生物质能的热化学转化技术
生物质的热化学转换

③ 热解液化。把林业废料及农副产品在缺氧的情况下中温(500~650℃)快 速加热,然后迅速降温使其冷却为液态生物原油的方法。
生物质直接液化
• 生物质直接液化是在较高压力下的热化学转化过程,温度一般 低于快速热解,热体产物的高位热值可达25~30MJ/kg,明显 高于快速热解液化,但因其技术成本高目前还难以商业化。
• 生物质气化发电技术是生物质清洁能源利用的一种重要方式,几乎 不排放任何有害气体。在我国很多重,生物质发电可以在很大程度上解决 能源短缺和矿物燃料燃烧发电的环境污染问题。近年来,生物质气 化发电的设备和技术日趋完善,无论是大规模还是小规模均有实际 运行的装置。
生物质水解发酵
• 发酵法采用各种含糖(双糖)、淀粉(多糖)、纤维素(多 缩己糖)的农产品,农林业副产物及野生植物为原料,经过水 解(水解——使某一化合物裂解成两个或多个较简单化合物 的化学过程)、发酵使双糖、多糖转化为单糖并进一步转化 为乙醇。
• 20世纪70年代,能源危机的出现,重新唤起了人们对生物质 气化技术的兴趣。以各种农业废弃物、林业废弃物为原料的 气化装置生产可燃气,可以作为热源, 或用于发电,或生产 化工产品(如甲醇、二甲醚及氨等)。
种类
生物质气化炉
• 生物质气化炉是气化反应的主要设备。生物质气化技术的基本应用 方式主要有以下四个方面:供热、供气、发电和化学品合成。生物 质气化供热是指生物质经过气化炉气化后,生成的生物质燃气送各 入下一级燃烧器中燃烧,为终端用户提供热能。此类系统相对简单 ,热利用率较高。气化率可达70%以上,热效率也可达85%。
发电方式
• 生物质气化发电可通过三种途径实现:生物质气化产生燃气作 为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽,再驱动蒸汽轮机发电;也 可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电;还可以将净化后的 燃气送入内燃机直接发电。在发电和投资规模上,它们分别对 应于大规模、中等规模和小规模的发电。
生物质能的转换技术

生物质能的转换技术生物质能的转换技术主要有三种:直接燃料、热化学转换和生物化学转换。
生物质能转化技术为合理有效利用生物质能开拓了广阔前景,对生物质能的开发利用,是当代人类新能源技术革新的重要任务。
直接燃烧直接燃烧获取热量是最简单的方法,但转换效率很低,且污染环境。
我国农村传统的烧柴灶热效率5%~10%。
大力推广节柴灶可使热效率提高到20%~30%,省柴30%~50%,是一种技术简单、易推广、效果明显的节能措施。
目前研制的生物质压块燃料可以提高热效率并能减少污染。
热化学转换生物质能的热化学转换是指在一定温度和条件下通过化学方法使生物质气化、炭化、热解和催化液化,生产燃料(气态、液态)和化学物质的技术。
其方法有气化法、热分解法和有机溶剂提取法等。
生物化学转化生物化学转化技术是通过微生物发酵方法将生物质能转换成液体或气体燃料。
它包括生物质-沼气转换技术和生物质-乙醇转化技术。
生物质-沼气转换技术20世纪90年代我国农村广泛推广和使用的“沼气”,就是通过这种生物转化技术得到的。
有机物质在一定温度和隔绝空气的厌氧环境中,通过微生物-甲烷菌的发酵作用,产生以甲烷为主的可燃性混合气体(沼气)。
产生沼气的原料是秸秆、杂草、垃圾和粪便等。
甲烷菌有嗜热菌(45℃~60℃)、嗜温菌(30℃~45℃)、喜冷菌(0℃~30℃)三种。
产生沼气的装置主要是沼气池。
