生物质炭化技术
生物质炭技术及应用
生物质炭技术及应用生物质炭技术及应用是一种将生物质材料通过热解、氧化或还原等过程转化成炭质产物的技术。
生物质炭作为一种新型的高效炭材料，具有多孔性、大比表面积和优异的化学稳定性等特点，广泛应用于环境治理、能源开发和产业制造等领域。
生物质炭技术主要分为两步：预处理和炭化。
预处理阶段包括生物质材料的粉碎、烘干和除杂等处理，以获得适合炭化的原料。
炭化阶段则是通过高温加热生物质材料，使其经历热解、热解和热化等反应而转化成炭质产物。
生物质炭的应用领域非常广泛。
首先，在环境治理方面，生物质炭可以作为土壤调节剂用于提高土壤肥力和改善土壤物理性质。
其多孔结构可以增加土壤的孔隙度，提高土壤的通气性和保水性，并吸附土壤中的重金属和有机物等污染物，起到修复土壤的作用。
此外，生物质炭还可以用于河道和湖泊的修复，通过吸附和分解水体中的有害物质，改善水质。
其次，在能源开发方面，生物质炭可以用作生物质燃料，取代传统的化石燃料。
生物质炭具有高热值、低灰分和低含氮含硫等特点，燃烧时产生的烟尘和有害气体排放较少，具有较好的环保性能。
此外，生物质炭还可以用于制备炭基材料，如炭纤维、炭黑和活性炭等，这些材料在航空航天、电子技术和环境保护等领域有着广泛的应用。
最后，在产业制造方面，生物质炭可以用于制备高性能的炭基材料和化工产品。
生物质炭具有多孔性和大比表面积等特点，可以用于制备电极材料、催化剂和吸附剂等。
例如，生物质炭可以用于制备锂离子电池的负极材料，提高电池的循环稳定性和倍率性能。
此外，生物质炭还可以用于制备高性能催化剂，用于有机合成和环境催化等领域。
综上所述，生物质炭技术及应用在环境治理、能源开发和产业制造等领域具有广泛的应用前景。
通过生物质炭技术的研究和开发，可以实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
《生物质炭化技术》课件
炭化产物收集与处理
产物收集
收集生成的生物质炭，进行初步的冷 却和除尘处理。
产物处理
根据应用需求，对生物质炭进行破碎 、筛分和表面改性等处理，以提高其 性能。
炭化过程的安全与环保措施
安全措施
在炭化过程中，采取相应的安全措施， 如设置安全警示标识、配备灭火器材等 ，确保操作安全。
化工领域
生物质炭化技术可以用于生产炭黑、活性炭、石墨烯等炭材料，这些材料在化工、环保、 新能源等领域有广泛的应用前景。
02
生物质炭化技术原理
生物质炭化基本原理
01
生物质炭化是将生物质在缺氧或绝氧条件下热解，生成炭、挥 发分和少量热解油的过程。
02
生物质炭化过程中，生物质中的氢、氧等元素以水蒸气、二氧
化碳等形态释放出来，而碳以固定碳的形式保留下来。
生物质炭化技术可以应用于生产炭基肥料、土壤改良剂、生物
03
质炭吸附剂等方面。
生物质炭化过程中的化学反应
生物质炭化过程中的化学反应主要包括热解、裂解、氧化和 缩聚等。
热解是指生物质在高温下发生分解，产生挥发分和炭。裂解 是指挥发分在高温下进一步分解成小分子物质。氧化是指生 物质与氧气反应生成二氧化碳和水。缩聚是指生物质中的大 分子聚合物在高温下发生交联反应，形成炭。
《生物质炭化技术》 ppt课件
目录
• 生物质炭化技术概述 • 生物质炭化技术原理 • 生物质炭化技术工艺流程 • 生物质炭化技术优势与挑战 • 生物质炭化技术应用案例
01
生物质炭化技术概述
定义与特点
定义
生物质炭化技术是指将生物质原料在缺氧或绝氧条件下热解，生成生物质炭、 可燃气和生物质焦油等产物的过程。
生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用
生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用吕豪豪;刘玉学;杨生茂【摘要】随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类显著增加,农林废弃物的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题.生物质炭化技术是近年来新兴的农林废弃物资源化利用新技术.该技术主要通过将农林废弃物生物质炭化并以稳定的碳形式固定形成新型的生物炭产品.生物炭不仅在固碳减排、改良土壤与肥料增效方面具有良好作用,而且在土壤修复与水污染处理等一系列环境资源领域中也具有广阔的应用前景.本文阐述了我国农林废弃物资源化利用的现状以及生物质炭化及生物炭物理化学性质特征,重点探讨生物炭产品在农业及环境资源领域的应用现状与发展前景,并对生物炭技术领域及其在未来农业及环境中的应用进行展望,旨在为农林固体废弃物高效资源化提供新的思路,为农林废弃物的高效循环处理利用提供新的模式.