生物质焦油和热解油分析方法的建立.pdf

郑州大学硕士学位论文生物质焦油和热解油分析方法的建立姓名：杨巧利申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：张瑞芹;刘一真20070530郑州大 倾士学似论文生物质焦油和热解油分析打法的建摘要生物质能具有利用方式多样和储能方式稳定两个独特的优点，因而被认为是最具开发前景的环境友好型再生能源。生物质气化和热解技术是两种有效的生物质能转化途径，气化过程的剐产品一焦油，以及热解产物热解油自身些小理想的特性(如含水量多、含氧量高、腐蚀性强、遇热小稳定等)限制，气化和热解技术的推广利用。奉文详细归纳国内外气化及热裂解制取热解油技术的研究现状和存在的问题，缺乏系统的焦油艰I 热解油的通用分析方法是二者研究中重要的缺陷。因而对焦油；f l l 热解油的分析方法开展实验珂f 究，希望建立能较系统评价焦油含量和相关组成以及热解油基本理化性质测定的方法。运用冷捕集法对焦油墩样，采用1 0 5 蒸发1 小时的重量分析方法对同一焦油样品进行5 次分析，各测试数据之间的相对标准偏差为O 9 8 6 9，说明该分析方法的重现性好，精密度高。对不同气化条件下取得的焦油进行重量分析，可测得一i 同气化条件下燃料气中焦油的含量。配制标样：3 1 a L m l 苯乙烯、2,u g m l 苯酚、3 9 9 m l 对甲酚、3 1 a g m l 萘、2 9 9 m l蒽和3 m l 菲，对标样中各物质进行G C F I D 定量测定，进行5 次分析。所得数据的标准偏差分别为，09 8 7、1 7 1 6、15 0 9、1 3 1 8、0 9 0 1 和48 6 0。真实值和测定平均值之间的相对误差分别为：16 8、I2 4、14 4、15 4、1 f 2 和05 2。由此可知G C F I D 定帚相对准确，重现性好；对标样进行G C 分析，标样中各化合物保留时间的平均值和G C M S 定性结果中对应物质的保留时间之间的偏差在O0 5 以下，保留时间基本吻合，由此判定G C M S 定性结果准确。对不同条件下焦油进行可挥发组分分析和相对含量测定，考察气化温度对焦油的影响，同时也进一步考察方法的适用性。利用现代精密仪器选择合适的理化分析方法对实验所制取的热解油进行物理特性分析，包括热解油的含水量、p H 值、同体含量、热值、元素分析等。综合热解油化学成分的分析方法，利用G C M S 对热解油的组分进行分析。分析前对标样和加标的热解油样品进行G C F 1 D 利G C M S 分析，配制标样：48 I t l m l 的乙酸、乙酸甲酯、毗啶、糠醛，5 9 9 m l 的苯酚、邻苯二酚、问苯二酚，对加标前后的热解油分别进行G C M S 分析各物质的保留时间的偏差在O0 7 4 以郑州大学硕士学位论文牛物质焦油年1 J 热解油分析方法的建立下，确定M s 的定性结果准确。比较彳i 同热解条件下和不同生物质原料所得热解油的主要可挥发组分和相对含量，】_ I 实验结果，分析热解条件对热解油成分及含量的影响。通过热解油的成分分析解释了热解油高含氧和高含水的特性。关键词：生物质，气化，热解，焦油，热解油，G c M s，重量分析鄄州人学硕士学能论文生物质焦油和热舻f 1 分析山浊的建声A B S T R A C TB i o m a s sw i t hv e r ys p e c i f i cp r o p e r t i e s s u c ha sv e r s a t i l i t ya n ds t e a d ye n e r g ys t o r a g e，c a nb ec o n s i d e r e da so n eo ft h ep r o m i s i n ge n v i r o n m e n tf r i e n d l yr e n e w a b l ee n e r g yT oc o n v e r tt h eb i o m a s se n e r g yt h e r m a l l yb yg a s i f i c a t i o na n dp y r o l y s i si sr e g a r d e da st w os i g n i f i c a n tt e c h n o l o g i e slI o w e v e r,t h et a ra n db i o o i l sw h i c ha r es o m eu n w e l c o m ep r o p e r t i e ss u c ha sh i g hw a t e r，o x y g e nc o n t e n ta n dc o r r o s i v e，u n s t a b l ea th e a t i n g，l i m i t e dt h ep o p u l a ra p p l i c a t i o no fg a s i f i c a t o na n dp y r o l y s i sT h i st h e s i ss u m m a