生物质燃料热解工艺及影响因素

    (一)热解工艺包含的类型

　　从对贵阳生物质燃料的加热速率和完成反应所用时间的角度来看，生物质热解工艺基本上可以分为慢速热解和快速热解(反应时间少于0.5s时称为闪速热解)两种类型。由于工艺操作条件不同，生物质热解工艺又可分为慢速热解、快速热解和反应性热解几种。在慢速热解工艺中又可以分为炭化和常规热解。

　　慢速热解，传统上称干馏工艺、传统热解工艺，已经具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，加热温度在500～580℃称为低温干馏，加热温度在660～750℃称为中温干馏，加热温度在900～1100℃称为高温干馏。将木材放在窑内加热，可以得到占原料质量30%～35%的木炭产量。

　　快速热解是将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率(10～200℃/s左右)和反应温度(大概500℃左右)，在缺氧并且被快速加热到较高温度时引发大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油。快速热解在极短的时间内和强烈的热效应下直接产生热解产物，然后迅速淬冷至350℃以下，最大限度地增加了液态油。

　　常规热解是将所用原料放在常规的热解装置中，在中等温度及反应速率条件下，经过数小时的热解，得到占原料质量的20%～25%的生物质炭及10%～20%的生物油。

　　(二)热解影响因素

　　总的来讲，影响热解的主要因素包括化学和物理两大方面。化学因素包括一系列复杂的一次和二次反应;物理因素主要是反应过程中的传热、传质以及原料的物理特性等。具体的操作条件表现为：温度、物料特性、催化剂、滞留时间、压力和升温速率。

　　在生物质热解过程中，温度是一个很重要的影响因素， 它对热解产物分布、组分、产率和热解气热值都有很大的影响。生物质热解最终产物中气、油、炭各占比例的多少，随反应温度的高低和加热速度的快慢有很大差异。一般地说，低温、长期滞留的慢速热解主要用于最大限度地增加炭的产量，其质量产率和能量产率分别达到30%和50%。

　　温度小于600℃的常规热解时，采用中等反应速率，生物油、不可凝气体和炭的产率基本相等;闪速热解温度在500～650℃范围内，主要用来增加生物油的产量，生物油产率可达80%;同样的闪速热解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期下，主要用于生产气体产物，其产率可达80%。当升温速率极快时，半纤维素和纤维素几乎不生成炭。