生物质原料对生产的影响

4.2.2.1　生物质粒径大小的影响

生物质是一种不良热导体，因此在某些热解炉中，沙子被用作快速传热的介质。在间歇式热解炉中，没有沙子作为传热介质，热量从热解炉壁表面通过生物质表面传递给生物质。因此，生物质颗粒的高比表面积提高了传热速率。较小的颗粒比较大的颗粒具有更大的比表面积，因此当较小颗粒的生物质用于热解时，传热速率更高。由于这一原因，当生物质颗粒尺寸较小时，在热解过程中会形成更多的挥发分，会产生更少的焦炭和更多的气体。随着颗粒尺寸的增加，传热速率降低，升温速率降低，从而产生更多的焦炭和更少的气体。此外，较大颗粒的生物质会导致颗粒内部温度梯度高；因此，与较小颗粒的生物质相比，颗粒整体不会达到相同的温度。大颗粒生物质热解也需要较高活化能。由于这些原因，与较小粒径的原料相比，大颗粒生物质热解有更多的焦炭形成，气态产物相对更易冷凝，生物油产量没有显著变化。

4.2.2.2　无机含量及组成的影响

生物质中含有非常活跃的催化剂成分，即组成灰分的碱金属。其中最活跃的是钾，其次是钠。生物质中的灰分会导致挥发分的二次裂解，降低液体产量。灰分可以通过作物选择和收获期管理进行控制，但不能完全消除。热解前清洗生物质可降低灰分含量，但清洗的不利影响是半纤维素和纤维素通过水解损失，从而降低液体产量。

生物质中的矿物质和其他无机化合物是在收获过程中从土壤中提取的植物养分或污染物。通常，这些无机化合物富集在焦炭中。生物油中可保留约1%的无机物，起始生物质中灰分的含量与生物油产率和生物油短链酸含量呈负相关关系。灰分也会导致反应器降解。因此，从生物质中去除无机物的方法已经实施。有报道称生物油相分离对原料灰分含量有依赖性，更多的灰分会导致生物油发生相分离。(www.xing528.com)

4.2.2.3　生物质含水量的影响

快速热解装置使用的生物质原料的含水量通常限制在10%及以下，从而导致生物油的含水量在25%～30%之间。干热法是在200～280℃的温度范围内对生物质进行热预处理的方法，可降低原料的初始含水量和含氧量。经热处理后的生物质热解所得生物油产品的酸和水含量均降低，而含水量降低导致液体产品的热值升高。

4.2.2.4　生物质组成的影响

木质纤维素类生物质的复杂性使生成的生物油产品成分非常复杂。糖类生成的主要反应是解聚和脱水为左旋葡聚糖，然后进一步脱水，C—O键和C—C键断裂。对于半纤维素，其来源决定了它的反应性，硬木的木聚糖比软木的葡甘聚糖更具反应性。与纤维素类似，木聚糖解聚和重组形成1，4-脱水-D-木吡喃糖，进一步分解成更小的化合物，如酸和呋喃。对于木质素，自由基催化解聚是主要的热解途径。生物油中的酚类、丁香醇和愈创木酚主要归因于木质素的热解。因此，聚合物含量不同的各种原料也将生成具有不同组成的生物油。通过比较木质生物质、秸秆、壳类（花生壳、稻壳、玉米芯、菜荚）和藻类四种生物质，研究人员发现木质生物质产生的酚类物质较多，秸秆产生的酮类物质较多，壳类产生的呋喃类物质较多，藻类产生的脂肪酸较多。