【期刊名称】《浙江农业科学》【年(卷),期】2015(056)001【总页数】4页(P19-22)【关键词】农林废弃物;生物质炭化;固碳减排;生物炭;多孔性结构【作者】吕豪豪;刘玉学;杨生茂【作者单位】浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江省生物炭工程技术研究中心,浙江杭州310021;浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江省生物炭工程技术研究中心,浙江杭州310021;浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江省生物炭工程技术研究中心,浙江杭州310021【正文语种】中文【中图分类】TK6文献著录格式：吕豪豪，刘玉学，杨生茂.生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用［J］.浙江农业科学，2015，56（1）：19－22.DOI 10.16178／j.issn.0528⁃9017.20150105随着科学技术不断进步和农村经济快速发展，农作物产量不断提高、农产品加工产业迅速发展以及新农村建设不断展开，包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类呈上升趋势，特别是近十年来，随着农村城市化进程步伐的加快，农民生活水平明显提高，对于可用作燃料和肥料的农林废弃物利用率越来越低，农林废弃物的高效处理处置及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。
生物炭制备及其在环境保护中的应用
生物炭制备及其在环境保护中的应用生物炭是一种新兴的生态环保材料，它以各种生物质、城市厨余垃圾、林业和农业残留物、锯末等为原料，经过炭化和煅烧制成的一种黑色多孔碳质固体。
随着环保行业的不断发展，生物炭在环境保护领域中的应用也越来越广泛。
一、生物炭的制备技术1. 炭化法炭化是将生物质材料加热至600-900℃的温度下，并在没有氧气的环境下进行的一种加热过程。
在这个过程中，有机物质分解为气体和液体，留下固体炭。
炭化法生产的生物炭具有高比表面积和孔隙度，对环境有较好的净化作用。
2. 气化法气化法是将生物质材料在高温和高压下，通过蒸汽和空气的反应，将其转化为一种类似天然气的气体，在这个过程中，固体炭通过类似于炭化的过程，生成一种多孔的生物炭。
气化法制备的生物炭可用于石化、化工、冶金等行业，也可以用于制备生物质能源。
3. 煅烧法煅烧法是将生物炭在高温和高压下进行煅烧，可获得具有高比表面积和活性成分的生物炭材料。
煅烧法生产的生物炭可用于制备活性炭、生物炭复合材料等。
二、生物炭在环境保护中的应用1. 水污染治理生物炭具有高比表面积和孔隙度，能够吸附水中的重金属离子、有机物等污染物，使之净化。
同时，生物炭也可以促进污水中的微生物活性，加速有机物的降解和废水处理速度。
2. 土壤修复随着农业和工业的发展，农业用地和工业用地经常受到污染，土壤中含有大量有害物质。
生物炭可以加速土壤中的微生物活性，增加土壤中微生物的数量，从而加快土壤中的有机物降解和重金属的迁移，降低土壤污染物的浓度。
3. 空气污染治理燃煤和机动车尾气是空气污染的主要来源，而生物炭能够吸附空气中的有害物质，净化空气，保护人们的身体健康。
4. 市政建设生物炭可以用来制备水净化材料、路面养护材料等市政材料。
它具有多孔结构和优异的吸附性能，对于路表的排放污染物具有很好的去除效果。
5. 农业用途生物炭可以用于改善土壤结构和性质，增强土壤和植物间相互作用，增强作物的耐旱、耐酸、耐碱和抗逆能力，提高农田生产力和经济效益。
生物质碳化技术ppt
7.2.4生物质碳化产品 • 生物质碳化产品—木炭，可用于冶金、有色金属
生产、活性炭制造等，用途极其广泛
-
（1）木炭的主要成分：
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，木炭中C元素的含 量增加，H和O的含量降低。
-
固定碳 木炭放入白金坩埚内，900℃喷灯火焰下煅烧
-
（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。
-
（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
炭化温度高，木炭的炭含量就大。
-
（4）木炭的反应能力 在高温下与活性气体和蒸气相互作用的能力，
是评价固体原料在工业中使用的基本性质的方法 之一，与其含碳素的无定形多孔结构有关。其中 所含的灰分，尤其是碱金属、碱土金属及其氧化 物的存在，对木炭的化学反应能力也起催化作用。
-
谢谢
-Hale Waihona Puke 7.2 生物质炭化设备-
7.2.1生物质炭化设备
• 烧炭在我国已有2000年以上的历史。 • 常见的碳化设备：
炭窑、移动式炭化炉、果壳炭化炉和流态 化炉。
-
（1）炭窑
原料：薪炭材
结构：炭化室、烟道、燃烧室和 排烟孔。
特点：1、最简单的木材热裂解 方法。
2、得炭率25%，周期3~7 天。
3、闷窑熄火熄火产物为 黑炭，窑外熄火产物 为白炭。
生物质成型以及炭化技术
• ⑵成型物内部粒子的粘结机制
• 1962年德国的Rumpf针对不同材料的压缩成型，将成型 物内部的粘结力类型和粘结方式分成5类: • • • • • ①固体颗粒桥接或架桥(Solid bridge)； ②固体粒子间的充填或嵌合； ③自由移动液体的表面张力和毛细压力； ④非自由移动粘结剂作用的粘结力； ⑤粒子间的分子吸引力(范德华力)或静电引力。
