【正文】 ）。如果把一定粒度和干燥到一定程度的煤，按一定的比例與生物質(zhì)混合，加入少量的固硫劑，壓制成型，就成為生物質(zhì)型煤，這是當(dāng)前生物質(zhì)固化最有市場價值的技術(shù) 之一。氣化主要是在高溫下獲得最佳產(chǎn)率的氣體，產(chǎn)生的氣體中主要含有 CO、 H CH4，以及少量的 CO2 和 N2。與固體燃料相比，生物油易于儲存和運輸，并可作為化工原料生產(chǎn)特殊化工產(chǎn)品。利用生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)液體燃料乙醇的技術(shù)，主要分糖和淀粉原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇及轉(zhuǎn)化纖維素生產(chǎn)乙醇。 自 20 世紀(jì) 末化石能源漸趨枯竭，溫室氣體導(dǎo)致全球變暖，以及環(huán)境惡化造成的危機感和緊迫 感，使國際社會由理性呼吁和國際協(xié)議，發(fā)展到制定國家戰(zhàn)略和采取對策行動。如奧地利成功推行了建立燃燒木材剩余物的區(qū)域供電站的計劃，到目前為止該國已擁有裝機容量為 1～ 2MW 的區(qū)域供熱站80～ 90 座，年供應(yīng) 1 107 焦耳的能量，生物質(zhì)能在總能耗中的比例又原來大約 %激增到 10%以上，并打算在十年內(nèi)增加到 25%；瑞典和丹麥正在實行利用生物質(zhì)進行熱電聯(lián)產(chǎn)的計劃，使生物質(zhì)能在轉(zhuǎn)換為高品位電能的同時滿足供熱需求，以大大提高其轉(zhuǎn)換效率，如瑞典區(qū)域供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的燃料 26%是生物質(zhì)，能 量轉(zhuǎn)換率達到 95%；美國在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處于世界領(lǐng)先地位，早在 1992 年，利用生物質(zhì)發(fā)電的電站就有 1000 家，發(fā)電裝機容量已達 650 萬千瓦，年發(fā)電 42 億度，消耗 4500 萬噸生物質(zhì)燃料。在發(fā)達國家，利用燃料乙醇不僅僅是為 了減少對進口石油的依賴，很大程度上也出于環(huán)保方面的考慮。 由于絕大多數(shù)油料作物都有非常強的適應(yīng)性和耐寒性，種植技術(shù)簡單，植物油儲存和使用安全，所以世界很多國家都把轉(zhuǎn)基因向日葵、油菜和大豆作為近期利用的能源作物。 此外，我國在生物質(zhì)能方面的研究基本以單項技術(shù)為主，對不同的技術(shù)路線和工藝，國內(nèi)雖然都有一定研究，但其規(guī)模小且缺乏系統(tǒng)性，還有大量的基礎(chǔ)理論問題未得到解決，這些問題需要多個學(xué)科的交叉研究才能解決。 生物質(zhì) 成分 主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，通過較弱的醚鍵互相結(jié)合而成的具有大分子結(jié)構(gòu)的聚合物，其結(jié)合鍵能較小，熱解過程中容易斷裂。 吳逸民等 [20]采用熱重分析儀和裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀對玉米芯和桉木的低溫?zé)峤馓匦赃M行了研究。 熱解主要化學(xué)反應(yīng) 1） 碳的化學(xué)反應(yīng) 碳燃燒釋熱的化學(xué)反應(yīng)過程為 4C+3O2 = 2CO2+2CO 3C+2O2 = 2CO+CO2 C+CO2 = 2CO162kJ 2CO+O2 = 2CO2+571kJ 這四個反應(yīng)在生物質(zhì)燃燒和氣化過程中同時交叉和平行的進行著。 HCHO CO+H2 HCHO+O2 CO2+H2O 在烴的氧化化學(xué)反應(yīng)的同時，因混合不均勻而沒有 氧存在的地方，烴可以產(chǎn)生熱裂解反應(yīng)。 研究內(nèi)容如下： 1） 生物質(zhì)的工業(yè)分析及元素分析 ； 2） 生物質(zhì)的熱重 分析研究； 3） 生物質(zhì)的快速熱裂解研究及其產(chǎn)物分析 ； 4） 葵花稈與半焦進行不同比例的摻混，對其產(chǎn)物進行分析。工業(yè)分析按 GB/T212— 20xx標(biāo)準(zhǔn)測定。 生物質(zhì)的快速熱裂解 1） 裂解條件 實驗采用日本 FRONTIER LAB 生產(chǎn)的 PY2020iS 單擊式裂解器，裂解條件見表 2） 色譜條件 15 色譜柱： Agilent 19091S433: 5% Phenyl Methyl Silox325 176。 