烘焙处理对生物质成型燃料品质特性影响的研究
文献综述
- 前言
当前生物质能的利用量约占世界总能耗的15%[[1]]，以往生物质能的规模化利用多是生物质直接燃烧、生物质气化、液化技术[[2]][[3]]，但随着生物质能源需求量的增加，这些利用技术中一些问题不断出现。首先，生物质原料存在含水率高,吸湿性强,密度低,氧含量高,热值低,能量密度低等特点；造成了生物质能源本身利用率低下和环境污染十分严重等问题。其次，生物质原料在储存和运输方面也具有极大的缺陷。因此，如要进一步拓广生物质能源的实用性，有必要对生物质原料进行一定地预处理，以提高能源利用效率，改善生物质上述问题。生物质燃料成型技术便是近年发展起来的一种预处理技术。
生物质燃料成型是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料[[4]][[5]]。用此方法制备的成型颗粒燃料，不外添加粘结剂，工艺简单，同时生物质原料可再生，燃料中水分含量降低，热值提高等优点，使生物质成型颗粒在燃烧、生物发电等领域广泛使用[[6]][[7]]。但成型颗粒中含大量纤维素、半纤维素、木质素，贮藏时易吸水膨胀、松散，热值较低，一定程度上限制了应用[[8]]。由于技术的革新以及对环境的关注，人们已经不满足于简单的生物质成型技术，开始研究进一步的处理技术，生物质烘焙技术便是近年来发展起来的一项生物质燃料高值化预处理技术，有着具大的发展潜力。
1.生物质烘焙技术
1.1烘焙处理技术方法
生物质烘焙技术是指在常压、惰性气氛下将生物质加热到200-300℃，从而得到固体产物生物炭的一种热转化技术[[9]]。这种热处理方式脱除了生物质颗粒中的水分和部分轻质挥发分，使生物质燃料的热值显著提升，有效提高了能源品质。
1.2生物质烘焙技术的应用现状
目前，许多国家和地区已开展了生物质烘焙技术的应用研究。在商业化推广方面，欧美等发达国家更为领先，生物质烘培技术的市场推广已具规模。欧洲的低碳技术开展最为领先，荷兰是首先提倡使用烘焙木质颗粒的国家。2013年底，Topell公司在荷兰Amer燃煤电混烧了2300t烘焙木质颗粒，并在满足运行参数的情况下把混烧比例从烘焙前的5%提高到25%，验证了大规模的生产和混烧烘焙生物质的可行性。生物质烘焙技术除了能够应用于煤粉/生物质混烧外，还可应用于生物质气化和直接燃烧供热等方面。瑞典Vattenfall公司就使用了1200t烘焙生物质替代70%的煤进行混合气化并成功试运行了24 h，预计烘焙生物质的比例还可提升至90%[[10]]。
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