热解与气化详解课堂
第三章木材热解工艺(木材热解工艺学)PPT课件
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一、热解原料的预处理
【6.干燥过程】
木材干燥速度与含水率的关系图：图3-1-1 体现平衡含水率与干燥介质空气的温度、相对湿度的关系：
同一湿度下,干燥介质温度越高,则 平衡含水率越小; 同一相对温度下，湿度小则平衡 含水率越小; 载热体温度越高，相对湿度越低， 则平衡含水率越低； 提高介质温度，降低介质的湿度， 都有助于木材的干燥。
【内热立式干馏釜】
影响操作的因素： ① 木材含水率（影响最大）； ② 木块大小； ③ 加料速度； ④ 载热体温度和数量； ⑤ 蒸汽气体混合物的出口温度与压力等；
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二、木材干馏工艺
【内热立式干馏釜】
影响最大的操作因素：木材含水率 木材含水率增加时，由于木材带进干馏釜中的水分增加，蒸发水分所 需要的热量也增大。
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二、木材干馏工艺
【内热立式干馏釜】
温度归程： ① 底部：20-50℃； ② 第二锥形漏斗处：130-230 ℃； ③ 木炭煅烧区：500-550 ℃； ④ 炭化区：280-450 ℃； ⑤ 木材干燥区：200-280 ℃; ⑥ 蒸汽气体混合物从干馏釜排出时：110-170 ℃。
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二、木材干馏工艺
④干燥设- 备
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一、热解原料的预处理
【5.干燥方法】
自然干燥:原料在大气中晾晒，利用太阳能蒸发原料中的水分。此时，
空气中的温度、湿度及流动速度对于干燥速度起决定作用。温度高，
湿度小、风速大的天气有利于干燥的进行。
优点
不需要干燥设备，操作简单、易于实施，不消耗 能源，干燥成本低。
缺点
受天候影响大，干燥强度小，时间长，占用场地 面积大，劳动强度大。
②当蒸气气体出口温度达200-230℃时，可减少加热用燃料或者完全不 加燃料，主要靠燃烧干馏气体。
生物质能课件——第八章 生物质气化
4. 能源植物
糖类能源植物 如甘蔗、甜高粱、甜菜等； 淀粉类能源植物 如木薯、玉米、甘薯等； 纤维素类等能源植物 如速生林木和芒草等； 油料能源植物 如油菜、向日葵、棕榈、花生等； 烃类能源植物 提取含烃汁液，可产生接近石油成分的
燃料，如续随子、绿玉树、银胶菊、西谷椰子和西蒙 得木等。
表示气化炉生产能力大小 的指标；
气化实际需要的空气量值 与生物质燃料完全燃烧所
固定床气化炉的气化强度 需要的空气量值之比。
为100～250 kg/(m2∙h)，
流化床约为2000
kg/(m2∙h)；
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燃气质量
评价燃气质量的主要指标包括燃气的低位热值、焦油含 量以及含灰量。
燃气成分
还原区反应
C + 2H2 = CH4。
热裂解区反应
CxHyOz = CO + CO2 + CaHb + H2O + H2 + Tar
CO2 + C = 2CO； H2O + C = CO + H2； 2H2O + C = CO2 + 2H2； H2O + CO = CO2 + H2；
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光合作用
internal leaf structure
outer membrane inner membrane
chloroplasts
植物 水 + 二氧化碳 -----> 有机体 + 氧
太阳能
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自然界碳循环与生物质能利用
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四、生物质能的利用途径？
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1. 直燃和热化学转化
过量空 气，直 接供 热；
7,第四章(1)生物质热裂解
1.生物质热化学转化技术概述
定义：生物质热化学转化是指在加热条件下，用 化学手段将生物质转换成燃料物质的技术。 分类：生物质热化学转化可进一步分为气化、热 裂解（热解）、液化三种技术；各技术产生各自 的产品。
生物质气化原理：还原反应
③甲烷生成反应 C+2H2 →CH4；△H= －752.400kJ/mol CO+3H2→CH4+H2O(g)； △H= －2035.66kJ/mol CO2+4H2 →CH4+2H2O(g)； △H= －827.514kJ/mol 碳加氢直接合成甲烷是强烈的放热反应，甲烷是稳定化合 物，当温度高于600 ℃时，甲烷就不再是热稳定状态，反 应将向反方向进行，析出炭黑。常压气化时温度一般控制 在800 ℃。 以上反应均为体积缩小的反应，加压有利于反应向右进行。 气化同时伴有下列反应 2C+4H2O →CH4+CO2； △H= －677.286kJ/mol
