木材热解和气化的研究进展—靳久哲2012207017
木材在热解与燃烧中几何特性的变化
木材在热解与燃烧中几何特性的变化周强;方梦祥【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】通过对木材热解与燃烧过程中几何结构变化共性的分析，建立相应的几何物理模型，提出了试样的两个几何结构特性参数(体积收缩系数与开裂系数)。
选择了3种木材(杉木、桦木与实木地板)试样(尺寸为100,mm×100,mm×15,mm)，分别在15,kW/m2、30,kW/m2与50,kW/m2的热流下进行了热解与燃烧过程的试验。
定量分析了过程中木材几何结构变化的特性，讨论了热流与试样种类对上述两个特性参数的影响，最后研究了几何结构变化对木材热解与燃烧特性的影响。
【总页数】6页(P54-59)【作者】周强;方梦祥【作者单位】国家电网江苏省电力公司电力科学研究院，南京210012;浙江大学清洁能源利用国家重点实验室，杭州310008【正文语种】中文【中图分类】TK6【相关文献】1.几种常用木材热解(燃烧)后的烟气析出规律试验研究 [J], 李社锋;方梦祥;舒立福;余春江;宋长忠;骆仲泱;岑可法2.热辐射下常用木材热解的动力学与燃烧特性 [J], 沈德魁;余春江;方梦祥;李社锋;骆仲泱;岑可法3.利用分布活化能模型研究木材的热解和燃烧机理 [J], 李社锋;方梦祥;舒立福;宋长忠;余春江;骆仲泱;岑可法4.不同变质程度煤燃烧反应性及FTIR分析其热解过程结构变化 [J], 李娜;刘全生;甄明;赵斌;冯伟;宋银敏;智科端;何润霞5.CFB煤燃烧/热解双反应器中热解室对立管内气固流动特性的影响 [J], 王志锋;梁鹏;董众兵;毕继诚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物质锯末快速高温热解气化研究
生物质锯末快速高温热解气化研究佚名【摘要】在对木质生物质在0～20℃/min这类较低升温速率条件下的热解特性研究基础上,采用热重分析法并结合TG、DTG曲线研究了干燥锯末在3种不同升温速率下的热解及动力学特性.并计算出活化能、频率因子,分析高升温速率(30、45℃/min)与低升温速率(10℃/min)对锯末热解气化影响的区别.研究结果表明:锯末热解时的最大失重速率随升温速率的升高而增大,在升温速率为45℃/min时达到最大为25.41％/min.在半纤维素热解占主导的阶段,热解反应机理为一级随机成核和随后成长过程,反应的活化能及频率因子随着升温速率的提高呈现先增大后减小的趋势;在纤维素和木质素热解占主导的阶段,热解反应机理为三维球形对称扩散过程,上述2个参数随着升温速率的提高呈现减小的趋势,且较高的升温速率能显著促进锯末挥发物质的析出.【期刊名称】《工业加热》【年(卷),期】2018(047)006【总页数】4页(P1-4)【关键词】锯末;升温速率;热重分析;动力学【正文语种】中文【中图分类】TK6根据化石能源逐渐枯竭和重视环保的发展趋势，生物质能源由于具有对环境造成的影响小、储量丰富等特点，使其在未来的能源体系中占据重要地位。
我国每年的木材加工剩余物达3 700万m3之多，但目前这些加工废料大多数用于直接燃烧，在热效率低下的同时易造成环境污染[1]。
生物质热解气化技术由于其能量转化效率高、适用性广的特点而成为了一种利用生物质能的重要方式，木质生物质的挥发分含量高，在高温下热解可产生7～13 MJ/m3（标准）的合成燃气，其作为气化原料拥有十分广阔的工业前景[2]。
生物质在热解时从室温加热到预定温度的过程中，由于采用低升温速率可以延长热解反应时间使气化原料反应充分，因此近年来国内外学者对生物质的热解气化研究主要集中在低升温速率，而对于高升温速率的热解气化研究较少[3-5]。
李雪瑶[3]用热重法研究了紫茎泽兰茎干在4.4、6.7、8.9、13.3、17.8 ℃/min升温速率下的热解特性，分析出随着升温速率的增大试样热解反应活化能减少的趋势增强，说明聚合物的分解速率加快。
木材高温热处理技术研究进展
状,展望未来高温热处理技术的发展方向和前景。
关键词：高温热处理；性能;机理;研究进展
中图分类号：S782. 31
文献标识码:A
文章编号：1001-1714(2021)03-0039-03
木材作为一种天然可再生的环境友好型材料, 因其具有优良的环境学视觉特性及其优异的力学性 能和可加工性能,近年来一直深受人们喜爱,在生产 生活和社会经济建设方面发挥着不可替代的作用。 但木材某些自身固有属性限制了其应用范围，例如 易发生吸湿膨胀、干燥开裂变形及生物侵害腐朽等。 为提高木材材性及其多功能性附加值，实现劣材优 用，剩材再用，拓宽其应用领域，就必须对木材进行 改性处理,达到木材高效利用的目的。较常用的木 材改性方法主要有化学改性和物理改性两种方式, 而木材物理改性过程中不需要添加任何化学药剂， 产生的污染少且处理工艺简单，处理后的木材更不 会对人和居住环境产生任何危害［1］，如今正以其独 有的特点赢得更多研究者的青睐，研究日趋深化。 高温热处理技术是木材物理改性常用的有效手段之 一,在功能上赋予木材良好的尺寸稳定性、生物耐久 性及改善木材的声学性能等，具有较为广阔的应用 前景，同时也是人工林速生材和普通木材一种有效 的改性增值手段，对我国木材加工行业的发展具有 较为重要的意义。本文着重阐述高温热处理改性木
2高温热处理木材机理
2. l半纤维索 半纤维素在高温热处理过程中的变化是形成热
处理材特有材性的决定性因素。半纤维素是木材细 胞壁纤维素骨架和木质素填充物之间的主要粘结物 质。当高温热处理温度接近l60 t时，木材细胞壁 化学组分中的半纤维素首先开始发生热降解反应, 分子链中的乙酰基首先会从主链中发生断裂反应形 成乙酸物质，葡萄糖醛酸聚木糖分子上的少量羧基 也会发生断裂反应生成甲酸等物质，乙酸和甲酸这 两种物质是木材高温热处理改性过程中的主要挥发 性物质，它们在降解断裂过程中形成的酸性环境将 会对半纤维素的水解产生极大的促进作用，可作为 催化剂加速半纤维素水解形成更多的糖类物质。随 高温热处理改性温度的不断升高，木材细胞壁中的 半纤维素分子会发生降解反应生成低聚糖甚至某些 单糖分子，单糖分子又可以通过脱水缩合反应生成 某些醛类物质,l80 t的饱和蒸汽处理条件下，半纤 维素中的阿拉伯糖和半乳糖可以完全发生分解。 2.2纤维索