沼气可用作优质燃料、动力能源、烘干、养殖等。
产生沼气后的渣料还可用来种蘑菇,沼液、沼渣也是很好的有机肥料。
沼气的开发,有利于农村燃料、肥料和饲料的解决,也有利于垃圾的无害化处理。
更促进了农业生产系统的良性循环和农业生态平衡。
生物质-乙醇转换技术生物质-乙醇转换技术是将生物原料在密闭容器内经高温干馏分解制造乙醇等干净的液体燃料。
生物质-乙醇转换技术所用的原料有糖质、淀粉和纤维素等。
巴西采用甘蔗渣为原料,每年可生产乙醇120亿升,占其全国汽车燃料的62%,有800万辆汽车使用掺22%酒精的汽油。
生物质能资源转化技术的研究及发展趋势

生物质能资源转化技术的研究及发展趋势随着全球能源问题日益突出,生物质能作为一种可再生、环保的能源资源备受关注,其转化技术的研究和发展也成为了研究热点。
本文将从生物质能转化的技术途径、主要技术及其发展趋势等方面作一介绍。
一、生物质能转化的技术途径生物质能转化的技术途径主要包括:热化学转化、生物化学转化、生物质燃烧发电、气化以及液体燃料等。
其中,热化学转化是指通过高温、高压下使生物质分子发生热裂解,产生可再生的气体、液体和颗粒状物质等。
生物化学转化是指通过一系列微生物的代谢过程将生物质转化为生物质能。
生物质燃烧发电是指生物质燃烧控制在一定温度和氧气流量下,发电机将生物质产生的热能转化为电能。
气化则是指在高温和低氧气环境下对生物质进行分解,生成气态产物。
液体燃料则是将生物质通过特定的反应条件在液态催化剂存在下发生裂解,产生可回收利用的生物液体。
二、主要技术及其研究现状1. 热化学转化技术热化学转化技术主要包括:热解技术、气化技术、液化技术。
目前,热解技术是热化学转化技术的主要研究方向之一,其主要原理是在缺氧的条件下,通过高温热解将生物质转化为液体燃料和气体燃料。
已经成功开发出了许多相应的装置,如:固体火箭推进剂发动机、液化气装置等。
此外,利用催化剂进行热化学还原也成为热化学转化技术的重点研究对象之一。
2. 生物化学转化技术生物化学转化技术主要涉及生物质发酵技术、微生物代谢技术、生物催化技术等。
发酵技术是指通过微生物菌群发酵将生物质转化为生物质能所需的乳酸、乙醇、酒精等。
微生物代谢技术是指通过植物代谢产物及微生物菌群代谢过程将生物质转化为生物质能。
生物催化技术是将生物质在特定的酶催化下,转化为生物质能。
3. 生物质燃烧与发电技术生物质燃烧与发电技术主要包括两种方式:直接燃烧和草酸法。
直接燃烧是利用生物质进行燃烧,通过发电机产生电能。
草酸法则是将生物质在草酸条件下进行裂解,产生可燃性气体,将产生的气体在内燃机上进行燃烧,通过发电机产生电能。
生物质能的热化学转化

生物质能的热化学转化随着环保意识的逐渐增强,人们对可再生能源的需求越来越大。
生物质能作为一种重要的可再生能源,近年来备受重视。
而生物质能的热化学转化是生物质能利用的一种重要方式。
本文将从生物质能的概念和种类入手,深入探讨生物质能的热化学转化及其应用。
一、生物质能的概念和种类生物质能是指在生物质中蕴含的可利用的能源,包括植物生物质和动物生物质。
植物生物质主要是指半木质素、纤维素和木质素等有机物,而动物生物质主要是指屠宰废弃物、家禽粪便等来源。
生物质能按来源可分为天然生物质和人工生物质。
天然生物质主要包括林木、麦秸、稻草、玉米秸秆等植物及其残渣。
而人工生物质则是指人类通过绿色植物培育和改良所产生的生物质。
例如,生物质饲料、生物质能源林等。
二、生物质能的热化学转化生物质能的热化学转化主要是指通过高温条件下,将生物质能的化学成分分解成气态或液态燃料的一种转化方式。