• ⑴“热压缩”颗粒成型技术
• 是把粉碎后的生物质在220~280℃高温及高压下压缩成1 t/m3左右的高密度成型燃料。 • “热压缩”技术的工艺由粉碎、干燥、加热、压缩、冷却 过程组成。 对成型前粉料含水率有严格要求，必须控制在8% ~12%。
• ⑵“冷压缩”颗粒成型技术
• 也称湿压成型工艺技术。对原料含水率要求不高。 其成型机理是在常温下，通过特殊的挤压方式，使粉碎 的生物质纤维结构互相镶嵌包裹而形成颗粒。 • 因为颗粒成型机理的不同，“冷压缩”技术的工艺只需 粉碎和压缩2个环节。 • 特点： “冷压缩”技术与“热压缩”技术相比，具有原料适用 性广，设备系统简单、体积小、重量轻、价格低、可移 动性强，颗粒成型能耗低、成本低等优点。
• 生物质中的纤维素、半纤维素和木质素在不同的高温下，都能受热 分解转化为液、固和气态产物。 将生物质热解技术与压缩成型工艺结合，利用热解反应产生的热解 油或木焦油作为黏结剂，有利于提高粒子间的黏聚作用，提高成型 燃料的品位和热值。
1.3 生物质压缩成型的工艺类型
• 热压缩成型技术、冷压缩成型技术、炭化成型技术
• （3）半纤维素与纤维素的作用。 半纤维素水解转化为木糖，也可起到粘结剂的作用。 纤维素分子连接形成的纤丝，在粘聚体内发挥了类似于 混凝土中“钢筋”的加强作用，成为提高成型块强度的 “骨架”。
生物质高值与负碳转化综合利用 技术研究与示范应用
生物质高值与负碳转化综合利用技术研究与示范应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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生物质炭化工艺
生物质炭化工艺生物质炭化工艺是将生物质原料在高温无氧或低氧条件下进行热解，生成炭质产物的过程。
这种工艺可以将生物质转化为生物质炭，具有广泛的应用前景和环境保护意义。
生物质炭化工艺一般包括预处理、干燥、炭化和冷却等几个步骤。
首先，生物质原料经过预处理，去除杂质、调整湿度和粒度，以提高炭化效率和产物质量。
然后，生物质原料经过干燥，除去水分，以降低炭化过程中的能耗。
接下来，生物质原料进入炭化炉进行热解，热解过程中，生物质中的有机物发生裂解和重组，生成炭质产物和气体产物。
最后，炭质产物经过冷却，得到生物质炭。
生物质炭化工艺有多种方法，常见的包括焦化、气化和热解等。
焦化是将生物质原料在高温下分解，生成焦炭的过程。
焦炭具有高热值和良好的化学稳定性，可以用作燃料或冶金原料。
气化是将生物质原料在高温下与气体反应，生成可燃气体的过程。
气化产物可以用作燃料或化工原料。
热解是将生物质原料在低氧或无氧条件下进行加热，生成炭质产物的过程。
热解产物主要是生物质炭，具有良好的吸附性能和环境友好性。
生物质炭化工艺具有多项优点。
首先，生物质炭化可以将生物质转化为高附加值的炭质产物，实现资源的高效利用。
其次，生物质炭化可以减少生物质的体积和质量，便于储存和运输。
再次，生物质炭化可以降低生物质的水分含量，提高热值和燃烧效率。
此外，生物质炭化过程中产生的气体可以用作燃料或化工原料，实现能源的综合利用。
生物质炭化工艺在能源、农业和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
在能源领域，生物质炭可以替代传统的化石燃料，减少温室气体的排放，降低能源消耗。
在农业领域，生物质炭可以用作土壤改良剂，提高土壤肥力和作物产量。
在环境保护领域，生物质炭可以吸附和去除水体和大气中的有害物质，净化环境。
然而，生物质炭化工艺也面临一些挑战和问题。
首先，生物质原料的选择和处理对炭化效果和产物质量有很大影响。
不同的生物质原料具有不同的结构和组成，需要针对性地进行处理和优化。
生物炭碳化步骤
生物炭碳化步骤一、生物炭碳化的概念和原理生物炭碳化是指利用高温无氧条件下，将生物质原料转化为生物炭的一种过程。
生物质经过碳化处理后，可以得到高效、高附加值的生物炭产品，具有广泛的应用前景。
二、生物炭碳化的步骤1. 原料准备生物炭碳化的第一步是准备好合适的原料。
常用的生物质原料包括木材、秸秆、植物残渣等。
这些原料应经过干燥处理，以降低水分含量，提高碳化效果。
2. 碳化设备准备生物炭碳化需要使用专门的碳化设备，常见的有炭化炉和碳化气化炉。
炭化炉是一种密闭式设备，能够在无氧状态下进行碳化反应。
而碳化气化炉则可以在一定程度上利用产生的气体燃烧提供热能，提高碳化效率。
3. 加热升温在进行生物炭碳化前，需要将炭化设备预热至适当的温度。
通常情况下，生物质原料的碳化温度在400°C-600°C之间，过高或过低都会影响生物炭的质量和产量。
4. 生物炭碳化将预处理好的生物质原料放入炭化设备中，关闭设备并开始加热。
在无氧状态下，原料中的有机物会发生热解和气化反应，生成固体的生物炭和气体产物。
碳化过程一般需要几个小时至几十个小时，具体时间取决于原料的性质和设备的工艺参数。