r i z e dt h er e s e a r c hr e s u l t sa n du b i q u i t o u sp r o b l e m so ft h eb i o m a s sg a s i f c a t i o na n dp y r o l y s i si nd o m e s t i ca n do v e r s e a sf o r e i g nr e s e a r c h e r sT h ec o m m o np r o b l e mi sl a c ko fu n i f o r ma n ds y s t e m i ca n a l y t i cm e t h o d so ft a ra n db i o p r o p e r t i e sB a s e do nc o n s u l t i n gal o to ft h ea n a l y t i cm e t h o d so nt a ra n db i o o i l，t w os u i t so fa n a l y t i cp r o t o c o l sw e r ed e s i g n e dO n ei su s e dl Od e t e r m i n et h et a rc o n t e n t sa n di d e n t i 母t h em a i nc o m p o u n d sa n dt h eo t h e ri st oe x a m i n ep h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so f b i o o i l sT h et a rs a m p l i n gw a sc o n d u c t e dw i t hc o l dt r a p ei nd i c h l o r o m e t h a n ea n dt h et a rc o n t e n ti np r o d u c tg a sw a sd e t e r m i n e db yg r a v i m e t r i ca n a l y s i s，t h i sp r o c e s sw a sc a l c u l a t e df r o me v a p o r a t i o nr e s i d u eo ft a r si nah e a t i n gc h a m b e ra tl0 5。Cf o ro n eh o u rF i v ep a r a l l e la n a l y s i sw a sm a d ef o rt h es a m et a rs a m p l eT h ed a t ao f t a rc o n t e n t sw e r eo b t a i n e dT h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o no ft h e s ed a t aw a s09 8 6 9，t h i sg r a v i m e t r i ca n a l y s i sm e t h o dw i t hh i g ha c c u r a c ya n dr e p e a t a b i l i t yw a sa s s e s s e dT h et a rc o n t e n t si nd i f f e r e n tg a s i f i c a t i o nc o n d i t i o n sw e r ea l s od e t e r m i n e db yt h i sm e t h o d I no r d e rt oa s s e s st h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sb yG C F I Da n dq u a l i t a t i v ea n a l y s i sb yG C M S，as t a n d a r dc o m p o u n ds o l u t i o nw a sp r e p a r e da n dw a sa n a l y s e db yt h eG C F I D，t h er e s u l t so fe a c hc o m p o n e n tc o n c e n t r a t i o na n di t sr e t e n t i o nt i m ew e r eo b t a i n e db yU s i n gG C M SS t a n d a r dm i x t u r e：3 p L m ls t y r e n e、2 0 9 m lp h e n o l、3 p g m l4-m e t h y l p h e n o l、3,u g m lN a p h t h a l e n e、2 p g m la n t h r a c e n