生物炭简介ppt课件
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2
不同材质烧制成的生物炭
玉米秸秆炭
花生壳炭
玉米芯炭
⒉
3
概念 生物炭Biochar 炭Char
内涵 ⒋
强调生物质原料来源和农业科学、环境科学中的应用，主要用于 土壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境修复 。
泛指炭材料，尤其强调天然火在自然状态下烧制形成 。
木炭/炭黑Charcoa
制作过程和性质特点与生物炭相似，多使用木头、煤炭作为原 料． 强调应用于燃料、工业热炼、除臭脱色的生物质热解残渣， 具有高热值和高内表面积 。
半橙形窑
门高为1.6～1.7m，底部宽1.1m，顶部宽0.7m。
窑顶端有一个直径约0.22～0.25m的出烟孔，
围绕着贴近地面的地基有10个均匀排列的进空气孔，孔尺 寸为0.06m×0.2 m；
20
• （二）操作 装窑→炭化 →冷却→卸窑
• ①装窑 薪炭材或机制燃料棒在窑中要垂直放置，高度达1.2m后， 上方的水平摆放； 柱形拱顶窑为到达拱顶层后，上方的水平摆放，直到窑 完全装满。
和表面浸润的情况，能吸收超过它自身质量的水分。长
时间储存在空气中，即使不淋雨雪，其含水量可能超过
50%，此时生物炭很容易破碎，而且不能用于冶炼。
7
灰分
•
生物炭中的灰分含量及其组成与炭化最终温度、
原料种类和组成等因素有关。炭化最终温度越高，灰分
含量越大。
8
2.炭化工艺技术类型
• 生物炭制取的主要方法： • 堆烧法（欧美国家常用方法）窑烧法（我国常用方法） • 炉烧法。
《生物质能工程》
生物炭及生物质炭化
1
1.生物炭的基本概念
定义：
生物炭( biochar) 是由生物残体在缺氧 的情况下，经高温慢热解( 通常＜ 700 ℃，目标产物木炭) 产生的一类难熔的、 稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固 态物质 。
生物质炭化（Carbonization Charring)也被称为慢速热解，在隔 绝空气或限制空气（氧气）的条件下， 将生物质燃料在400-600℃条件下 进行热分解，目标产物是木炭，同时 得到木醋液和木煤气等副产物的过程。
• 现状：发展中国家许多地方使用最简易的烘窑，用土覆盖木
•
柴或将木柴放入地坑内。这种窑不仅炭化过程慢而且
•
效果和质量都很差。
14
15
•
•
用窑烧法烧制木炭，其木炭的质量和产量与操作
水平关系甚大。如果控制不好，火候太过，产炭量减少；
若火候不足，会烧出夹生炭。
16
（3）节柴炭烧炉
•
节柴炭烧炉由砖砌成，烧炭同时，可利用产生的热
18
3.常用炭化炉的构造与操作
• 3.1 砖窑 • 特点：制造成本低廉，需求的劳动力数量适度，生产的木炭
质量也比较好。
• 最常使用的窑有: 半橙形窑 柱形拱顶窑
• （一）砖窑构造 用砖建造，砂浆成分为木炭颗粒和泥浆。
19
出烟孔
R
（1）半橙形窑：
半球形，直径约5～7m，
空气进口
两扇窑门正好相对， 门线必须与盛行风的方向垂直，
黑炭Black carbon / 泛指各类有机质不完全碳化生成的残渣，包括炭黑、生物炭、活
Black char
性炭、焦炭等各种炭质材料。
4
• 生物炭的主要成分： •
•
除C元素外，还有H和O等元素。各种元素含量多
少，依赖于热裂解方法和炭化最终温度，与原料无关。
随炭化最终温度的升高，生物炭中C元素的含量增加，H
进入木炭煅烧阶段
排出其中的大部分挥发组分，此时 生成的液体产物已经很少
•炭化结束后木炭中固定炭含量在75%～85%之间。
11
• （1）堆烧法
•
• 程序： 将炭化原料竖立或横放在垫木上，上铺一层 小树枝或柴草，再用黏土覆盖密封，同时修筑一排烟口
或装一根排烟管，然后点火烧制。烧炭过程中，要注意 供给的空气量。
和O的含量降低。
5
固定碳 放入白金坩埚内，900℃喷灯火焰下煅烧5min，
或在电炉内加热2.5h将温度升高到900℃来测定其 固定碳的含量，由于热裂解方法和炭化最终温度不 同，生物炭中可能含有70%~86%的固定碳。随着 煅烧温度的升高，生物炭中固定碳的含量将会增加。
6
• 水分
•
生物炭与水接触时的吸水能力取决于其结构特性
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
12
• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
13
（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
农业炭Agrichar