5. 热解气体处理炭化过程中产生的热解气体需要进行处理，以提高生物炭的质量和减少环境污染。
热解气体主要包括可燃气体和非可燃气体。
可燃气体可以通过气体燃烧装置进行燃烧利用，而非可燃气体则需要进行净化处理，以去除其中的有害成分。
6. 生物炭收集和包装碳化结束后，将产生的生物炭从炭化设备中取出，进行冷却处理。
冷却后的生物炭可以进行筛分和研磨处理，以获得符合要求的产品颗粒度。
最后，将生物炭进行包装，以便储存和销售。
三、生物炭碳化的应用1. 农业领域：生物炭可以作为土壤改良剂，改善土壤结构和保持土壤水分，提高土壤肥力和农作物产量。
此外，生物炭还可以作为农田有机废弃物的处理方法，减少田间秸秆焚烧对环境的影响。
2. 环境保护：生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附有机物、重金属和有害气体等污染物，用于水处理、空气净化和废气治理等领域。
生物炭简介
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
• 不同炭化阶段的控制措施： • 点燃后不久，从烟囱冒出白色的烟，表明木材中水分蒸 发，碳化面积正在增加，此时要通过空气进口控制空气 供应量，依靠烟囱把炭化的气体排出。 • 注意：排烟口不能有火焰出现。 • 当烟色变为透明的蓝色，必须把所有的空气进口关闭。 这一阶段称为煅烧。 • 当烟气变得无色透明时，就要把烟囱也关闭，碳化过程 结束。 • 注意：烟囱不应过早关闭，以避免炭化不完全的情况发 生。
生成的果壳炭落入冷却段自然冷却后，定期由炉底部的装料装置卸出。
果壳炭化炉的炭化工艺
• 炭化工艺流程：
果壳（椰壳、杏核、桃核）经风选，除去沙石、土块后，用
提升机送至炉顶的加料槽，果壳借重力进入炭化槽，分别通 过预热段、炭化段、冷却段从卸料器出料。 • 通常，每8h加料一次，每1 h出料一次，物料在炉内停留时间 4-5 h，炭化连续进行。 炉内炭化区域温度通过调节进风口吸气量的多少进行控制。
木炭、木焦油、木醋液、可燃气体
• 干馏过程是生物质的热分解过程，是根据不同的受热温度分阶段进行 的。 热分解温度不同，则产物成分也不同。
成型燃料
装釜
干馏
冷却 副产品
木炭
外热式干馏炭化釜炭化的工艺过程
将成型燃料竖直摆放在炭化釜内，锁紧法兰，釜底点火加热， 产生的水蒸汽及烟由排烟孔排出。 当釜内温度升高到一定时，成型燃料热分解产生的可燃气体由 排气孔排出并在釜底点燃，给炭化釜继续加热炭化，直到气体 基本耗尽，冷却后即得木炭。
生物质自然碳化原理
生物质自然碳化原理
生物质自然碳化原理主要是利用生物质在有限供氧或完全缺氧的条件下，受热慢速分解脱除挥发分产生固体焦炭产物的过程。
生物质原材料在限氧条件下通过加热使得生物质内部结构发生改变，分解为固态生物炭、生物油和生物气。
水分逸出阶段温度在150℃以下，生物质原料中的水分随着温度升高会逸出；初步炭化阶段，150-300℃左右的温度，生物质开始出现热分解反应，生物质内部物质会发生剧烈的变化，会释放出少量的挥发分；炭化阶段是在300℃以上的温度下进行，是炭化热解过程中最主要的阶段，该阶段生物质原料会发生剧烈的分解反应，并放出大量的热量，产生许多液相、气相产物；燃烧阶段温度达到450℃以上，主要是继续煅烧产生的生物炭，以进一步分离析出挥发分，使生物炭的品质更佳。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
农业废弃物资源化利用有哪些新技术
农业废弃物资源化利用有哪些新技术农业废弃物是农业生产和农村生活中产生的各种废弃物，如农作物秸秆、畜禽粪便、果蔬废弃物等。
这些废弃物如果不能得到合理的处理和利用，不仅会造成资源浪费，还会对环境造成严重的污染。
随着科技的不断进步，越来越多的新技术被应用于农业废弃物的资源化利用，为农业可持续发展和环境保护提供了有力的支持。
一、厌氧发酵技术厌氧发酵是指在无氧条件下，通过微生物的作用将有机物分解为甲烷和二氧化碳等气体的过程。
畜禽粪便和农作物秸秆等农业废弃物富含有机物，是厌氧发酵的理想原料。
通过厌氧发酵，可以将这些废弃物转化为沼气，用于发电、供热或作为燃料使用。
同时，厌氧发酵产生的沼渣和沼液也是优质的有机肥料，可以用于农田施肥，提高土壤肥力。
厌氧发酵技术具有能源回收效率高、环境污染小等优点。
然而，该技术也存在一些不足之处，如发酵过程需要严格的控制条件，包括温度、酸碱度和有机物浓度等，否则容易导致发酵失败。
此外，沼气的储存和运输也存在一定的困难。
二、好氧堆肥技术好氧堆肥是在有氧条件下，利用好氧微生物将有机物分解转化为稳定的腐殖质的过程。
农业废弃物中的农作物秸秆、畜禽粪便和果蔬废弃物等都可以作为好氧堆肥的原料。
在堆肥过程中，需要控制好堆体的温度、湿度、通风等条件，以促进微生物的生长和有机物的分解。
经过一段时间的堆肥处理，废弃物可以转化为富含营养物质的有机肥料，用于改良土壤和提高农作物产量。
好氧堆肥技术操作简单、成本低，适合大规模处理农业废弃物。
但堆肥过程中会产生异味和温室气体排放，需要采取相应的措施进行控制。
