生物质热解与煤热解气化比较与现状
生物质与煤共热解特性研究
生物质与煤共热解特性研究摘要：选取一种典型生物质样品（棉秆），并将生物质样品与煤分别以1:9、3:7、5:5的质量比混合。
采用热重分析法，在相同升温速率下，对各样品进行热解实验，探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。
研究表明，生物质与煤的热解特性差异很大：生物质热解温度低，热解速度快，而煤相对热解速度慢，热解温度高；在生物质与煤混合热解时，总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征；随混煤中生物质比例的增加，热解温度降低，热解速度变快。
关键词：热重分析生物质煤热解共热解随着人们越来越关注化石能源的使用对生态环境的不利影响，生物质能源的利用份额逐年上升[1]。
但是，由于生物质分布分散、能量密度低、收集运输和预处理费用高、热值低、水分大、转化利用需要外热源等缺点[2]，使得单独利用生物质燃料的设备容量较小、投资费用较高、系统独立性差和效率低。
为了使生物质在较短期内实现大规模有效利用，并具有商业竞争力，生物质与煤混合燃烧和转化技术在现阶段是一种低成本、大规模利用生物质能源的可选方案。
1 生物质能的转化生物质的利用转化方式主要有直接燃烧、热化学转化和生物转化[3]。
热化学转化是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术，包括气化(在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程)、热解(在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程)和直接液化(在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等)；生物转化法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。
固体生物质的热解及其进一步转化是开发利用生物质能的有效途径之一。
在生物质热化学转化过程中，热解是一个重要的环节。
生物质形态各异，组成多为木质素、纤维素等难降解有机物，与矿物燃料不同，因此生物质热解过程是一个复杂的过程，影响生物质热解的运行参数有终端温度、加热速率、压力和滞留时间等[4]。
生物质气化利用技术的研究现状及发展前景
生物质气化利用技术的研究现状及发展前景随着我国生态文明建设的不断推进，生物质能成为可再生的能源资源备受重视。
而生物质气化利用技术则是将生物质转化为高热值气体的重要方法，具有清洁环保、高效节能的特点，因此备受关注。
本文将就生物质气化利用技术的研究现状及发展前景进行探讨。
一、生物质气化利用技术的概念及分类生物质气化利用技术指的是利用生物质作为原料，在高温下进行热解反应，产生一种可用于发电、热供应和合成化学品的气体混合物。
根据热解过程和反应条件的不同，可以将生物质气化利用技术分为各种类型，如焦化、高温气化、湿式气化、微波气化等。
其中，焦化是最古老的一种生物质气化利用技术，适用于对生物质进行干馏后产生焦炭和气体的过程。
而高温气化则是指将生物质进行高温加热达到裂解的目的，从而使其分解为气体。
湿式气化则是将生物质与水蒸气一起加热，使之分解产生氢气、一氧化碳等气体。
微波气化是指在微波电场下，利用微波加热将生物质分解产生气体的过程。
二、生物质气化利用技术的研究现状（一）生物质气化反应的影响因素生物质气化利用技术的效果和产物种类，取决于许多因素，其中最重要的包括反应温度、反应压力、原料的物理性质和结构等。
研究要探索上述因素对反应的影响和相互作用，以寻找最佳的反应条件和提高反应效率。
（二）反应器的设计和优化反应器是进行生物质气化反应的核心，其设计和优化对反应效果有着决定性的影响。
当前，反应器的设计多以提高气化效率、增加产气量和降低污染物排放为目的，同时还要考虑生产成本和运营安全等因素。
反应器设计的创新和改进，将能使生物质气化利用技术更具经济和环保价值。
（三）催化剂的优化与应用催化剂对气化反应有很大的影响。
