生物质炭的应用

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1、生物质炭的应用——昆明理工大学生物质能源是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的能源之一。据估计，植物每年贮存的能量大约为世界主要燃料消耗的10倍；而生物质能作为能源的利用量还不到总能源消耗的1%。这些未加以利用的生物质绝大部分通过自然腐解和碳素释放的方式回到自然界之中。事实上，生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。通过生物质能源转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭，石油和

2、天然气等燃料，从而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费对环境造成的污染。我国政府提出坚持“非粮为主、不与民争粮、不与粮争地”的生物质能源发展的基本原则。农林废弃生物质原料包括植物类废弃物（农林生产过程中产生的残余物）、动物类废弃物（牧、渔业生产过程中产生的残余物）、加工类废弃物（农林牧渔加工过程中产生的残余物）和农村城镇生活垃圾等四大类。云南丘北是我国著名的辣椒之乡，以辣椒秆，秸秆等为代表的农林生物质原料产量丰富（部分农林生物质资源如图1所示）。通过炭化（干馏）的方式对丘北县八道哨的农林生物质原料进行热解，并对热解气体和生物质炭产品进行

3、加工处理，不仅能够实现生物质能源的高效利用，而且还能够改善该地的生态环境。图1农林生物质原料（核桃壳、甘蔗渣、玉米芯、松子壳、秸秆、辣椒秆）生物质热解气化可将生物质原料转化为以CO和H2为主的气体燃料，可直接转换实现燃气、热能和电能的供给。同时燃气可以通过甲烷化反应，进而制备高品质生物质合成天然气(Bio—SNG)，是生物质能开发的重要技术途径，此外，生物质热解之后产生的生物质炭是一种清洁环保的产品，通过加工处理，可以将生物质炭制备为各种高性能，实用的产品。生物质热解流程及装置如图2所示，生物质炭如图3所示。图2生物质热解流化床装置图图3生物质炭（核桃

4、壳炭、玉米芯炭、椰子壳炭、稻壳炭、秸秆炭）昆明理工大学冶金与能源工程学院通过多年研究，在生物质炭的应用方面取得了一定成果，可以将生物质炭应用于以下方面：一、制备高性能机制炭二、制备过滤炭砖三、制备具有吸附功能的炭工艺品四、制备环保无烟香一、高性能生物质机制炭的制备长期以来，木炭一直被广泛地用作生活燃料，如取暖、烧烤、火锅燃料，木炭是将木材在缺氧的条件下燃烧或热解而制取的，生产木炭需要消耗大量的森林资源，严重破坏了生态环境，我国森林覆盖面积不到国土的10%，森林的形成需要一定的生长周期，大量的森林砍伐不符合保护生态环境、创建低炭社会、发展循环经济的要求。

5、土窑制炭工艺具有密封性差、生产周期长、产量低、成本高等缺点。生物质是典型的可再生能源，其具有来源广泛，储量丰富，生长周期短等优点。地球上每年生产的生物质总量约为1400~1800亿吨，我国每年废弃的秸秆高达60亿多吨，资源化潜力巨大。因此研发一种来源广泛、绿色环保、成本低廉、工艺简单的生物质机制炭制取方法对减少森林资源的破坏以及满足生产生活对燃料的需求具有十分重要的现实意义。可以利用生物质热解后剩下的生物质炭制备一种含碳量高、燃烧时间长、脱灰效果好、无烟无味符合环保要求的生物质机制炭。该制备过程是以来源丰富、价格低廉、可再生且易于粉碎的生物质为碳源，具

6、有大规模生产价格低、收率高、热值高、孔隙率高、广受市场欢迎的生物质机制炭的潜能。生物质机制炭的制备流程如图4所示：图4生物质机制炭制备流程图具体步骤和工艺如下所述：⑴收取核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物质原料；⑵炭化：将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400℃~900℃下热解制炭，将热解过程中产生的生物质气体进一步处理后用作燃气；⑶制棒：将生物质炭粉碎后与一定比例的粘结剂，助燃剂，发泡剂，水混合均匀，将混合均匀的物料放入制棒机中通过螺杆的压力和高速旋转的离心力将原料压制成带有中心孔的炭棒，之后将机制炭棒烘干即可得

7、到高性能生物质机制炭。各组分物料配比如表1所示：表1生物质机制炭各组分配料量（wt.%）生物质炭粘结剂发泡剂水分70~805~151~55~10本发明的有益效果为：机制炭的固定炭含量≥80%，灰分≤5%，热值≥35MJ/Kg,燃烧时最高温度可以达到430℃；且该机制炭的生产方法简便，脱灰效果好，孔隙率高，与传统的先成型后在土窑中炭化的机制炭制备方法相比，该方法采用先炭化后成型工艺，炭化过程中密封效果好且热解烟气得到充分利用，大幅度地提高了生物质炭产率，有效地缩短了生产周期，降低了生产成本；该生物质机制炭的生产成本为1800元/吨，比传统生产方法降低了6

8、00元/吨；该生物质机制炭市场售价为3500元/吨，比传统生产方法平均市场售价降低了500元/