三、热解气化技术热解气化是在高温缺氧条件下，将农业废弃物分解为气体、液体和固体产物的过程。
气体产物主要包括氢气、一氧化碳和甲烷等，可以作为燃料使用；液体产物为生物油，可以用于发电或提炼化学品；固体产物为生物炭，具有改良土壤结构、提高土壤肥力和吸附污染物等作用。
热解气化技术能够实现农业废弃物的高效能源化利用，但该技术对设备要求较高，投资成本较大，且在运行过程中需要严格控制反应条件，以保证产物的质量和产量。
生物质炭化技术
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目 录
• 生物质炭化技术概述 • 生物质炭化技术原理 • 生物质炭化技术工艺流程 • 生物质炭化技术的优势与挑战 • 生物质炭化技术的应用案例
01
生物质炭化技术概述
定义与特点
定义
生物质炭化技术是指将生物质原 料在缺氧或绝氧条件下热解，生 成生物质炭、燃气和生物质焦油 等产物的过程。
食品加工
生物质炭可以用于食品加工中，如脱色、脱臭、提取等。
THANKS
就地取材，降低生产成本。
提高化为高密度的 能源产品，提高能源利用效率。
环保减排
02
生物质炭化技术的生产过程不产生有害气体， 且产生的生物炭具有较高的碳吸附能力，有助
于减少温室气体排放。
促进农业循环经济
04
利用农业废弃物进行生物质炭化，有助于形成 农业循环经济，提高农业附加值。
生物质炭化过程中产生的气体产物主 要包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷和 氢气等。
生物油具有高含氧量、高含能值和可 燃性等特点。
03
生物质炭化技术工艺流程
生物质原料的收集与预处理
收集
收集各种可利用的生物质原料，如农 业废弃物、木材废弃物、畜禽粪便等 。
预处理
对收集的生物质原料进行破碎、筛分 、干燥等预处理，以适应后续的炭化 工艺。
市场需求
生物质炭化技术作为农业循环经济的 重要组成部分，将得到更广泛的应用 和发展。
政策支持
政府对可再生能源和环保产业的支持 将推动生物质炭化技术的发展和应用 。
循环经济
随着环保意识的提高和能源需求的增 长，生物质炭化技术的市场需求将不 断扩大。
05
生物质炭化技术的应用案例
生物炭的制备及应用技术
生物炭的制备及应用技术生物炭，也称为生物质炭或炭化生物质，是一种新型的环境友好型材料。
生物炭的制备及应用技术在近年来得到了广泛的研究与应用，具有重要的经济和环保意义。
一、生物炭的制备技术生物炭的制备技术主要有物理炭化、化学炭化和生物质热解方法。
1. 物理炭化物理炭化是将生物质放入高温炉中，在缺氧或氧气限制条件下加热，使生物质中的有机物分解成炭和气体。
由于缺氧条件，炭化过程中不会把生物质中的灰分和水分焚烧掉，而是会生成炭和水蒸气。
物理炭化所得的生物炭颗粒形状不规则，颗粒大小不一，但是孔隙度大，比表面积高，可大大提高吸附性能。
2. 化学炭化化学炭化是将生物质放入含有强氧化剂和催化剂的反应器中，在一定的温度下加热，使生物质发生氧化反应，生成炭和气体。
化学炭化完全消耗生物质中的灰分和水分，所以所得的生物炭质量纯，但是炭化反应细节多，炭化过程中会产生大量的二氧化碳和其他气体，所以不如物理炭化技术实用。
3. 生物质热解生物质热解是在一定的温度、时间和气体环境下，使生物质在不经气化的条件下裂解变成炭。
生物质热解所得的生物炭质量高，但裂解过程中生物质会分解成气体和液体，易产生环境污染，所以此法不适用于大规模生产。
二、生物炭的应用技术1. 土壤改良生物炭有着优异的吸附能力、渗透性、生物有效性和透气性等优点。
混入土壤后，生物炭可以吸附水分和肥料，提高土壤水分和肥料的保存能力，从而促进植物生长。
此外，生物炭还可以破碎重壤、提高土壤透气性，改善土壤结构，从而提高土壤的肥力和农作物的产量。
2. 水净化生物炭的强吸附性能非常适用于废水净化。
生物炭具有微孔结构和化学结构特性，可吸附水中的有毒有害物质，例如重金属离子、无机盐和污染物等。
将生物炭填充在净水器中，可以大幅度降低废水中有害物质的浓度，从而净化水质。
3. 绿化环境生物炭可作为植物种植介质，在植物根区域形成一种生态保持层，增强土壤生命力、净化土壤环境，同时防止化学农药和化肥的渗入和浸出。
生物质炭化工艺
生物质炭化工艺一、引言生物质炭化是一种将生物质材料转化为炭质产物的工艺。
该工艺通过在高温下、缺氧或无氧条件下加热生物质，使其发生热解和气化反应，最终得到炭质产物。
生物质炭化工艺可以将生物质转化为炭质产物，具有多种应用领域的潜在价值。
二、生物质炭化工艺的原理生物质炭化工艺是通过对生物质材料进行热解和气化反应来实现的。
在炭化过程中，生物质材料首先经历干馏阶段，其中挥发性有机物被释放出来，形成木质素和焦油等物质。
随后，木质素会经历裂解和重组反应，生成炭质产物。
炭质产物具有高碳含量和良好的物理化学性质，可以作为能源、土壤改良剂和环境修复剂等多种用途。
三、生物质炭化工艺的步骤生物质炭化工艺通常包括以下几个步骤：预处理、炭化反应和后处理。
1. 预处理：预处理是为了提高生物质的可炭化性和产物质量。
预处理步骤可以包括研磨、干燥和筛分等。