木质素类生物质催化热解制备精细化学品研究进展
苯丙烷基单体组成的复杂无定形化合物，图 2 是已
报道的一种木质素大分子化学键连接的示意图[6-7]，
由此可以看出木质素独特的且非常复杂的芳香族特
图1
木质素的 3 种基本结构单元
木质素分子的链接示意图
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值的化学品，从而提高整个过程的经济效益，最终
实现木质素的高效资源化利用和有效转化[12]。催化
热解过程的引入，不断拓展了催化剂的应用领域，
同时也确保了木质素类生物质的高效转化，为生物
质的发展提供了更多的发展前景，也更好地提升了
可控转化目标化学品的选择性和收率，成为木质素
高值化利用的主要发展方向[13]。
and the existing mechanism of catalytic pyrolysis lignin was discussed. The assessment of the challenges
and opportunities, mitigating technical, environmental, and logistical issues in the process of catalytic
热解木质素获得燃料和化学品是低碳方案的重要部分。本文以能源和环境问题为出发点，阐述了木质素催化热解
制备燃料和化学品的可行性和必要性，并对催化裂解行为、催化裂解过程和催化产物等方面的国内外研究现状进
行了系统介绍。文章首先对木质素的结构和转化过程进行了概述；然后从催化热解行为、催化热解产物以及催化
剂的研究现状等方面进行了系统阐述，并对现有的催化木质素热解过程的机理研究进行了讨论。通过对木质素催
【doc】木材的热分解生产技术
木材的热分解生产技术农林植物原料及工农业生产中形成的各种含碳废弃物.在高温下可以转变为固态,气态,液态的多种化_T产品.其中主要有活性炭,炭纤维和气化或液化的生物质能源木材主要由纤维素,半纤维素和木质素组成.高温下,有氧气存在时.木材燃烧转变为二氧化碳和水并留下无机物灰分.但在隔绝空气有限制地供给空气时.木材热分解可得各种产物木材的热分解过程木材在隔绝空气时的热分解过程可分为干燥,预炭化,炭化和煅烧四个阶段,各阶段的特征分别如下:从室温到150℃为干燥阶段.在该阶段木材主要是吸收能量.蒸发水分.化学组成几乎未发生变化接着进入预炭化阶段.预炭化阶段温度为150～275℃.在该阶段木材主要吸收热量.开始热分解.分解产物主要为二氧化碳,一氧化碳,水和少量有机物下一步是炭化阶段.炭化阶段温度为275～45O℃.此时木材急剧分解.放出热量,生成醋酸,甲醇,木焦油等多种液体有机物和一氧化碳,甲烷等气体产物最后是燃烧阶段.燃烧阶段的温度为450500℃,此阶段主要是通过提高温度.赶走木炭中的挥发物.提高木炭的固定碳含量木材的热分解方法有干馏,炭化,气化和液化等.木材的干馏是在隔绝空气的条件下.将木材放在干馏釜中加热分解.产物为木炭.副产物为木醋液和木煤气.木材炭化.俗为烧炭.在有限地供给空气的条件下.木材受热炭化.生成木炭.木材的气化是指在高温和有氧化性气体的存在下,使木材转变为木煤气的l17 热化工过程木材的液化是指在高温下.木材经催化剂的作用转变为液态燃料油质量等于利润.——管理思想家汤姆.彼得斯生意一技ll8的热化工过程影响木材热分解的主要因素一,材质的影响木材的种类,含水率,木块大小和腐朽材含量等对木材的热分解产生影响一般.硬阔叶材生产的木炭质地坚硬.针叶材松木的木炭较松软.同时干馏产物的得率也不相同木材的含水量过高.不仅能耗较高,木醋液的浓度降低.而且还会使木炭开裂.机械强度降低但木材含水率太低.热解反应过于激烈.木炭的机械强度同样会降低.因此用于热分解的木材含水率一般在lO%25%之间木块的大小影响传热过程.影响木醋液的质量和得率一般.根据不同的热解装置确定木块大小.但力求木块大小均匀控制腐朽材的含量.腐朽材同样使干馏的木醋液产率降低.但木煤气的产量较高二,炭化速度和最高温度对木炭的影响炭化速度影响炭化炉的生产能力.适当提高炭化速度.减少炭化时间.能提高装置的生产能力但炭化速度太快.不仅会降低木炭的得率.而且会降低木炭的机械强度炭化速度应根据炭化装置和原料性质来确定水材炭化的最高温度对产品的得率和质量产生影响.足木材热解过程的重要影响因素通常炭化温度在400oC以前.小醋液中各种成分的含量变化较大. 400~C以后趋于平稳.炭化最高温度为350℃时制得的木炭强度较低.随着炭化温度的升高.木炭的强度增加气体组分随温度的变化较复杂.二氧化碳和一氧化碳在400qE时产率最高.氢气,甲烷在700℃左右产率最高.此外在300～500℃还有其他烃类生成三,化学药品或介质对木材热解的影响常用氯化锌,磷酸处理木材.可提高木材热解时木炭的得率.减少木煤气和木醋液的生成用稀硫酸处理木材.可提高木材热解时糠醛的产率用碳酸钠处理木材.可提高木材热解时沉淀焦油的产率所以化学药品对木材热解过程产生的影响是显着的.合理利用化学药品. 可以提高所需产品的得率木材热解时刻采用气体介质和液体介质当气体介质为氧气或空气并有碱性物质存在时.木材受热分解生成大量的挥发性酸在过热水蒸气介质中.木材热解的挥发性酸的产率较高在氢气并有催化剂存在时.加压可使木材液化.生成液体燃料当介质采用有机溶剂时.可提高木材热解的液态产物的得率.因为木材在有机溶剂中产生热溶木材炭化的常用装置一,炭窑炭窑是广泛使用结构简单的烧炭装置.容易建造.不受条件限制炭窑燃烧室的作用是燃烧燃料材加热炭化室在燃烧过程中要控制火力.使火焰逐渐进入炭化室当前后烟孔松土干燥时.挖出松土让烟气冒出当前后炯孔中的烟气先后由灰白变为青烟后.用泥土盖实烟孔使烟气由烟道口排出炭化过程中.烟将良品率预定为85%,那么便表示容许15%的错误存在. ——质量管理大师菲利普.