由干燥生产生物质升级 2(精品)

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1、由干燥生产生物质升级评价：生物质升级为生物燃料的生产烘焙:审查M.J.C.范德Stelt a、b h . Gerhauser J.H.A.基尔b,K.J. Ptasinski,埃因霍温理工大学,化学工程和化学,邮政信箱513,5600 MB埃因霍温,荷兰b荷兰能源研究中心(ECN),单位ECN生物量、邮政信箱,1755 ZG佩,荷兰。文章历史:2008年6月27日收到2011年5月20日修订后的形式收到2011年6月2日网上2 2011年7月接受关键词:干燥温和热解生物质能源升级densication Gasication摘要：研究的概述生物质干燥升级的生物燃料的生产。干燥是一种热能转化方法的

2、生物质低温200 e300 c .生物质预处理技术生产高质量固体生物燃料,可用于燃烧和gasication。综述的特点描述干燥,干燥的简短历史。烘焙是基于除氧从生物质旨在产生一个燃料能量密度提高了分解活性半纤维素分数。不同反应条件(温度、惰性气体、反应时间)和生物质资源导致各种固体、液体和气体产品。一个简短的概述不同的质量和能量平衡。最后,最有前途的烘焙技术选择和应用。1。介绍 过渡到一个社会由可再生能源,如太阳能、风能、生物质能、潮流、波浪和地热能旁边节能变得更加重要经常选择在我们的能源消耗。根据世界能源展望1可再生能源预计将增长最快的能源。光谱中不同能源的生物质能的唯一来源是基于可持续发展

3、的碳。 在未来能源的场景中一个重要的角色(可再生)的能源供应已经解决生物质1。生物质是唯一可再生来源的独特地位作为可持续发展的碳载体使生物质具有吸引力的能源。生物质通过热化学转换可以转化为能量,生物化学转换和提取从种子含油轴承。在各种热化学转化方法gasication是最有前途的。Gasication carbona的部分氧化- 800摄氏度的ceous原料生产syn-gas可用于燃气轮机等许多应用程序引擎、燃料电池,生产甲醇和碳氢化合物。由于其高efciency,它是可取的,gasication成为increasingly应用于未来,而不是直接燃烧e42。与电力系统耦合gasication增

4、加热能的ef -字母系数使用流。 生物质作为能源展示了一些典型的人物特性使得它特别,而是为未来复杂的燃料。生物质可以在广泛的资源,如废物流伍迪和长满草的原材料和能源作物。木质材料是首选高于粮食作物,因为以下几个原因。木质材料含有更多的能量比粮食作物,所需的化肥和杀虫剂木低得多,生产木质材料远远高于粮食作物这意味着土地使用变得更小。生物质能的另一个特点是它的气候中立行为。如果生物质以可持续的方式生长,其生产和应用产生任何大气中二氧化碳的净金额。释放出来的二氧化碳的应用生物质存储在生物质资源photosyn -论文和提取从大气中这意味着气候中性碳循环的二氧化碳。 另一方面,一些生物属性inconv

5、e nient,特别是其氧含量高、热值低、亲水性质和水分含量很高。也来自生物质资源的能源生产显示减少整体能源efciency由于光合作用。总体能源efciency从太阳能到生物质能源是1 e3%5。高也导致吸烟在燃烧的氧气量。其他缺点的生物量是它的顽强和brous结构及其异构组合,使工艺设计和过程控制更加复杂。 生物量的使用也受到限制的土地,水和与粮食生产竞争。生物质相对土地密集型的农业生产,涉及高物流成本低能量密度的生物量。 生物质为基础的系统的一个关键的挑战是开发efcient转换技术,也能与化石燃料竞争。干燥是一种技术,可以提高生物属性,因此提供了一些解决以上问题。干燥是一种热预处理技术

6、升级ligno-cellulosic生物质向更高质量和更有吸引力的生物燃料。干燥的主要原则从化学的角度来看的除氧nal固体产品:torreed生物质具有较低的O / C比相比原来的生物量。 本文的目的是展示最近的干燥技术的发展。在接下来的部分主要老爹派操作条件等特点,质量e和能量平衡和减少颗粒大小。干燥动力学和分解机制的概述在第三部分给出。最后,本文展示了干燥的应用和经济评价torreed生物质颗粒的生产。2。2.1干燥特性 一般过程描述干燥是一个转换生物质热方法的操作,在低温范围200年e300 c是在无氧环境大气条件下进行。其他名字的烘焙,烘焙过程缓慢,轻度热解,木头做饭和高温干燥。近年来

7、烘焙才应用于各种类型的木质生物质,但已经在1930年在法国干燥过程进行了研究。在烘焙的出版物的数量是相对较小但增加在过去的几年里。文学对老爹派系可以找到不同的生物质资源,即:海上松、栗树、橡树和桉树,加勒比松6,桦木、松树,蔗渣7,8,竹木材煤球9,柳树和山毛榉(2、10、11),有花梗的橡木12,柳安木木13,油棕浪费14。略低于200 C热方法用于木材防腐15 e19,虽然tor - refaction是对能源的目的。 干燥生物质转化技术作为预处理步骤gasication和co-ring等。热处理不仅destructs brous结构和坚韧的生物量,但也知道增加热量。还在干燥生物质有更多的

8、疏水特性,使存储torreed生物量高于non-torreed生物质更有吸引力,因为腐烂的行为。tor - refaction过程中生物质部分devolatilizes导致质量下降,但最初的能量torreed生物质主要保存在固体产品的能量密度生物质变得比原来的生物质即交通运输,使它更具有吸引力。 典型的质量和能量平衡为木质生物质干燥,70%的质量是保留固体产品,包含初始能量的90%。其他30%的质量转化为干燥气体,其中包含只有10%的生物质能源的20。一个能源densication通常可以达到1.3倍。这是一个主要的干燥过程的基本优势。torreed木signicantly更高的能量密度比未经

