫度達(dá)到275～450℃時(shí)，半纖維素和纖維素發(fā)生劇烈的熱分解，產(chǎn)生大量的揮發(fā)分，放出大量反應(yīng)熱，剩余固態(tài)產(chǎn)物即為“初步生物炭”。燃燒階段是生物質(zhì)炭化的結(jié)尾階段，當(dāng)溫度達(dá)到450～500℃時(shí)，利