克劳斯函技生立思一气由灰白色逐渐转变为黄色.最后变成青烟此时标志已炭化完毕.随即封闭各道口.防止空气进入窑内,待其冷却后即可出窑.正常烧制一窑木炭的周期约为3～5天.木炭得率一般为l8%22%依据冷却方式不同生产的木炭有黑炭和自炭二,移动式炭化炉移动式炭化炉由炉体,炉顶盖,炉栅,点火通风架及烟囱等部分组成开车生产时.打开点火口盖.点燃炉内的燃料材,燃烧升温.当烟囱温度在6O℃左右,盖上点火口盖并用沙土密封4～5h后烟气由灰白色变为黄色.表明热解进入炭化阶段.当通风口出现火焰,烟气为青烟时,烟囱伴有嗡嗡声.表明炭化已完成.此时应封闭通风口.稍后封闭烟道口.待炉体冷却后出炭.一般烧炭周期为24h.木炭得率为l5%～25%三,斯列普炉斯列普炉又名鞍式炉.是我国广泛使用的一种炉型.它具有活化温度稳定, 产品质量好,得率高,能耗省和炉体寿命长等特点.斯列普炉由炉本体,两个蓄热室和烟囱构成活化炉本体为方形体.内衬耐火砖.外砌红砖.中间嵌有保温材料炉膛正中间用厚耐火砖将炉分成左,右两个半炉. 由燃烧室将两个半炉相连炉膛分成8 个互不相通的活化槽.可以同时活化8 个不同品种的活性炭为了控制活化反应.保证没有多余空气进入炉内.在炉顶加料槽装有铁盖并加以水封,炉底出料处有蒸气封装置. 炉子还设计有入孔,安装了热电偶,视火孔和测压孔.为防止炉体因热胀,冷缩引起变形.炉体外围用钢材加固四,沸腾炉沸腾炉又称液态化炉.是利用流化的原理炭化微小颗粒状木炭原料的炭化炉,当微小颗粒状木质原料送入炉膛后. 被从炉膛底部进入的空气鼓动而呈流化态进行炭化.生成的气体混合物和木炭颗粒随气流进入旋风分离器中.捕集木炭以后.再在冷凝器回收木醋液.不凝性气体导人加热炉中燃烧.作为炭化的辅助热源五,圆形多管式火化炉圆形多管式火化炉适用于质地松软的活性炭的活化常用的原料种类有松木炭,桦木炭等.圆形多管式活化炉内层为为耐火砖砌筑.外层为普通砖砌筑.整个炉体支承在两个支座上炉膛内有两排直立的活化管.每排4～6根.活化管为圆筒形,内径15～20em,高500550em,由每节长25cin的管节相互连接而成圆形多管式活化炉用水蒸气进行活化.每生产lt活化料需活化用水蒸气4～5t:每根活化管年产活性炭8-10t圆形多管式活化炉结构简单.容易建造.投资少.操作简便.产品质量稳定.正常使用时无需外加燃料.适合中小型工厂使用六,回转炉回转炉是适用于颗粒状或小块状物料炭化的炭化炉.通常采用内热式回转炉.回转炉是一种结构简单,运行稳定,119 操作容易的活性炭工业中广泛使用的炭化装置.产品质量是生产出来的,不是检验出来的. ——美国质量管理犬师威廉?戴明。
木质素热解气相产物释放特性实验研究
木质素热解气相产物释放特性实验研究木质素热解气相产物释放特性实验研究分析如下：关于木质素热解过程中气体产物的释放机理的研究还较少，本实验采用TG-FTIR联用技术，对木质素的热解过程及主要气相产物进行分析，并深入探讨了升温速率、碱金属盐等因素对木质素热解失重特性及主要气相产物的释放规律的影响。
实验用原料为SigmaAldrich公司提供的高纯度脱碱木质素。
将原料破碎筛分0.1mm以下，以消除热解试验中粒径对热扩散的影响。
在60℃带通风的烘箱中烘干16h,用密封袋封好，于5℃冰箱中保存待用。
样品的元素分析、工业分析见表1.为考察碱金属对木质素热解特性的影响，将样品与Na2CO3、CaCO3和K2CO3物理掺混，掺混比为5%.实验仪器与方法实验主要采用热重差热综合热分析仪(瑞士生产的METTLERTGA/STD1)和红外光谱仪(美国生产的NICOLETIS10).采用程序升温，分别采用5、10、20、40℃/min的升温速率将木质素从50℃升温到900℃，采用高纯N2作为保护气体，流量设置为50mL/min,试样质量在15mg左右。
结果与讨论木质素热解特性及气体产物析出规律木质素在10℃/min升温速率下单独热解的TG和DTG曲线。
由图可以看出木质素热解大致分为三个失重阶段，脱除自由水阶段、挥发分析出阶段和深度热裂解阶段，其三个阶段失重率分别为6%、36%、12%,总失重为54%.在挥发分析出阶段可以看出DTG曲线呈现不对称的肩峰和拖尾，说明此过程是多个反应综合的复合反应。
木质素热解过程气体产物的FTIR三维谱图。
由图2可以看出木质素在不同热解阶段析出的物质有很大不同。
木质素初次挥发阶段(200~550℃)的热解产物成分较为复杂，主要气体产物为H2O、CH4、CO和CO2等轻质气体。
木质素与苯环连接的甲氧基发生裂解，可生成CO和CH4等小分子气体;木质素部分末端官能团和侧链，如末端的-OH键、-COOH键和苯基C-C的断裂，析出少量烃类气体产物和大量含氧化合物，如水、CO和CO2等[12].当热解温度继续升高，在深度热解阶段(550~900℃),析出的主要气体为CO,此外继续析出少量CO2.这是因为芳香族化合物到650℃左右时基本热解完全，析出大量CO,苯丙烷基团间的醚键等断裂和挥发分的二次裂解反应而生成。
木质素催化热解用催化剂的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第5期木质素催化热解用催化剂的研究进展张雷1，2，王海英1，2，韩洪晶1，2，陈彦广1，2，王程昊1，2（1东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆163318；2黑龙江省石油与天然气化工省重点实验室，黑龙江大庆163318）摘要：木质素是一种结构复杂、产量丰富但利用率较低的生物质资源，可通过催化热解解聚为高附加值产物，具有广阔的应用前景。
本文介绍了催化剂机理研究方法和催化剂作用方式，比较了催化木质素热解常用的分子筛类催化剂、金属氧化物类催化剂和金属盐类催化剂的催化性能、产物收率、产品分布、催化机理及优缺点。
文中指出：分子筛类催化剂的脱氧能力强、酸度高，但液体产物收率较低；金属氧化物类催化剂具有液体产物收率较高、热稳定性强等优点，但依赖于催化剂酸碱性的调控；金属盐类催化剂虽高效、价格低廉，但热稳定性差、易失活。
