水洗和烘焙联合预处理对生物质热解影响的研究
文献综述
化石燃料短缺且不可再生和化石燃料的过度使用所引发的环境污染是能源领域近年来面临的重大问题。生物质能源作为一种洁净而又可再生的能源，是惟一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源[1]。因此，生物质能的利用在国内外受到广泛的重视[2-5] 。
热解是生物质资源利用的一种重要方式，生物质热解是开发利用生物质的重要途径之一，大量学者已对生物质热解技术进行了研究，并取得了一定成效[6]。热解可以将生物质转化为气体，液体和固体三种状态的产物，每种产物均具有较高的利用价值。比如生物质通过快速热解制取的液体产物生物油具有能量密度高、运输储存方便、生产成本低等优点，可作为液体燃料和化工原料的有效替代，具有广阔的应用前景。但是热解虽能得到生物质的价值产物，但限于生物质原料特性，如组分复杂、含水量高、含氧量高、能量密度低和不稳定等缺点，导致热解产物特别是液体产物热值低、黏度高、含水量高、酸性强、易挥发和稳定性差，不利于其利用[7-8]。
生物质一般存在水分含量高、能量密度低、易变质等缺点，限制了其高效利用， 而预处理技术能提高生物质热解产物的品质[9-10]。 生物质预处理技术是为了满足某种工艺的特殊需要而对生物质所做的技术处理，就是对天然生物质的一个优化处理。通过预处理，可以改变天然生物质的一些特性，如硬度、颗粒度、密度以及一些化学特性等[11]。
烘焙和水洗是两种常用的预处理方式。生物质烘焙预处理（Torrefaction）,是一种在常压、惰性的条件下，200-300℃内慢速热解，脱除生物质中的水分以及惰性含氧物质的过程[12-14]。烘焙可有效地降低生物质中的水分和氧[15]。烘焙后生物质碳含量明显提高，水分及氧含量降低，能量密度提高，另外烘焙使得生物质颗粒在长度方向减小，形状向球形化转变；并且烘焙过程大大降低了生物质秸秆中细胞壁的强度，提高了生物质的可磨性能，使生物质便于运输并有利于进一步的热解液化[16-17]；同时，烘焙后生物质疏水性增强，这使得它在储存的过程中不易产生水分的重吸收，提高了生物质原料的存储稳定性[18]。
水洗预处理能有效地移去生物质灰中可溶性碱金属和部分碱土金属，碱金属和碱土金属在热解过程中的催化作用减少，产品分布和产品品质得到改变；同时水洗减少了生物质燃料灰分含量，并滤出了少量有机质，使燃料发热量总体上呈升高趋势。水洗生物质是一种有应用前景的燃料预处理方法[19-20]。根据生物质本身的特性和所需的更高价值的固液气热解产物，水洗加上烘焙的联合预处理技术可以得到品质更优的热解产物[9]。
据预测，从现在（2016 年）到 2020 年，我国生物质热解技术还将得到进一步开发和完善。尽管生物质能源在 2020 年之前会得到很好的开发与应用，但很多与之相关的高尖技术仍然需要花费更多的时间才能取得成果。随着相关技术的不断成熟与完善，生物质能源将成为传统化石能源的最佳替代品之一。我国作为一个重视环保的大国，一直紧随国际趋势，积极探索能源转型和研发的新出路。生物质能无论自身的环保性和节能性都要优于传统化石能源。因此，我国还会继续加大生物质能的开发力度，相信生物质能的发展前景将越来越好。
参考文献
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