研究人员利用催化剂在气化反应中加速分解、增加反应温度和提高反应产物的选择性等效应，并已经取得了令人瞩目的成果。
当前，常用的催化剂主要包括氧化物、固体酸、碱催化剂和金属异构催化剂等，这些催化剂的优化和适用，将带动生物质气化利用技术的进一步发展和推广。
煤与生物质共热解工艺的研究进展
煤与生物质共热解工艺的研究进展摘要：热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径，是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。
将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法，两者混合热解不仅有助于降低CO2的排放量，还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。
文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展，系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响，并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。
前言工业革命以来，化石资源的过度开发带来了资源短缺、环境污染、温室效应和全球气候变化等一系列问题[1]。
我们必须要加快能源结构体系的调整，加快可再生能源的开发、利用，以及实现资源的分级转化与梯级利用。
生物质是一种重要的可再生资源，具有与化石燃料相似的一些特性，能够部分替代化石能源，维持环境碳平衡，并具有较低的硫含量[2]。
生物质的利用不仅可以充分发挥农林废弃物等资源的价值、降低化石燃料的消耗，还可以降低燃料燃烧过程中污染物的排放量[3]。
与燃烧相比，热解能够实现生物质资源的高效、清洁利用，煤炭与生物质都可以通过热解的方式得到焦炭、热解气和焦油，并进一步合成化工原料，提取化工中间体[4]。
目前，对于煤和生物质单独热解气化方面的研究比较多。
Frau Caterina利用Sotacarrrbo型小规模气化炉对褐煤和木屑分别进行气化实验，当气化原料的进料速率同为24kwh时，获得的两种粗合成气的产率分别为79.67kg/h和23.32kg/h，热值分别为5.14MJ/kg和7.49MJ/kg[5]。
Li利用新型热解反应器对废木屑进行热解试验，在填料速率为300kg/h，热解温度为500℃的工况下产物中焦油、合成气和焦炭的含量(质量分数)分别为52.5％，27％和20.5％[6]。
相比于单独热解.煤与生物质的共热解不仅可以减少CO2，SOx和NOx的排放，减少因厌氧发酵而产生的NH3，H2S、氨基化合物和挥发性有机酸等化学成分的释放.而且可以改善生物质资源自身水分含量高、热值低和密度低等不利于单独热解的问题。
浅析生物质热解气化的经济社会和环境效益
浅析生物质热解气化的经济社会和环境效益[摘要] 生物质能的利用正在日益引起人们的关注，生物质热解气化是生物质能源转换的一种方式，被用作生产燃料气的普遍技术路线。
本文概述了目前国内生物质热解气化技术的现状，浅析了生物质热解气化的经济、社会和环境效益，认为大力发展生物质气化技术有着广阔的前景。
[关键词] 生物质热解气化经济评价社会、环境效益生物质，一切有生命的可以生长的有机物质的通称。
生物质能是指蕴藏在生物质中的能量。
现今世界，石油价格居高不下，能源、电力供应趋紧，而化石能源和核能贮量有限且会对环境造成严重的后果，因此，各国政府和科学家对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物资源的开发利用给予了极大的关注。
生物质热解气化技术是使生物质在控制氧含量条件下，通过高温热解气化将固体生物质转化成为主要含CO，H2，CH4，CnHm等可燃气体，用于工业发电、热电联产、液体燃料合成、居民集中供气、工业燃气锅炉、工业干燥和采暖供热等方面。
将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽，已经受到国内外政府和专家的广泛重视。
一、我国生物质热解气化技术概况从80年代初开始，经过近20年的努力，我国生物质气化技术也日趋完善。