同时，本文对木质素催化热解领域提出了展望，未来热解催化剂的研究有待深入和系统化，根据木质素种类和目标产物设计复合型催化剂、核壳型催化剂和多催化剂协同催化是未来热解催化剂发展的趋势。
关键词：木质素；催化热解；分子筛；金属氧化物；金属盐中图分类号：TQ35文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）05-2429-12Development of catalysts for catalytic pyrolysis of ligninZHANG Lei 1，2，WANG Haiying 1，2，HAN Hongjing 1，2，CHEN Yanguang 1，2，WANG Chenghao 1，2(1College of Chemistry and Chemical Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,Heilongjiang,China;2Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Oil and Gas Chemical Technology,Daqing 163318,Heilongjiang,China)Abstract:Lignin is a kind of biomass resource with complex structure and abundant yield,but it has low utilization rate.It can be depolymerized into high value-added products through catalytic pyrolysis and has broad application prospects.This paper introduces the research methods of catalyst mechanism andthe mode of action of catalysts,and compares the catalytic performance,product yield,product distribution,catalytic mechanism and advantages of molecular sieve catalysts,metal oxide catalysts and metal salt catalysts commonly used in catalyzing the pyrolysis of lignin.Molecular sieve catalysts have strong deoxygenation ability and high acidity,but low liquid product yield;metal oxide catalysts have the advantages of high liquid product yield and strong thermal stability,but they rely on the adjustment ofcatalyst acidity and alkalinity;although metal salt catalysts are highly efficient and inexpensive,they have poor thermal stability and are easy to inactivate.At the same time,this article puts forward a prospect of lignin catalytic pyrolysis.The research on pyrolysis catalysts in the future needs to be in-depth and systematized.According to the types of lignin and target products,the design of composite catalysts,core-综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1134收稿日期：2021-05-28；修改稿日期：2021-07-06。
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第五章 木材热解
概述 木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
物质，还含有少量的醛、酮类物质。
3、木煤气
木材干馏时生成的不凝性气体称作木煤气，其产率约占
绝干原料木材重量的16-18%。木煤气的组成受干馏最终温度
的影响。通常含40-50%CO2、25-35%CO、15-23%CH4、
1-5%C2H4、0.5-2.5%H2。随着干馏最终温度的升高，木煤气
中CO2及CO的含量减少，CH4、C2H4、H2的含量增加。
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（6）植物原料的性质
含水率。过高，增加能耗和液体产物中的水分含量； 过低，提高热解速度。
原料的大小。原料的体积越大，则传热和传质的距离 和时间越长，二次反应发生的几率越大，从而引起各 种形态产物的得率、组成，降低所得炭的机械强度。
腐朽部分的影响。腐朽的木材热解得到的木炭质地疏 松、易碎、易自燃；液态有机物的得率降低；木煤气 得率增加 。（白腐菌和褐腐菌 ，白腐菌主要破坏木 质素 ，褐腐菌主要破坏纤维素 ）
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3、固定碳
固定碳的组成： C=(1-V-A)×100%
式中：C-固定碳含量，％；V-挥发分含量，％； A-灰分含量，％
因此，它是一个假定的概念，指在高温缺氧条件下煅烧木炭 时，木炭中保留下来的碳元素（占绝大部分）和少量的氢 和氧元素。