ea n d3 p g m lp h e n a n t h r e n e T h r i c ep a r a l l e ld e t e r m i n a t i o n sf o rt h i ss t a n d a r ds a m p l ew e r ep e r f o r m e db yG C t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o no ft h e s ea n a l y t i c a ld a t a、=v e r ec o m p u t e da n dt h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s：0，9 8 7、l7 1 6、1 5 0 9、13 1 8 09 0 1 a n d48 6 0 t h er e l a t i v ee r r o r sb e t w e e nt h ev a l u ea n dt h ea v e r a g ew e r e：l6 8、l2 4、14 4、l5 4、l2 a r i d05 2 F r o mt h e s ed a t a i ts h o w e dt h a tt h i sq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s邵州犬学硕十学竹论文生物质焦沛和热解油分析方法的建立m e t h o di se x a c ta n dr e p e a t a b i l i t yT h er e t e n t i o nt i m ed a t ao fe a c hc o m p o n e n tw e r eg a i n e db yG Ca n a l y s i sD e v i a t i o nb e t w e e nt b ea v e r a g ea n dt h er e t e n t i o nt i m eo ft h es a m ec o m p o u n db yG C M Si sl e s st h a nO0 5 i ts h o w st h a tG C M Si ss u i t a b l ef o rq u a l i t a t i v ea n a l y s i sT h em a i nv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mb i o m a s s b a s e dt a ri nd i f f e r e n tg a s i f i e dc o n d i t i o n sw e r ei d e n t i f i e db yG C M Sa n dt h e i r sr e l a t i v ec o n t e n t sw e r ed e t e r m i n e db yG C F I DT h ee x p e r i m e n t a ld a t ai n d i c a t e dt h a tt h et a rc o n c e n t r a t i o np r i m a r i l yd e p e n d so nt h eo p e r a t i n gt e m p e r a t u r ea n dt h ea n a l y t i cm e t h o di na p p l y i n gr a n g ew a sg a i n e dP h y s i c a lp r o p e r t i e so fb i o o i lf r o mb i o m a s sp y r o l y s i sw e r ea n a l y z e dw i t ht h em o d e r na p p a r a t u sa n ds u i t a b l em e t h o d sT h e r ei n c l u d e d；w a t e rc o n t e n t、p H、s o l i d sc o n t e n t、h e a tv a l u ea n de l e m e n t a la n a l y s i s M a n yq u a l i t a t i v ea p p r o a c h e so ft h ec o m p o n e n t si nd i f f e r e n tb i o o i l sw e r er e v i e w e di n t h i st h e s i sa n da na d v a n c e dm e t h o dw h i c hi sG C-M Sa n a l y s i sw a sa d o p t e dI no r d e rt oa s s e s st h ea n a l y t i c a lm e t h o di nr e l i a b i l i t ya n