生物质能的热化学转化主要包括燃烧、气化和液化等三种方式。
1.燃烧燃烧是生物质能最常见的利用方式之一。
燃烧生物质能可直接产生热能,用于供暖、热水、发电等。
相比于化石燃料,生物质燃烧的 carbon dioxide 含量相对较低,对环境污染的影响较小。
2.气化气化是将生物质能在高温条件下加热并暴露在一定气氛下,从而使其发生气化反应,生成可燃气体的过程。
生物质气化主要生成的气体为合成气和焦炉气。
合成气主要是由 hydrogen 和 carbon monoxide 组成的气体,可用于发电、炼油等领域。
而焦炉气则主要用于生产金属和化学品。
3.液化液化是将生物质能在高温条件下溶于催化剂和溶剂中,在适当的条件下,进行化学反应得到液态燃料。
典型的例子是生物质甲醇。
生物质甲醇可以通过木质素和纤维素等生物质材料的气相催化转化而成,是一种用于替代化石燃料的环保型液态燃料。
三、生物质能的应用生物质能的应用主要包括供暖、发电、燃料等领域。
在供暖领域中,生物质燃烧锅炉被广泛使用。
生物质热化学转化过程中的反应机理分析

生物质热化学转化过程中的反应机理分析随着人们对环保意识的提高以及能源资源的日益枯竭,生物质能作为一种新型的可再生能源受到了越来越多的关注。
其中生物质热化学转化被广泛应用于生物质能的利用,并且在近几十年得到了快速发展。
在转化过程中,涉及到的化学反应机理对于提高生物质转化效率、降低排放量以及开发新型生物质能利用技术有着至关重要的作用。
因此,本文将从反应机理的角度进行探究。
一、生物质热化学转化的基本过程生物质热化学转化是指在高温或者高压条件下,生物质与其他化合物发生化学反应,从而得到燃料气体、液体或者固体燃料。
该过程可分为三个基本步骤:干馏、气化和燃烧。
在干馏阶段,生物质中的水分、木质素、半纤维素、纤维素等有机物在高温下分解产生其具有的化学物质。
其中,水分和木质素的分解温度在200℃左右,而半纤维素和纤维素的分解温度在300℃以上。
在气化阶段,生物质中的有机物与空气或者氧气进行化学反应,由此产生固体残渣、液体和气体。
气化反应的化学式可以用以下方程式表示:C6H10O5 + 3O2 → 6CO2 + 5H2O (1)C5H10O4 + 2O2 → 5CO + 4H2O (2)C6H10O5 → 3CO + 3H2 + 4CO2 + CH4 (3)在燃烧阶段,生物质中产生的气体进行燃烧反应,从而得到能量和反应产物,其中主要有CO2、H2O等。
二、实现生物质热化学转化的反应机理在生物质热化学转化过程中,化学反应的机理是十分复杂的,其反应机理涉及到多种化学过程,且不同种类生物质根据其成分和性质的不同,其化学反应机理也会有所区别。
下面将从有机物的裂解、中间产物的反应、氧化反应和还原反应四个角度逐一探究。
1、有机物的裂解在生物质的热解过程中,有机物质发生碳-碳键的断裂和氧与氢的解离反应,从而产生一系列的碳氢氧化合物。
这些有机物进一步分解或热解,会形成一些简单的化合物,比如甲烷(CH4)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)等。
生物质能转化技术及其应用

生物质能转化技术及其应用随着环境污染和能源危机的日益严重,人们开始寻找新的能源来源来保障未来的能源供应和环境可持续发展。
生物质能转化技术作为一种新型的能源开发手段在近年来得到了广泛的关注和研究。
本文将对生物质能转化技术及其应用进行探讨。
一、生物质能转化技术的定义生物质能转化技术是一种利用生物质能量,将其转化为可用能源的一种过程。
