太阳能驱动花生壳烘焙预处理的实验研究
——文献综述
摘要：通过设计一套太阳能集热器，以太阳能作为辅助热源对生物质进行烘焙预处理，经过实验过程对生物质原料进行工业分析，元素分析以及高位热值的测定，同时，对烘焙后的原料的燃料品质和化学性质的变化进行了测定，分析比较后得出烘焙对于原料的优势和缺陷。除了进行烘焙之外，还对原料的脱氧，脱碳，脱氢效率进行了进一步的研究，以此来发现不同的元素含量对于生物质性能的影响。
关键词：生物质；预处理；烘焙预处理
1背景
随着世界日新月异的发展，能源问题也逐渐步入了人类的眼帘。在过去的几百年间人类已经发掘了大量的能源，其中最为突出的就是三大化石能源，煤炭、石油和天然气。从第一次工业革命以来，人类开始大量使用煤炭这一化石能源，促成的人类历史上的一次高速发展。而后的第二次工业革命，随着石油的广泛利用，从而迎来了人类发展史上的又一个高潮。但是随着如今发展的日益加快，能源的需求量也越来越大，这些不可再生资源一旦用尽，世界的发展就会遇到瓶颈。如今，世界已经开始面临着化石燃料的短缺问题，而且过度使用化石燃料也导致了世界环境问题的加重，例如近年来越来越严重的雾霾，酸雨等。我国作为一个大国，每年的能源消耗量（见表1.1）[1]是巨大的，而且作为一个煤炭大国，我们更应早早的做好能源结构优化的准备。所以现如今，寻找一种新型能源来代替化石能源已是迫在眉睫，生物质能所具有的大量优势必将是解决这一难题的突破口。
生物质能，顾名思义，是生物质所具有的能量。更为精准的定义是指利用空气、水分、土壤和阳光进行光合作用而产生的各种有机体，一切拥有生命的可有机物质都可称为生物质。它包括植物、动物和微生物。生物质能是公认的第四大能源，仅次于三大化石能源。生物质能与三大化石燃料有着显著的区别同时也是它具有的最大优势在于，它是一种可再生能源。人类对于生物质能的利用已经有了几千年的历史，最初人们利用生物质能最简单的方法就是直接燃烧，限于当时的生产技术水平，这种方式一方面导致了生物质能量利用率很低，造成了能量的大量损耗，另一方面也导致了环境的污染。直到近几年，由于能源储备问题的逐步显现和环境问题的日益严重，人们才视线转向了更为环保的生物质能，也使得生物质能的利用技术有了大幅度的提升。
生物质能有多种不同的分类方法，依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。生物质从总量上来说还是十分巨大的，但是由于之前人们对于生物质能的轻视，导致了生物质利用技术的落后，从而使得我们浪费了大量的生物质能源。尤其对于生物质资源极为丰富的农村来说，生物质资源如秸秆，稻壳等都是通过焚烧进行处理，不仅浪费能源而且像大气排放了大量的污染物质，这也是近年来雾霾，酸雨频繁发生的重要原因之一。除此之外，生物质资源分布过于广泛，能量密度低，运输极为不方便。在发展生物质资源利用上也存在这诸多的难题，这也是生物质不能推广运用的主要原因。总之，生物质能具有美好的发展前景，但同时也伴随着一系列亟需解决的问题。
生物质是一种以环保的方式替代化石能源生产能源的理想选择。然而，生物质原料也存在不均匀、能量密度低、亲水性强等缺点。导致收集和运输生物质的高成本。因此，生物质的预处理应提高生物质的质量和竞争力。热解是指生物质在200-300°C下缓慢热解的过程，这被认为是一种有前途的生物质预处理方法[2]。在此过程中，半纤维素，纤维素和木质素被部分降解，同时释放出水和某些挥发性有机化合物，从而大大改善了生物质原料的质量。随着生物质烘焙预处理技术的日益发展，如何设计出合理的预处理反应器成为了人们研究的一大方向。生物质烘焙本质上是一种需要外部热源的热处理[3-6]，在生物质干法研究中使用的最常见的设备是管式炉和热重分析仪，它们具有一个共同的特征，即电加热。通过消耗电力，可以达到环境温度以促进生物质热分解所涉及的反应的发生。然而，电加热带来了额外的成本，这对生物质燃烧预处理的经济方面有明显的负面影响。太阳能是一种清洁可再生能源，广泛应用于发电和供暖[7]。如果将太阳能用于烘焙，则可以减少或摆脱对电能的依赖，从而提高了生物质烘焙预处理的经济性。
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