生物質(zhì)組分熱解氣化特性研究現(xiàn)狀

1、生物質(zhì)組分熱解氣化特性研究現(xiàn)狀摘要：為了提升生物質(zhì)氣化氣熱值，減少焦油產(chǎn)率，越 來(lái)越多的研究者開始試圖從生物質(zhì)組分的角度對(duì)熱解氣化 特性進(jìn)行探索.概述了堿金屬、溫度、壓力、升溫速率在熱解 氣化過程中對(duì)生物質(zhì)組分造成的影響，以及纖維素、半纖維 素、木質(zhì)素、萃取物和組分間相互作用對(duì)生物質(zhì)熱解氣化過 程造成的影響.提由了在二組分相互作用研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)繼續(xù)開展三組分相互作用的實(shí)驗(yàn)研究，以及生物質(zhì)?；锖蜕?物質(zhì)原料化學(xué)結(jié)構(gòu)差異對(duì)生物質(zhì)原料熱解氣化特性的影響.此外，提由了采用單變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)方法研究單變量的作用大 小.關(guān)鍵詞：三組分；萃取物；相互作用 中圖分類號(hào)： TK 6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAbstract

2、 : In order to improve the heating value of the gaseous product and decrease the yield of tar from the pyrolysis and gasification of biomass , the pyrolysis and gasification characteristics of biomass components are investigated widely.The effects of the alkali , temperature , pressure, and heating

3、rate on the pyrolysis and gasification are summarized.The effects of cellulose , hemicellulose , lignin and the interactions between them on the gasification and pyrolysis are also discussed.Besides those, the effects of the interactions among three components , the difference among the biomass mode

4、l compounds , and the chemical structure of the biomass on the gasification characteristics require some further investigations on the foundation of the two components experiments.At last , the single variable controlled experiments are proposed to study the effect of the single factor.Key words: th

5、ree component ; extract; interaction生物質(zhì)氣化和熱解是將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換為高品位氣體燃料時(shí)使用的一種有效利用生物質(zhì)能源的方式之一1.但其也存在著諸多問題，以生物質(zhì)氣化為例，主要有氣化氣低熱 值以及焦油等問題.氣化氣熱值過低導(dǎo)致氣化氣成本上升，阻礙了氣化技術(shù)的推廣.提高熱值的傳統(tǒng)方法包括提高氣化溫 度和當(dāng)量比（ER）、加入催化劑、改變物料特性2.焦油對(duì)氣化過程以及相關(guān)的設(shè)備和實(shí)驗(yàn)人員造成很大危害.去除焦油的傳統(tǒng)方法包括催化裂解、烘培、低溫慢速熱解處理等.催化 裂解主要是在氣化過程中加入銀基催化劑、白云石等，催化 劑抑制焦油生成或使已生成的焦油再分解3.此外，提高

6、溫度、改變ER也可促進(jìn)焦油的分解.近年來(lái)越來(lái)越多的研究者試圖從生物質(zhì)原料角度我由 提高氣化氣熱值和去除焦油的方法，主要是從纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的角度去探索思考，包括各種因素對(duì)生物質(zhì)組分的影響和組分對(duì)生物質(zhì)熱解氣化特性的影響.本文將對(duì)這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展作一綜述，指由現(xiàn)有研究中存在的一些問 題，并提由改進(jìn)建議.1影響生物質(zhì)三組分熱解氣化的因素1.1無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物主要包括堿金屬、堿土金屬和過渡金屬等.通常情 況下，加入堿金屬能促進(jìn)輕質(zhì)氣體和焦炭產(chǎn)生，并促進(jìn)焦油 分解，減少焦油含量，但是不同的金屬離子表現(xiàn)由的催化作 用不同.K+、Na+、Ca+、Mg2+對(duì)纖維素和半纖維素?zé)峤獾拇?化作用較相似.K+

7、的催化作用最強(qiáng)，可促進(jìn)輕質(zhì)氣體和焦炭的 形成4-5; Ca2+和Mg2+對(duì)焦炭的生成影響較大，但Ca2+、Mg2+對(duì)氣體產(chǎn)量影響不大6.而鉀鹽的加入量較大時(shí)，會(huì)阻 礙揮發(fā)分的析由，對(duì)生物質(zhì)熱解有一定的阻礙作用7.武宏香等8認(rèn)為堿金屬能降低纖維素的活化能，降低氣體中CO、C2H4、C2H6 含量，提高 CO2 和 CH4含量，CH3COOK CH3COONa的催化能力大于 KCI NaCI, KCI NaCI阻礙了 H2 的生成，而 CH3COOK CH3COONa促進(jìn)了 H2的生成.對(duì)木質(zhì) 素的研究發(fā)現(xiàn)：低溫時(shí)堿金屬鹽對(duì)木質(zhì)素的熱解沒有明顯影 響；高溫時(shí)碳酸鉀和碳酸鈉的添加使得木質(zhì)素的熱解速率

8、明 顯高于添加KCl和未添加堿金屬鹽時(shí)的情況 9.1.2熱解速率纖維素在慢速熱解時(shí)生成少量的液體和氣體產(chǎn)物，由于反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，纖維素的脫水和炭化反應(yīng)得以充分進(jìn)行，從 而產(chǎn)生了大量的碳10,在快速熱解時(shí)纖維素?zé)峤庵饕闪?乙醛、甲醇、味喃、乙酸等,閃速熱解時(shí)，纖維素?zé)峤饪赏耆?反應(yīng)得到石蠟以及其它碳?xì)浠衔?胡億明11在常壓下考察升溫速率對(duì)纖維素?zé)峤獾挠绊憰r(shí)發(fā)現(xiàn)，升溫速率上升能提高 熱解速率,木質(zhì)素在慢速熱解時(shí)主要分為水分揮發(fā)、支鏈斷裂重組和芳香縮聚三個(gè)過程12,當(dāng)溫度高于585c時(shí)，苯環(huán)周 圍的化學(xué)鍵斷裂重組形成了脂肪族官能團(tuán)；當(dāng)溫度上升到 780c時(shí)，苯環(huán)斷裂形成碳，1.3壓力、溫度與載氣

9、流量胡億明11在升溫速率為20 K ? min-1時(shí)研究了不同壓力 下纖維素的熱解狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱解殘?jiān)S著壓力的增大， 揮發(fā)分提前析由，熱失重速率增加，而焦油由于受壓力抑制， 不易揮發(fā)成焦油蒸氣，焦炭產(chǎn)率上升,壓力對(duì)熱解的影響和升 溫速率對(duì)熱解的影響相反，22彭云云，武書彬,麥草半纖維素的快速熱裂解實(shí)驗(yàn)研究J.燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2011, 39(1): 21-25.23彭云云，武書彬,TG FTIR聯(lián)用研究半纖維素的熱裂 解特性J,化工進(jìn)展，2009, 28 (8): 1478-1484.PENG Y Y WU S B,The structural and thermalcharacteris

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