秸秆与木屑共热解对生物焦产率及特性的影响
文献综述及主要参考文献
- 研究背景
小造纸厂引起淮河流域的污染、秸秆焚烧导致航班的延误和高速公路的关闭等现象引起人们对作物秸秆资源利用的广泛关注。作物秸秆作为农业重要的副产品，既是农业及下游产业的重要资源，又有成为农村生态环境污染源的可能。它在农业生产环境中扮演主体和客体双重角色。在种植业生产过程中作为重要的农副产品；在农业生态系统中，既是农业生态系统的重要组成，又是农业生态系统能流物流的重要环节；在农业及相关产业中，它是农业下游产业的重要物质资源。但随着农业科技水平的不断提高，农业迅猛发展，作物秸秆从品种和产量上发生质的变化，而秸秆利用技术滞后，过剩秸秆正在成为农业生态环境中的非点源污染源。
农作物秸秆是农业生物质资源的重要组成部分。我国是农业大国，农作物秸秆资源丰富，有产量大、种类多、分布广、可持续性强等特点。据《中国资源综合利用年度报告》(2012年)，我国2011年农作物秸秆资源可收集量约7亿吨，综合利用量约5亿吨，综合利用率达71％。随着我国农业生产发展，农作物秸秆资源量连年增加，2013年可收集量升至8.3亿吨，2015年达9亿吨。秸秆综合利用日趋得到政府和企业的重视，利用技术日臻完善，2013年综合利用量和利用率分别升至6.4亿吨和77.1％，2015年达7.2亿吨和80.1％。根据国家发展和改革委员会及农业部颁布的《秸秆综合利用技术目录(2014)》，我国当前农作物秸秆资源利用主要分为肥料化、饲料化、原料化、燃料化和基料化利用五种类型。2011年上述5种利用类型的比例分别为15.6％，31.9％，2.6％，17.8％和2.6％；2015年对应利用比例分别为43.2％，18．8％，2．7％，11．4％和4．0％，燃料化利用比例略有下降。我国秸秆燃料化利用技术主要包括热解气化、沼气化、固化成型、炭化、直燃发电和制取纤维素乙醇。随着我国农作物秸秆产量逐年增，秸秆燃料化利用技术以能实现经济、环境和社会效益相统一而备受国家重视，在秸秆处理中应发挥的作用被寄予厚望，但现状与社会公众预期还有一定距离。
秸秆炭化相比于秸秆其他利用方法，比如秸秆固化，秸秆气化，秸秆直接还田，有着较大优势，缺点少，利用率高。我国秸秆炭化产业发展起步较晚，其产品生物质炭主要用作栽培基质，用于还田改良和修复土壤。近年随着政府鼓励秸秆综合利用力度加大和有机农业快速发展，秸秆炭化产业链逐渐形成，产业发展较快，但与秸秆固化成型相比规模较小。
2.秸秆碳化和共热解研究现状
生物质原材料在组分含量上存在差异，因而生产出的生物炭材料理化性质亦不相同；而且，生产过程中的温度、气流速度、压力以及加热时间等制备条件差异也会导致生物炭理化性质产生变化。生物炭是由生物质在缺氧条件下通过热化学转化得到的固态产物，是一类高含碳量、高度芳香化的难熔性固体物质，具有高度的热稳定性和较强的吸附特性。生物质的材料来源十分广泛，我国是农业大国，秸秆资源丰富且利用率较低，生物炭的制备可为农业废弃物的再生利用提供一个良好的渠道。
生物炭的生产过程其实是生物质的各组分分别热解的过程，由于不同生物质原材料在组分含量上存在差异，因而生产出的生物炭材料理化性质亦不相同；而且，生产过程中的温度、气流速度、压力以及加热时间等制备条件差异也会导致生物炭理化性质产生变化其结构性质也可能存在很大的差异。生物质主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。从这３种主要化学成分的热分解反应来看，半纤维素最不稳定，大约在２２５～３２５℃温度范围内分解；纤维素在较高温度３２５～３７５℃下分解；木质素则在２５０～５００℃的较宽温度区域内逐渐分解。半纤维素和纤维素热分解后形成大量挥发性产物，木质素则主要形成木炭。综上可以推测，生物质材料中纤维素、木质素等的含量会对生物炭的理化性质产生较大影响。然而，目前关于原材料性质及炭化温度对生物炭性质的影响仍缺乏较系统的研究。
随着我国石油储量的匮乏和勘探开发难度的加大，煤炭热解因能获取高附加值精细化学油品而备受瞩目．我国煤炭资源丰富，其中低阶煤种比重较大．随着人们对高阶煤种 的过度开采，低阶煤种（如褐煤）的高效利用受到了重视，越来越多的学者对褐煤热解进行了研究，以期得到高附加值油品，
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