裂解產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分離后，用質(zhì)譜系統(tǒng)進行分析，所得譜圖經(jīng) NIST 譜庫檢索和相關(guān)文獻資料查閱，并結(jié)合人工解析后，對各裂解產(chǎn)物進行了分析，并用氣相色譜面積歸一化定量法計算出各成分的相對含量和絕對質(zhì) 量。 2） 熱解產(chǎn)物相對含量和絕對質(zhì)量的 計算，計算公式如下： 相對含量 = 峰面積 / 總峰面積 絕對質(zhì)量 = 峰面積內(nèi)標(biāo)質(zhì)量 / 內(nèi)標(biāo)峰面積 17 3 結(jié)果與 分析 工業(yè)分析與元素分析 葵花稈和玉米稈的水分含量相差不大，小麥稈的水分含量較低，半焦的水分含量最低。 在生物質(zhì)的 3種主要化學(xué)成分中 , 半纖維素最易熱解 , 纖維素次之 , 木質(zhì)素最難熱解且持續(xù)時間最長 , 半纖維素、纖維素分解后主要生成揮發(fā)物 , 木質(zhì)素?zé)峤夂笾饕商肌?由 DTG曲線 可以看出葵花稈和小麥稈的雙峰不是很明顯，玉米稈出現(xiàn)了好幾個峰。 由實驗曲線發(fā)現(xiàn)半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的生物質(zhì)越容易在該溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象 。 熱解分析 溫度 時間 CO2 醇類 脂類 酸類 醛酮 芳香 烴類 雜環(huán) 其他 300℃ 400℃ 500℃ 19 600℃ 700℃ 10 7 表 葵花稈不同熱解條件下的產(chǎn)物 分類 總結(jié) （ wt.%） 由 實驗數(shù)據(jù)分析可知 ，葵花稈的熱解產(chǎn)物中 CO醛酮類、芳香類的相對含量比較高一些，酸類、醇類、脂類的含量次之，雜環(huán)、烴類、其他物質(zhì)的含量最少。 600℃熱解條件下： CO脂、醛酮 、酸類物質(zhì)均在 ；醇類物質(zhì)在四個熱解時間下產(chǎn)物含量相差不大；芳香類在 ； 烴類物質(zhì)只在；雜環(huán)類物質(zhì)在 。 25 圖 小麥稈在熱解溫度為 300℃ 下的產(chǎn)物 分析 （ wt.%） 圖 小麥稈在熱解溫度為 400℃ 下的產(chǎn)物 分析 （ wt.%） 26 圖 小麥稈在熱解溫度為 500℃ 下的產(chǎn)物 分析 （ wt.%） 圖 小麥稈在熱解溫度為 600℃ 下的產(chǎn)物 分析 （ wt.%） 27 圖 小麥稈在熱解溫度為 700℃ 下的產(chǎn)物 分析 （ wt.%） 300℃熱解條件下： CO2的含量 在 ； 醛酮類 在 出現(xiàn)最小值 ； 芳香 類在 最大值 ； 醇類 物質(zhì)在 ； 脂類在 產(chǎn)物， 在 最低 ； 四個裂解時間均為出現(xiàn)酸類物 質(zhì)；雜環(huán)類物質(zhì)在 量最低；四個裂解時間均出現(xiàn)大量其他物質(zhì)，且在 ；烴類物質(zhì)含量相差不大。 700℃熱解條件下： CO2含量隨著熱解時間的增加而逐漸升高； 醇類物質(zhì)在 現(xiàn)最大值 ；脂類 在 ， ； 酸類物質(zhì) 和其他類物質(zhì) 在四個熱解時間下均 未 出現(xiàn)； 醛酮類在 ；芳香類在 最大； 烴類物質(zhì)含量相差不大；雜環(huán)類物質(zhì)在 最小值 ； 溫度 時間 CO2 醇類 脂類 酸類 醛酮 芳香 烴類 雜 環(huán) 其他 300℃ 5 400℃ 500℃ 600℃ 700℃ 表 玉米稈不同熱解條件下的產(chǎn)物總結(jié) 由實驗數(shù)據(jù)分析可知，小麥稈的熱解產(chǎn)物中 CO醛酮類、芳香類的相對含量比較高一些， 醇類、 酸類、烴類的含量次之，脂類、雜環(huán) 和其他物質(zhì) 的含量相對少一些。 600℃熱解條件下： CO醛酮類物質(zhì)在 ； 醇類和酸類在 現(xiàn)最小值；芳香類在 ；脂類含量相差不大，但在 ；雜環(huán)類在 ； 烴類和其他類物質(zhì)含量普遍較低 。 2） 葵花稈與半焦的摻混熱解 對摻混比例為 1： 9 和 3： 7 的混合物進行熱解，實驗正常，得到的峰圖較之單獨的葵花稈有一定的變化，對 5： 5 的混合物進行熱解試驗，儀器一直出問題，實驗無法正常進行。本實驗 以 CO2含量低、醛酮和芳香含量高為擇優(yōu)標(biāo)準(zhǔn) 主要得出以下結(jié)論 : （ 1）葵花稈 最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為 600℃ ，反應(yīng)時間為 。 周 老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，耐心 細致的對我進行指導(dǎo)，這些給我留下了深刻的影響，對我以后的人生也會有很大的幫助，在這里我真誠的感謝周老師的幫助。 