1、附录 3 附录 3 译文 最新关于生物质预处理探究 -烘焙工艺与方法 摘要 生物质与生物质资源利用，在最近这些年与可再生能源项目紧密相连，然而生物质中含有的一些不良物质例如：高度受潮物质和其自然含有的不良物质在生物质与其在能源市场中的竞争对手的竞争中形成了障碍。解决这种有关生物质燃料供给的办法有 采用一种叫做烘焙的预处理进程。烘焙处理是一种在惰性气体中加热到 200 300 度的相对温和的处理过程，在这里，你将看到最新有关生物质烘焙处理研究的进程。烘焙前后生物质成分的变化也将清晰呈现。各种有关生物质烘焙研究实验的数据也有清晰的汇总，有关运动引起的生物质研究也在这片论文中有大致说明。同样 的，在
2、生物质烘焙进程的商业化应用的研究的一些方面，本文也有所探讨。 1、引言： 生物质可以大致北分为从动植物残骸和排泄物中得到的生物材料，就一些发达国家的人口基数而言，生物质能源例如农业废物和谷物残留物是他们主要生物质能源的来源，能源消耗的大拇指规则与经济增长紧密相连。随着人口与经济的飞速增长，能源需求也将飞速递增。然而不可再生能源例如化石能源是会被消耗殆尽的。在寻求可再生能源资源的路上，人们发现生物质是一个可行的选择。在 2005 年国际能源组织 (IEA)建立了一个科技工业发展路线规划图，希望建立一个清洁 ，智能，富有竞争力的未来能源市场。在这个蓝图的背景下，生物质利用将会在 2050 年增长三
3、倍。 具有代表性的生物质，被称作“碳中性”的燃料，并成为了生物自然循环的一部分。生物质燃料被使用时产生的二氧化碳也会被新生作物吸收利用。生物质燃料是一种相对低碳的，而且更加可持续利用的燃料，并且相比燃烧化石燃料而言，也以显著降低碳排放。在过去的 7 年里，巴西就因在机动车上利用生物质燃料而减少了 8300 万吨的二氧化碳排放。 无论是在发达国家还是在发展中国家，在国内对生物质燃料的利用的意图已经在逐渐显现。在 2009 年，欧洲和 美国都对外解释自己新安装的发电附录 3 装机容量有一半以上都采用了可再生能源。在同一年，瑞典在能源生产中生物质燃料所占的比重已经超过了化石燃料，而且巴西也在清洁能源
4、利用方面投资了 78 亿。这些全球趋势都说明了可再生能源拥有广阔而光明的发展前景。 可再生能源政策是克服可再生能源利用障碍的金钥匙之一。在 2010 年初，预计有 83 个国家已经有了在发电领域提升可再生能源的利用比率的政策，欧盟希望借可再生能源政策和气候政策 (CCP)在 2020 年将最终能源消耗中的可再生能源的利用比提升到 20%。中国也在可再生能源中长期发展计划(MLTPRE)中将 2020 年底把基础能源消耗中可再生能源的利用提升至 15%作为目标。新西兰宣布本国目标为：到 2025 年底，本国发电能量的 90%为可再生能源。 世界上每年的生物质产量预计有 1460亿吨，其中的大部分
5、是野生植物。然而，在利用生物质燃料过程中有一定不利条件，导致只有其中的一小部分被用作能源燃料利用。由于生物质中含有的一些不理想成分，如高含水量成分并要考虑到生态环境破坏，可想而知利用生物质的成本相对有点高。在例如发电和进程选择中的技术革新，将会在推进世界国家在可再生能源利用上的承诺与进步中扮演重要角 色。在最近几十年来，预处理技术，如在热转换进程中的烘焙处理技术显示了出积极的进步。本文旨在比较和对比在不同研究过程中的烘焙处理热处理工作。 2、生物质 生物质可以大体上分为木质生物质与非木质生物质，木质生物质是森林，林地与树丛中主要的产品与副产品。非木质生物质包括农业作物，农业林业废物，草本类植物
6、，动物粪便乃至第三代动物粪便。由于与化石能源有相似的转换过程，生物燃料相比化石燃料而言具有潜在竞争优势。然而，一些关于木质纤维的固有属性问题也亟待解决。 3、烘焙 烘焙处理是一种在无氧环境中把生物质进料加 热到 200 300度的相对温和的热处理过程。烘焙的定义一般用于干燥加热，温和与缓慢的高温分解以及热预处理过程。根据它的利用历史，烘焙一开始是被用于诸如木条和锯末的木基材料。最近几年，包含庄稼，农业林余渣的研究也在进行。表 1总附录 3 结了在不同生物质利用中得到的不同燃料产品。尽管各种各样来源的生物质都在被进行研究，通过烘焙处理都可以得到例如提升燃料价值，增强疏水性和易碎性的制品性能。这也
7、是在热化学处理进程中一个理想趋势。 在烘焙过程前后的物理和化学参数的变化在下表中有讨论 3.1 质量与能量变化 在烘焙中，未加 工的生物质显得十分服从这一有限的转换过程。在人工合成的进程中，有价值的成分在获取后待用。在烘焙过程中，温度范围是200-300 度，质量损失主要是脱水和脱挥的反应机制的半纤维素的组成部分。质谱分析表明，质量下降的同时，减少的是半纤维素和木质素。在处理初期质量的显著变化表明了被处理的生物质水分的显著减少。 由表 2 可以看出，不同生物质的质量与能量变化因烘焙进程而不同。烘焙过程生物质发生的质量变化的幅度可达原重的 24%-95%。由于木质生物质含有更多的纤维素成分，农业
8、残渣的转换率更高而木质生物质质量变化也更小。研 究表明，给料成分结构的不同也会影响烘焙过程的反应的进行。在主要部分半纤维素中，木聚糖含量较高，这会加快反应速率。提高烘焙处理温度和时间也会提升生物质的高位发热量 (HHV)。表 2 可以看出不同生物质的高位发热量 (HHV)的增加范围可以达到 1%-58%。木质和非木质生物质的净热量值的范围分别是 18 26 MJ/kg 和 12 25 焦 MJ/kg 能量变化是基于质量变化，热值变化的，并和可以被看做是烘焙过程中能量损失的单位。木质生物质在低于 250 度的烘焙过程中的能量变化可以超过 95%，除了卢塞恩木（ 88%）。当烘焙温度高于 250 度时，能量变化范围是55%-98%。由于含有更高的易挥发成分和半纤维素成分，非木质生物质相比木质生物质有更广的能量变化范围，可达 29%-98%。烘焙时间的影响相比烘焙温度要小，而且，理想的处理环境是在低温下处理或者是在高温下短时处理以保证最小能量损失。 3.2 最终和近因分析 取自文献的受烘焙处理的生物质式样最终分析数据在 表 3 中给出。大体上看，元素分析表明，随着烘焙过程越来越强烈，固定碳成分也在增加。与碳相比，氢和氧的损失率更加与生物质能量值有关。在生物燃料应用方面的调查研究中，生物燃料相比化石燃料在元素描述方法上的提升至关重要。 Van