生物质能转化技术主要包括燃烧、气化、液化、生物化学转化等多种技术手段。
生物质能转化技术可以将生物质能量转化为电能、热能和生物燃料等多种能源形式,具有很高的能源利用效益和环境保护效益。
二、生物质能转化技术的应用生物质能转化技术在能源领域的应用越来越广泛,展现出了巨大的潜力和优势。
1、生物质燃烧生物质燃烧是将生物质能转化为热能的一种技术手段,在农村地区应用较为广泛。
生物质燃烧技术可以用于取暖、热水供应、生物质锅炉等多种场合。
此外,生物质燃烧还可直接用于发电,形成生物质发电和生物质热电联产等多种模式。
2、生物质气化生物质气化是将生物质能转化为可燃性气体的一种技术手段。
生物质气化技术可以将生物质转化为氢气、甲烷等多种气体,可广泛应用于燃料电池等领域,具有很高的开发和利用价值。
3、生物质液化生物质液化是将生物质能转化为液态燃料的一种技术手段,可将生物质转化为生物柴油、生物燃料油等多种液态燃料。
生物质液化技术可应用于交通运输、航空航天、海工等领域,具有很高的市场潜力和发展前景。
4、生物化学转化生物化学转化是将生物质能通过生物化学反应转化为有机物的一种技术手段。
生物化学转化技术主要应用于生物制药、生物能源、生物催化等领域,具有很高的开发和利用价值。
三、生物质能转化技术的优势生物质能转化技术具有以下的优点:1、绿色环保:生物质能是一种可再生能源,利用生物质能不会产生大量的污染物和温室气体,是一种绿色环保的能源形式。
2、资源丰富:生物质是一种丰富的能源资源,可广泛应用于多种领域,并能得到充分利用。
生物质能化学转换技术分类

生物质能化学转换技术分类生物质热化学转换技术的定义:生物质热化学转换技术是指在加热条件下,用化学手段将生物质转换成燃料物质的技术。
生物质热化学转换技术的分类:生物质热化学转换可分为直接燃料、气化、热裂解和加压液化四种技术。
各种技术采用各自设备及运转参数,并产生各自的产物。
生物质的直接燃料是最普通的生物质能转换技术。
所谓直接燃料转换,就是燃料中的可燃成分和氧化剂(一般为空气中的氧气)进行化合的化学反应过程,在反应过程中强烈放出热量,并使燃料产物的温度升高。
其主要目的就是取得热量。
气化是指将固体或液体燃料转化为气体燃料的热化学过程。
生物质气化就是利用空气中的氧气或含氧物质作汽化机剂,将固体燃料中的碳氧化生成可燃气体的过程。
生物质热解是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热降解,最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。
三种产物的比例取决于热裂解工艺的反应条件。
一般地说,低温慢速热裂解(小于500℃)产物以木炭为主,高温闪速热裂解(700—1100℃)产物以可燃气体为主,中温快速热裂解(500—650℃)产物以生物油为主。
如果反应条件合适,可获得原生物质80%~85%的能量,生物油产率可达70%以上。
生物质加压液化是在较高压力下的热化学转化过程,温度一般低于快速热裂解,该法始于20世纪60年代,当时美国的Appell等将木片、木屑放人Na2CO3溶液中,用CO加压至28MPa,使原料在350℃下反应,结果得到40%—50%的液体产物,这就是著名的PERC 法。
近年来,人们不断尝试采用H2加压,使用溶剂(如四氢萘、醇、酮等)及催化剂(如Co—Mo、Ni—Mo系加氢催化剂)等手段,使液体产率大幅度提高,甚至可以达到80%以上,液体产物的高位热值可达25~30 MJ/kg,明显高于快速热裂解液化,生物质加压液化技术出其成本高,目前,还难以商业化。
