热解是生物质分解的过程, 可以自发进行. 具体来说, 就是将生物质加热到一定温度, 直到该过程由于其自身的热释放而以自热模式进行. 托姆斯克理工大学的科学家在 ' Journal of Thermal Analysis and Calorimetry' 上发表的一篇文章中报道了这项技术. 这项技术的发展将使生物燃料能源的生产资源效率更高和可行性更高.
科学家们报告了这类生物质, 如松木屑, 木屑, 稻草和托姆斯克州Arkadievsky和Sukhovskoe矿床的两种泥炭的研究结果. 它们是该地区最常见的生物质类型, 也是整个俄罗斯的典型生物质. 为了产生热量和能量, TPU科学家将这些生物质进行了热解, 即在无氧环境中热分解有机物质的过程.
图中为俄罗斯西伯利亚托姆斯克州的Arkadievsky泥煤. 图片来源: 托姆斯克理工大学
在世界范围内, 有大量的有机物质可用作生物燃料. 这种燃料比传统燃料更环保. 然而, 文章的共同作者布塔科夫研究中心的研究员Roman Tabakaev说: '为了取代或仅仅是与化石有机原料竞争, 应该使生物质燃料的生产变得更加可行. '
从生物质产生热量的方法之一是热解处理. 热解是许多现代技术的基础. 尽管热解已经存在很长时间, 但科学家并不同意该技术是否具有能源效率;一些人认为这是一种无利可图和浪费的技术, 因为它需要消耗能量来分解有机物质. TPU研究人员进行的研究表明, 热解释放的热量足够用于维持过程本身.
在自热过程中, 反应温度通过其自身的热释放来维持. 实际上它降低了过程的成本, 提高了处理效率. 自热状态是热效应的大小超过热成本的过程. 也就是说, 在生物质分解时, 应该释放比加热它所需的更多的热量. 为了确定这些指标的值 - 特定生物质类型的热效应和热成本, 作者进行了热重分析(TGA)和差热分析, 并对实验室生物样品进行了实验处理.
'获得的实验和分析数据表明, 在Sukhovskoy矿床的秸秆, 碎屑, 锯屑和泥炭的热解过程中, 释放的热量超过了加热所需的热量. 对于来自Arkadievsky矿床的泥炭, 热效应低于加热成本, ' Roman Tabakaev说.
秸秆和木材的这种效果与热解过程中纤维素, 木质素和半纤维素的分解过程有关. 这些过程产生额外的热量. 在Sukhovskoy泥炭的热解中, 这种效果是由于纤维素, 腐殖酸和富里酸的分解. 因此, 干燥秸秆样品的接收热量和用过的热量之间的差异为 654.5千焦耳/千克(kJ / kg), 芯片为 282.0 kJ / kg, 锯末为 303.6 kJ / kg, Sukhovskoy泥炭为 275.3千克/千克.
'在文章中, 计算显示了组织这种自热热解的可能性. 这一数据通过近期秸秆物理实验的结果得到证实, 这表明当秸秆的温度达到365°C时, 其继续上升而无需额外加热, 独立地达到430℃. 目前的任务是在自热状态下物理地进行热解, 同时向反应器连续供应原料, 为此我们现在正在创建一个实验装置, ' 科学家说.
