生物质烘焙过程钾影响的初步研究

摘要：随着化石燃料的不断消耗和气候的恶化，生物质能作为一种可再生能源越来越受到各界关注。本文介绍了国内外生物质能源利用状况及其利用技术，特别阐述了生物质烘焙技术研究现状。以花生壳、农作物秸秆等实际生物质为研究对象，在添加与不添加钾盐的前提下，研究了其基本燃料特性、管式炉烘焙产物及动力学特性，分析了钾盐在生物质烘焙过程中产生的影响，为生物质高效热化学转化提供科学的参考。

关键词：生物质；烘焙；钾盐；燃料特性；动力特性

0前言

生物质作为一种清洁、高效的可再生能源，具有储量大、污染物排放低和CO₂零排放等优点，近年来受到世界各国的普遍重视^[1]。同时，基于生物质原料特性，如能量密度低、含水量高、组分复杂、含氧量高、组分复杂和不稳定等缺点，导致热解产物特别是液体产物黏度高、含水量高、稳定性差、酸性强和热值低，不利于其最大化的利用^[2]。为了能更高效地燃烧利用生物质燃料常需对其进行一定的预处理来改变燃料的燃烧特性和动力学特性。本课题基于元素分析、工业分析、灰熔点分析和热重分析实验的基础上，对烘焙过程中钾盐对几种特定生物质的影响进行初步研究。

1研究背景及意义

1.1研究背景

如今全世界的主要能源仍然是煤、石油和天然气。天然气、石油资源将在2050年前被耗尽的看法已被普遍认定。由于大量的碳排放导致全球气温上升，破坏了生态平衡，煤的直接燃烧又受到限制。核能发电由于是生产成本低廉和碳零排放被认为是理想的未来能源，不久前一直呈增长趋势，但其安全性和经受自然灾害的能力，最近又受到人们质疑。甲烷水合物在海洋大陆架深处和陆上永久冻土带有相当的蕴藏量，但目前开采利用在技术上尚有困难。世界上煤的资源尚能满足100~200年的需求，但其低碳排放的清洁利用技术还需花力气开发。利用生物燃料能源有利于减少碳排放，但和粮食生产、经济作物、其它动植物争土地和空间会受到相当程度限制。太阳能的充分利用是一条好出路，但由于占地面积大、太阳能电池的昂贵和低效，这一可再生能源当前尚难以大量开发利用。风力和潮汐发电亦属可再生能源，但亦受地域、节气和设备投资的限制。核能的绝对安全保证和应对自然灾害的万全措施还需人们绞尽脑汁。总之为使人类社会健康发展，生活质量能持续改善，在新能源开发和有效利用以及节约减排上还要作最大努力^[3]。

英国石油（BP）的《世界能源统计年鉴》显示^[4]，2010年，中国超过美国成为世界上最大的能源消费国，中国的能源消费量占全球的20.3％，超过了美国19％的占比。能源是国民经济和社会发展的重要物质基础和支撑，能源产业的发展和结构的优化，会对国民经济的发展和产业结构的提升产生重要影响。特别是到21世纪中叶我国要实现国民经济要达到中等发达国家水平的目标，能源消费量必然有更大的增长。目前，我国能源利用率很低，能源经济结构调整的愿景已很迫切。