生物質(zhì)顆粒燃料熱解液化技術(shù)的原理與技術(shù)

　　生物質(zhì)顆粒燃料的熱解是在完全缺氧或有限的氧氣供應(yīng)，高加熱速率(102-105“ C / s)，極短的氣體停留時間(0.5-3s)和適度的熱解溫度(350-650)的條件下進行的。 C)是用來使生物質(zhì)顆粒燃料中的有機聚合物分子降解為液體生物油，可燃氣體和固體生物質(zhì)顆粒燃料碳的種子組成過程。

　　通過控制熱解條件(主要是反應(yīng)溫度，加熱速率等)可以獲得不同的熱解產(chǎn)物。通常，低溫和低速熱解的產(chǎn)物主要是木炭，而高溫和快速熱解的產(chǎn)物主要是不可冷凝的氣體。中溫快速熱解產(chǎn)物中的生物油含量，例如，在中等溫度(500-600℃)，高加熱速率(104-105“ C / s)和非常短的氣體停留時間(約60℃)的條件下2S)，將生物質(zhì)顆粒燃料直接熱解，產(chǎn)物可快速冷卻以產(chǎn)生中間液體，產(chǎn)物可高達70wt%?80wt%，在熱解產(chǎn)物中，生物油易于儲存和運輸，沒有現(xiàn)場裝料的問題，因此，為了程度地獲得液體產(chǎn)物，應(yīng)控制反應(yīng)條件以減少焦炭和產(chǎn)物氣，同時可以進一步處理熱解產(chǎn)物以獲得更高質(zhì)量的應(yīng)用，例如生物油可以進一步分為燃料油和化學原料;該氣體可以單獨用作工業(yè)或民用氣體，也可以根據(jù)其熱值與其他高熱值氣體混合使用;生物質(zhì)顆粒煙氣l碳可用作活化劑等。

　　生物質(zhì)顆粒燃料主要由纖維素，半纖維素和木質(zhì)素以及一些可溶于極性或弱極性溶劑的提取物組成。通常假定生物質(zhì)顆粒燃料的三個主要成分是獨立分解的。半纖維素在225-350℃下分解，纖維素在325-375℃下分解，木質(zhì)素在250-500℃下分解。

　　半纖維素和纖維素主要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而木質(zhì)素主要分解成碳。熱解工藝的發(fā)展和生物質(zhì)顆粒燃料反應(yīng)器的正確設(shè)計需要對熱解機理有很好的了解。由于纖維素是大多數(shù)生物質(zhì)顆粒燃料的最重要成分(例如，在木材中平均占43%)，并且它也是生物質(zhì)顆粒燃料的相對簡單的成分，因此纖維素被廣泛用作實驗原料用于生物質(zhì)顆粒燃料熱解的基礎(chǔ)研究。纖維素熱分解反應(yīng)最廣泛接受的方式是兩種途徑的競爭。

　　許多研究人員已經(jīng)詳細解釋了基本方案。 Kilzer broido(1965)提出了一個在許多研究機構(gòu)中廣泛使用的概念框架，其反應(yīng)圖如圖所示。

　　可以看出，低升溫速率往往會延長纖維素在200-280℃下的時間，從而導(dǎo)致碳形成的增加，但以降低焦油為代價。

　　這種現(xiàn)象可以解釋如下：首先，纖維素被脫水形成脫水纖維素，然后纖維素進一步分解產(chǎn)生大部分碳和一些揮發(fā)性物質(zhì)。與脫水纖維素在更高溫度下的競爭反應(yīng)是一系列纖維素的解聚反應(yīng)，生成l-葡聚糖(1,6-脫水的A.d-呋喃葡萄糖)焦油。根據(jù)測試條件，L-葡聚糖焦油的二次反應(yīng)可產(chǎn)生碳，焦油和氣體，或主要是焦油和氣體。例如，纖維素的快速熱解結(jié)合了高溫上升速率，高溫和較短的保留時間，實際上消除了碳形成的路徑，并將纖維完全轉(zhuǎn)化為焦油和氣體。緩慢的熱解延長了初級產(chǎn)物在基質(zhì)中的保留時間，從而導(dǎo)致了L-葡聚糖向碳的主要轉(zhuǎn)化。纖維素熱解的化學產(chǎn)物包括Co，Co，H2，碳，1-葡聚糖以及一些醛，酮和有機酸。醛及其衍生物是纖維素熱解的主要產(chǎn)物。