这些步骤可以使生物质材料的颗粒大小均匀，减少水分含量，有助于提高炭化反应的效率和产物质量。
2. 炭化反应：炭化反应是生物质炭化工艺的核心步骤。
炭化反应通常在高温下进行，温度范围通常在300℃到800℃之间。
在炭化反应过程中，生物质材料会发生热解和气化反应，释放出挥发性有机物和气体。
挥发性有机物会裂解和重组，最终形成炭质产物。
3. 后处理：后处理是为了进一步提高炭质产物的品质。
后处理步骤可以包括炭质产物的冷却、粉碎和筛分等。
这些步骤可以使炭质产物的颗粒大小均匀，减少杂质含量，提高炭质产物的纯度和利用价值。
四、生物质炭化工艺的应用领域生物质炭化工艺具有广泛的应用领域。
1. 能源利用：生物质炭化产生的炭质产物可以作为固体燃料用于能源供应。
炭质产物具有高碳含量和低挥发性，可以用于发电、取暖和炉料等方面。
2. 土壤改良：生物质炭化产生的炭质产物可以用作土壤改良剂。
炭质产物具有良好的孔隙结构和吸附性能，可以提高土壤的保水能力和肥力，促进植物生长。
3. 环境修复：生物质炭化产生的炭质产物可以用于环境修复。
生物炭简介ppt课件
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
炭化槽由下而上分成高度不等 的3部分，即预热段、炭化段 和冷却段。
34
果壳炭化炉工作原理：
原料果壳由炉顶加入炭化槽 的预热段，利用炉体的热量 预热干燥，而后进入炭化段 炭化。
炭化段的料槽用具横向条状倾斜栅孔的耐热混凝土预制件砌成。 其外侧的烟道用隔板分隔成多层，控制烟气的流向以利传热。 烟道外侧炉墙上设进风口供吸入空气助燃。 炭化段的温度达400～ 500℃，果壳炭化后生产的蒸汽气体混合物通 过炭化槽上的栅孔渗入烟道，与吸入的空气接触燃烧。
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。
•
• 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
• （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，
半橙形窑
门高为1.6～1.7m，底部宽1.1m，顶部宽0.7m。
秸秆生物质炭化技术考核试卷
3.挑战包括原料收集和运输成本高、炭化设备投资大和技术成熟度不够。解决策略包括优化原料收集网络、研发高效节能的炭化技术和政策扶持。
4.生物质炭在农业可持续发展中的作用包括提高土壤质量、减少化肥和农药使用、促进作物增产和改善生态环境。
4. C
5. D
6. B
7. A
8. D
9. A
10. A
11. D
12. B
13. D
14. C
15. C
16. A
17. A
18. A
19. A
20. C
二、多选题
1. ABD
2. ABC
3. ABCD
4. ABC
5. ABCD
6. ABC
7. ABC
8. ABC
9. ACD
10. ABC
11. ABCD
A.玉米
B.水稻
C.小麦
D.以上都适合
6.生物质炭的吸附性能与其哪些特性有关？（）
A.比表面积
B.孔隙结构
C.化学成分
D.粒度大小
7.以下哪些方法可以用来提高生物质炭的吸附性能？（)
A.调整炭化工艺参数
B.使用化学活化剂
C.物理研磨
D.增加原料的含水量
8.生物质炭在环境保护领域的应用包括哪些？（）
A.水处理
12. AB
13. ABCD
14. ABC
15. ABCD
16. ABC
17. ABCD
18. ABC
19. ABCD
生物炭技术-概述说明以及解释
生物炭技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生物炭技术是一种利用生物质材料经过热解或氧化等过程制备出的一种碳质固体材料。
随着环境保护和资源利用的重要性日益凸显，生物炭技术作为一种绿色环保技术受到了广泛关注。
本文将就生物炭技术的定义、历史、制备方法、应用领域、潜在影响以及未来发展趋势进行探讨，旨在为读者深入了解和认识这一领域提供指导和借鉴。
部分的内容1.2 文章结构文章结构部分主要包括以下内容：1.引言：介绍文章的主题和目的，引出后续讨论的内容。
2.正文：分为以下几个部分2.1 生物炭技术的定义和历史：介绍生物炭技术的概念和发展历史。
2.2 生物炭技术的制备方法：详细介绍生物炭的制备方式及技术原理。
2.3 生物炭技术的应用领域：探讨生物炭技术在农业、环境保护、能源等领域的应用情况。
3.结论：总结生物炭技术的潜在影响和未来发展趋势，对文章进行回顾和展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍生物炭技术的定义、历史、制备方法、应用领域、潜在影响以及未来发展趋势。
通过对生物炭技术的深入了解，读者可以了解生物炭技术在环境保护、农业生产、能源开发等领域的重要作用和应用前景，促进人们对该技术的认识和推广，为推动生物炭技术的发展和应用提供参考和指导。
}请编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 生物炭技术的定义和历史生物炭技术是一种利用植物残渣、农作物秸秆或其它生物质材料在高温下热解得到的固体炭材料，通常具有多孔的结构。
