生物质炭化技术

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1、生物质碳化技术摘要针对生物质炭化技术相对滞后的现状，从生物质特性研究入手，在分析炭化机理的基上，重点评述了生物质炭化影响因素和工艺装置的研究进展。指出原料、预处理方式和工艺参数是影响生物炭产量的3个主要因素，并对比了窑炭化、固定床炭化的优缺点，为后续生物质炭化技术发展指明方向。关键字生物质炭化机理影响因素炭化设备目录一，生物质特性.................................................................................................1二

2、，生物质炭化技术特征...............................................................1三，生物质炭化机理.......................................................................1四，影响炭化的因素.......................................................................2五，我国生物质炭化设备发展现状..............

3、.................................3六，生物质炭化存在的问题及建议...............................................4七，参考文献...................................................................................4一，生物质特性一切有生命的、可以生长的有机物质统称为生物质，包括植物、动物和微生物。目前，关于动物和微生物的研究主要集中在生物化学领域，而热化学领域则主要以

4、植物为研究对象，故本文提到的生物质主要指植物。对于植物型生物质来说，绿色植物通过光合作用把CO2和H2O转化为葡萄糖，进而通过脱水把葡萄糖缩合成淀粉，最终以纤维素、半纤维素、木质素等成分组成植物本身。生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布广泛、二氧化碳“净零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高、利用设备(技术)不完善等问题。实际上，在生物质的利用过程中，首先要对其特性进行分析，才能更有针对性的设计后续处理工艺。目前，工程上以元素分析和工业分析分别从定性和定量两个方面对生物质的性质进行衡量

5、，基本上能够满足生物质在热化学转化过程中的分析需要。总体来看，生物质原料含碳量较低、含氧量较高，灰分和固定碳较少、挥发分较多。与煤相比，生物质的燃点、灰分、含硫量、热值更低，碳、氧、挥发分含量更高。二，生物质炭化技术特征作为生物质热化学转化技术的一种，生物质炭化技术是指切碎或成型后的生物质原料，在绝氧或低氧环境下被加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭化技术也称为生物质干馏技术，与气化、液化等生物质热化学转化技术相比，具有以下典型工艺特征：1）加热速率慢，一般在30℃/min以下；2）保

6、温炭化时间长，一般从15min到几天不等；3）热裂解温度较低，一般不超过550℃；４）炭化环境要求绝氧或低氧，尽量减少氧化反应。影响生物质炭化过程与生物炭特性的因素有原料特性参数和炭化工艺技术参数等，其中原料特性参数主要包括原料种类、粒径和含水率等，工艺技术参数主括炭化温度、升温速率、环境压力、反应气氛和保温时间等。三，生物质炭化机理炭化是指有机物质受热分解而留下残渣或炭的过程。在这一过程中，原料中的非碳物质被除去，产生以固定碳为基础的孔洞结构，反应相对复杂。一般来说，生物质原料进入炭化装置中，先后经历干燥、预炭化、炭化和燃

7、烧4个阶段，最终生成生物炭。干燥阶段是生物质炭化的准备阶段，当温度达到120～150℃时，生物质中所蕴含的水分受热率先析出，变成“干生物质”。预炭化阶段是生物质炭化的起始阶段，当温度达到150～275℃时，“干生物质”受热，其中不稳定成分(如半纤维素)发生分解，析出少量挥发分。炭化阶段是生物质炭化的主要阶段，当温度达到275～450℃时，半纤维素和纤维素发生剧烈的热分解，产生大量的挥发分，放出大量反应热，剩余固态产物即为“初步生物炭”。燃烧阶段是生物质炭化的结尾阶段，当温度达到450～500℃时，利用炭化阶段放出的大量热，对

8、初步生物炭进行煅烧，排除残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭中固定碳含量，获得最终的生物炭。四，影响炭化的因素1，原料从原料的角度来看，一般木本植物生物炭具有较高的含碳量及较低灰分含量，草本植物及禾本科植物生物炭具有较高灰分含量及较低的含碳量。这是因为不同生物质原料，甚至是不同类型土壤中生长