油棕废弃物热解半焦的结构性能研究

1. 前言

随着世界化石能源的不断开采利用，化石能源的枯竭是可预见的，全世界已勘探出1.258*10⁴亿桶的石油储量[^[1]]，全部开采完毕仅需42年。因此生物质能这种重要的可再生资源引起了人们的广泛关注。在中国煤、石油和天然气等化石能源占据绝对地位，而生物质能占比仅为0.5%[^[2]]。而到21世纪中叶，采用各种新技术生产的生物质能替代燃料将占全球总能耗的40%以上。生物质能将在未来能源利用里占有重大的比例，油棕废弃物作为东南亚主要生物质能源来源具有很大的研究意义。而生物质热解有很高的能量转化率，获得更大的气体燃料，液体油和焦炭。因此在这方面油棕废弃物热解的利用空间十分广阔，对油棕废弃物的研究与利用是必需和必要的。并且大量化石能源的掠夺性开采会对我国的持续发展造成阻碍，也会对生态环境造成重大的破坏，因此在生物质能在未来不仅起到能源利用的作用，对我国的环境发展有更重要的意义。

二、研究目的与意义：

为了更进一步了解油棕废弃物热解半焦的成分，结构性能，我们将进一步对半焦进行系统的研究，分析，了解半焦的各组分和结构特点。 而具体研究半焦的结构性能不仅加深对半焦微观结构的认知度，而且能帮助我们最大化最优化地利用好半焦。比如探究在何种热解温度下半焦的结构变得容易燃烧，使燃烧最大化。或是半焦结构变得疏松多孔，我们可以更好地分解破坏其结构，便于回收利用。对于半焦的结构的研究一方面使我们利用半焦节省了能源，提高了生物质的利用效率，另一方面也减少了储存费用和一定程度上的污染。因此，半焦结构的研究具有学术和经济环保价值。

三、研究内容：

油棕废弃物是东南亚的主要生物质资源，本次主要对油棕废弃物的热解半焦的结构性能进行研究。热解是对生物质转化的非常重要的一种方式，严格来说热解就是将生物质隔绝空气的条件下加热到约500℃，裂解成液体，固体和富含氢的气体产物。生物质热解具有极高的能源转化率，能达到95.5%。半焦是生物质热解的固体产物，其含量约占热解产物的10%~30%[^[3]]。具有挥发分低，高固定碳，热值高[^[4]]的特点。利用好半焦可以加大生物质的利用率，更能减少对环境的污染。对于油棕废弃物围绕着以下几个方面进行研究：油棕废弃物的基本燃料特性分析，热解半焦红外分析研究，热解半焦SEM分析研究。并且经过大量的前期准备以及一定的控制变量，对实验进行严格的把控，并对实验结果进行校对和分析。

1. 国外研究现状

油棕榈产业引导着一个世界范围飞速发展的新兴产业，尤其是热带位于亚洲、非洲、美洲的地区。，印尼和马来西亚占据了全球最大部分的棕榈产业，在2006年，印尼正式超过马来西亚成为棕榈油第一生产国。在印尼国内国家鼓励种植棕榈，大面积种植，产量也很高。同时，马来西亚政府也在寻找着新的生物替代能源来缓解竞争压力，新能源侧重于初级生加工原料（非食材）[^[5]] 国外对于半焦也有相关研究，Matsumoto等人[^[6]]研究了4种生物质半焦在水蒸气和氧气作为气化介质，气化温度范围在900~1000℃的条件下的气化反应动力学，并选取随机孔模型进行动力学参数的求解。HaykiriAcma等人[^[7]]利用热重技术对水蒸气气氛下的典型生物质热解半焦的气化特性进行实验等等。

1. 国内研究现状

中国发展油棕行业仅有80年的历史，没有形成规模种植，大多数是园林绿化树种。我国对于棕榈产业的优点有消费市场大，技术成熟。但也面临一些问题，如自然条件受限，高温多雨强光土地肥沃等要求较严，科研成果也不多，国民认知不足，依赖进口[^[8]]。对于生物质热解半焦的研究已有不少，如蒋文强硕士对于生物质热解及半焦气化实验研究，中国会议中肖瑞瑞，李鹏等关于生物质热解半焦对焦油吸附效果的研究，车德勇李洪等人对生物质热解半焦的燃烧特性的实验研究等等。但对于油棕废弃物的热解半焦等的研究近年来还不多，像杨海平博士在05、06、07年对油棕废弃物的三篇研究比较典型[^[9]][^[10]][^[11]]。

六、研究计划