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生物质热解影响因素

来源:生物质颗粒燃料厂家中腾燃料发布时间:2019-10-13 10:37人气:

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反应和 二次化学反应;物理因素主要是反应过程中的传热、传质和原料的物理特性等。

(1)热解温度
生物质热解过程中,温度是一个很重要的影响因素,它对热解产物类型、组分分布、产 率和热解气热值等都有很大的影响。

(2)升温速率
升温速率对生物质热解也有重要影响,且一般有正反两方面的影响。升温速率增 加,生物质颗粒达到热解所需温度的响应时间变短,有利于热解;但同时会导致颗粒 内外的温差变大,由于传热滞后效应会影响颗粒内部热解的进行。在一定的热解时间 内,慢加热速率会延长热解物料在低温区的停留时间,促进纤维素和木质素的脱水和 炭化反应。

(3)物料特性
生物质种类、分子结构、粒径及形状等特性对生物质热解行为和产物组成等有着重要的 影响。生物质在组成结构上都是由相似的结构单元通过各种桥键(如一O一、一CH?一等) 连接而成,这些基本的结构单元中具有较少的缩合芳香环数、较多的脂肪炷结构以及更多数 量和种类的含氧官能团,侧链比较长。生物质的H/C原子比值较高(1.34〜1.78),热解中 有利于气态烷炷或轻质芳炷的生成;由于生物质中含氧官能团(獄基和梭基)在较低温度下 就能发生脱除反应,所以热解生物油中含较多的极性物质。
生物质粒径的大小是影响热解速率的决定性因素。当粒径在1mm以下时,热解过 程受反应动力学控制;而粒径大于1mm时,热解过程还同时受传热和传质现象控制。 较大颗粒物料比小颗粒传热能力差,颗粒内部升温迟缓,从而对热解产物分布造成显 著影响。相同粒径的生物质颗粒,形状分别呈球状、圆柱状和片状时,其颗粒中心温度达到充分 热解温度所需的时间不同,三者相比,球状颗粒所需时间最短,圆柱状的次之,片状的所需 时间最长。与圆柱状颗粒相比,球状颗粒的产气率增加了约36.2%,转化率达67.3%,炭 产率降低约32.3%,而液态产物的产率仅降低了 5.6%。

(4)滞留时间
在生物质热解反应中的滞留时间有固相滞留时间和气相滞留时间之分。固相滞留时间越 短,热解的固态产物所占的比例就小,总产物量和气相产物的量越大,热解越完全。气相滞 留时间一般并不影响生物质的一次裂解反应进程,而只影响到液态产物中的生物油发生二次 裂解反应的进程。在高温下,气相滞留时间越长,生物油的二次裂解反应增多,放出H2. CH4、CO等,导致液态产物迅速减少,气体产物增加。

(5)压力
随压力的升高,热解速率显著提高,也延长了气相滞留时间,从而影响二次裂解反应的 进程和热解产物产量分布。

(6)催化剂
催化剂的加入会改变一些反应过程的速率,进而影响热解产物的组成。加入催化剂后, 产物中气体含量增加,液体含量减小,适合于以热解气为目的产物的热解过程。

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