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生物质碳化技术
摘要
针对生物质炭化技术相对滞后的现状，从生物质特性研究入手，
在分析炭化机理的基上，重点评述了生物质炭化影响因素和工艺装置
的研究进展。指出原料、预处理方式和工艺参数是影响生物炭产量的
3个主要因素，并对比了窑炭化、固定床炭化的优缺点，为后续生物
质炭化技术发展指明方向。
关键字
生物质炭化机理影响因素炭化设备
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目录
一，生物质特
性
二，生物质炭化技术特征
三，生物质炭化机理
四，影响炭化的因素
五，我国生物质炭化设备发展现状
六，生物质炭化存在的问题及建议
七，参考文献
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一，生物质特性
一切有生命的、可以生长的有机物质统称为生物质，包括植物、动物和微生
物。目前，关于动物和微生物的研究主要集中在生物化学领域，而热化学领域则
主要以植物为研究对象，故本文提到的生物质主要指植物。对于植物型生物质来
说，绿色植物通过光合作用把CO和HO转化为葡萄糖，进而通过脱水把葡萄糖
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缩合成淀粉，最终以纤维素、半纤维素、木质素等成分组成植物本身。
生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布
广泛、二氧化碳“净零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高、利
用设备(技术)不完善等问题。实际上，在生物质的利用过程中，首先要对其特性
进行分析，才能更有针对性的设计后续处理工艺。目前，工程上以元素分析和工
业分析分别从定性和定量两个方面对生物质的性质进行衡量，基本上能够满足生
物质在热化学转化过程中的分析需要。
总体来看，生物质原料含碳量较低、含氧量较高，灰分和固定碳较少、挥发
分较多。与煤相比，生物质的燃点、灰分、含硫量、热值更低，碳、氧、挥发分
含量更高。
二，生物质炭化技术特征
作为生物质热化学转化技术的一种，生物质炭化技术是指切碎或成型后的生
物质原料，在绝氧或低氧环境下被加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物
油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭化技术也称为生物质干馏技术，与气化、
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液化等生物质热化学转化技术相比，具有以下典型工艺特征：1）加热速率慢，
一般在30℃/min以下；2）保温炭化时间长，一般从15min到几天不等；3）热
裂解温度较低，一般不超过550℃；４）炭化环境要求绝氧或低氧，尽量减少
氧化反应。影响生物质炭化过程与生物炭特性的因素有原料特性参数
和炭化工艺技术参数等，其中原料特性参数主要包括原料种类、粒径和含水
率等，工艺技术参数主括炭化温度、升温速率、环境压力、反应气氛和保温时间
等。
三，生物质炭化机理
炭化是指有机物质受热分解而留下残渣或炭的过程。在这一过程中，原料中
的非碳物质被除去，产生以固定碳为基础的孔洞结构，反应相对复杂。一般来说，
生物质原料进入炭化装置中，先后经历干燥、预炭化、炭化和燃烧4个阶段，
最终生成生物炭。干燥阶段是生物质炭化的准备阶段，当温度达到120～15