活性炭Activated carbon
强调用于农业土壤改良、作物增产的炭质材料，可认为生物炭在 农业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比 表面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修 复、环境工程处理等方面 。
• 窑基上的空气进口不能关闭，窑顶部的孔下方堆放一些 易燃的碎棒或树枝，使wenku.baidu.com易于点燃。
• 装窑结束后两扇门必须密封好。
21
②炭化 从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
无色透明
成型棒料中水分蒸发
发生热解反应
炭化完成
量取暖或烧水。
• 结构：由炉盖、炭化室、燃烧室、火山墙、迎风
•
墙、烟囱、炉门等组成。
• 程序：装料、缺氧闷烧、闭炉和出炭。
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（3）可移出式烧炭炉
•
结构紧凑、操作容易、移动方便、出炭率高、炭
质较好、劳动强度和受季节影响小。
•
• 结构：上炉体、下炉体、烟道、风孔、炉
•
盖、点火架、炉栅。
• • 出炭率：25~30%。
9
生物炭制造工艺
10
生物质炭化过程中的化学变化
炭化温度/℃ ＜150℃
220℃～270℃ 270℃～360℃ 360℃～400℃
＞400℃
反应与现象
生物有机质分解速度非常缓 慢，主要是水分蒸发 半纤维素开始分解
半纤维素纤维素分解
发生剧烈的热分解，生产大 量的气体
热解产物 化学组分几乎不发生变化
CO2、CO等气体 开始生成醋酸、焦油 CO2和CO逐渐减少，CH4、H2等开始增 多，冷凝液体产物中含有大量的醋 酸、甲醇、焦油等物质
不同材质烧制成的生物炭
玉米秸秆炭
花生壳炭
玉米芯炭
⒉
3
概念 生物炭Biochar 炭Char
内涵 ⒋
强调生物质原料来源和农业科学、环境科学中的应用，主要用于 土壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境修复 。
泛指炭材料，尤其强调天然火在自然状态下烧制形成 。
木炭/炭黑Charcoa
制作过程和性质特点与生物炭相似，多使用木头、煤炭作为原 料． 强调应用于燃料、工业热炼、除臭脱色的生物质热解残渣， 具有高热值和高内表面积 。
半橙形窑
门高为1.6～1.7m，底部宽1.1m，顶部宽0.7m。
窑顶端有一个直径约0.22～0.25m的出烟孔，
围绕着贴近地面的地基有10个均匀排列的进空气孔，孔尺 寸为0.06m×0.2 m；
20
• （二）操作 装窑→炭化 →冷却→卸窑
• ①装窑 薪炭材或机制燃料棒在窑中要垂直放置，高度达1.2m后， 上方的水平摆放； 柱形拱顶窑为到达拱顶层后，上方的水平摆放，直到窑 完全装满。
和表面浸润的情况，能吸收超过它自身质量的水分。长
时间储存在空气中，即使不淋雨雪，其含水量可能超过
50%，此时生物炭很容易破碎，而且不能用于冶炼。
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灰分
•
生物炭中的灰分含量及其组成与炭化最终温度、
原料种类和组成等因素有关。炭化最终温度越高，灰分
含量越大。
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2.炭化工艺技术类型
• 生物炭制取的主要方法： • 堆烧法（欧美国家常用方法）窑烧法（我国常用方法） • 炉烧法。
《生物质能工程》
生物炭及生物质炭化
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1.生物炭的基本概念
定义：
生物炭( biochar) 是由生物残体在缺氧 的情况下，经高温慢热解( 通常＜ 700 ℃，目标产物木炭) 产生的一类难熔的、 稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固 态物质 。
生物质炭化（Carbonization Charring)也被称为慢速热解，在隔 绝空气或限制空气（氧气）的条件下， 将生物质燃料在400-600℃条件下 进行热分解，目标产物是木炭，同时 得到木醋液和木煤气等副产物的过程。
• 现状：发展中国家许多地方使用最简易的烘窑，用土覆盖木
•
柴或将木柴放入地坑内。这种窑不仅炭化过程慢而且
•
效果和质量都很差。
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•
•
用窑烧法烧制木炭，其木炭的质量和产量与操作