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木质素快速热解成为化学品和燃料的新方法
环球视野Global View 波兰科学家开发出生产工业石墨的新技术 波兰国家科学和高等教育部支持下的一个工业石墨的生产新技术研究项目目前在波兰电子材料技术研究所取得实质性突破，将在全球范围内申请专利保护。
石墨是用化学方法生产的，其机械和光学特性远远比电子传输更重要，可以用来生产复合材料、太阳能电池、超级电容器和氢电池的透明电极。
欧盟的一个旗舰项目将从2012年开始连续十年每年投入一亿欧元研究石墨。
波兰科学家取得的研究成果将大大提高波兰参与此项目的竞争力和强有利地位。
波兰的新技术本质上是美国亚特兰大乔治技术研究院2004年一个专利技术的改进版。
美国的技术要求有专用设备，是在硅碳化物表面构成一个碳层，作为高温退火后的结果，硅从表面挥发，形成了石墨。
波兰的技术只需要常规的设备，可以大批量生产，特点是柔性组合，操作简便。
木质素快速热解成为化学品和燃料的新方法 美国缅因大学的团队于2012年1月29日宣布，已经开发出一种新方法，在大气压力下和无需采用催化剂，可使木质素快速热解成为有附加价值的化学品和燃料。
这一成果已在美国化学学会杂志《能源和燃料（Energy & Fuels）》上予以报道，该方法为木质素传统的快速热解提供了改进，通过在热解前向进料中添加甲酸钙盐而实现改善。
木质素是木本生物质的重要组成部分，在纸浆厂和森林生物炼制厂中是大量的产品物流。
木质生物质的木质素成分范围按能量计量在15m%-30m%之间。
目前，只有一小部分木质素是用来作为低档产品，如分散剂或结合剂，其余则作为燃料烧掉。
尽管木质素不易化学变化，但在将木质素转化为有价值的化工产品方面已使人们重新感到兴趣，包括气化为燃料的过程，生成纳米结构碳基材料和液体化学品。
在致力于生产液体化学品的方法中，通过在缺氧的情况下进行中间加热，可用相当简单的热解方法使木质素破解为更小的片段，并生产被称为生物油的液体。
尽管木质素热解取得了一些成功，但为推进这一技术仍然有几个显著的障碍，包括连续的加工，存在加料结块问题和液体产率太差。
木材的生物质能转化与环境效益
木材的生物质能转化与环境效益在当今世界，能源问题和环境问题日益严峻，寻找可持续、清洁的能源成为了全球共同的重要任务。
在众多的可再生能源中，木材的生物质能转化因其独特的优势和显著的环境效益逐渐受到人们的关注。
木材作为一种生物质资源，其来源广泛。
树木在生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物储存起来。
当木材被用于生物质能转化时，这些储存的能量得以释放，为我们的生产和生活提供动力。
木材的生物质能转化方式多种多样，其中较为常见的包括直接燃烧、气化、热解和发酵等。
直接燃烧是最古老也是最简单的方式，通过将木材在适当的设备中燃烧，产生热能用于供暖或发电。
然而，这种方式的能源利用效率相对较低，且可能会产生一定的污染物。
气化技术则是将木材在高温、缺氧的条件下转化为可燃气体，如一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以进一步用于发电、供热或作为燃料用于车辆等。
气化技术的能源转化效率较高，且产生的污染物相对较少。
热解是在无氧或缺氧的环境中对木材进行加热，使其分解为固体炭、液体生物油和气体产物。
生物油可以经过进一步加工成为燃料，固体炭则可用于土壤改良或作为吸附剂等。
发酵则主要用于将木材中的纤维素和半纤维素等成分转化为生物乙醇。
生物乙醇是一种清洁的液体燃料，可以与汽油混合使用，降低对传统石油燃料的依赖。
木材的生物质能转化带来了诸多显著的环境效益。
首先，它是一种碳中性的能源。
在木材的生长过程中吸收的二氧化碳，与在其转化和使用过程中释放的二氧化碳大致相等。
这意味着木材的生物质能利用不会导致大气中二氧化碳浓度的净增加，有助于缓解全球气候变化。
与传统的化石能源相比，木材的生物质能转化过程中产生的污染物显著减少。
例如，燃烧化石燃料会释放大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等，对空气质量造成严重影响。
而木材的生物质能转化产生的这些污染物的量相对较少，对环境和人体健康的危害也相应降低。
此外，木材的生物质能转化还有助于减少废弃物的产生。
木材的生物质能转化与经济性研究进展分析
木材的生物质能转化与经济性研究进展分析在当今全球能源格局和环境保护的大背景下，木材作为一种丰富的生物质资源，其在能源领域的转化和应用以及相关的经济性研究备受关注。
木材的生物质能转化不仅为能源供应提供了新的途径，还在可持续发展和应对气候变化方面具有重要意义。
木材生物质能转化的主要方式包括直接燃烧、热解气化、生物化学转化等。
直接燃烧是最传统也是最简单的方式，通过燃烧木材获取热能，用于供暖、发电等。
然而，这种方式的能源利用效率相对较低，且会产生一定的污染物。
热解气化则是在高温缺氧的条件下将木材转化为气体燃料，如一氧化碳、氢气和甲烷等，这些气体燃料具有更高的能源密度和更广泛的应用范围。
生物化学转化则主要是通过微生物发酵或酶催化将木材中的纤维素和半纤维素转化为生物乙醇、生物丁醇等液体燃料。
在木材生物质能转化的技术发展方面，近年来取得了显著的进展。
例如，热解气化技术的不断优化，使得气体产物的质量和产量都有了显著提高，同时降低了生产成本和污染物排放。
生物化学转化技术中的微生物和酶的选育也取得了重要突破，提高了转化效率和产物的纯度。
此外，多联产技术的出现，将木材的生物质能转化与其他产品的生产相结合，如活性炭、木醋液等，进一步提高了整个过程的经济性和综合效益。
然而，要实现木材生物质能的大规模应用，经济性是一个关键因素。
木材生物质能转化的成本主要包括原材料采购、运输、预处理、转化过程中的能耗和设备投资、以及产物的提纯和储存等方面。
目前，一些技术虽然在实验室或小规模示范项目中表现出了良好的性能，但在大规模商业化应用时，由于成本过高而难以推广。