9、处理的木材,可以允许更大的运输距离。torreed生物量的另一个优点是其产品质量的一致性。Woodcuttings,拆除木、废木材干燥后非常相似的物理和化学性质。 研究专注于烘焙已经开始在法国在1930年代,但出版物对这个研究是有限的。Pentananunt et al。21研究了燃烧char,节电高(torreed)木材的台秤干燥单元。结果表明,torreed木有signicantly更高的燃烧速度和产生的烟雾比木材少。还发现torreed煤球几乎防水和烘焙出现加工成良好的技术升级。torreed生物质结构的改变相比,生物质原料,使其脆性和疏水性e2422。 铁等。25研究了原料的影响,温度

10、、停留时间、氮雪的道具erties torreed产品。每-形成实验反应堆管与松树,苜蓿,甘蔗蔗渣,木球和稻草颗粒。得出生物质inuenced产品的类型分布的气体,液体和固体的比例。 荷兰能源研究中心(ECN)自2002年以来的烘焙的原则,于各种报告(20、26 e28)。到目前为止,他们的研究一直集中在各种木质生物质和herbaceousspecies草和草。尤其是inuence饲料、颗粒大小、干燥温度和反应时间ontorrefaction特征如质量和能量产量和产品属性了。作为烘焙不是商业化,大部分thegenerated知识是用于开发这项技术。在干燥的原则基础强烈believedthat有

11、很高的潜力成为一个领先的生物质预处理技术29 王子等人进行了热力学分析,coupledbiomass gasication和烘焙302、10、11日。工作是通过在处理这行所做的能源研究CentreNetherlands20、26 e28。这项研究是集中在减肥木材干燥动力学10,分析productsfrom木材干燥11和efcient biomassgasication通过烘焙2。结果表明,减肥的干燥动力学柳可以通过两步反应accuratelydescribed串联模型,此外落叶木类型,如山毛榉和柳树10、被发现比原始木材更被动。Prinsconcluded,总体质量和能量平衡在250年和300

12、年C fortorrefaction表明oftorrefaction是温和的吸热过程。一般conclusionwas木材干燥的概念,其次是高温携入的雪gasication torreedwood,非常有前途的30】 干燥的质量和能量损失氮化能源作物、草芦和短旋转willowcoppice(SRC)和小麦秸秆表明torreed fuelcan含有高达96%的原始能量thesolids31。还生的燃烧行为和torreedbiomass研究了差热分析。它isshown波动和char torreedsample变得更加的燃烧放热而原始的燃料。TGA实验表明,torreed productexhibit

13、ed不同挥发释放和燃烧的模样。 在阿里亚斯等人的工作。32inuence烘焙的易磨性和反应性的木质生物质粉系统的研究,以改善其性能。干燥后在220年、260年和280 C生物质原料的易磨性和经过处理的样品相比,可磨性的改善干燥后观察。为了评估生物质原料的易磨性torreed相比生物样本处理与底部切机筛2毫米。样本然后已筛,结果表明torreed生物质具有粒度分布更小的微粒的数量比较大。2.2过程阶段：整个干燥过程可分为几个步骤，如加热、干燥、干燥和冷却。提供的denitions伯格曼等。20被用作基础进一步沙地温度在tor - refaction结束阶段。五个主要阶段dened在整个干燥过程。

14、 初始加热:生物质是最初加热直到干燥阶段的生物量。在这个阶段,温度增加,而这一阶段结束时水分开始蒸发。预:在100 C的自由水蒸发生物质在恒定温度下。后阶段烘干和中间加热: 生物量增加的温度200 c .身体束缚水被释放,而对质量和传热阻力是在生物质颗粒。在这个阶段,一些质量损失可能发生光分数可以蒸发。干燥:在这个阶段实际的过程。烘焙的温度将达到200 C时将开始和结束过程时再次从specic温度冷却到200 C .干燥温度是dened最大恒定的脾气原系统。在此期间的大部分生物质质量损失的发生。固体冷却:torreed产品进一步冷却到低于200摄氏度所需的最终温度,即室温。2.3质量和能量平衡

15、 干燥过程中形成了许多不同的产品根据干燥条件如反应温度、停留时间和生物属性。生物量的部分分解的结果,在这个过程中,最初的生物量变化的化学成分如图1所示范Krevelen图30。范Krevelen图给的信息元素成分的差异(C eHeO比率)。在这个gure组成典型的燃料如煤、褐煤、泥炭biomasses显示。很明显,生物质与煤包含更多的氧气。 干燥对固体产品的属性有很大影响,主要是由除氧引起的最初的固体生物质资源。在torreed木材的货车Krevelen图显示了如何inuenced固体产品的属性,成为更多的煤炭等2。可以看出生物失去了相对更多的氧气和氢气和属性变化的方向碳30。这样的净热值(低

16、热值)inuenced和产品成为能量密度。各种产品形成torreed固体产品,可压缩的挥发物和天然气、生物质在不同条件下的反应。的一个重要参数是混合涂料sition生物质资源由于半纤维素的含量,纤维素和木质素inuencing产品分布不同。工艺条件的影响(停留时间和干燥温度)。 普林斯(10、11、30)和伯格曼20,林斯等11研究了落叶松的产品分布在烘焙,柳树在不同的蛋彩画和稻草温度和反应时间。表1给出了组成木材和torreed木材,在两个不同的试验心理条件派生Prins et al .11。表1中还显示,较低的原子氢和碳之间的比例和较低的氧碳比结果到一个更高的低热值。发现固体产品的产量减少,脾气原系统和停留时间。