生物质转化技术复习资料

1.能源：可再生能源与不可再生能源；清洁能源：风能、太阳能、水能等。

生物质能：是直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能的形式固定和储存在生物体内的能量。

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。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。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、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。特点：可再生性。低污染性。广泛分布性。

2.生物质主要化学组成有纤维素、半纤维素和木质素以及少量的灰分和提取物。

纤维素：是由β-D-葡萄糖基通过1，4-β糖苷键连接起来的线型高分子化合物，

半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等。

木质素：是苯丙烷类结构单元通过碳-碳键和氧桥键连接而成的的无定型且具有网状结构的芳香族聚合物，

半纤维素热性质最不稳定，因为半纤维素有支链结构

木质素具有芳环结构，碳元素含量高，因此热稳定性高，热值高

热解产物：挥发分；焦炭

水解产物：

3.生物质压缩成型：p31-33

影响成型的因素：温度、水分、颗粒大小、成型压力、原料种类

生物质压缩成型技术按成型加压的方法分，螺旋挤压式、活塞冲压式、辊模碾压式辊模碾压式采用湿压（冷压）成型工艺，螺旋挤压式、活塞冲压式采用热压成型工艺工艺：常温湿压成型、热压成型、炭化成型、冷压成型。

成型燃料燃烧和散状燃烧有什么不同？p41

典型热压成型工艺流程：生物质原料→粉碎→干燥→成型→冷却→筛分→包装

4.生物质直接燃烧：秸秆、垃圾等生物质完全燃烧，产生的热量主要用于发电或集中供热

生物质燃料燃烧过程p54：1.预热干燥阶段；2.热分解阶段；3.挥发分燃烧阶段；4.固定碳燃烧阶段；5.燃尽阶段。

热分解阶段：即挥发分析出阶段。半纤维素、纤维素和木质素分解析出挥发分，析出的速度随着时间的增加按指数函数规律递减。起初析出速度很快，较迅速地析出挥发分

的70~80%。

挥发分燃烧阶段：挥发分开始着火的温度称为着火温度。挥发分中的可燃气体着火燃烧，释放出大量的热能，使气体不断向上流动，边流动边反应形成扩散式火焰。

固定碳燃烧阶段：挥发分燃烧快要终了时，达到固定碳的着火温度后固定碳开始燃烧。

燃尽阶段：灰分不断产生，包裹未燃尽的炭粒。

燃烧过程的特点：足够的空气供给量；足够的燃烧空间和时间着火容易，燃尽困难；燃烧温度低；碱金属和氯腐蚀问题突出。

过量空气系数：为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，实际空气量V 与理论空气量V0之比为过量空气系数α，

理论空气量：1Kg燃料完全燃烧所需的干空气量，V0（m3/Kg）。可根据生物质燃料中可燃元素（C、H、S）燃烧时所需要的氧气量扣掉燃料自身所含的氧求得。

过量空气系数是控制燃烧工况和影响燃料利用经济性的重要指标。α偏大，虽燃烧完全，但

会降低炉膛温度，影响燃烧及增大排烟损失；α偏小，使燃烧不完全，损失增大。

发电原料主要包括：典型生物质（农林废弃物、秸秆）直燃发电、生活垃圾焚烧发电

成型燃烧燃烧特点：着火温度升高；燃烧速度适中，有利于传热，炭骨架形成层状燃烧核心燃烧稳定

燃烧技术：层燃技术，流化床技术

5、生物质热解是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热降解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。三种产物的比例取决于热裂解工艺和反应条件。

低温慢速热裂解(小于500℃)，产物以木炭为主；

高温闪速热裂解(700~1100℃)，产物以可燃气体为主；

中温快速热裂解(500~650℃)，产物以生物油为主。

半纤维素主要在225~350℃分解，纤维素主要在325~375℃分解，木质素在250~500℃分解。半纤维素和纤维素主要产生挥发性物质，而木质素主要分解为炭。

热解机理p62：

生物质热解制炭：慢速热解有限的供给少量氧, 产品：生物质炭、木焦油、木醋液、热解气生物炭无论在低温或高温下，都有稳定的化学性质。由于在炭化过程中非碳元素分解，会在炭化后的预制体中形成很多孔洞，其表面积很大，其次是比重轻（小于2.0 g/cm3）。因此具有较强吸附能力和反应能力。

木炭用途：工业方面：用于冶金工业：冶铁，用于有色金属生产中的表面助熔剂；晶体硅的生产：高品质还原剂；制造渗碳剂；制造二硫化碳；用作燃料：木炭具有低挥发分、高热值、燃烧完全、燃烧过程清洁的突出优点。农业方面：

快速热裂解液化制油：中温（500~650℃）、高加热速率（102~104℃/s）、极短气体停留时间（<2s）、产物经快速冷却（通常在0.5s内急冷到350℃以下）；

6.生物质气化是指以生物质为原料，以氧、空气、水蒸汽或氢等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质中的可燃部分转化成可燃气的过程。

气化气主要可燃成份为一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷等，

气化炉空气气化氧气气化水蒸气气化氢气气化

气化剂空气氧气水蒸气氢气

热值kJ/m3 4200~7560 10902~18900 22260~26040

特点设备简单，自无N2，热值高，热值高，外高质气，需氢供热，热值低高效供热源气，高压高温

用途锅炉、干燥合成燃料、合成氨热源、管网

气化炉：固定床（上吸式、下吸式、横流式、开心式）p88

流化床（鼓泡流化床、循环流化床、双流化床携带床气化炉）

焦油含量大体为：上吸式＞下吸式＞流化床；

灰分含量大体为：上吸式＜下吸式＜流化床。

上吸式气化器：从上到下，干燥层、热解层、还原层、氧化层、灰室

优点:1、气化效率高，热解层与干燥层利用了还原反应后气体的余热；底层为氧化层，利于固体燃料完全燃烧。

2、燃气热值高（热解产物混入可燃气体）

缺点:焦油含量高

下吸式气化器：干燥层、热解层、氧化层、还原层、灰室

优点：燃气焦油含量低

缺点：气流下行方向与热气流升力相反，使风机功耗增加；

可燃气须经过灰层和储灰室吸出，灰分较高；