首先，原材料的供应和价格是影响经济性的重要因素。
优质的木材资源往往价格较高，而低质木材或废弃物木材的收集和运输成本又较高。
此外，原材料的季节性和地域性差异也会给供应带来不稳定因素。
为了降低原材料成本，可以加强对森林资源的合理规划和管理，提高木材的利用率，同时开发利用废弃物木材和农业剩余物等替代资源。
木材的生物质能转化与经济性研究进展
木材的生物质能转化与经济性研究进展在当今全球能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，木材作为一种丰富的生物质资源，其生物质能转化技术和经济性研究成为了热门话题。
木材的生物质能转化不仅为能源供应提供了新的途径，还对减少温室气体排放、促进可持续发展具有重要意义。
一、木材生物质能的转化方式（一）直接燃烧直接燃烧是木材生物质能最常见和传统的利用方式。
将木材直接投入炉灶、锅炉或壁炉中燃烧，产生热能用于供暖、烹饪和工业生产。
这种方式简单直接，但燃烧效率相对较低，且容易产生污染物。
（二）热解热解是在无氧或缺氧条件下对木材进行加热分解的过程。
根据热解温度和产物的不同，可以分为炭化、气化和热解油生产。
1、炭化炭化是在相对较低的温度（约 400-600℃）下进行的热解过程，主要产物是木炭。
木炭具有高能量密度，可用于烧烤、冶金等领域。
2、气化气化是在较高温度（800-1000℃）下将木材转化为可燃气体（主要成分是一氧化碳、氢气和甲烷）的过程。
产生的气体可用于发电、供热或作为化工原料。
3、热解油生产在中温条件下（约 500℃）进行快速热解，可以得到液体产物——热解油。
热解油可以进一步提炼加工成燃料或化学品。
（三）发酵发酵是利用微生物将木材中的纤维素和半纤维素等碳水化合物转化为生物燃料，如乙醇和生物丁醇。
然而，木材中的木质素成分较难被微生物分解，这在一定程度上限制了发酵效率。
（四）生物化学转化通过酶解等生物化学方法将木材中的纤维素和半纤维素分解为可发酵糖，然后进一步转化为生物燃料。
这种方法具有较高的选择性和转化率，但酶的成本较高，限制了其大规模应用。
二、木材生物质能转化的经济性分析（一）成本因素1、原材料成本木材的采购成本是影响生物质能转化经济性的重要因素。
不同种类和来源的木材价格差异较大，而且木材的收集、运输和储存也需要一定的费用。
2、设备投资生物质能转化设备的投资往往较高，包括热解装置、气化炉、发酵罐等。
设备的规模、性能和技术水平都会对投资成本产生影响。
木材的生物质能转化技术现状与进展研究分析
木材的生物质能转化技术现状与进展研究分析在当今全球能源需求不断增长以及对环境保护的日益重视的背景下，木材作为一种丰富的生物质资源，其生物质能转化技术受到了广泛的关注和研究。
木材生物质能转化不仅有助于缓解能源短缺问题，还能减少对传统化石能源的依赖，降低温室气体排放，对实现可持续发展具有重要意义。
一、木材生物质能的特点木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，具有较高的能量密度。
与其他生物质资源相比，木材的来源相对广泛，包括森林采伐剩余物、木材加工废料等。
此外，木材的化学成分相对稳定，便于进行储存和运输。
二、木材生物质能转化技术的现状（一）直接燃烧技术直接燃烧是最古老也是最常见的木材生物质能利用方式。
通过将木材直接在锅炉或炉灶中燃烧，产生热能用于供暖、发电或工业生产。
然而，这种方式的能源利用效率相对较低，且容易产生污染物。
（二）热解技术热解是在无氧或缺氧条件下对木材进行加热，使其分解为固体炭、液体生物油和气体产物。
生物油可以进一步提炼为燃料或化学品，固体炭可用于土壤改良或作为燃料。
但热解过程中存在产物成分复杂、分离提纯困难等问题。
（三）气化技术气化是将木材在高温、缺氧条件下转化为可燃气体，如一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以用于发电、供热或作为合成化学品的原料。
然而，气化过程需要复杂的设备和严格的操作条件，且气体净化成本较高。
（四）发酵技术通过微生物发酵，将木材中的纤维素和半纤维素转化为乙醇等生物燃料。
但目前发酵过程中存在微生物效率不高、预处理成本较高等限制因素。
（五）生物化学转化技术利用酶或微生物将木材中的木质素和纤维素分解为小分子物质，再进一步转化为能源或化学品。
不过，酶的成本较高，且微生物的活性和稳定性有待提高。
三、木材生物质能转化技术的进展（一）技术改进在直接燃烧方面，新型燃烧设备的研发提高了燃烧效率，减少了污染物排放。
热解技术中，改进的热解工艺和催化剂的应用提高了产物的选择性和质量。
气化技术中，优化的气化炉设计和气体净化技术降低了成本和提高了气体品质。
木材的生物质能转化与经济性研究
木材的生物质能转化与经济性研究在当今能源需求不断增长、环境保护日益受到重视的背景下，木材作为一种丰富的生物质资源，其生物质能转化的潜力和经济性成为了研究的热点话题。
木材的生物质能转化，简单来说，就是将木材这种有机物质通过一系列的技术手段转化为可利用的能源形式，如热能、电能等。
常见的转化技术包括直接燃烧、气化、热解和发酵等。
直接燃烧是最传统也是最常见的利用方式。
把木材直接投入炉灶或锅炉中燃烧，产生热能用于供暖或工业生产。
这种方式简单直接，但能源利用效率相对较低，而且燃烧过程中可能会产生一定的污染物。
气化技术则是在高温和缺氧的条件下，将木材转化为可燃气体，如一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以进一步用于发电、供热或作为化工原料。
气化技术的能源转化效率相对较高，同时产生的污染物也较少。
热解是在无氧或缺氧的环境中对木材进行加热，使其分解为固体炭、液体油和气体产物。
固体炭可以用于土壤改良或作为燃料，液体油可用于化工生产，气体则可用于能源供应。
发酵技术主要是利用微生物将木材中的纤维素和半纤维素等成分转化为生物乙醇或生物甲烷等燃料。
然而，这种技术目前还面临着一些挑战，比如微生物的效率和成本等问题。
在探讨木材生物质能转化的经济性时，需要综合考虑多个因素。