水平关系甚大。如果控制不好，火候太过，产炭量减少；
若火候不足，会烧出夹生炭。
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（3）节柴炭烧炉
•
节柴炭烧炉由砖砌成，烧炭同时，可利用产生的热
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3.常用炭化炉的构造与操作
• 3.1 砖窑 • 特点：制造成本低廉，需求的劳动力数量适度，生产的木炭
质量也比较好。
• 最常使用的窑有: 半橙形窑 柱形拱顶窑
• （一）砖窑构造 用砖建造，砂浆成分为木炭颗粒和泥浆。
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出烟孔
R
（1）半橙形窑：
半球形，直径约5～7m，
空气进口
两扇窑门正好相对， 门线必须与盛行风的方向垂直，
黑炭Black carbon / 泛指各类有机质不完全碳化生成的残渣，包括炭黑、生物炭、活
Black char
性炭、焦炭等各种炭质材料。
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• 生物炭的主要成分： •
•
除C元素外，还有H和O等元素。各种元素含量多
少，依赖于热裂解方法和炭化最终温度，与原料无关。
随炭化最终温度的升高，生物炭中C元素的含量增加，H
进入木炭煅烧阶段
排出其中的大部分挥发组分，此时 生成的液体产物已经很少
•炭化结束后木炭中固定炭含量在75%～85%之间。
11
• （1）堆烧法
•
• 程序： 将炭化原料竖立或横放在垫木上，上铺一层 小树枝或柴草，再用黏土覆盖密封，同时修筑一排烟口
或装一根排烟管，然后点火烧制。烧炭过程中，要注意 供给的空气量。
和O的含量降低。
5
固定碳 放入白金坩埚内，900℃喷灯火焰下煅烧5min，
或在电炉内加热2.5h将温度升高到900℃来测定其 固定碳的含量，由于热裂解方法和炭化最终温度不 同，生物炭中可能含有70%~86%的固定碳。随着 煅烧温度的升高，生物炭中固定碳的含量将会增加。
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• 水分
•
生物炭与水接触时的吸水能力取决于其结构特性
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
12
• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
13
（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
农业炭Agrichar
活性炭Activated carbon
强调用于农业土壤改良、作物增产的炭质材料，可认为生物炭在 农业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比 表面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修 复、环境工程处理等方面 。
• 窑基上的空气进口不能关闭，窑顶部的孔下方堆放一些 易燃的碎棒或树枝，使wenku.baidu.com易于点燃。
• 装窑结束后两扇门必须密封好。
21
②炭化 从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
无色透明
成型棒料中水分蒸发
发生热解反应
炭化完成
量取暖或烧水。
• 结构：由炉盖、炭化室、燃烧室、火山墙、迎风
•
墙、烟囱、炉门等组成。
• 程序：装料、缺氧闷烧、闭炉和出炭。
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（3）可移出式烧炭炉
•
结构紧凑、操作容易、移动方便、出炭率高、炭
质较好、劳动强度和受季节影响小。
•
• 结构：上炉体、下炉体、烟道、风孔、炉
•
盖、点火架、炉栅。
• • 出炭率：25~30%。
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生物炭制造工艺
10
生物质炭化过程中的化学变化
炭化温度/℃ ＜150℃
220℃～270℃ 270℃～360℃ 360℃～400℃
＞400℃
反应与现象
生物有机质分解速度非常缓 慢，主要是水分蒸发 半纤维素开始分解
半纤维素纤维素分解
发生剧烈的热分解，生产大 量的气体
热解产物 化学组分几乎不发生变化
CO2、CO等气体 开始生成醋酸、焦油 CO2和CO逐渐减少，CH4、H2等开始增 多，冷凝液体产物中含有大量的醋 酸、甲醇、焦油等物质