水热预处理对生物质初级热解产物及动力学影响研究
文献综述
0前言
随着国际环境对能源结构、生态环境、气候变化的不断重视，开发利用生物质能可再生能源已成为世界的普遍共识；09年中国可再生能源利用总量为 2.59 亿吨标准煤，其中生物质能源利用总量 为 1847 万吨标准煤，占非可再生能源的 38.4%；2019年一季度，我国生物质发电量为245亿千瓦时，同比增长16.7%。与此同时，生物质资源是自然界唯一可再生的碳源，具有数量大、环境友好、CO2 零排放等优点。在德国，生物质被用来和煤混用用于发电、产气；英国表明了要在十年之内国家电力需求的10％[[1]]来自生物质的决心；法国则定下了要在2年之内将生物质燃料的产量提高3倍的目标；而美国在2016年，生物质能促进的经济则占到了4000亿美元。在中国，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源，占能源消耗总量的20％。但长期以来，生物质能在我国商业用能结构中的比率极小，而我国目前生物质能利用的主要方法是传统的直接燃烧，效率低下产能效率约为10%左右，浪费严重，并且造成环境污染[[2]]。
生物质在隔绝或少量氧气的条件下, 热解反应获得气体、固体、液体 3类产品。众所周知，大规模集中处理生物质的主要方式还是气化法，但是它存在气体热值不高，难以存储，热利用低的缺点；而微生物法效率太低，直接燃烧法污染环境，鉴于此，生物质热解技术受到国内外高度重视，因为热解产物便于存储运输、热值相比传统燃料油高出一半以上、又可以作为化工原料，热解过程污染极少[[3]]。
1生物质热解技术利用现状
生物质热解技术利用加热、催化剂等方法把能量密度低的生物质转为能量密度高的生物质，以便最大程度获得高附加值化学品燃料的生物质能利用技术。其中热解是生物质原料在缺氧或无氧的条件下发生热分解，最终产物为木炭、生物油、不冷凝气体[[4]]。目前，因为生物质能热解技术有其独特的优势，如副产物燃气和焦油可以再次利用，而且相比其他技术热解技术更加环境友好，所以各国都大力推动生物质热解技术的应用，而中国也推出了相应的计划。
2生物质预处理方法及优缺点
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物理法[[5]]
- 粉碎预处理 固体物质在外力的作用下碎裂的过程即为粉碎，从物质和能量角度看，较小的生物质颗粒利于加热介质与生物质之间的传热，加快生物质的分解速度；从反应温度来看，生物质颗粒直径过大会让加温时间变长，从而在设计的时间内发生热解或二次裂解，从而增加碳的产率。适合纤维素组分高的生物质原料的预处理
- 干燥预处理 干燥技术包括自然干燥、热风干燥、微波干燥；自然干燥无需专门设备，但是效率低难以控制原料的含水量；热风干燥利用热量气流由内向外从而让水分蒸发，缺点是加热时间长；微波干燥利用微波电磁场进行均匀加热，有快速和加热均匀的优势。
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化学法
- 脱灰预处理 生物质主要有纤维素、半纤维素、木质素和少量灰分组成，而灰分中含有少量Ca.Al.Na等金属元素，这些元素会直接的影响生物质热解。一般的，金属盐含量越大，生物油的产率越低，生物油的品控也越低。脱灰预处理又分为水洗和酸洗[[6]]。
水洗不会对生物质的组份产生影响，但是脱灰效果一般
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