生物炭技术最早起源于古代文明，古代人类通过燃烧木材制作木炭，将其作为燃料或肥料使用。
现代生物炭技术的发展可以追溯到20世纪80年代，随着对可持续发展和环境保护的日益重视，人们对生物炭技术进行了深入研究和应用。
生物炭技术的历史可以追溯到两个主要方面。
首先是古代文明时期，人们开始意识到木炭的用途，将木材在缺氧条件下热解制成了木炭，作为燃料使用。
其次，现代生物炭技术的发展始于20世纪80年代，当时人们开始关注环境问题和可持续发展，生物炭技术被重新审视并应用于农业、环境保护和土壤改良等领域。
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生物质碳化技术
摘要
针对生物质炭化技术相对滞后的现状，从生物质特性研究入手，在分析炭化机理的基上，重点评述了生物质炭化影响因素和工艺装置的研究进展。
指出原料、预处理方式和工艺参数是影响生物炭产量的3 个主要因素，并对比了窑炭化、固定床炭化的优缺点，为后续生物质炭化技术发展指明方向。
关键字
生物质炭化机理影响因素炭化设备
目录
一，生物质特性 (1)
二，生物质炭化技术特征 (1)
三，生物质炭化机理 (1)
四，影响炭化的因素 (2)
五，我国生物质炭化设备发展现状 (3)
六，生物质炭化存在的问题及建议 (4)
七，参考文献 (4)
一，生物质特性
一切有生命的、可以生长的有机物质统称为生物质，包括植物、动物和微生物。
目前，关于动物和微生物的研究主要集中在生物化学领域，而热化学领域则主要以植物为研究对象，故本文提到的生物质主要指植物。
对于植物型生物质来说，绿色植物通过光合作用把CO2和H2O转化为葡萄糖，进而通过脱水把葡萄糖缩合成淀粉，最终以纤维素、半纤维素、木质素等成分组成植物本身。
生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布广泛、二氧化碳“净零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高、利用设备(技术)不完善等问题。
实际上，在生物质的利用过程中，首先要对其特性进行分析，才能更有针对性的设计后续处理工艺。
目前，工程上以元素分析和工业分析分别从定性和定量两个方面对生物质的性质进行衡量，基本上能够满足生物质在热化学转化过程中的分析需要。
总体来看，生物质原料含碳量较低、含氧量较高，灰分和固定碳较少、挥发分较多。
与煤相比，生物质的燃点、灰分、含硫量、热值更低，碳、氧、挥发分含量更高。
二，生物质炭化技术特征
作为生物质热化学转化技术的一种，生物质炭化技术是指切碎或成型后的生物质原料，在绝氧或低氧环境下被加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。
生物质炭化技术也称为生物质干馏技术，与气化、液化等生物质热化学转化技术相比，具有以下典型工艺特征：1）加热速率慢，一般在30℃/min以下；2）保温炭化时间长，一般从15min到几天不等；3）热裂解温度较低，一般不超过550 ℃；４）炭化环境要求绝氧或低氧，尽量减少氧化反应。
影响生物质炭化过程与生物炭特性的因素有原料特性参数和炭化工艺技术参数等，其中原料特性参数主要包括原料种类、粒径和含水率等，工艺技术参数主括炭化温度、升温速率、环境压力、反应气氛和保温时间等。
三，生物质炭化机理
炭化是指有机物质受热分解而留下残渣或炭的过程。
在这一过程中，原料中的非碳物质被除去，产生以固定碳为基础的孔洞结构，反应相对复杂。
一般来说，生物质原料进入炭化装置中，先后经历干燥、预炭化、炭化和燃烧 4 个阶段，最终生成生物炭。
干燥阶段是生物质炭化的准备阶段，当温度达到120～150 ℃时，生物质中所蕴含的水分受热率先析出，变成“干生物质”。
预炭化阶段是生物质炭化的起始阶段，当温度达到150～275℃时，“干生物质”受热，其中不稳定成分(如半纤维素) 发生分解，析出少量挥发分。
炭化阶段是生物质炭化的主要阶段，当温度达到275～450℃时，半纤维素和纤维素发生剧烈的热分解，产生大量的挥发分，放出大量反应热，剩余固态产物即为“初步生物炭”。
燃烧阶段是生物质炭化的结尾阶段，当温度达到450～500℃时，利用炭化阶段放出的大量热，对初步生物炭进行煅烧，排除残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭中固定碳含量，获得最终的生物炭。
四，影响炭化的因素
1，原料
从原料的角度来看，一般木本植物生物炭具有较高的含碳量及较低灰分含量，草本植物及禾本科植物生物炭具有较高灰分含量及较低的含碳量。
这是因为不同生物质原料，甚至是不同类型土壤中生长的同一物种，其有机成分(纤维素、半纤维素和木质素)之间的构成比例会存在较大的差异，不同生物质原料中的灰分含量也存在着显著的差异，从软木材的1 %到草本植物和农业废弃物的15%。
因此，原料性质是影响生物炭产量的首要因素。
2，预处理方式