首先是原材料的获取成本。
木材的来源广泛，包括森林采伐、木材加工剩余物和废旧木材等。
然而，森林采伐需要遵循严格的法规和可持续发展原则，以避免对生态环境造成破坏。
木材加工剩余物和废旧木材的收集和运输成本也会对总体成本产生影响。
其次是转化技术的成本。
不同的转化技术所需的设备投资、运行维护成本和能源消耗各不相同。
例如，气化和热解技术通常需要较为复杂的设备和较高的运行成本，而直接燃烧则相对简单和低成本。
能源产出的价值也是衡量经济性的重要因素。
能源市场的价格波动会直接影响木材生物质能转化的经济效益。
如果产出的能源能够以较高的价格出售，那么项目的经济性就会更有保障。
此外，政策支持对于木材生物质能转化的经济性也起着关键作用。
木材热解PPT课件
Wood Wastes
Packing material, old wooden furniture, wooden building waste (demolition wood)
第9页/共61页
第10页/共61页
小结
木材干馏热解应用最早出现，后来出现了煤炭的干馏热解（ 炼焦）。在很长一段时期内，人们认为只用煤、木材才能干 馏热解，而草本植物不可能干馏。八十年代初，南方先生首 先提出了草本植物进行热解与木材热解将有相似的结果，九 十年代初被试验所证实。当时对20多种草本植物进行了干馏 热解试验，如蒿草、一支黄花草、芦苇草、玉米秸秆、麦秸 干、豆秸、稻草、稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳、椰子壳 、棕榈籽壳、树枝、树叶等。对这些物质进行干馏热解所得 到的产品，与木材干馏热解所得到的产品及其相似，都产生 木质炭、木焦油、木煤气、木醋液 。
Biomass upgrading into Energy or Chemicals
Biomass
Co-combustion
Direct Combustion
Gasification Pyrolysis
Direct Liquefaction
Fuel cells
Engine Turbine
Bioprocesses
Q:比较木材炭化与木材干馏?
第14页/共61页
三、木材热解研究的内容 【木材炭化】
是在有限地供给少量空气的条件下，在炭化装 置内使林产植物原料热分解，以制取木炭的操 作。
主要产物：木炭，可根据需要收集少量的液体 产品。
特点：气体燃烧放出热量以维持炭化过程的正 常进行。
第15页/共61页
【木材气化】
◆农林业生产中的一些副产物：果核、椰子壳、油茶壳、杏 核、桃核、橄榄核、葡萄壳；
木材快速热解机理、工艺及产物研究现状
木材快速热解机理、工艺及产物研究现状
佟立成;任学勇;张继宗;常建民
【期刊名称】《木材加工机械》
【年(卷),期】2012(23)2
【摘要】综述了木材快速热解机理、工艺及产物的国内外进展。
【总页数】4页(P33-36)
【关键词】木材;快速热解;研究进展
【作者】佟立成;任学勇;张继宗;常建民
【作者单位】北京林业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ351-2
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木素催化热解的研究现状
木素催化热解的研究现状
马浩;武书彬
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2018(37)9
【摘要】木素是一种富含芳环结构且来源广泛的可再生生物质资源.木素催化热解制备精细化学品和高品质燃料,是生物质资源全组分综合利用的重要组成部分.木素催化热解不仅可以提高木素热解产物的选择性,还可以提升热解产物的品质和拓宽应用途径.本文较详细地综述了木素催化热解催化剂的几种类型,从催化剂的种类、反应机理、催化效果等方面介绍了国内外的主要研究进展,并指出了木素催化热解工业化过程中存在的技术问题及今后研究工作的主要方向.
【总页数】5页(P59-63)
【作者】马浩;武书彬
【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TQ519
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5.湿地松深度脱木素硫酸盐法蒸煮过程中木素结构的变化(Ⅱ)——黑液中溶出木素结构的变化 [J], 蒲云桥;詹怀宇;岳保珍;伍红;黄干强
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木质燃料的基本燃烧特性和气化燃烧烤烟炉
木质燃料的基本燃烧特性和气化燃烧烤烟炉
叶经纬
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】1991(7)3
【摘要】本文介绍了木质燃料的热解与燃烧特性,依据这些基本特性开发出一种新型烤烟炉,在实际应用中证明:这种新型烤烟炉适用、节能。
木柴在炉内燃烧完全、有效、不冒黑烟。
并妥善解决了烟尘污染引起的环保问题,提高了能源利用效率,改进了烤烟的品质。
【总页数】1页(P87)
【作者】叶经纬
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TS43
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木材的生物质能利用技术创新
木材的生物质能利用技术创新在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，寻找可持续和清洁能源成为了全球范围内的重要任务。
木材作为一种丰富的生物质资源，其在生物质能利用方面的技术创新正展现出巨大的潜力。
木材生物质能是指通过对木材进行加工和转化，获取能源的过程。
传统的利用方式如直接燃烧木材获取热能，虽然简单直接，但效率低下且对环境造成较大污染。
随着科技的不断进步，一系列创新技术应运而生，为更高效、清洁地利用木材生物质能开辟了新的途径。
