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毕业论文网 > 文献综述 > 理工学类 > 能源与动力工程 > 正文

生物质低温烘焙燃烧特性研究文献综述

 2020-07-01 08:07  

在当今经济高速发展的时代背景下,能源是经济增长与社会发展的极其重要物质基础。一方面,化石燃料消耗的日益增加,加上其不可再生性,将会造成严峻的能源短缺问题;同时,另一方面也带来了环境污染和气候变化问题,这都将严重威胁到整个社会的发展与进步。对此,世界各国都在努力地优化能源结构,充分开发和利用可再生能源,并且提出了一系列可再生能源的发展目标,不难预测,可再生能源和新能源的占比将会极大地提高。

研究表面,在许许多多可再生能源当中,能替代化石燃料最为理想的能源便是生物质,有充分的资料显示,在我们国家未来能源结构中,生物质能将会占据很大比重。但是也存在着诸多的问题,比如由于生物质本身的热值比较低、水分高、难以破碎和容易腐化等等一系列的缺点,生物质能源在应用方面便受到很大限制。然而,最近几年快速发展起来的生物质低温烘焙技术就是一项能够有效改善生物质储运特性和能源品质的低温热解技术,在生物质能源利用领域是非常重要的研究和发展的方向[1]

通过对世界上各国及结合能源现行状况的一些分析,充分评析了生物质烘焙技术的种种优势,下面综述生物质烘焙技术的研究和应用进展,重点会介绍了该技术的开发和工业应用潜力,提出了促进其进一步发展的合理化建议,为我国生物质可再生能源的发展提供提供宝贵的参考。

1.烘焙原料

在烘焙的过程中可以用的原料有很多种,目前,国外一些研究者采用了松木、柳树枝、甘蔗渣、芒草、采伐剩余物、橄榄油废弃物和银合欢等进行了焙烧试验研究。想比之下,我国研究者对稻壳、红松、棒木松、稻秆、棉秆和沙柳等进行了一些焙烧的研究[4] 。有研究结果表明:并非所有生物质资源都是很理想的焙烧原料,一般以含有大量纤维素、半纤维素和木质素的木质生物质资源为最佳。而农作物受季节性收获的制约,且成分组成与木质生物质差异较高,灰分和挥发分含量较高,焙烧产品会对设备性能造成不利影响,同时还需要比燃用木质生物质焙烧产品增设更多的排放控制设施。因此,目前大多数国外企业还是主要采用木质生物质原料焙烧产品,用于与煤共燃。

2.焙烧工艺流程

2.1 烘焙原理

焙烧机理实质上就是半纤维素分解,纤维素和木质素解聚的一个过程,在不降低生物质能量的情况下大幅缩减生物质原料的质量[6]。烘焙燃烧过程中,生物质在100 ~170 ℃干燥并部分脱除挥发分,半纤维素在 200 ℃ 左右开始分解,在 260 ~ 300 ℃ 剧烈分解,产生大量的挥发性物质,木质素和纤维素在200 ~300 ℃吸热,分子链结构发生变化,但是分解反应弱[7]

2.2 烘焙条件

许多国外的研究学者采用大量的不同的生物质材料,并且通过大量的焙烧参数研究、工艺模拟和工艺设计,获得了不同的能量产率和热值(见表 1)

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