da c c u r a c y，t h es t a n d a r ds a m p l ea n dt h eb i o o i l+s t a n d a r ds a m p l em i x t u r eh a db e e na n a l y s e db yG C M Sa n dG C F I Db e f o r ed i f f e r e n tb i o o i ls a m p l e sw e r et e s t e dT h em o d e lc o m p o u n ds o l u t i o nw a sp r e p a r e dw i t h48r a l m la c e t i ca c i d、m e t h y la c e t a t e、p y r i d i n ea n df u r f u r a l，5 9 9 m lp h e n o l、p y r o c a t e c h o l、r e s o r c i n T h ed e v i a t i o no fe a c hc o m p o u n dr e t e n t i o nt i m ei nb i o-o i ls a m p l eb yG C M Sa n a l y s i si su n d e rO0 7 4T h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h ec o m p l e xs a m p l eq u a l i t a t i v eb yG C M Sa n a l y t i cm e t h o di sr e l i a b l eT h em a i nv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mb i o-o i li nd i f f e r e n tp y r o l y s i sc o n d i t i o n sa n db i o m a s sm a t e r i a l sw e r ei d e n t i f i e db yG C M Sa n dt h er e l a t i v ec o n t e n t sw e r ed e t e r m i n e db yG C F I DA c c o r d i n gt ob a s i cc o m p o n e n t sa n dt h er e l a t i v ec o n t e n t，t h ec h a r a c t e r so f b i o o i lw i t hh i 曲o x y g e nc o n t e n ta n dh i g hw a t e rc o n t e n tw e r ee x p l a i n e dT h ei n f l u e n c e so fp y r o l y s i sp a r a m e t e r sf o rb i o o i lp r o p e r t i e sa n dt h e i r sr e l a t i v ec o n t e n t sw a r ec o n t r a s t e d K e y w o r d：b i o m a s s，g a s i f i c a t i o n，p y r o l y s i s，t a r，b i o-o i l，G C-M S，G r a v i m e t r i ca n a l y s i s 郁州人毕硕士学位论文!M 灯质焦油和热解油分析方法的建矗1 1 引言第一章绪论能源是国民经济重要的基础产业，是人类生产和生活的基本物质保障。但是，当前所用的化石能源，由于其资源的有限性和开发利用过程中引发的环境问题，严重制约着人类社会的健康发展。特别是2 0 世纪7 0 年代以来，国际油价的不断攀升，使得各国开始移 极着手进行新能源的开发。1 1。l 新能源的开发政策及相关途径许多国家制定了各自的能源政策来应对化石能源利用过程中所带来的环境问题，缓解化自I 能源价格小断增长所带来的经济压力。目前各国能源政策主要集中在以下三个方面：节能I i-2 ：提高能源利用效率1 和新能源的开发利用【5 叫。其中可再生能源的开发利用更是受到全世界的高度重视，很多欧洲国家通过立法和制定优惠政策等措施鼓励可再生能源的发展U-9 。英国除了在电价和税收方面鼓励生物质发电技术的发展，还成立了生物质专责小组(T h eB i o m a s sT a s kF o r c e)，专门负责生物质的开发和利用1 0 1；丹麦在2 0 0 1 年制定的能源发展计划中，明确提出增大风能利用规模l n l。联合国早在2 0 世纪6 0 年代初期就提出了“能源过渡”(E n e r g yT r a n s i t i o n)的概念，预计从2 0 世纪末开始将在世界范围内出现以新能源(N e wE n e r g y)和可再生能源逐步代替化石能源的趋势。