4.1生物質(zhì)熱解的特點(diǎn)
生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在無(wú)空氣等氧化氣氛情形下發(fā)生的不完全熱降解，以生成炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過程。
根據(jù)反應(yīng)溫度和加熱速率的不同，生物質(zhì)熱解工藝可分慢速、常規(guī)、快速熱解。
4.2. 生物質(zhì)熱解工藝類型及研究現(xiàn)狀
4.2.1 生物質(zhì)熱解液化工業(yè)流程
生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的一般工藝流程由物料的干燥、粉碎、熱解、產(chǎn)物炭和炭的分離、氣態(tài)生物油的冷卻和生物油的收集等幾個(gè)部分組成。
（1）原料的干燥和粉碎
快速熱解制油工藝要求高的傳熱速率，除了從反應(yīng)器的方面入手，原料尺寸也是重要的影響因素，通常對(duì)原料需要進(jìn)行粉碎處理，不過隨著原料的尺寸變得越小，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本也會(huì)相應(yīng)提高。
（2）熱裂解反應(yīng)器
熱解的主要裝置，反應(yīng)器類型的選擇和加熱方式是各種技術(shù)路線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所有熱解制油實(shí)用性較強(qiáng)的反應(yīng)器都具備了三個(gè)基本特點(diǎn)：加熱速率快、反應(yīng)溫度中等、氣相對(duì)停留時(shí)間短。
（3）焦炭和灰的分離
生物質(zhì)中幾乎所有的灰分都保留在焦炭當(dāng)中，而灰分是影響生物質(zhì)熱解液體產(chǎn)物的重要因素，它的存在將大大催化揮發(fā)分的二次分解，所以分離焦炭也會(huì)影響分離灰分。
（4）液體生物油的收集
液體的收集一直以來(lái)都是整個(gè)熱解過程中運(yùn)行最困難的部分，目前幾乎所有的收集裝置都不能很有效地收集。
4.2.2 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)研究及開發(fā)現(xiàn)狀
相比于**和氣化，生物質(zhì)的熱裂解制取生物油還是一項(xiàng)新的技術(shù)，最初的研究集中在歐洲和北美地區(qū)。生物質(zhì)熱解制油技術(shù)的蓬勃發(fā)展從20世紀(jì)90年代初開始，隨著實(shí)驗(yàn)規(guī)模的反應(yīng)裝置逐步完善化，示范性和商業(yè)化運(yùn)行的熱裂解裝置被不斷開發(fā)和建造。在北美，20世紀(jì)90年代初成立的加拿大達(dá)茂科技公司利用該公司的生物質(zhì)反應(yīng)爐專利，于1997年6月成立了可日產(chǎn)半噸生物油的示范廠。
相對(duì)而言，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究開發(fā)活動(dòng)起步較晚。1995年沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)在UNDP的資助下，從荷蘭的BTG引進(jìn)一套旋轉(zhuǎn)錐閃速熱裂解裝置并進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究，其加工能力為50kg/h，這也是國(guó)內(nèi)目前最大的快速熱解液化裝置。
4.3 生物質(zhì)熱解反應(yīng)器
在生物質(zhì)熱解的各種工藝中，不同的研究者采用了多種不同的試驗(yàn)裝置和技術(shù)路線，然而在所有的熱解系統(tǒng)中，熱解反應(yīng)器都是其主要設(shè)備，因?yàn)榉磻?yīng)器的類型及其加熱方式的選擇在很大程度上決定了產(chǎn)物的最終分布，所以反應(yīng)器類型的選擇和加熱方式的選擇是各種技術(shù)路線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4.3.1 生物質(zhì)熱解反應(yīng)器分類
按受熱方式分為三類：
（1）機(jī)械接觸式反應(yīng)器（燒蝕熱解反應(yīng)器、絲網(wǎng)熱解反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器等）
（2）間接式反應(yīng)器（熱天平）
（3）混合式反應(yīng)器（流化床反應(yīng)器、快速引射床反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器等）
4.3.2 典型的快速熱解反應(yīng)器
（1）燒蝕渦流反應(yīng)器
油中的含量低于0.01%，并且堿金屬含量很低，系統(tǒng)所生成油的產(chǎn)量在67%左右，但該油中氧含量較高。
（2）真空熱解反應(yīng)器
系統(tǒng)得到的比較典型的和物料有關(guān)的熱解產(chǎn)物是47%的生物油、17%的裂解水、12%的焦炭、12%的不可凝熱解氣。
（3）旋轉(zhuǎn)錐熱解反應(yīng)器
比較新穎的反應(yīng)器，其特點(diǎn)是：升溫速率高、固相滯留期短、氣相滯留期小。
（4）流化床熱解反應(yīng)器
揮發(fā)分停留時(shí)間在0.5 s時(shí)，油的產(chǎn)量在60%左右。
（5）熱輻射反應(yīng)器
典型的間接式加熱反應(yīng)器，在3L/min的通用流量下，從顆粒表面到采樣點(diǎn)的氣相產(chǎn)物的停留時(shí)間約為2.8s，單顆粒生物質(zhì)的熱解試驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，得到了約40%左右的生物油。
