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黄麻秆在流化床反应器热解生产生物油

文章来源:中国新能源网 | 发布日期:2008-07-09 | 作者:未知 | 点击次数:

     为了满足可持续增长的能源需要,并有助于解决环境问题,全球趋势是转向可持续性能量生产,降低车辆和工业污染,降低室温气体排放,工业生产中废物最小化,以及分布性电力生产。在这些方面,可再生能源(例如生物质)都可以做出贡献。

     生物质(农业残余物,森林产物和城市垃圾)在几种途径能用于能量生产,包括直接燃烧到现代气化和热解。为了从特定的生物质回收最大的能量,需要选择技术上和经济上可行的工艺。在直接燃烧中,生物质完全转化为热,但其中只有10—15%对目的物有效加热。因此,现在用这种工艺进行商业化能量生产,在经济上是不可取的。热解和气化,是把生物质转化为可燃液体(生物油)和/或气体燃料的现代技术。液体和气体产物能用于内燃机和涡轮机,供发电用。用气化技术生产电力,只有把生物质气化同发电机组连成一起才可能。气化技术的其他问题是气体燃料难以贮存、运输和操作。

     若干报告认为,生物质热解生产液体燃料有比气化和直接燃烧多的优点。生物质热解的液体产物(生物油),在运输、贮存、燃烧、改性、生产和销售上的灵活性方面,都较优胜。原始热解液体是一种棕色液体,常常被叫做生物油、热鲜油或叫做油。这生物油是约200种有机化合物的混合物,能用来做一些纯化合物如醇、酚、有机酸等的制造原料。生物油能直接在内燃机、涡轮机和锅炉中使用。但是,它多半要求设备作较小的改动。通常液体产品在燃烧过程中较易控制,而这在现有设备的改装上是重要的因素。

     生物质热解生产液体产物的最重要长处,是热解设施的独立性质。大型热解厂可处于一中心地区,在那里生物质容易取得,而液体燃料能从中心热解厂供给在较远地区的电力生产厂。农业生物质在这种方式下能高效率地用于能量生产。热解的其他产物是气体和焦炭,他们可用作热解反应器的加热燃料。

      各种类型的生物质,包括农业废物,森林产物和城市垃圾,都可以考虑用来做生物油的原料。由于石油燃料危机,对生物油和植物油用作燃料的研究,变得更广泛和深入,而在过去几十年,各种各样生物质被用来做热解的原料。

      孟加拉国的地理和气候条件,适宜种值黄麻,因此产生数量巨大的农业副产物黄麻秆。黄麻秆在农村地区用来做煮食用的固体燃料。但是,这些黄麻秆能用如热解等现代技术转化成生物油。生物油作为液体燃料可在各个生产部门应用,因而减少对外国石油的依赖。这一概念促使很多研究者去开发经济的工艺,以便从他们拥有的生物质资源高效地生产生物油。很多中试厂,特别在欧,已经展示可以进行生物油生产,尽管他们拥有的生物资源有限。但是,从孟加拉黄麻秆生产生物油的尝试,在文献还未见到。报告发表在《Bioresource Technology》2008年,No.1上的一个研究,进行了用黄麻生产生物油的试验。

      生黄麻秆通常含水量超过10%,因此难以把它输送进热解反应器。此外,生物质中高水含量会导致生成的生物油有高水含量。为了保证稳定的进料和最佳热解产品,黄麻秆用日光晒干到含水量(按重量计)低于10%。

      黄麻秆热解在一个实验室规模的流化床反应器进行。反应器用不锈钢制成,高66cm。流化床高7cm,内径3cm,位于反应器的中央。紧接流化床的反应器上部的内径(5cm)比流化床内径大些,这样使气体的紊流降低,流化的黄麻秆颗粒和沙粒因而能容易回到流化床。流化床的温度可在300℃到600℃的范围内变动。在500℃时,生物油、焦炭和不可冷凝气体的产出分别为66.70%、22.60%和10.70%(均按重量计)。碳基不可冷凝气体是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的混合物。生物油的密度和粘度分别测出为1.11g/ml和2.34cP。生物油的低热值测得为18.25MJ/kg。由于生物油含有某些有机酸,如蚁酸、乙酸等,生物油的pH值和酸值分别测得为4和135mgKOH/g。生物油的水、木质素、固体和灰含量分别测得为15%,4.90%,0.02%和10%(均按重量计)

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