我国政府在“中国国民经济和社会发展九五计划和“2 0 1 0 年远景目标”、中国2 1 世纪议程以及国家发展计划委员会、科学技术部颁布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2 0 0 1 年度)中都特别强调了改善现有能源结构、发展新型清洁能源和可再生能源的迫切性及其深远意义 1 2 1。目前针对新能源的开发，各国不遗余力，进行了多方面的尝试，所开发的新能源主要有以下几种形式：水能、风能、太阳能、潮汐能、生物质能等。这些新能源的利用在减少空气污染、温室效应以及减轻对化石能源的依赖性方面起着不可小视的作用。当前，新能源已占到世界能源消耗总量的1 6 1 1 3 1，而政策的扶持使得新能源在各国能源结构中所占的比例仍不断提高。可再牛能源中，水能、邵州人学硕士学仲论文牛物质焦油和热解油分析A 法的建口太阳能、潮汐能和风能的开发受地理条件的影响较人，在定程度上限制了它们的发展。使用清洁、适用件广、受限制小的新能源足当前新能源丌发研究的主流。1 1 2 生物质资源及其优势牛物质能是植物通过光合作用而阎定于地球上的太阳能，经由光合作用牛物质利用空气中的二氧化碳和土壤中的水，将吸收的太阳能转换为碳水化合物雨f 氧气I l。和其他的可再生能源相比，生物质能具有以下的几个优势：分布广泛，生物质遍布t H=界各地。一般而言，生物质可以分为七大类物质：森林、农业的种植物、森林之外的树木、农作物、庄稼的废弃物、加工过程的废弃物和动物粪便。作为能量转化的生物质通常分为凹大类：木材残留物、农作废弃物、能源庄稼(专门用于能量生产的庄稼如甘蔗秆等)和城市固体废弃物。蕴藏量大，开发前景广阔。地球上每年植物光合作用圃定贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于目前人类消耗矿物能的2 0 倍，也相当于世界现有人口食物能量的1 6 0 倍1 1 5 1；而这些生物质中仅有l 用作能源，却为全世界提供了1 4 的能源。利用形式多样目转化技术易开发。生物质不但是能鼍的载体，而月是碳、氢元素的载体，后者正是燃料和有机化学工业的基本元素。因此生物质的热化学转换技术具有相当宽广的发展空间，既町以直接用作一次能源，也可以转变成燃料油、氢等二二次能源或化工原料。生物质原料的化学成分相对筹别较小，使热化学转换有广泛的原料适应性，易于生物质常规利用工艺的开发。最近世界各国对生物质能利用研究集l|I 在生物质液体燃料和生物质气化发电上。清洁可再生能源。生物质中含硫含氮量均较低，I 司常规能源相比，减少了空气中S 0 2 和N O。排放。I _ J 时，生物质利用过程中所放出C 0 2 的同生物质形成过程中所吸收的C 0 2 相平衡，不增加大气中的C 0 2 含量。生物质自古以来就是人类赖以生存的一种能源资源，在人类社会发展史上始终发挥着极其重要的作用。从环境的观点看，它是构成地球生态系统的一个非常活跃的基本元素，在能量转化利用，特别是大规模利用的过程I p，对自然界各系统之间的平衡触动较小，这在人类社会普遍强调可持续发展，追求与自然和谐相处的今天显得尤为重要。郑州人学硕士学付论文，I-私0 质焦油千u 热舸油分-矗洼的建扛1 2 国外生物质资源的开发利用现状近几年来，牛物能得到很大的发展，已经成为世界能源结构中重要的组成部分，在近期内将会和其他的能源市场对接实现国际化的能源市场I l“。各国政府将生物质能作为其实现可再生能源发展目标重要部分，努力提高生物质能的在其能源结构中的占有率，生物质能对国家经济的影响力随着其能源地位的提高而不断增强。目前，生物质能源在奥地利和瑞典两囤的基本能源消费中已分别l 与到1 0和1 6 1 8 1。2 0 0 3 年，生物质能为欧盟的能源系统供应了6 9 M t o e 的热最，占其总能源输出的4。2 0 0 0 年到2 0 0 4 年之间，欧盟生物质供热增长了2 0，发电增长了6 0 1 1 7 1，设定到2 0 1 0 年，在其基本能源供应中生物质能源要占到1 2 I”，且随着社会的发展和技术的进步，这个比例将会持续增高，见表1。H o o g w i j k I l 硼等人研究表明和2 0 0 0 年相比，2 0 5 0 年世界的能源需求将会翻一番，而此时生物质能将提供全球基本能源需求的5 0 1 1 9 1。表I 欧盟牛-物质能的发展t l 标f 9】(单b 立M t o e)1 3 我国发展生物质能的必然性和可行性1 3 1 我国生物质能开发的必然性1 3 1 1 我国经济发展和交通要求在过去的2 0 年问，我国的经济得到飞速的发展，1 9 9 9 到2 0 0 4 这6 年中，年平均增长率达到1l，已经成为世界最重要最强大的经济发动机。当前，我国正在加大工业化的进程，2 0 0 4 年，工业总增加值(V A l)达到5 4 8 0 05 1 亿元，其中重工业和轻工业所占的份额分别为6 7 6 和3 2 5，我国已经进入重工业时代，高能耗产品如：钢铁、水泥、纯碱等的产量逐年增加，在经济增长中占有重要的地位，而这些行业的单位产品能耗比世界先进水平高4 0 以上。