4.4 影響生物質(zhì)熱解的因素
影響熱解反應(yīng)的主要因素包括化學(xué)和物理兩大方面。
化學(xué)因素：一次反應(yīng)、二次反應(yīng)
物理因素：傳熱、傳質(zhì)、原料的物理特性具體的操作條件表現(xiàn)為溫度、升溫速率、物料特性、反應(yīng)的滯留時(shí)間和壓力等。
（1）溫度的影響
（2）升溫速率的影響
（3）物料特性的影響
（4）滯留時(shí)間的影響
（5）壓力的影響
4.5 生物質(zhì)熱解產(chǎn)物熱性及應(yīng)用技術(shù)
4.5.1 生物油組成及特性
生物熱解產(chǎn)物主要由生物油、不可凝結(jié)氣體和炭組成。
生物油的典型特性如下：
（1）外觀 典型生物原油是咖啡色流動(dòng)液體。
（2）氣味 液體有一種特殊的辛辣煙熏氣味。
（3）含水率 最大可達(dá)到30%—45%。水分有利于降低油的黏度，提高油的穩(wěn)定性，但降低了油的熱值。
（4）PH值 較低，由于中型的環(huán)境有利于多酚成分的聚合，所以酸性環(huán)境對(duì)于油的穩(wěn)定性是有利的。
（5）密度 液體密度與輕燃油相比是很高的，大約是1.2kg/L（輕燃油大約是0.85 kg/L）。這意味著以重量為依據(jù)，液體的能量含量大約是燃油的42%，但以測(cè)定體積為依據(jù)時(shí)大約是61%，這在設(shè)備的設(shè)計(jì)和說(shuō)明書上會(huì)有所體現(xiàn)，例如泵等。
（6）黏度 黏度隨溫度的升高而降低，是影響液體燃料霧化質(zhì)量的主要因素。
（7）熱穩(wěn)定性 是液體燃料在某一溫度下發(fā)生分解并產(chǎn)生沉淀物傾向的指標(biāo)，熱穩(wěn)定性差，燃油易析炭，并發(fā)生膠狀沉淀物，這會(huì)阻塞油過濾器與油嘴。
（8）生物油品質(zhì)評(píng)定 常規(guī)燃料有品質(zhì)的評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有一個(gè)明確的生物油評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，所以有必要建立一個(gè)針對(duì)于不同用途的生物油品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
4.5.2 生物油的應(yīng)用
生物油是一種用途極廣的新型可再生的液體清潔能源產(chǎn)品，可在一定程度上替代石油直接用作燃油燃料；也可對(duì)其進(jìn)一步催化、提純、制成高質(zhì)量的汽油和柴油產(chǎn)品，如生物汽油和生物柴油，供各種運(yùn)載工具使用；還可以從中提取高附加值化學(xué)品，生物油還可以制取膠黏劑、緩釋肥。
（1）生物油用于** 不管在什么條件下，首先需要用常規(guī)的燃料對(duì)鍋爐或窯爐進(jìn)行預(yù)熱，然后再切換到應(yīng)用生物油作為燃料**，由于生物油不溶于燃油或柴油中，因此對(duì)以生物質(zhì)需要有一個(gè)更復(fù)雜的起動(dòng)運(yùn)行順序，但生物油一旦被**，其尾氣的排放對(duì)環(huán)境而言是可以接受的。
（2）渦輪機(jī)發(fā)電 相比于熱，作為電具有較高的增值，而且其易銷售、經(jīng)營(yíng)和運(yùn)作，電力生產(chǎn)作為生物油其中的一種應(yīng)用之一越來(lái)越吸引人們的注意和關(guān)注，很多國(guó)家大力提倡這種環(huán)保、無(wú)污染的發(fā)電方式，而且出臺(tái)了一些相關(guān)的優(yōu)惠政策。
（3）生物油作為柴油機(jī)代用燃料
（4）生物油制取化學(xué)品 從目前的形式而言，該應(yīng)用仍然只具備潛在的應(yīng)用價(jià)值。從短期來(lái)講，生物油的廣泛應(yīng)用更可能依靠于從中獲取化學(xué)原料或一些高附加值的產(chǎn)品。
4.5.3 不可凝結(jié)氣體及木炭的應(yīng)用
由生物質(zhì)熱解得到的不可凝結(jié)氣體，其熱值較高。它可以用作生物質(zhì)熱解反應(yīng)的部分能量來(lái)源，如熱解原料烘干或反應(yīng)器內(nèi)部的惰性流化氣體和載體，此外，這些氣體還可以用于生產(chǎn)其它化合物及為家庭和工業(yè)生產(chǎn)提供原料。
4.6 生物質(zhì)熱解油的精制技術(shù)
總的來(lái)說(shuō)，目前生物質(zhì)熱解油主要用在**供熱、電力生產(chǎn)以及汽油、柴油與化學(xué)品的生產(chǎn)上。
熱解油精制研究的重點(diǎn)是催化裂解，在催化裂解過程中，催化劑在中溫、常壓下通過熱化學(xué)方法將熱解油中的氧以CO、CO2、H2O的形式除去，使之轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定、油品質(zhì)量高、能量密度高、可直接廣泛應(yīng)用的液體燃料。
4.7 熱解技術(shù)的發(fā)展
生物質(zhì)快速熱解制取生物油的技術(shù)從20世紀(jì)80年代興起，進(jìn)過近20年的發(fā)展，逐漸進(jìn)入到規(guī)?；⑸虡I(yè)化。隨著技術(shù)的不斷完善，研究方向和重點(diǎn)也開始擴(kuò)寬。而整體利用生物質(zhì)資源的聯(lián)合工藝以及系統(tǒng)整體效率則被認(rèn)為是最大化熱解制油經(jīng)濟(jì)效益、具有相當(dāng)大潛力的發(fā)展方向。下面簡(jiǎn)單介紹幾種已發(fā)展的聯(lián)合工藝：
（1）預(yù)處理和熱解聯(lián)合工藝
（2）生物質(zhì)**和熱解聯(lián)合工藝
（3）生物質(zhì)呋喃和**葡聚糖聯(lián)合工藝