相关标签:生物质颗粒燃料我国生物质能开发利用现状重要的能源植物甜高粱。
生物质能的利用和转化技术

生物质能的利用和转化技术生物质能是指由生命存在过程中产生的形式多样的可再生能源,能源来源包括植物、菌物、海藻、海洋性动物、微生物以及农林废物等生物组织,这些生物组织含有太阳能的化学能、光合作用后形成的碳化合物和纤维素、木质素等多种化学能。
生物质能是一种可再生、可持续开发利用的清洁能源,目前在世界各国的能源结构中已经占有重要地位,生物质能的利用和转化技术也越来越成熟。
一、生物质能的利用生物质能的利用主要分为两种方式,一是直接利用,二是间接利用。
1. 直接利用直接利用指的是将生物质能直接作为燃料进行燃烧,将化学能转化为热能、机械能或者发电。
在这个过程中,生物质能释放出的二氧化碳总量与它在生长过程中吸收的二氧化碳总量基本相当,从而避免了由化石燃料燃烧所引起的温室气体排放。
直接利用生物质能的方式有木材、生物质薪炭、麻、秸秆等等。
2. 间接利用间接利用是指将生物质能先经过某种处理过程,如发酵、气化或者液化等,将化学能转化为气体、液体和固体,再以这些产品作为原料进行燃烧、化学反应或者制造等其他过程。
与直接利用相比,间接利用的能量利用效率更高,产品的种类也更加丰富。
常见的生物质能的间接利用方式有:生物甲烷、生物乙醇以及生物柴油等等。
二、生物质能的转化技术1. 气化技术气化技术是指将生物质能通过高温、低氧或者无氧条件下,在气化剂的作用下转化为气体的过程。
气化产物主要包括合成气、含酚气、氢气、碳氢化合物和二氧化碳等。
在此过程中,最重要的气化反应是生物质的碳化反应、气相裂解反应和氧化反应。
气化技术主要应用在生物质柴油和液态油气的制备过程中,也可以用于生产合成气,使其代替地下天然气的应用。
2. 发酵技术发酵技术是生物质能转化为可燃的液态燃料的一种技术。
该技术的基本原理是通过固定化微生物前处理生物质成果糖后进入发酵罐进行发酵过程,使成果糖转化为丙酮酸酯,再通过加热蒸发和分离,得到乙醇等液态燃料。
发酵技术在实际生产中有多种流程和方式,广泛应用于生产生物乙醇和生物丁醇。
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生物质能的热化学转化技术
随着日益紧张的能源危机加剧和环境问题重视程度的加强,作为一种可再生的环境友好型能源,生物质能的研究越来越受到国内外学者的广泛关注。
生物质原料的热化学转化是利用纤维素、半纤维素和木质素的化学变化改变其物理特性而形成的新的生物质能源。
纤维素是由许多吡喃型D-葡萄糖基,在1,4位置上以β-苷键联结而成的天然线性高分子材料;半纤维素是不均匀聚糖,由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯半乳聚糖等中的两种或两种以上糖基组成;木质素的成分非常复杂,是由愈创木基、紫丁香基和对羟苯丙烷的基本结构单元组成[1]。
生物质的热化学转化有两种基本途径:一种是将生物质气化,使其转化成碳氢化合物;另一种是将其直接在高温下热解、高压下液化或者深度热解和抽提。
热化学转化过程包括燃烧、气化、液化和热解[2]。
1生物质能的热化学转化技术
1.1燃烧
燃烧是应用最广泛的生物质转换方式,在一些不发达地区,人们仍在利用生物质的直接燃烧来获取能量来满足日常的生活。
生物质燃料的燃烧热值比化石能源的热值低很多,这是由于生物质燃料的高含水率和高氧含量决定的,对于不同能源的主要化学元素组成情况如图1所示[3];燃烧热值和含水率的大小呈线性递减的关系,如图2所示[4](LHV=lower heating value,HHV=Higher heating value)。