不同预处理方式也会对生物炭的产量产生重要影响，在其他条件一定的情况下，生物炭的产量随着原料块状由大到小而逐渐降低，当然，原料块状越大，炭化过程越长，炭化程度则相对较低; 对生物质进行酸碱处理或添加化学品预处理前后，产生的生物炭特征或性质具有显著的差别。
一般来说，一定浓度的酸或碱会破坏生物质内部的纤维素和半纤维素结构，使之与木质素分离，导致炭化产物具有更高的孔隙率。
3，工艺参数
工艺参数是影响生物炭品质的主要因素之一。
热解温度和加热速率是影响生物炭产量及特性的关键因素，这是因为在热解过程中除了生物炭以外，还会产生生物油和生物气2 种副产物，不同的热解温度和加热速率会对这 3 种产物之间的分配产生很大的影响。
以玉米秸秆颗粒为原料，在其他条件不变的情况下，考察了反应温度对炭产率的影响，发现反应温度为300℃时，炭产率为55 %，达到最大值，再提高热解温度时，炭产率及热值均呈逐渐下降的趋势。
在一定范围内，随着炭化温度的升高，碳含量增加，氢和氧含量降低，灰分含量亦有所增加。
比较来说，高温热裂解比低温热裂解的生物炭具有更高的pH值、灰分含量、生物学稳定性及含碳量，但高温热裂解保留原生物质中的碳要比低温热裂解少。
而生物炭的孔隙度、比表面积、离子交换量是在一定温度范围内热裂解方可获得最大值。
加热速率也会对生物炭产生影响，根据加热速率的快慢，生物质热解可分为慢速热解、中速热解和快速热解，快速热解如果在较高温度下进行又称为闪速热解，几种热解方式的对比见表。
其中，慢速热解的生物炭产率最高，对原料粒度的要求不严格，温度也相对较低，但时间最长; 其次是中速热解，各方面都居于中间水平; 快速热解的生物炭产率较低，对原料粒度要求严格，但时间极短。
不同加热速率下生物碳产量
五，我国生物质炭化主要装置
1，窑炭化
中国具有悠久的烧炭历史，最早的炭化装置以窑的形式出现，一般以土窑或砖窑为反应装置，将炭化原料( 杂草、秸秆、枯枝、落叶等) 填入窑中，由窑内燃料燃烧提供炭化过程所需热量，然后将炭化窑封闭，窑顶开有通气孔，炭化原料在缺氧的环境下被闷烧，并在窑内进行缓慢冷却，最终制成炭。
该过程是慢速热解过程，也是产炭率最高的制炭方法，但这种制炭方式存在周期长、炭质量不稳定等问题。
河南三利新能源有限公司的热解炭化立窑技术实现了连续生产，是集中制炭生产模式的典型代表。
敞开式快速热解炭化窑，采用自热控氧工艺，3 t 秸秆可生产出1 t生物炭、200 kg醋液、50 kg焦油、2400 m3可燃气体。
浙江大学设计了一种外加热回转炭化窑，筒体转速可在0.5 ～10 r/min 范围内调节，窑体温度可控，以稻壳为原料，热解终温在550、650和750℃时，炭产率均在40 % 以上。
总体来看，经过改造的窑炭化具有原料适应性强、设备容积大、产炭率高等优点，但也具有炭化周期长、炭化过程难以控制、资源浪费严重(油、气等直接排放) 等缺点。
2，固定床炭化
固定床炭化源于中国古老的烧炭工艺，现已开发出钢铁材料制成的固定床炭化炉。
泰国清迈大学研发了大型烟道气体金属炭化炉，将实验用木薯根茎在燃烧炉内点燃，用产生的燃料气进行炭化，且热解产生的可燃气体还可二次回流利用。
中国林科院林产化学工业研究所开发了内燃式BX 型炭化炉，所得生物炭品质较高。
辽宁省生物炭工程技术研究中心和辽宁金和福农业开发有限公司研发的半封闭式亚高温缺氧干馏炭化技术以及配套的可移动组合式炭化炉，实现了在原料产地就地或就近制炭，将生产模式从原料收集、储运、异地集中炭化，转变为在产地就地、就近炭化，解决了长期制约农林废弃物资源化和产业化的原料运输成本过高等“瓶颈”问题，使大规模制备生物炭成为可能。
近些年，生物质固定床热解炭化技术发展较快，先后出现了多种不同结构的固定床炭化炉。
按加热方式可以分为外热式固定床热解炭化炉、内燃式固定床热解炭化炉和再流通气体加热式固定床热解炭化炉等。
比较来看，生物质固定床炭化炉具有运动部件少、制造简单、成本低、操作方便、得炭率高等优点，适用于小规模制炭，但由于生物质能量密度低、收集成本高、运输成本高以及炭化工艺及装置不完善等问题未能得到大范围推广。
六，生物质炭化存在的问题及建议
尽管国内外对生物质成型炭的制备工艺已取得了较大进展，但仍有一些问题亟待解决：
(1) 国外的研究主要是木材的炭化成型，而国内则是主要针对一些农业废弃物如秸秆的热压成型的研究，对果壳类花生壳冷压成型研究较少，同时对成型炭的研究也相对较少；
(2) 树种不同，其木材废料的燃烧特性也不同，目前针对特定树种的研究还尚未见报道；
(3) 多数研究报道局限于单一生物质炭化的研究，对复合生物质的研究相对较少。
针对上述问题开展深入的研究是极其必要的，包括研制新型大型的炭化装置；研究生物质炭化工艺的特性；提高生物质炭化的效率；研制和开发成本低、黏结性能高且具有良好环保性的胶黏剂；优化成型炭化工艺等。
同时，各级政府应重视生物质成型炭的利用，并制定相应的政策，如价格补贴等，以实现生物质能的普及应用，逐步走向可持续发展。
七，参考文献
1，高永伟，生物质炭化成型技术工艺的研究进展，生物质化学工程，2016
2，丛宏斌，我国生物质炭化技术装备研究现状与发展建议，中国农业大学学报，2015.02
3，孟凡彬，生物质炭化技术研究进展，生物质化学工程，2016.11。