大豆杆热解试验与研究——文献综述

摘要：大豆杆热解是生物能开发利用方向之一,对大豆杆的热解与分析，以试验的方式对大豆杆的热解进行了分析，大豆杆的燃烧过程与其热解特性有很大的关系，如升温情况、干燥快慢、挥发份析出时间与比例、着火温度等等,对大豆杆进行热解试验与研究。

关键词：生物质；大豆杆；热解；

1 前言

我国是世界上煤炭生产和消费的第一大国，根据国家统计局的初步统计，2012年度消耗煤炭的总量为36.2亿吨标准煤，预计未来还会呈低速增长的势态持续增长。化石能源在我国的能源结构中仍然占主导地位，但是面对日益恶化的生态环境和气候变化，迫切需要能源结构绿色转型。我国“十二五”能源计划中也提出着力提高清洁低碳化石能源和非化石能源比重，大力推进煤炭高效清洁利用，科学实施传统能源替代，加快优化能源生产和消费结构。我国的生物质能源很丰富，储量按热当量大约相当于2.0亿吨标准煤，大豆杆是生物质能源利用的重要来源之一。在能源危机和环境污染的双重压力下， 开发和利用可再生能源成为解决上述能源和环境问题的关键之一。 生物质热解是生物质转换技术中的重要方式之一， 也是生物质气化或燃烧等转化过程中的必经步骤。 为清洁高效地利用生物质能，国内外学者对农业废弃物、林业废弃物等的热解行为进行了大量研究对保护环境和节约能源均具有重大意义。生物质型煤与原煤相比，有成本低的优点，技能节约能源，又能明显的减少大气污染。大力发展以生物质能为主的低碳生物质产业，部分替代和节约化石能源，有利于改善能源结构，减少二氧化碳排放，缓解和应对全球气候变化。

2 大豆杆热解概述

2.1 热解原理

根据反应温度和加热速度的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速或闪速集中。慢速裂解工艺具有几千年的历史，是一种以以生成木炭为目的的炭化过程，低温和长期的慢速裂解可以得到30%的焦炭产量；低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）的常规热裂解可制成相同比例的气体、掩体和固体产品；快速热裂解大致在10～200℃/s的升温速率，小于5s的气体停留时间；闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气体停留时间通常小于1s，升温速率要求大于103℃/s，并以102～103℃/s的冷却速率对产物进行快速冷却[^[1]]。

生物质快速热解过程中，生物质原料在缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，从而引发了大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称之为生物油或焦油。生物油为深棕色或深黑色，并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共同的物理特征：高密度（约1200Kg/m^3）；酸性（pH值为2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及较低的发热量（14～18.5MJ/Kg）。