其中，生物质气化技术是一项重要的创新。
这一技术通过在有限氧气条件下对木材进行热化学转化，将其分解为可燃气体，主要包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以直接用于发电、供热，或者进一步合成液体燃料，如甲醇和乙醇。
与传统燃烧方式相比，气化技术不仅提高了能源利用效率，还减少了污染物的排放。
同时，气化过程中产生的副产品，如木炭和木醋液，也具有一定的经济价值。
另一个具有创新性的技术是生物质热解。
热解是在无氧或缺氧的环境中对木材进行加热，使其分解为生物油、生物炭和可燃性气体。
生物油可以作为燃料用于锅炉、发动机等设备，也可以经过进一步精炼转化为高品质的液体燃料。
生物炭则具有改良土壤、提高土壤肥力的作用，有助于实现农业的可持续发展。
可燃性气体同样可以用于能源供应。
在木材生物质能的利用中，酶解发酵技术也备受关注。
通过利用特定的酶将木材中的纤维素和半纤维素分解为可发酵的糖类物质，然后再通过微生物发酵将这些糖类转化为乙醇等生物燃料。
这一技术的关键在于寻找高效的酶和优化发酵工艺，以提高乙醇的产量和纯度。
除了上述的转化技术，木材生物质能的收集和预处理技术也在不断创新。
高效的收集方法可以降低成本，提高木材资源的利用率。
预处理技术，如干燥、粉碎和压缩等，可以改善木材的物理和化学性质，使其更适合后续的转化过程。
然而，木材生物质能利用技术的创新并非一帆风顺，仍面临着一些挑战。
首先，技术的成本相对较高，限制了其大规模应用。
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木材热解和气化的
研究进展
学院：材料科学与艺术设计
专业：林产化学加工工程
姓名：靳久哲
学号： 2012207017
1 木材热解
热解是一种将生物质转化为高品位工业品、能源和化学品的高效转化技术[1]。
热解可以通过快速裂解把70%的生物质能转化为液体生物油，也可通过气化将75%
的生物质能转化到可燃气体。
热解是在不向反应器内通入O
2、H
2
O或空气的条件
下，间接加热使木材发生热化学分解。
在人类文明的初期，热解已经得到利用。
在古埃及，通过木材的干馏来制取焦油和熏香或用于尸体防腐剂的焦木酸。
在18世纪木材热解生产焦炭是主要的工业，是在化石燃料被开发利用前，工业革命所利用的主要燃料。
在19世纪末20世纪初，木材干馏仍然用于生产可溶性焦炭、沥青、碳酸和一些非冷凝气体用于加热自用锅炉。
到20世纪30年代，由于石油工业的兴起和低价衍生产品的出现，木材干馏才逐渐衰落。
然而至今木柴热解制取焦炭仍广为采用[2]。
1.1快速热解液化
快速热解是一种高温处理过程，它采用超高加热速率(102-104K/s)、超短产物停留时间(0.2-3.0s)及适中的裂解温度，使木材中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，使焦炭和产气降到最低限度, 通过热化学的方法，将原料直接裂解为粗油，最大限度获得液体产品(生物油)。
快速热解反应可概括为，木材经快速热解得到生物油、炭和气体[3]。
与传统的热解工艺相比，快速热解液化的必备特征包括: 1)非常高的加热和传热速率，因此通常要求进料粒度较细；2)气相反应温度约在500℃，蒸汽停留时间少于2s；3)对热解蒸汽采取骤冷处理[4]。
1.2催化热解
目前，催化热解受到了国内外研究者的重视。
在秸秆中添加催化剂碳酸钠能使半纤维素的主要热解区间向低温区移动。
催化剂对木质素的影响最为显著，其DTG 曲线由无催化剂时的单峰变为一大一小两个峰，主要热解区间向低温区移动较大，转化率也有所提高[5]。
FundaAtes等[6]研究了不同催化剂对生物质快速热解的影响。
张秀梅等[7]研究了利用催化剂( 5 种金属氧化物和 2 种碳酸盐) 热解制取富氢燃料气。
2 木材气化
木材气化是指木材或木质原料在高温下受适量气化剂的作用转变为可燃性气体的热解过程。
常用的气化剂是空气、氧气或水蒸气。
生成的气体产物含有一氧化碳、氢、甲烷等，称为煤气；残留的是无机物。
生物质气化技术的研究在我国发展较快，主要应用于集中供气、供热、发电方面。
气化技术由于开展时间较长，我国又有较好的市场环境，目前这方面的应用已进入国际先进水平[8]。
2.1 气化技术
目前，我国使用的气化技术，主要有固定床、流化床和直接干馏热解3种工艺形式。
固定床工艺一般采用空气为气化剂，这类工艺, 不论是上吸式、下吸式或是平吸式的气流方式，都有设备结构简单、易于操作、可以实现多种生物质原料的热解气化、投资少等特点。
流化床气化炉具有原料适应性广，气、固充分接触，混合均匀的优点，是唯一在恒温床上反应的气化炉，因而流化床气化技术具有极大的发展前景。
国外生物质气化装置一般规模较大，自动化程度高，工艺较复杂。
在该领域具有领先水平的国家有瑞典、美国、意大利、德国等。
美国近年来在生物质气化技术方面有所突破，研制出了生物质综合气化装置—燃气轮机发电系统成套设备，为大规模发电提供了样板[9]。
Franco等［10］使用流化床，通入750～900℃水蒸气，在0.6-0.7的S/B等条件下进行生物质气化，制得了H2和CO含量达68%～75%的燃气。
吕鹏梅等[11]以流化床为反应器，对生物质的空气-水蒸气气化特性进行了研究，研究表明较高的气化温度有利于氢气的产生。
夏凤高等[12]回顾了近/超临界水条件下生物质气化的研究进展，针对近临界和超临界水的特点，提出先对生物质进行近临界水气化，再进行超临界水气化，实现生物质高效气化的研究思路。
3结语
目前，国内外对生物质能的研究已经全面开展起来，其中的研究方法包括物理法、生物化学法和热化学法等等。
木材热解和气化只是热化学转化中的一部分，且是一项较新的技术，目前还不成熟，尤其是对其后续气化气的净化及产生大量焦油的合理处理都是急需解决的重要问题。
总而言之，由于人们对能源危机和环境保护的关注，生物质热转化技术将越来越受到重视。
参考文献
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