2.3.生物质气化分类
根据气化介质的不同可分为干馏气化、 空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢 气以及这些气体混合物的气化。
生物质气化分类
(1) 空气气化 空气气化是以空气作为气化介质的气化过程， 是所有气化技术中最简单、最经济的一种技术， 气化过程不需要额外提供热量。空气中的氮气 一般不参与反应，在空气气化的生物质燃料中， 氮气含量可高达50%，其大量存在稀释了可燃 气中的可燃成份，降低了燃气热值。空气气化 的燃气热值一般为5MJ/m3，属低热值燃气，不 适于采用管道进行长距离输送，但用于近距离 燃烧或发电时，空气气化仍是最佳的选择。
热解
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废橡胶热解产物
轮胎热解所得产品的组成中气体占22%（重量）、 液体占27%、炭灰占39%、钢丝占12%。 ➢在气体组成主要为甲烷(15.13%)、乙烷(2.95%)、 乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%)，水、 CO2、氢气和丁二烯也占一定的比例。 ➢在液体组成主要是苯(4.75%)、甲苯(3.62%)和其 他芳香族化合物(8.50%)。
低温热解：T<600℃。农业、林业 和农业产品加工后的废物用来生产低硫 低灰的炭，生产出的炭视其原料和加工 的深度不同，可作不同等级的活性炭和 水煤气原料。
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此外，按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行， 热分解过程可分成单塔式和双塔式。按热解过程是 否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型。按热解产物 的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。还 有的按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层 式或回转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不 同的热解流程及热解产物。
影响热解产物的生成比例。通过加热温度和 加热速率的结合，可控制热解产物中各组分 的生成比例。
3．停留时间 决定物料分解转化率。
为了充分利用原料中的有机物质，尽量脱出 其中的挥发分，应延长物料在反应器中的停 留时间。
停留时间长，热解充分，但处理量少；停留 时间短，则热解不完全，但处理量大。
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4．物料性质
3、热解工艺分类
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直接（内部）供热：供给适量空气使
有机物部分燃烧，提供热解所需热量
按供热方式
（获得低品位燃气）
间接（外部）供热：从外界供给热 解所需热量
（燃气品位高但供热效率低）
生物质制气原理
生物质制气原理
生物质制气是一种将生物质作为原料通过热解、气化等过程产生可燃气体的技术。
生物质制气的原理是将生物质材料加热至一定温度下，使其发生热解或气化反应，从而分解生成含有可燃气体（如一氧化碳、氢气、甲烷等）的气体。
这些可燃气体可以用作燃料，提供热能或发电。
生物质制气的主要过程包括热解、气化和气体净化：
1. 热解是指将生物质在缺乏氧气的条件下加热，使其分解产生可燃气体和固体残渣。
热解反应的温度通常在300℃-600℃之间，主要生成一氧化碳、水蒸气和固体碳质残渣。
2. 气化是指生物质在高温下与气化剂（一般是水蒸气、氧气或二氧化碳）反应，产生可燃气体。
气化反应的温度通常高于700℃，可以得到更高的气化效果和产气率。
3. 气体净化是指将生物质气化产生的气体经过净化处理，去除其中的杂质和有害成分，以便安全使用或储存。
生物质制气技术具有循环利用生物质资源、降低碳排放、减少对化石燃料的依赖等优点，广泛应用于生物质能源利用和可再生能源领域。
第十章 生物质热解技术
第十章生物质热解技术1 概述热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。
热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。
这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。
图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。
本章中主要围绕热解展开。
1.1生物质热解概念热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。
