生物质能技术简介.

3 生物质热解与直接液化技术
3.1 生物质热化学转换
热化学转化技术
燃烧
气化
热解
直接液化
热量
生物质燃气
木炭
生物油
3.2 生物质热解技术 烧炭：少量空气进行热分解制取木炭的方法。 干馏（低温干馏500-580 0C，中温干馏660-750 0C，高温干馏900-1100 0C）：隔绝空气的环境加热，制取醋酸、甲醇、木焦油抗聚剂、木馏油和木 炭等产品。 快速热解：在缺氧的情况下快速加热，然后迅速将其冷却为液态生物原 油的热解方法。尽可能获得更多的液体产物。 3.3 生物质热解过程与原理 1）生物质热解过程和产物 过程-a. 干燥阶段：120-150 0C，水分蒸发。 b. 预炭化阶段：150-275 0C，木材化学组成发生变化，不稳定组分分解 为CO2、CO和少量醋酸。 c. 炭化阶段：275-450 0C，木材急剧热分解，产生大量产物，发出大量 的反应热。 d. 煅烧阶段：450-500 0C，进行木炭的煅烧，排除残留在木炭中的挥发 物质，提高木炭中固定碳含量。 产物--固体：木炭 液体：粗木醋酸，包括200种以上有机物，酸类、醇类、醛类、酯类、 酚类、芳香化合物、杂环化合物及胺类等。 气体：CO2、CO、CH4、C2H4 和H2
2）生物质热解的原理 包括分子键断裂，异构化和小分子聚合等反应。 3）影响生物质热解的因素 a.热解的最终温度：木炭产量随温度升高逐渐降低 木醋酸组成在270-400 0C变化较大，大于4000C变 化不显著。 b. 升温速率：加热速率加快，木炭产量下降，焦油产量增加，最大可 达80%的生物原油产率 c. 压力：在1.33Pa的真空下热解，不释放热量，3.15MPa热解，放大 量的热。 d. 含水率：含水率过高，热解所需时间较长。较干的木材热解会放热 较快，降低木炭产量 e. 木炭的形态：沿纤维方向的热导率比纤维垂直方向的热导率大。 f. 反应的气氛：采用过热蒸汽处理，可得到酸率8%。
粉碎
粉碎
储存
储存
储存
计量
计量
计量
混合
成型
百度文库
筛分
生物质型煤
2.2 生物质固硫型煤燃烧特性
1）点火性能 可燃基挥发分比原煤高，进入炉膛后，生物质首先燃烧，使型 煤短时间达到着火点，生物质燃料燃烧后体积收缩，使型煤产生 很多孔道及空袭，形成多孔形球体。 2）燃烧机理 静态渗透式扩散燃烧 燃烧由表面及不断深入到内部，不会发生热解析炭冒烟现象。 3）固硫特性 生物质比煤先燃烧，形成的空隙起到了膨化疏松作用，使固硫 剂CaO颗粒内部不易发生烧结，可使空袭率增加，增大SO2和O2 向CaO颗粒内的扩散作用，提高钙的利用率。 可在较低的Ca/S下，使固硫率达到50%以上。
3.4 生物质快速热解技术 1）生物质快速热解 生物质在缺氧的状态下，在极短的时间（0.5-5s）加热到500-540 0C， 然后其产物迅速冷凝的热解过程。 2）快速热解工艺
生物质 干燥所需热量 生物质燃气
干燥
粉碎 热解反 应器 热解所需 热量 流化介质
除 尘 器
冷 凝 器
生物原油
气体循环
3.5 生物原油的燃料特性及应用 1）相对密度 液体燃料在20 0C下的密度与4 0C水的密度之比，生物燃油为1.2，柴 油为0.85，热值相当于40%相同质量的燃油。 2）热稳定性 加热到100 0C以上时，会析出占原有质量50%的木炭。 因此需要加氢裂解或水蒸气裂解 3）应用 替代燃油在固定场所应用 提取化工原料 3.6 生物质直接液化技术 生物质在高压下，直接与氢气发生反应，转化为液体燃料的热化学反应过程。一般 需使用催化剂。 热解与液化的区别 热化学过程 热解 液化 催化剂 不需要 需要 压力/MPa 0.1-0.5 5-20 主要产物 生物原油 液化油
生物质能技术简介
2014.11.18
1.内容提要
1 生物质能 2 生物质固硫型煤技术 3 生物质热解与直接液化技术 4 生物质气化技术 5 生物燃料 6 生物质能技术发展及展望
1 生物质能
1.1 生物质与生物质能
生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、 微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农 作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。 生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、 果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加 工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃 物等物质。 生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。 生物质能：生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种 能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进 行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%， 这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前 人类能源消费总量的40倍。
1.2 生物质能的转化利用技术
燃烧 热量或者电力 气化 热化学法 热解 直接液化 生物质燃气 木炭或生物原油 液化油
生物质资源
生物化学法
水解、发酵 沼气技术 间接液化 酯化
乙醇 沼气 甲醇、醚 生物柴油 成型燃料
化学法
物理化学法
压缩成型
2 生物质固硫型煤技术
2.1 生物质固硫型煤生产工艺
原料煤 干燥 固硫剂 生物质 干燥
工艺： 1）一步法催化加氢液化技术 由德国开发，连续液化（由反应器、热分离器和冷却器组成）， 生物质颗粒与催化剂和循环油混合，反应在20MPa氢分压和380 0C下 进行约15 min，进入气相的液体产品在热分离器中快速蒸馏，塔底重 油用作循环油，其余液体产物冷却到室温后得到沸程60-360 0C的油 品，其中99%为正己烷可溶物。 2）水中液化 日本开发，间歇反应器，以He为载气，反应温度为250-400 0C， 催化剂为碱金属的碳酸盐，产油率为50%（采用发酵残渣为原料）。 Na2CO3+H2+2CO----2HCOONa+CO2 2C6H10O5+2HCOONa---2C2H10O4+H2O+CO2+Na2CO3 3）煤与生物质共同液化 可降低煤的液化温度，增加低分子量的戊烷可溶物，生物质与煤 相互作用机理不明。 液化油的性质： 高黏度、高沸点的酸性物质