我国自行研制的集中供气和户用气化炉产品已进入实用化试验及示范阶段，形成了多个系列的炉型，可满足多种物料的气化要求，在生产、生活用能、发电、干燥、供暖等领域得到利用。
目前，我国已进入实用阶段的生物质气化装置种类较多，用途广泛。
取得了良好的社会、经济效益。
我国已应用或商品化的生物质热解气化炉主要有以下几类：1.中国农业机械化科学研究院能源动力所的ND系列、HQ～280型生物质气化炉,以及10GF54生物质燃气柴油双燃料发电机组;2.山东能源研究所的XFL系列生物质气化炉系统;3.中科院广州能源研究所的GSQ～1100大型生物质气化系统和木粉循环流化床装置等。
近年来，已将煤气化技术引入到生物质气化方面来，如沸腾流化床技术可用在细粒状的生物质气化，克服了此类原料在固定床连续加料的困难，同时开发生物质流态化热化学转化制备生物燃气和固体产品综合利用的关键技术和设备，也被很多研究单位和高校重视，有关该项技术的实验研究也在进行中。
生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用
生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用摘要：总结了生物质原料的特点及生物质单独气化的缺点；介绍了国内外生物质气化技术及生物质与煤共气化技术的研发与应用现状；分析了在此领域国内外的发展趋势与前景；概括了开展生物质与煤共气化技术研发的意义。
生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。
与煤炭相比，生物质原料具有如下特点：①挥发分高而固定碳含量低。
煤炭的固定碳一般为60%左右；而生物质原料特别是秸秆类原料的固定碳在20%以下，挥发分却高达70%左右，是适合热解和气化的原料。
②原料中氧含量高，灰分含量低。
③热值明显低于煤炭，一般只相当于煤炭的1/2～2/3。
④低污染性。
一般生物质硫含量、氮含量低，燃烧过程中产生的SO2、NOx较低。
⑤可再生性。
因生物质生长过程中可吸收大气中的CO2，其CO2净排放量近似于零，可有效减少温室气体的排放。
⑥广泛的分布性。
生物质气化是生物质利用的重要途径之一。
生物质气化技术已有一百多年的发展历史，特别是近年来，对生物质气化技术的研究日趋活跃。
但生物质单独气化存在一些缺点。
首先，生物质的产生存在季节性，不能稳定供给；其次，由于生物质处理后形成的颗粒具有不规则性，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层，需要添加一定量的惰性重组分床料如河砂、石英砂等；第三，生物质单独气化时生成较多的焦油，不仅降低了生物质的气化效率，而且对气化过程的稳定运行造成不利影响。
生物质与煤共气化不仅可以很好地弥补生物质单独气化的上述缺陷，同时在碳反应性、焦油形成和减少污染物排放等方面可能会发生协同作用。
1国外的研究与应用情况(1)生物质气化发电生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视，如美国、奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威和瑞典等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平。
生物质热解技术的发展现状与趋势
生物质热解技术的发展现状与趋势当今社会面临着严重的环境问题，能源资源的稀缺和污染问题越来越严重。
因此，使用可再生能源成为解决环境和能源问题的重要途径。
生物质能源作为一种可再生的资源，吸引了越来越多的关注。
生物质热解技术是将生物质转化为燃料和其他有用产品的一种重要方法。
本文将介绍生物质热解技术的现状和未来趋势。
一、生物质热解技术的发展历程生物质热解技术起始于19世纪末，当时用于制备木炭和燃料，并发展成为以木质素为原料的化工工业。
20世纪70年代，随着油价的不断上涨，研究人员开始将目光投向生物质能源，并发展出了新的热解技术，如快速热解和流化床热解等技术。
近年来，随着生物质能在能源和环境领域的不断应用，热解技术也得到了广泛的研究和应用。