可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。
关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。
他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。
他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。
生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。
木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。
由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。
木材热解
第五章 木材热解
概述 木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、概述
1、定义
木材热解： 隔绝空气或有限制的通入空气的条件 木材热解：就是在隔绝空气或有限制的通入空气 隔绝空气或有限制的通入空气 下，将木材加热分解的过程。
2、热解产物
一般得到气体、液体和固体三种产物，主要产物是液 态的木醋液和木焦油 气态的木煤气和固态的木炭。它 木醋液和木焦油、 木醋液和木焦油 们又称为木材热解的初生产物。 木材热解产品可以广泛用在化学纤维、合成橡胶、香 料、食品加工、冶金、染料、药物、选矿、防腐、国防以 及环保等方面。
3、固定碳
固定碳的组成： C=(1-V-A)×100% 式中：C-固定碳含量，％；V-挥发分含量，％； A-灰分含量，％ 因此，它是一个假定的概念，指在高温缺氧条件下煅烧木炭 时，木炭中保留下来的碳元素（占绝大部分）和少量的氢 和氧元素。 固定碳含量的大小较大程度上反映了原料炭化程度的高低。
（4）热解气氛
热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。 热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。热解气氛主要 有惰性气氛（如氮气中）、氧化性气氛（如有限的空气中）、还 原性气氛（如氢气中）、自发性气氛（在隔绝空气下，在原料热 解所产生的气体产物中）、过热水蒸气气氛。热解气氛对植物资 源热解的机理是复杂的，目前还有大量不清楚的地方。但这是有 效提高植物资源高效利用的有潜力的方式。 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、气化和 液化，它们所采用的气氛不同：炭化（惰性气氛、氧化性气氛或 液化，它们所采用的气氛不同 自发性气氛中）、干馏（自发性气氛）、气化（惰性气氛或还原 性气氛）、液化（过热水蒸气气氛、惰性气氛或还原性气氛）。
生物质气化PPT课件
按温度可将热解分为低温热解(600℃以下)，中温热解(600～ 900℃)和高温热解(900℃以上)。根据热解过程的原料停留时 间和升温速率，热解可分为：常规热解(Conventional pyrolysis)、快速热解(Fast pyrolysis)和闪解(Flash pyrolysis)。
常规热解 快速热解 闪解
55.4
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5. 热解气化
热解气化，又称干馏气化，是指生物质在隔绝空气或提供极 有限的空气的条件下加热后进行裂解反应的气化过程。也可 描述成生物质的部分气化。
热解气化的突出优点是产生的燃气热值较高，约15MJ/Nm3左 右，其缺点是气体产出率较低，产生的燃气中焦油含量很高。
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5. 热解气化
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31Biblioteka 4.循环流化床气化炉循环流化床气化系统结构. 与工作原理示意图
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4.循环流化床气化炉
循环流化床气化炉与鼓泡床气化炉相比，循环流化床气化 炉的流化速度高，气化剂的上升流速为5～10m/s，从而使 得从气化炉出来的燃气中携带有大量的固体颗粒，这些颗 粒包含大量未完全反应的炭粒，通过设置在气化炉出气口 处的旋风分离器将这些颗粒从燃气中分离出来，并重新送 入气化炉内，继续参与气化反应。循环流化床气化炉的反 应温度一般也控制在700～900℃。
净化装置类型 沙床过滤器 喷淋塔洗涤器 文丘里管洗涤器 湿式静电除尘器 纤维过滤器
几种气体净化装置的除焦油和除尘效果
颗粒去除率（％）
焦油去除率（％）
70-99
50-97
60-98 － ＞99
10-25 50-90 0-60
70-95
0-50
物理除焦只是将焦油从燃气中分离出来，而且多把分离出来的焦油作为