烘焙液洗涤预处理对生物质品质影响的研究
文献综述
生物质是各种生命体产生或构成生命体有机质的总称，换而言之就是生命体通过大气、水、土地进行一系列光合作用产生的有机质。生物质能作为除煤炭，石油，天然气以外的第四大能源，具有含硫量低，能量大，零排放，清洁高效，储量丰富[1-2]，可再生，具有替代化石能源的潜力[3]等优点。但任何可以作为能源的物质都会的存在一些不可避免缺陷，生物质也是如此。例如重量轻，体积小，分布比较零散，运输困难，能量密度低等，使得其气化或液化后产物热值及品质较低[4]，限制了其高效利用，这就导致了生物质能利用的多样性。因此，生物质可以通过热化学转化为高品位的二次能源，如合成气、生物油、焦炭，也是唯一可转化为液体燃料的可再生能源[5]。
在进行热化学转化过程时，由于技术原因，当前还存在目标产物产率较低、催化剂易于结焦失活等问题，因此，需要对生物质原料采取有效的预处理[6-7]。就一般而言，生物质预处理可分为4类，分别是物理法、化学法、物理-化学法和生物法。烘焙预处理是一种在常压、隔绝氧气的情况下，反应温度介于200- 300℃之间的慢速热解过程[8]。同时烘焙预处理因可以明显减小生物质颗粒中的含水量，并明显改善其可磨性能、提高原料热值而得到了广泛关注[9-10]。在热解反应方面，烘焙预处理由于改变了生物质内在结构，有利于快速热解的进行和挥发分的析出[11]。
对生物质的烘焙预处理结果进行分析，将会得到3种不同性质的产物，可以把它们分为烘焙后剩下的固体产品、液体产物以及产出的不可凝气体。其中产出的气体产物大部分为CO2和CO。产出的液体产物，在低温下烘焙产出微量的液体产物，并且其主要其成分为水，有机物质含量可以忽略不计。在温度达到200℃到250℃之间，主要的液体产物为甲酸和乙酸等小分子酸，其中乙酸占主要地位，并且随着烘焙温度的升高而表显出明显的上升趋势。当烘焙温度达到250℃时，愈创木酚类物质开始析出[12]。这种烘培后的液体产物在本次课题中被称为“烘焙液”。因为烘焙液中绝大部分都是水，还含有一些的酸类物质及少量的酚类物质。把烘培液收集起来再次利用给生物质进行洗涤处理，烘焙液具有较好的脱除生物质灰分和金属元素的潜力，能进一步加强处理后的物料的可利用率以及物料的品质。
目前国内外学者在烘焙预处理方面已经开展了一些工作[13-20]。根据预处理温度的上升，木质素含量的增加和炭化反应的发生，伴随着样品的吸水性呈现减小趋势，虽然导致产物的产率降低、焦碳和不可冷凝气的产率增加，但是得到的产品表观出体积明显缩小，可磨性显著提高，产物的粒度分布更加均一化，粒径趋于更小，这有利于后续的原料存储运输。因此，中温烘焙能获得较好的固体和能量产率，从而减少能量损失[13-17]。烘培预处理技术的利用提高了生物质的品质的同时，仍需要综合考虑烘焙的经济性问题，这需要进一步研究调研[18-20]。在关于烘培产物“烘培液”的利用方面应当进行深入的研究，以期为这项技术的发展提供数据和理论依据。
参考文献
[1] 李俊峰，时璟丽，王仲颖． 欧盟可再生能源发展的新政策及对我国的启示[J]．可再生能源，2007，25( 3) : 1-3．
[2] Dincer I．Renewable energy and sustainable development: a crucial review[J]．Renewable and Sustainable Energy Reviews，2000，4( 2) : 157-175．
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