生物质预处理制成型燃料研究进展（3）

生物质预处理制成型燃料研究进展（3）

在生物质成型燃料的生产过程中，废水废液的直接排放不仅造成资源浪费，而且污染环境。木醋液是木炭制作生产过程中的副产物，无毒无害，易降解，具有高效的抗氧化性和抗微生物活性，在发达国家中已被广泛应用于农业、林业、医疗保健及食品领域。因此，基于多年对生物质资源高效转化与利用的研究，上海理工大学能源与动力工程学院碳基燃料洁净转化实验室利用水热预处理技术制备高强度生物质成型燃料及成型炭燃料，并获得过程副产物———木醋液，从而获得多产品、环境友好的生物质成型综合处理技术。

4.1两步热解制备成型炭燃料与木醋液

该技术是将传统的热解和成型工艺相结合，充分利用热解工艺产生的液体和气体，同时将固体半焦制备成型炭燃料。具体过程如图2所示。

首先对生物质原料进行初步热解处理，可获得气、液、固三相产物，通过控制热解温度获得高品质木醋液；初步热解固体产物进一步热解制得半焦，半焦即可用作电极或碳质吸附剂的原料，又可通过压制成型制备成型炭燃料，该燃料既可作为锅炉燃料，又可用于烧烤炭。该工艺路线中热解过程产生的热解气与焦油蒸汽可为热解过程提供能量来源。该技术优点是既可获得品质较高的木醋液，也可根据市场需求获得不同的碳质产品，工艺规模可根据生物质供应适当调节，提高了生物质的应用价值。

4.2结合预处理技术制备高机械强度成型生物质

燃料、成型炭燃料及木醋液生物质综合利用工艺路线2如图3所示。由图3可知，为进一步提高生物质综合利用的质量，对生物质进行相应的预处理，获得优质的木醋液[71-72]和改性生物质；再对改性生物质进行成型处理，在不掺混任何黏结剂的条件下获得高机械强度、高热值成型生物质，该产品可作为生物质燃料用于锅炉燃烧利用；成型生物质进一步热解，制得高机械强度成型生物质炭燃料。该工艺路线可获得3种产品：木醋液、成型生物质燃料和成型炭燃料，该工艺制备的成型炭燃料热值高，燃烧性能、抗压强度和表观密度均优于商用烧烤炭，灰分远低于商用烧烤炭及欧盟标准(EN-1860-2)，固定碳高于欧盟标准，具有很强的市场竞争力。该技术既可制备高机械强度的成型生物质燃料和成型炭燃料，还能获得优质木醋液，工艺规模可根据生物质供应适当调节，过程无污染，提高了生物质的应用价值。

5结论

生物质细胞壁中的三大组分紧密交联在一起，形成了物理和化学抗降解屏障，因此，预处理技术是实现生物质成型燃料品质提升的必要手段。由于不同的预处理技术对生物质化学组分占比以及结构的影响不同，预处理后的生物质成型燃料所体现出的物理性质和燃烧特性各有特点。相比原料成型生物质，水热预处理技术使生物质成型燃料在燃烧热值、能量密度、耐久度及机械强度等方面得到全面提升，但水热预处理成本较高，且对环境有影响。未来生物质成型燃料预处理技术的研究方向应从平衡生物质燃料品质与预处理成本之间的关系、减少污染物排放、预处理过程流程配置差异性集成和精确工艺参数匹配等为基础，开发适用于规模化灵活生产的节能高效预处理技术。