[发明专利]一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法

说明书

本发明公开了一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，将生物质分别进行有氧烘焙和无氧烘焙，得到第一固体产物和第二固体产物，并计算获得第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率，将第一固体产物和第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解，得到固定碳含量，将第一固体产物和第二固体产物放入快速热解装置进行快速热解，得到快速热解焦样品，称量得到快速热解焦质量，进一步得到相对焦产率和绝对焦产率；分别以第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率为自变量，以固定碳含量为因变量，得到慢速热解下的预测模型，分别以第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率为自变量，以相对焦产率和绝对焦产率为因变量，得到快速热解下的预测模型，从而预测焦产率。

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法。

背景技术

传统烘焙(无氧烘焙)通常是在200℃至300℃的常压惰性气氛条件下的一种温和热解技术，能够将生物质原料中的水分、轻质挥发分脱除，得到含水量低、能量密度高、可磨性较好的燃料。相较于无氧环境，以锅炉烟气作为烘焙气氛既能提高烘焙过程的经济性，又不会显著降低生物质的燃料品质(可磨性、疏水性、热值相较于无氧烘焙不会有太大改变)，因此在工业上具有规模化应用的潜力。受过量空气系数的影响，锅炉烟气中氧浓度通常在1-13％之间变化，因此也称为有氧烘焙。已有的研究表明，无氧烘焙能够显著促进生物质化学键间的交联焦化，从而提升后续热解焦的产率，也有极少量的文献表明，烘焙中氧气的存在也能够显著提高后续热解焦的焦产率。无论是无氧还是有氧烘焙，都能显著提高生物质燃料的品质，因而正逐渐推广并且应用在生物质燃烧、气化的前处理过程。然而，烘焙在提高了热解焦产率的同时，也延长了生物质转化时间、降低其转化效率，所以如何采用简易的方法预测烘焙生物质热解焦产率，一方面作为烘焙处理过程优化的指标，另一方面作为调整锅炉和气化反应器工况的参考，在工业应用中极为重要。另外，烘焙后得到的热解焦经由活性化处理后可以获得比表面积较大的活性炭，可用于土壤改良，污水处理等场合。对焦产率的预测，有助于准备适量的焦炭，作为制备活性炭的原料，甚至可以直接预估特定工艺下的活性炭产率。迄今为止的国内外研究中，仅有适用于预测煤炭热解焦产率的方法，且方法所需参数多，模型复杂；但是缺乏预测生物质焦产率的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例的目的是提供一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法。

本申请实施例提供了一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，包括：将生物质进行有氧烘焙，得到第一固体产物，将生物质进行无氧烘焙，得到第二固体产物，定义烘焙质量得率＝烘焙后固体产物质量/原料质量，根据所述烘焙质量得率的计算公式可分别获得有氧烘焙时的第一烘焙质量得率和无氧烘焙时的第二烘焙质量得率；

将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解实验，得到无水无灰基条件下的固定碳含量FC_daf；

将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入快速热解装置进行快速热解实验，得到快速热解焦样品，称量所述快速热解焦样品，得到快速热解焦质量，定义相对焦产率＝焦质量/烘焙后固体产物的质量，绝对焦产率＝相对焦产率×烘焙质量得率×100％，可得到快速热解装置中的相对焦产率和绝对焦产率；

分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述固定碳含量为因变量，分别建立慢速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立慢速热解下生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型；

分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述相对焦产率和绝对焦产率为因变量，分别建立快速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立快速热解生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型。

进一步地改进，所述慢速热解装置为热重分析仪。

进一步地改进，所述快速热解装置为悬浮燃烧器。