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生物质碳化技术

摘要

针对生物质炭化技术相对滞后的现状，从生物质特性研究入手，

在分析炭化机理的基上，重点评述了生物质炭化影响因素和工艺装置

的研究进展。指出原料、预处理方式和工艺参数是影响生物炭产量的

3个主要因素，并对比了窑炭化、固定床炭化的优缺点，为后续生物

质炭化技术发展指明方向。

关键字

生物质炭化机理影响因素炭化设备

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目录

一，生物质特

性

二，生物质炭化技术特征

三，生物质炭化机理

四，影响炭化的因素

五，我国生物质炭化设备发展现状

六，生物质炭化存在的问题及建议

七，参考文献

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一，生物质特性

一切有生命的、可以生长的有机物质统称为生物质，包括植物、动物和微生

物。目前，关于动物和微生物的研究主要集中在生物化学领域，而热化学领域则

主要以植物为研究对象，故本文提到的生物质主要指植物。对于植物型生物质来

说，绿色植物通过光合作用把CO和HO转化为葡萄糖，进而通过脱水把葡萄糖

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缩合成淀粉，最终以纤维素、半纤维素、木质素等成分组成植物本身。

生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布

广泛、二氧化碳“净零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高、利

用设备(技术)不完善等问题。实际上，在生物质的利用过程中，首先要对其特性

进行分析，才能更有针对性的设计后续处理工艺。目前，工程上以元素分析和工

业分析分别从定性和定量两个方面对生物质的性质进行衡量，基本上能够满足生

物质在热化学转化过程中的分析需要。

总体来看，生物质原料含碳量较低、含氧量较高，灰分和固定碳较少、挥发

分较多。与煤相比，生物质的燃点、灰分、含硫量、热值更低，碳、氧、挥发分

含量更高。

二，生物质炭化技术特征

作为生物质热化学转化技术的一种，生物质炭化技术是指切碎或成型后的生

物质原料，在绝氧或低氧环境下被加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物

油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭化技术也称为生物质干馏技术，与气化、

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液化等生物质热化学转化技术相比，具有以下典型工艺特征：1）加热速率慢，

一般在30℃/min以下；2）保温炭化时间长，一般从15min到几天不等；3）热

裂解温度较低，一般不超过550℃；４）炭化环境要求绝氧或低氧，尽量减少

氧化反应。影响生物质炭化过程与生物炭特性的因素有原料特性参数

和炭化工艺技术参数等，其中原料特性参数主要包括原料种类、粒径和含水

率等，工艺技术参数主括炭化温度、升温速率、环境压力、反应气氛和保温时间

等。

三，生物质炭化机理

炭化是指有机物质受热分解而留下残渣或炭的过程。在这一过程中，原料中

的非碳物质被除去，产生以固定碳为基础的孔洞结构，反应相对复杂。一般来说，

生物质原料进入炭化装置中，先后经历干燥、预炭化、炭化和燃烧4个阶段，

最终生成生物炭。干燥阶段是生物质炭化的准备阶段，当温度达到120～15