生物质的燃烧过程可以分3个阶段:水蒸气蒸发与预热阶段、挥发燃烧阶段和固定碳燃烧阶段[5]。
为了提高生物质燃料的燃烧热值,可以对原料进行相应的处理:①在燃烧的水蒸气蒸发与预热阶段,加入燃料引发剂[6]、供给氧气或者增加通风量,从而降低燃料的着火点[7];②在致密成型的固体燃料中加入催化剂降低生物质原料的表面活化能,如钡剂和锰剂,同时起到消烟助燃的效果[8],此外用于煤的催化剂如K,Cu,FeCl2/FeCl3,MnO2,稀土钙钛矿型和纳米长效节煤添加剂等[9]均可以考虑到生物质能源的应用上来;③原料的蒸汽爆破可以使灰分含量和氧含量降低,增加燃烧热值,起到固碳的作用,同时还可以提高密度、冲击韧性和耐磨性,降低了灰分的熔化温度[10]。
将松散的生物质原料进行压缩致密成型后再进行燃烧,可以降低贮存空间,提高燃烧效率,对于影响生物质致密成型燃料燃烧的因素有:
①原料种类:生物质固体成型燃料的原料是由纤维素、半纤维素和木质素等成分组成,不同种类的原料具有不同的密度和化学组分。
生物质能源和化石能源相比具有很高的氧碳含量比,这也是生物质热值低的重要原因。
生物质主要化学组分的氧碳含量比为木质素>半纤维素>纤维素,所以木质素的含量直接影响燃烧热值。
②原料粒度和相对孔隙率:原料的粒度越小,比表面积和孔隙度就会越大,这样增加了对空气的吸附作用,也有利于内部热量的传递。
③反应温度:温度的高低影响燃料挥发分的析出速率,随着升温速率的增大,挥发分产率增大而焦炭产率减小;升温速率的大小影响燃料孔隙的形成。
④供风量:供风量的增加加速了氧扩散过程,使平均燃烧速度增加,有利于热值的释放,但燃尽温度有所降低。
⑤空气中水分浓度:当空气中的水分浓度高于3.56%时,生物质燃烧DTG曲线出现了对称波动,DTA曲线出现单侧波动,原因是水分的凝结与蒸发,这样会造成炉膛热负荷的波动[11]。
1.2气化
生物质的气化是将含碳的生物质原料经简单的破碎和压制成型后,通以一小部分O2(氧气的含量是完全燃烧时所需氧气量的35%)或者稳定的蒸汽、CO2等氧化物,使之转换成可燃性的气体,如H2,CO和CH4等[12]。
生物质气化的原理如图3所示。
气化可以看作是热解的一部分,只是气化处理增加了反应温度来得到高气体产量,同时较少的CO2排放、精确的燃烧过程控制、较高的热效率以及占地空间小的简易设备等方面使生物质的气化过程得到了很好的发展。
气化过程中,生物质首先分解出焦油和挥发性的碳氢化合物气体,随后与少量的氧气发生氧化反应,产生的热量使原料干燥,又为之后化学键的打破和气化过程提供动力。
其中发生的化学反应[12-14]如下:
其中,公式(2)、(3)分别为部分氧化和完全氧化的反应方程式,相应的生成CO和CO2;公式(5)、(6)为水煤气反应,生成合成气(氢气和一氧化碳的混合气体),这两个反应为生物质气化的主要反应;公式(9)为甲烷化反应,发生在低温和催化剂效应减少的情况下。
1.3液化
直接液化是在低温、高压和催化剂的条件下对原料进行热化学处理,使其在水或者其他适宜的溶液中断裂成小分子,这些小分子性能非常活泼,可以重新聚合成不同分子量的油状化合物[15-17]。
直接液化的产物有些和生物质热解过程中的液相产物相同,但是生物质的直接液化所用原料不需要进行干燥处理。
在液化的开始阶段,生物质经过解聚,分解成很多小单体,这些单体又会很快聚集成固体,为了避免这种现象的发生,要加入一定的溶液,依靠溶液的电解质效应来减少小单元的缩聚反应。
