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1、2001年4月中国工程科学Apr.2001第3卷第4期EngineeringScienceVol.3No.4研究报告生物质快速热解液化技术姚福生,易维明,柏雪源,何芳,李永军(山东工程学院,山东省清洁能源工程技术研究中心,山东淄博255012)[摘要]介绍了一种等离子体加热生物质快速热解的方法,将生物质中的长分子链击碎,变成短分子结构而液化。选择玉米秸秆为快速热解对象,大量研究工作证明这种热解方法比较有效。在合理的颗粒度、供料量、热解温度和速度、终止冷却温度的情况下,玉米秸秆液化的收率达到50%左右。一种新型工业化的装置己根据实验结果
2、研制成功。[关键词]生物质能;热解;液化技术;等离子体能源是现代社会赖以生存和发展的基础,也是都是一项迫在眉睫的重大课题。制约国民经济发展的重要因素。当今人类对于化石不言而喻,生物质能源是一种未来可持续发展能源的极大依赖,不仅对人类赖以生存的环境带来能源系统的重要组成部分。1993年世界粮农组织了严重的污染,并且由于这种能源逐渐匮乏,成为(FAO)预测,到2050年,以生物质能源为主的可未来社会的潜在危机。综观形势,21世纪国际上再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料,将加大力度,开发可再生的能源,诸如水力能、风其价格低于化石
3、燃料。当前的生物质能源是以一种能、太阳能、地热能、潮汐能、海洋温差发电和生十分低效率的“穷人燃料”形式进行利用的,大部物质能。其中生物质能是一种高效和廉价的太阳能分是直接燃烧取其热能。开发不同形式的生物质能浓缩储存方式,利用当今世界高科技的成果,可使源的高效利用方法,若能取得成效,则将会大大推其转化为潜力巨大的高品质再生能源。动农村改革和经济的发展。其中,生物质快速热解据统计,全世界每年农村生物质的产量约为液化技术可以把生物质液化制成生物油,是很有发8300×10t,生物质能源占世界能源消耗的14%,展前景的技术途径。仅次于石油、煤炭
4、及天然气等化石能源,居第四1国内外研究现状位。1994年统计,全世界生物质能源消耗量为138×10t,相当于中东地区的石油产量,在许多发展传统生物质气化技术一般产生大致相同量的气中国家占第一位,但仅占世界生物质资源的4%。体、焦炭及焦油。80年代以来,生物质的快速热8我国是农业大国,每年至少有7×10t的农作物废解技术有了很大的发展。快速热解技术可使焦炭产弃物,至今这些生物质能源仍占我国农村能源消费率大幅度下降,同时使所产生的液体中含有大量不8的第一位,约合3.5×10t标准煤,近年来,其他饱和的烃类含氧衍生物,其中最引人瞩目的是在超
5、能源进入农村,废弃物烧荒,特别是玉米秸秆在田高速升温条件下的生物质直接高温快速热解新技头的焚烧,引起大面积烟雾污染,人们叫苦不迭,术。国际能源署(IEA)组织了加拿大、芬兰、意严重影响空中和陆地交通。所以不论从农村能源开大利、瑞典、英国及美国等十余个研究小组进行了发,还是从环境保护出发,研究生物质能源的转化十余年工作,重点对这一过程发展的潜力、技术经[收稿日期]2000-10-09;修回日期2001-01-11[基金项目]高等学校骨干教师资助;山东省青年科学家奖励基金资助项目[作者简介]姚福生(1933-),男,上海市人,中国工程院院
6、士,博士生导师64中国工程科学第3卷济可行性及参加国际间的技术交流进行了评估和协产的成本仅为50加元/t(约合人民币300元/t)。调,所发表的报告得出的结论十分乐观。到1995目前最大处理能力100t/d的装置正在运行,可产年初,加拿大、意大利、荷兰和芬兰等国已有20生7～8MW的电力,供400～500户家庭使用,余套工业示范装置在运行中,该技术过程涉及到当取得较可观的经济效益,所发表的经济分析报告指今化工及能源过程中多相流及过程耦合等多项前沿出,目前的生产成本已可与常规化石燃料相竞争。性研究内容,国际上不少知名学者都在参与此工近年
7、来,我国在生物质快速热解液化技术方面也开作。展了一些研究工作。沈阳农业大学开展了国家科委34八五重点攻关项目“生物质热裂解液化技术”的研这一技术的关键是使生物质达到10～10K/s的升温速度及相应的超短接触时间反应、快速反应究工作。该项目还获得了联合国开发计划署终止技术等可控的热解条件。根据以上热解条件,(UNDP)和粮农组织(FAO)的资助,并与荷兰世界各国相继开发了输送流式热解器、真空热解吞特大学进行了广泛的合作。他们在生物质热裂解器、快速热解器、快速升温热解、漩涡热解、热解过程的实验和理论分析方面做了很有成效的工作。磨、旋转壳反
8、应器及流化床热解等多种热解工艺,浙江大学、科学院化工冶金研究所、河北省环境科其中以颗粒为热载体的气固并流下行超短接触热解学院等单位近年来也进行了生物质流化床液化实技术较为引人注目。由于以颗粒为热载体的气固并验。山东工程学