36 參考文獻 [1]陰秀麗 ,張偉銘 ,吳創(chuàng)之 .建立我國生物質(zhì)能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) .新能源 .(1):36 一 38 [2]孫立 .新能源技術(shù)發(fā)展與展望（三） [J].山東能源 ,1997:38～ 44 [3]李鵬 ,孫可偉 ,柴希娟 .秸稈的綜合利用 [J]. 中國資源綜合利用 ,20xx,24(1):23 [4]萬仁新 .生物質(zhì)能工程 .北京 :中國農(nóng)業(yè)出版社 ,1995:l～ 10 [5] [6] GHETTI P, RICCA L, ANGELINI L. Thermal analysis of biomassand corresponding pyrolysis products［ J］ .Fuel,1996, 75（ 5） :565~573. [7] FRANCO A, GIANNINI N. Perspectives for the use of biomass asfuel in bined cycle power plants ［ J］ .Interna tional JournalSciences,20xx,44:163~177. [8]王勁草 ,呂玉庭 .生物質(zhì)作型煤粘合劑的研究 [J].煤炭技術(shù) ,20xx,23(1):90 [9]王欣榮 ,王承學(xué) .玉米秸稈催化水解制取可發(fā)酵糖 [J].化工進展 ,20xx（ 27） :117 [10]余先純 ,李湘蘇 ,龔錚午 .纖維素酶預(yù)處理玉米秸桿轉(zhuǎn)化燃料乙醇的效果研究 [J],化工新材料 ,20xx,39（ 1） :110 [11]黃光許 ,張如意 ,諶倫 建 .小麥秸稈作型煤粘結(jié)劑的試驗研究 [J],中國煤炭 ,20xx,31（ 3） :52 [12 [13] [14]吳創(chuàng)之 ,馬隆龍生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx:l～ l8 [15]朱錫鋒 .生物質(zhì)熱解原理與技術(shù) [M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 ,20xx（ 9） :181 [16] BRIDGWATER A. V. Pyrolysis in thermochemical biomass conversion［ M］ .Oxford: Blackwell Science,20xx. [17]朱孔遠 .生物質(zhì)與煤共熱解實驗研究 [D].河南 :河南理工大學(xué) , . [18]杜偉 .神府煤與葵花稈水解殘渣共熱解試驗研究 [D].西安科技大學(xué) ,. [19] Haiping Yang, Rong Yan, Hanping Chen, et al. Characteristics of hemicellulose,cellulose and lignin pyrolysis[J]. Fuel. 20xx, 86(1213): 17811788. 37 [20]吳逸民 ,趙增立 ,常勝 ,等 .玉米芯和桉木的低溫?zé)峤馓匦?[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 . 20xx(04): 254258. [21] HAYKIRIACMAH, YAMAN S. Synergy in devolatilization characteristics of lignite and hazelnut shellduring copyrolysis[J]. Fue,l 20xx,86(3): 373380. [22] VAMVUKA D, KAKARAS E, KASTANAKIE, GRAMMELIS P. Pyrolysis characteristics and kiics ofbiomass residualsmixtureswith lignite[J]. Fue,l 20xx,82(2): 19491960. [23] 任強強 ,趙長遂 .升溫速率對生物質(zhì)熱解的影響 [J].燃料化學(xué)學(xué)報 , 20xx,36(2): 232235.(REN Qiangqiang, ZHAO Effectofheating rate on biomasspyrolysis[J]. JournalofFuelChemistry andTechnology, 20xx,36(2):232235. ) [24] VRHEGYIG, ANTALM J JR, JAKAB E, SZABdP. Kiicmodeling ofbiomasspyrolysis[J]. JAnalApplPyrolysis, 1997,42(1): 7387. 。 感謝 神府煤－葵花稈催化梯級協(xié)同熱解多