经济结构不合理，工业化程度低，经济的快速发展，使得工业生产对能源的需求口益增加。另外，随着近年来人民生活水平的提高，在交通方面对能源的需求也飞速增3邵州人节硕士学俯论文乍物质焦油平u 热解油分析冉法的建仨长。1 9 9 0 年到2 0 0 4 年，公共交通_ 具和飞机数量分别增加了9 倍和1 5 倍多；私家车的数量从9 5 年的2 5 0 万辆，增加到2 0 0 4 年1 4 8 0 万辆(2 0 0 5 年，国家统计署)。交通工具的快速增长，与之对应的是对原油需求量的飞速增长，1 9 9 3 我国成为原油进口国，2 0 0 3 年进口肇超过日本，成为第二大原油进口国，2 0 0 4 年进口原油1 2 3 亿吨，石油的对外依存度达剑了4 2，随着经济的发展，依存度将会不断提高，预计到2 0 3 0 年将会增加到7 5 1 2 0 1。所以调整产业结构和能源体系势在必行。1 3 1 2 我国能源现状我国面临着能源资源短缺的严重约束。煤炭资源占世界已探明贮量的1 2，5，但是以现在的牛产方式和消耗速度来看，仅仅能够供应到奉世纪中叶1 2 l】；原油已探明贮量为2 0 0 亿桶，以F 前的开采速度，最多能满足1 5 年；主要油田从上个t H=纪5 0 年代开始开采，到现在大多数已经处于过采阶段，而近期经济的高速发展和人民生活水平的F t 益提高使得对原油的依赖程度日益增加，下图1 为我国从1 9 9 5 年到2 0 0 4 年期间原油的生产量与消耗量的变化，直观反应对原油进口的依赖程度。当前，能源政策成为对外政策中一个重要的考虑因素，能源问题已成为制约经济发展的一个最重要的瓶颈，这个问题能否解决好至关重要。圈1 中国原油产量、消耗量变化1 9 9 5-2 0 0 4(数据来自2 0 0 5 年中国海关署报告)1 3 1 3 环境的压力近年来，化石燃料的大量使用和工业化进程的加快，使得我国的环境问题日益突出，主要污染物排放量已超过环境承载能力。2 0 0 5 环境报告显示【2 2】，全国主要水污染物化学需氧量(C O D)排放总量超出水环境容量6 0 以上；9 0 流经城市的河段受到严重污染；7 5 湖泊水环境退化，出现富营养化；近岸海域超四类4郊州大学硕士学位论文，列匀质焦油和热杆油分析办法的建讧海水水质占2 1 5。在监测的3 4 0 个城市中，空气质量良好、轻微污染和严重污染的分别占4 1、3 2、2 7；全国主要大气污染物二氧化硫的排放总量超出大气环境容量8 0 以上，酸雨区约占伞国面积的3 0。过去未引起重视的环境问题逐步显现，如流动源污染带来的城市臭氧和光化学污染已到了相当的程度。P M I O 等细颗粒物污染问题严重，城市能耗增加加剧了城T i 了热岛效应，给我嗣加快城市化进程目标的实现造成了极坏的影响。以卜这些问题都和化石燃料的大量使用有着直接或间接的关系，当前应该积极地开发出新型、高效、清洁可再生能源，来缓解我国环境所面临的巨大压力。1 3 2 我国生物质能开发的可行性1 3 2 1 我国可再生资源的利用可持续地满足经济发展对能源的需要，除了切实转变经济增长方式，努力提高能源利用效率，全面建设高效和节能型社会外，还必须高度重视可再生能源的开发利用，努力增加能源供应量。我国可再生能源资源丰富，具有开发利用的良好条件。经过多年发展，可再生能源已发展成为种类多样、技术成熟、增长迅速的新兴产业，成为我国能源消费结构中重要的组成部分。目前开发的町再生能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能和水力发电等1 2 3 1。生物质能是仅次于煤、石油、天然气的第四位能源资源，在能源系统中占有重要的地位。1 3 2 2 我国生物质能的开发前景我国生物质能资源相当丰富，主要包括以下四个方面：薪柴及林业加工剩余物。秸秆及农业加工剩余物。畜类。生活垃圾。我国的牛物质资源量大，单以农作物秸秆为例，2 0 0 2 年，农作物秸秆产量为6，2 2 亿吨，其中大米秆、小麦秆和玉米杆分别为l0 9、1 2 l、和2 4 3 亿吨。这三种秸秆占总秸秆量的7 6 1，含量最多的为玉米秸秆，占到3 9 1 2。北方(河北和内蒙)东北(辽宁、吉林和黑龙江)和东北的部分地区(山东)和中部(河南)地区是玉米秸秆的主产区。第二大的秸秆产量是小麦，占到总量的1 9 4 5。下表2 为我国2 0 0 2 年秸秆的产量【“I。群州夫学硕士乍竹论文，卜物质焦油和热解油分析矗沾的建帚。上表数据来自于中国统计著，2 0 0 3生物质能源开发的潜力巨大。我国生物质能资源潜力为7 亿吨标煤左右，凡每年以l4 的速度不断增长。而目前每年实际使用量仅为2 2 亿吨标煤，主要在农村，占农村总能耗的7 0，利_ H j 方式以在普通炉灶上直接燃烧供热为主，效率很低，约为1 0 2 0，造成生物质资源严重浪费。所以合理开发使用生物质这一清洁的可再生能源，充分提高生物质能源的利用效率，对改变农村地区传统的能源生产方式和消费方式，提高农村生活质量，维持社会的和谐稳定具有重要意义。我囝是世界卜最大的发展中国家，产业结构特点和地理条件更适合开发生物质能。