液氮低温预处理下生物质热解产物特性

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 10; pp. 4159 - 4168
• Main Authors: 许涛, 陈凌云, 郑修仁, 伍永平, 解盘石, 陈杰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学能源学院,陕西西安 710054 01.10.2024
• Subjects: 产物组成; biomass; 生物质; 生物油; product composition; 低温预处理; bio-oil; cryogenic pretreatment; 快速热解; fast pyrolysis
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0691

TK62; 生物质作为一种可再生能源,具有来源广、多功能、碳中和等特点.生物质的高值资源化利用有利于降低对高碳化石能源的依赖程度,保障国家能源安全,减少环境污染,符合中国"双碳"国家战略需要.热解作为生物质热化学转化的基础,是实现生物质能高值利用的最佳技术之一,但是存在生物油产率低与品质差的核心问题.针对以上问题,创新性将低温冷冻技术应用于生物质热解领域,提出"低温冷冻+快速热解"的生物质制油新方法,拟提高热解生物油产率和品质.以 2种农作物秸秆为实验研究对象,采用液氮快速冷冻预处理方法,研究了低温预处理下生物质热解产物分布与组成的演变机理.实验表明,与常规热解相比,液氮低温预处理后生物质热解生物油产率升幅可达 14.16%～23.73%,且低温预处理温度与生物油产率呈正相关关系,在-90℃低温预处理下生物油产率达最大值(22.3%～26.3%),超出铝甑法生物油产率 8.50%～22.71%.液氮低温预处理对生物油成分分布有明显的转化作用,生物油组成中苯系物(BTEX)与酚类物质有明显上升,最大涨幅分别为 43.61%和 12.45%.液氮低温预处理抑制了生物质热解气中CO2 和CO的释放,成分占比降幅了 7.2%～29.7%;促进CH4 和H2 的生成,成分占比提高了 0.2%～14.7%.此外,低温预处理使固体产物元素组成中C元素质量分数增加,同时O元素质量分数下降,这有利于提高生物炭的可燃性,并降低其自燃风险.