二、生物质热解技术的原理及分类生物质热解是将生物质在高温条件下，通过热解反应，将其分解为固体、液体和气体三种组分的一种技术。
其中，固体产物包括生物质炭和灰，液体产物包括木质素油、醇和酸等化合物，气体产物主要是一氧化碳、二氧化碳和氨等气体。
根据生物质热解的反应条件，可将其分为缓慢热解和快速热解两种类型。
缓慢热解是在低温下进行的反应，主要产生生物质炭和液态产物，其中液态产物含有丰富的木质素化合物。
快速热解是在高温下进行的反应，主要产生气态产物，其中以一氧化碳和二氧化碳比例最高。
快速热解相比较缓慢热解，具有反应速度快、能耗低和产气率高的特点。
三、生物质热解技术的应用现状生物质热解技术的应用现状主要存在于两个方面：一是生产生物质炭和木质素油，用于能源开发和生物质化学制品生产；二是用于污水、垃圾和农业残留物等的处理，达到减少污染和资源再利用的目的。
生物质炭是生物质热解的重要产物之一，其具有高效的吸附性能和热值，被广泛用于农业、太阳能、污水处理、水质净化和园林等领域。
近年来，随着环保意识的不断加强，生物质炭的需求量逐年上升。
木质素油是生物质热解的另一种重要产物，其含有许多有机化学品，如酚、醇、甲醛、醛酮等，适用于制备各种化学品和生物质燃料。
生物质气化技术的研究现状
生物质气化技术的研究现状1. 引言1.1 生物质气化技术的定义生物质气化技术是一种将生物质材料（如木材、秸秆、废弃农作物等）转化为燃气或液体燃料的技术。
通过高温、缺氧或氧气气化反应，生物质材料中的碳、氢、氧等元素被分解为气态产物，主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等。
这些气体可以用作燃料，用于发电、供热或作为化工原料。
生物质气化技术的定义涵盖了将生物质资源转化为可再生能源的过程，是一种环保、资源高效利用的能源转化技术。
与传统的生物质燃烧相比，气化技术更加高效、清洁，能够有效减少废弃物的排放和对环境的影响。
随着对可再生能源需求的增加和对传统能源依赖的减少，生物质气化技术逐渐受到重视。
它不仅可以有效利用农林等资源的废弃物，还可以减少对传统石油等化石能源的依赖，有助于推动能源结构转型，减少温室气体排放，实现可持续发展。
生物质气化技术在能源产业中具有重要的意义和巨大的发展潜力。
1.2 生物质气化技术的发展历程20世纪70年代开始，随着环境保护意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显，生物质气化技术引起了广泛关注。
研究者们陆续提出了各种改进方案，探索更高效、更环保的生物质气化技术。
进入21世纪，随着能源问题愈发紧迫，生物质气化技术得到了更多的投入和支持。
各国开展了大量的研究项目，展开了合作交流，推动了生物质气化技术的快速发展。
目前，生物质气化技术已经实现了从实验室研究到工程应用的转变，为实现可持续能源发展做出了重要贡献。
2. 正文2.1 生物质气化技术的原理生物质气化技术的原理是指将生物质材料在高温、无氧或缺氧环境下进行热解反应，通过热化学反应将生物质材料转化为气态产物，主要包括合成气、甲烷等。
生物质气化过程主要包括干馏、气相反应和气相凝结三个阶段。
在干馏阶段，生物质材料首先被加热至较高温度，释放出挥发性有机物和灰分。
在气相反应阶段，挥发分子在高温环境下发生气相裂解和重组反应，生成气态产物。
在气相凝结阶段，气态产物冷却凝结，形成液体和固体产品。
生物质热解气化技术的研究现状及其发展
随着新世纪的到来 , 人类面临着经济增长和环境保护的双重压力 , 改变能源的生产和消费方式, 用 现代技术开发利用包括生物质能在内的可再生能源 , 对建立可持续发展的能源系统, 促进社会经济发展 和生态环境改善以及摆脱对化石能源的依赖都具有重大意义。 1 生物质能资源 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一 , 包括能源林木、 能源作物、 水生植物、 各种有机废弃 物等等 , 它们是通过植物的光合作用转化而成的可再生能源资源, 是太阳能的有机储存。生物质能是地 球上最普遍的一种可再生能源 , 数量巨大, 就其能量当量而言 , 是仅次于煤、 石油、 天然气而列第四位的 能源。 