我国幅员辽阔，植物种类丰富，林木覆盖率只有1 3，有大片荒芜国土町以种植以生产能源为目的的植物(E n e r g yC r o p s)，同时，作为一个农业大国，有9 亿多人口生活在农村，每年至少产生数亿吨的农作物废弃物。生物质能源的有效开发对于改善环境和农村地区人民经济条件以及提高十地利用效率都有十分积极的意义。1 4 生物质的开发利用方式一般来讲，生物质的转换利用技术大致可分为三类1 2 5 l：直接燃烧；生物转化和热化学转换技术。下面介绍目前常用的利用技术。1 4 1 直接燃烧壳接燃烧是主要的生物质能利用方式，大多数的发展中国家的农村地区以此为能源利用的形式。以中国为例1 2 3 J，近年来，随着国民经济的快速发展，人民生6j c l f 州人学硕士孕f 审论文乍物质焦油和热解油分析疗法的建蕾活水半得到了，极人的提高，但足，在我幽的农村地区，生物质能的利用仍占日常能源消耗的3 3 4 5。然而，这种能源利用形式对农村生态环境造成了一定的影响，例如，使得森林的覆盖率降低等。而且能源的利用效率较低，一般只有1 0-1 2，近年来节能炉的使用使得生物质能源的利用率也只提高到2 0 2 5。1 4 2 厌氧消化技术厌氧消化技术也被称作沼气技术，足生物化学工艺中的一种。它足利用原料的生物化学作_ I ；j 和微生物的新陈代谢作j j 生产气体燃料(甲烷)和液体有机肥料(沼液)，这是剃用途多而相对简单的技术，利用这种技术可以稳定的产生气体和液体肥料。沼气技术在巾国的农村地区尤其是偏远农村地区得到广泛的应用。将秸秆，人畜粪便和有机物质按一定的比例混合，在厌氧条件下反应产生沼气，其辛要成分为甲烷，约占气体总组分的6 0 7 0。沼气是一种实用性的生态农q k 技术，目前在我国的北方地区已经形成了一种“四对一”循环体系，即将沼气池、猪圈、温室和厕所连接起来，沼液用作蔬菜的底肥和叶面喷洒剂，沼气可以用作提高温室的温度和二氧化碳的浓度1 2 6 l。1 4 3 生物质气化技术生物质气化技术是将生物质原料转换成相应的气体燃料的一种热化学转化技术，其主要的原理是生物质在高温下与气化剂发生化学反应的过程，气化得到的气体产物：可燃气体土要包含氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷，副产品主要为焦油和炭粉。许多国家积极丌展对生物质气化的研究，并取得了相应的成果，目前，在生物质气化领域处于领先水平的国家有瑞典、美国、意大利和德国等。1 4 4 生物质液化技术生物质液化技术包括生物化学转化制乙醇和热化学转化制生物质油，主要的秸秆液化技术是水解液化和热解液化两种。其中水解液化是在微生物作用下，对高淀粉含量的物质发酵制得乙醇的一个过程。其理想的方式是从纤维素含量高的农业和林业副产物中得到乙醇；热解液化技术是指在无氧条件下，将生物质加热升温促使生物质内部的大分子裂解，得到固体焦炭，气体和液体生物燃料的过程。其中气体包括可凝气休和不可凝气体。根据加热速度的不同，可以将生物质热解分为慢速、常规、快速或者闪速几种热解工艺。在该领域处于领先地位的国家和地区主要是北美洲和欧共体。国内对于生物质液化技术的研究开始于九十年代初7】c|f 州人学顼士学伸论文乍物质焦油和热耕油分析办洼的建髓期。1 4 5 生物质干馏技术干馏技术主要目的是I 一时生产生物质炭和燃气，它可以把能量密度低的生物质转化为热值较商的同定炭或燃气，这些炭和燃气可分别用于不同用途。优点是设备简单，可以产炭和多种化T 产品，缺点是利用率较低，而且适用范围较小，一般_ 之适用于木质生物质的特殊利用。其中，生物质气化和热解是最普遍最有前景的的生物质热化学利用技术泌2 9 1。】c I：州人学硕士学化论文乍物质焦油和热钎油分析 洼的建扛第二章生物质焦油和热解油的分析研究现状2 1 生物质气化研究2 1 1 国内外生物质气化的研究气化技术已有2 0 0 多年的历史，其商业化应用开始于1 8 3 0 年。后来，利用煤和生物质气化技术的燃料气工业逐渐建立和发展，1 8 8 1 年第一次尝试使用燃料气作为内燃机的燃料。二十世纪二十年代，气化技术被用于驱动拖挣机和汽车，后来随着石油驱动的发动机极人的发展，人们对气化技术的研究越来越少。二战时期，南于战争的原因，生物质气化技术再次被提出来，当时欧洲有一百万辆采用气化器提供动力的运输工具。二十世纪七十年代，能源危机爆发，各国争相开始研究和开发生物质气化技术；九十年代，全球气候的异常变化和京郜议定书的签订，使得世界各国义加紧了对生物质气化及其发电技术的研究和开发p 0 1。目前对生物质气化的研究主要集中在以下方向：(1)生物质气化的基本原理、反应过程建模、模型实验验证。F r a n c o 等1 2 s 分析了以蒸气为气化剂的生物质气化在不同原料和气化条件下，哪些化学反应在气化过程中占主导地位，同时得出气化温度和蒸气与生物质比率对气化反应影响最大：J a v i e r 等1 2 9 1 研究了常压鼓泡流化床气化过程中，三种不同的气化剂(空气、氧气和氧气与蒸气的混合物)对生物质燃料气的组分、热值、产气量和焦油含量的影响：R a p a g n a 等分别采用砂子和锻烧石灰石、橄榄石作为床料，在蒸气为气化剂的流化床气化器中进行实验研究，指出锻烧石灰石和橄榄