王立寧 周思彤

（吉林建筑大學(xué) 吉林長春 130118）

引言

生物質(zhì)能源是一種清潔型能源，也是一種可持續(xù)發(fā)展性的能源，在當(dāng)前時代，生物質(zhì)能源在很多方面已經(jīng)取代了石化燃料，其高效的轉(zhuǎn)換率以及潔凈利用率越來越受到全世界的關(guān)注和青睞。近年來，國內(nèi)外的專家學(xué)者對生物質(zhì)熱解技術(shù)，以研究開發(fā)生物質(zhì)熱解技術(shù)和熱解反應(yīng)器為目標(biāo)，針對生物質(zhì)熱解的特性和工藝技術(shù)進(jìn)行了大量的深入研究。

1 影響生物質(zhì)熱解的因素分析

生物質(zhì)熱解技術(shù)是一門新興的技術(shù)，其熱解的過程會發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，但主要以裂解反應(yīng)與縮聚反應(yīng)為主，中間反應(yīng)的途徑較多。根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者的研究，生物質(zhì)熱解反應(yīng)以脫水反應(yīng)、脫羰反應(yīng)、脫羧反應(yīng)及反羥醛縮合反應(yīng)為主，同時還包括纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素的裂解反應(yīng)，然后經(jīng)過裂解殘留物的縮聚反應(yīng)，生成焦炭。

根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者的研究，影響生物質(zhì)熱解的因素主要包括原材料的類型、反應(yīng)器類型、加熱方式、溫度提升速率、熱解的溫度、停留的時間、原材料中的水分含量、原材料的粒徑、以及熱解的技術(shù)都在不同的程度上影響著生物質(zhì)的熱解。因此，深入研究影響生物質(zhì)熱解因素，對生物質(zhì)能的研究開發(fā)具有極其重要的作用和價值。

2 國外針對生物質(zhì)熱解技術(shù)研究的現(xiàn)狀分析

從上世紀(jì)七十年代開始，以美國為首的西方發(fā)達(dá)資本主義國家就開始了生物質(zhì)熱解技術(shù)的研究，發(fā)展到了今天，已經(jīng)形成了較為完備的技術(shù)設(shè)備和工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)。

國際能源署為了推進(jìn)生物質(zhì)熱解技術(shù)的開發(fā)利用，組織了美國、加拿大、英國、瑞典、芬蘭及意大利等國的十多個研究小組進(jìn)行了十多年的研究工作，根據(jù)發(fā)表的報告顯示，取得的成果十分令人滿意。

美國的Georgia 工學(xué)院于1980 年開始研究引流床反應(yīng)器，經(jīng)過十年的研發(fā)，1989 年末成功運(yùn)行，該反應(yīng)器可得58%的液體產(chǎn)物。加拿大的Waterloo 大學(xué)于上世紀(jì)八十年代開始了生物質(zhì)熱解流化床技術(shù)和反應(yīng)器的研究，研究的結(jié)果交由加拿大的達(dá)茂公司進(jìn)行生產(chǎn)，該公司的流化床生物質(zhì)熱解設(shè)備日處理能力已經(jīng)超過了200 噸；而加拿大的Ensyn 工程師協(xié)會則研制出來了循環(huán)流化床工藝，在歐洲的芬蘭安裝了每小時處理20 千克生物質(zhì)的小規(guī)模裝置，此后，又在意大利的Bastardo 建成了每小時處理650 千克規(guī)模的示范裝置；荷蘭的Van Swaaij 和W Prins 等人于1989 年提出并著手研制旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器，到1995 年，取得了初步的研究成果。而Christian Roy 博士與他的研究小組于1981 年在Laval 大學(xué)開啟了真空移動床工藝的研究，該研究于2000 年被Pyrovac 國際公司采用，在加拿大Jonquiere 建立了規(guī)模為每小時處理生物質(zhì)3.5 噸的示范廠。

3 國內(nèi)針對生物質(zhì)熱解技術(shù)研究的現(xiàn)狀分析

我國在生物質(zhì)熱解技術(shù)方面研究起步較晚，目前還未臻成熟，但國內(nèi)的學(xué)者再參考國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，也開發(fā)出了多款熱解反應(yīng)器，并且在熱解技術(shù)的研發(fā)方面取得了一定的成果。例如，浙江大學(xué)在上世紀(jì)九十年代中期開始的生物質(zhì)熱解研究，就是我國國內(nèi)的首例研究，開啟了我國在生物質(zhì)熱解方面的研究開發(fā)。此后，國內(nèi)其他大學(xué)也紛紛開啟了在生物質(zhì)熱解方面的研究工作，其中，山東工程學(xué)院在1999 年6 月研制出了生物油，并對其成分進(jìn)行了細(xì)致的分析，這是我國國內(nèi)的第一例成功研究。而中國科學(xué)院廣州能源研究所通過參考國外技術(shù)，自主研發(fā)了生物質(zhì)循環(huán)流化床液化小型裝置，液體產(chǎn)率的結(jié)果高達(dá)63%，超過國外的研究水平。

4 生物質(zhì)熱解技術(shù)研究發(fā)展的趨勢

目前，國內(nèi)外對于生物質(zhì)熱解技術(shù)的研究越來越廣泛，被用于熱解的生物質(zhì)原材料多達(dá)幾十種，而尋找合適的原料是當(dāng)前以及未來一段時間內(nèi)我們研究的重點(diǎn)內(nèi)容，這對于提高生物質(zhì)能源的品質(zhì)和產(chǎn)率具有十分重要的作用和價值。

其次，提高生物質(zhì)熱解合成物的收集效率，并進(jìn)行工業(yè)放大是我們亟待解決的問題。為了增加生物質(zhì)能的競爭力，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，我們必須在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備制造方面進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，同時提高生物質(zhì)熱解產(chǎn)品的品質(zhì)，特別是生物油的品質(zhì)，以替代傳統(tǒng)的煤炭和石油產(chǎn)品，提高清潔能源的使用。

結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前能源的日益短缺，作為清潔型可再生能源的生物質(zhì)能源逐漸受到人們的重視，對其開發(fā)利用成為當(dāng)前世界各國研究的主要課題。本文主要研究了生物質(zhì)熱解影響因素及技術(shù)研究進(jìn)展與未來發(fā)展趨勢。