常见的溶剂为石碳酸、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯和乙二醇等,催化剂有硫酸、碱金属和无机盐[18-19]。
木质纤维素是富羟基的材料,液化可以生成生物高分子聚合物,用于环氧树脂胶、聚氨酯塑料以及胶合板胶黏剂的生产当中[12]。
1.4热解
生物质在隔绝或供给少量氧气的条件下对其进行热处理,利用热能打断生物质大分子中的化学键使之转化为小分子物质的加热分解过程,通常称为热解。
热解产物为气体(生物质燃气)、液体(生物质燃油)和固体(生物质炭)。
生物质燃料的热解特性,可以将其分为3个阶段:第一个阶段为脱水阶段,原料中的水分首先蒸发汽化;第二个阶段为挥发物质的分解,原料受热后随着温度的升高,不同的物质相应析出,由于氧气供应不充分,到达着火点后不会出现明显的火焰;第三个阶段为炭化阶段,随着温度的继续升高,原料较深部位的挥发物质析出,在表面形成疏松的孔洞,最终得到生物质炭[20]。
生物质的热解根据处理条件的不同分为快速热解、慢速热解、瞬间热解和催化热解。
快速热解是生物质原料在300℃/min的升温速度流化床中进行热解,得到的主要为液态产物(生物质油);慢速热解是以5~7K/min的速度对生物质进行热处理,获得大量生物质炭和少量液相、气相产物的热解过程;瞬间热解的处理过程在几秒钟内进行,对原料的粒度要求非常高,通常在60~140目;瞬间热解的主要产物是生物质燃气;催化热解是利用沸石、Al2O3、Fe
和Cr等催化剂对生物质的催化作用使之降解,生成液相产物,催化热解的液相产物的氧含量和含水率较低,可以直接作为运输燃油[2]。
热解气体主要由CO、CO2和CH4,还有一些H2、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等小分子组成,热解的气体需要进行处理后才能利用。
采用一定量的催化剂,可以将燃气中的CO 和H2转变成CH4,如甲烷化技术中采用氧化镍催化剂并以活性氧化铝为载体将生物质气化,可以改善燃气质量、提高燃气热值的有效方法[21]。
热解的液体(生物质燃料油)有很高的碳含量和氧含量,需要利用催化加氢、热加氢或者催化裂解等作用降低氧含量,去除碱金属,才能更好地利用。
其中,催化裂解反应可在没有还原性气体的常压下进行,是较为经济的方法[22-23]。
热解液体的化学成分见表1[2]。
热解固体(生物质炭)是生物质燃料中的水分、挥发分和热解油在高温下排出后所剩的不能再进行反应的固体物质[24]。
为了得到不同的气、固、液相产物,要靠升温速度和停留时间等指标来加以衡量[13,25]。
2结论与展望
生物质的热化学转化技术的研究可以缓解当下紧张的能源危机,改善生物质资源分散、原料不易运输和贮存、原料组分复杂和热值低等特点,并且可以实现环境与经济上的双赢。
我国的生物质资源非常广泛,但是都处于实验室研究阶段,工业化程度不高,实现生物质热化学转化的自动化和工业化是今后的研究发展方向。
在研究过程中,仍存在一些问题需要解决。
生物质直接燃烧过程中会产生大量的烟和气味,阻碍了其应用的范围,寻找一种能够减少排烟量,增加燃烧热值的方式迫在眉睫。
生物质热解对生物质原料的利用率高达95.5%,是一种非常有前景的能源再生方式,但是由于生
物质原料的形态和化学组分各不相同,热解过程也存在着很大差别;生物质液化油的组分极其复杂,改善其油溶性能,扩大应用范围,选择合适的处理方法和催化剂还有待进一步研究。
此外,在国家政策上应当给予积极的响应,加快出台具体可操作的扶持政策,使生物质能源有更加广阔的发展空间。