广义的生物质能包括一切以生物质为载体的能量, 具有可再生性。 据估算, 地球每年水、 陆生物质 产量的热当量为 3 ×10 J 左右, 是全球目前总能耗量的 10 倍。 我国生物质能资源相当丰富 , 仅各类农业 废弃物 ( 如秸秆等 ) 的资源量每年即有 3. 08 亿吨标煤 , 薪材资源量为 1. 3 亿吨标煤 , 加上粪便、 城市垃圾 等 , 资源总量估计可达 6. 5 亿吨标煤以上, 约相当于 1995 年全国能耗总量的一半。 目前, 在世界的能源结构中 , 生物质能源占据重要的地位。 在世界能源消耗中 , 生物质能占据 14% , 发展中国家占 40% 以上 , 据联 合国调查资料, 东南亚各国 42% 的能源消耗来自生 物质, 非洲国 家占 58% 。占我国人口 70% 的农村 , 主要的生活能源也是生物质能。我国农村直接燃烧秸杆、 薪柴每年总能 耗为 2. 64 亿吨标准煤, 占农村能耗的 79. 3% , 每年消耗生物质能达 6. 1 亿吨之多, 占全国总能耗的 27% 。而在发达国家, 生物质作为能源的利用, 多采用高投入、 高产出的方式 , 建设大型的生物质能转化 工程, 将传统的生物质能转化为现代能源利用。例如 , 美国在 1992 年就大约有 1000 个利用木材气化的 发电厂 , 运行装机 650 万千瓦, 年发电 42 亿千瓦时 , 发电成本 4- 6 美分每千瓦时 , 每千瓦投资 20003000 美元 , 美国加州电力供应的 40% 来源于生物质发电 , 目前 , 生物质动力工业在美国已成为仅次于水 电的第二大可再生能源。 生物质转化为现代能源的利用在美国、 瑞典和奥地利的基本能源消费中已分别 占到 40% 、 16% 和 10% 。 在欧盟国家中, 开发利用的所有新能源和可再生能源 ( 包括水电在内) 中生物质 能源已占总和的 59. 6% 。
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生物质热解与煤热解气化比较与现状
关键词：生物质煤热解
研究表明[1]，生物质与煤的热解特性差异很大；生物质热解温度低，热解速度快，而煤相对热解速度慢，热解温度高。
现今单一煤种的热解在各方面都已经得到广泛的研究，而生物热解方面也正在取得巨大的研究成果。
煤热解的气体产物以一氧化碳、甲烷和氢气为主，其中固体产物为固体焦和焦油。
生物质热解气化产物主要是不饱和烃类气体和大量的氢气，还有不饱和烃类液体例如苯等。
但是相比之下，由于大量水分的存在，生物质热解气化失重率比较大，而由于硫的掺杂，煤气化热解的产物中含有大量含硫氮化合物，使之燃烧会造成严重的环境污染。
为了提高脱硫脱氮的效率和改善煤单独热解产物不饱和度较高的问题，科学各界开始对生物质同煤共热解进行了研究和探索。
研究结果[2]表明，生物质可阻止强粘结性煤热解过程中颗粒之间的粘结，得到粒状焦炭;生物质热解生成较多的H2，有利于煤中硫和氮的脱除;同时随着温度的升高、煤粒度的减小和煤变质程度的降低，热解脱硫和脱氮率增大。
根据研究[2]可知，生物质热解的最大热解峰（低于400摄氏度）和煤的最大热解峰（高于400摄氏度）不重合，而且差值有的在100摄氏度以上。
由此可知，生物质与煤共同热解没有明显的协同作用。
为了解决不同步热解的问题，科学界提出了两步法煤与生物热解、利用煤的黑度比生物质高的特点以辐射的加热方式进行同步加热、两段管式炉分步控温进行热解等。
这些方法的核心都在于利用生物质的富氢产物为煤脱硫脱氮提供天然低廉的氢来源，同时也提高了煤的轻质液相产率，气体中的不饱和烃含量降低，将富裕的生物氢转移到了缺氢的煤焦中。
鉴于生物质与聚合物及生物质与煤的共热解或两步法热解具有很大的优势，加强生物质与聚合物的共热解和生物质与煤的共热解及两步法热解的研究显得很有必要。
深入研究生物质与聚合物共热解的协同作用的机理，加强研究生物质与煤共热解中脱硫、脱氮及固体焦具有较强吸附能力的机理，同时，进一步研究改进生物质与煤两步法热解的工艺，为实现生物质中富裕的氢向煤的转移提供可能。
参考文献
[1] 尚琳琳，程世庆，张海清。
生物质与煤共热解特性研究
[2] 马光路。
生物质与聚合物、煤供热解研究进展。