生物燃料顆粒

生物質熱解工藝及影響因素

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生物質熱解工藝及影響因素

發布日期:2016-10-17 作者: 點擊:

  (一)熱解工藝包含的類型

  從對生物質的加熱速率和完成反應所用時間的角度來看,生物質熱解工藝基本上可以分為慢速熱解和快速熱解(反應時間少于0.5s時稱為閃速熱解)兩種類型。由于工藝操作條件不同,生物質熱解工藝又可分為慢速熱解、快速熱解和反應性熱解幾種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規熱解。

  慢速熱解,傳統上稱干餾工藝、傳統熱解工藝,已經具有幾千年的歷史,是一種以生成木炭為目的的炭化過程,加熱溫度在500~580℃稱為低溫干餾,加熱溫度在660~750℃稱為中溫干餾,加熱溫度在900~1100℃稱為高溫干餾。將木材放在窯內加熱,可以得到占原料質量30%~35%的木炭產量。

  快速熱解是將磨細的生物質原料放在快速熱解裝置中,嚴格控制加熱速率(10~200℃/s左右)和反應溫度(大概500℃左右),在缺氧并且被快速加熱到較高溫度時引發大分子的分解,產生了小分子氣體和可凝性揮發分以及少量焦炭產物??赡該]發分被快速冷卻成可流動的液體,成為生物油或焦油??焖贌峤庠跇O短的時間內和強烈的熱效應下直接產生熱解產物,然后迅速淬冷至350℃以下,Z大限度地增加了液態油。

  常規熱解是將所用原料放在常規的熱解裝置中,在中等溫度及反應速率條件下,經過數小時的熱解,得到占原料質量的20%~25%的生物質炭及10%~20%的生物油。

  (二)熱解影響因素

  總的來講,影響熱解的主要因素包括化學和物理兩大方面?;瘜W因素包括一系列復雜的一次和二次反應;物理因素主要是反應過程中的傳熱、傳質以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現為:溫度、物料特性、催化劑、滯留時間、壓力和升溫速率。

  在生物質熱解過程中,溫度是一個很重要的影響因素, 它對熱解產物分布、組分、產率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質熱解Z終產物中氣、油、炭各占比例的多少,隨反應溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說,低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于Z大限度地增加炭的產量,其質量產率和能量產率分別達到30%和50%。

  溫度小于600℃的常規熱解時,采用中等反應速率,生物油、不可凝氣體和炭的產率基本相等;閃速熱解溫度在500~650℃范圍內,主要用來增加生物油的產量,生物油產率可達80%;同樣的閃速熱解,若溫度高于700℃,在非常高的反應速率和極短的氣相滯留期下,主要用于生產氣體產物,其產率可達80%。當升溫速率極快時,半纖維素和纖維素幾乎不生成炭。

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