生物质热解过程反应复杂，主要以裂解反应和缩聚反应为主，中间反应途径甚多。热解反应为脱羧反应、脱羰反应、脱水反应、反羟醛缩合反应等为主，包括纤维素、半纤维素和木素的裂解，裂解产物中轻组分的挥发，挥发产物在析出过程中的分解和再结合，裂解残留物的缩聚、进一步分解和再缩聚等过程。


　　热解过程大致分为干燥预热阶段、挥发分析出阶段和生物炭缩聚阶段，经历自由水和化学水脱出、主要结构分解和焦炭生成阶段，产物包括水、热解气、直链烃类、醛、醇、酮、酸等。生物质热解的条件如原料种类、升温速率、热解温度、停留时间、原料水分、粒径、催化热解以及微波热解等都不同程度影响热解产物的产率和组成，因此，掌握生物质热解的影响因素与工艺研究现状对新技术的设计与开发具有重要的指导意义。由生物质颗粒厂家介绍生物质颗粒热解的因素。


　　1、不同种类


　　生物质种类直接影响热解开始温度、热解产物分布和品质等。棉秆、稻草秆、麦草秆和玉米秆在相同热解条件下，棉秆的生物炭产率最低，稻草秆的生物炭产率最高；棉秆的木醋液和热解气产率最高；玉米秆的热解气产率最低。相比于稻壳、木屑和牛粪等，玉米秸秆的挥发分析出的开始温度和终止温度较低，热解活化能最小，热解最容易进行。活化能直接反应热解中分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。根据不同秸秆活化能差异，推测玉米秸秆和稻杆的热解过程差异很大。


　　2、升温速率


　　升温速率越大，热解程度越快，达到相同热解程度所需时间越短。随着加热速率的升高，玉米秸秆和麦秆达到最高热解速率所对应的温度升高，不同升温速率下达到最大热解速率时的温度发生在327～357℃之间。升温速率的增加，有利于物料挥发分的析出，热解反应更容易进行。较高的升温速率有助于生物炭孔隙的增加，但是升温速率的提高，对生物炭最终产率几乎无影响。


　　3、热解温度


　　随着热解温度的升高，热解炭产率逐渐降低，木醋液和热解气产率逐渐升高。当热解温度从350℃增加到700℃时，生物炭芳香化结构加深、比表面积和孔隙度也有所增加。随着热解温度的增加，生物炭比表面积先增加后减小，且孔隙以微孔和介孔为主。当热解温度高于750℃时，生物炭部分孔坍塌表明炭沉积，生物炭比表面积有所降低。


　　4、反应停留时间


　　反应停留时间是影响生物质热解过程的重要参数。在恒定热解温度和升温速率等条件下，反应停留时间的延长会增加生物炭的产量，对生物炭的灰分含量及元素组成也有一定影响。缩短热解气在反应器内的停留时间，有助于热解气相产物脱离颗粒表面，减少了二次反应，提高生物油产率和品质。


　　5、水分


　　生物质所含水分显著影响生物质热解特性。在树皮热解过程中，原料水分含量对半焦表面化学性质影响显著，水分含量降低，半焦结构更趋于芳香化、石墨化。稻秆热解过程中水分含量的增加，使得热解干燥阶段所需热量增多，水分含量直接影响热解焦油中苯、甲苯和苯酚含量。颗粒孔隙中水分的析出，有利于形成通往颗粒内部孔道，使得挥发分更容易逸出，热解更容易进行，减小了化学能。


　　6、原料预烘焙


　　预烘培可以有效降低原料中水分，减少进入生物油中的水分，降低生物油中氧及乙酸含量，提高生物油的产率和品质。预烘焙提高了物料的热传递速率，加快热解反应的进行，有助于热解过程中甲烷和氢气的产生，预烘焙后生物质产生的焦油含水率更低、热值更高，产生的生物炭含量及热值增加15%～25%。


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