焦化

生物质（例如木材或谷物）的焦化是一种温和的热解形式，温度通常在 200 到 320 °C 之间。 焦化改变生物质的特性，为燃烧和气化应用提供更好的燃料质量。 焦化产生相对干燥的产品，从而减少或消除其有机分解的可能性。 焦化与致密化相结合，创造了 20 至 21 GJ/吨低热值 (LHV) 的能量密集型燃料载体。 焦化使材料发生美拉德反应。 碳化生物质可用作能量载体或用作生产生物基燃料和化学品的原料。

生物质可以是一种重要的能源。 然而，潜在的生物质资源种类繁多，每一种都有其独特的特点。 为了创建高效的生物质能源链，生物质的烘焙与致密化（造粒或压块）相结合，是通过使其更易于运输和储存来克服开发大规模可持续能源解决方案的后勤挑战的有希望的一步。 颗粒或煤球比它们的来源生物质具有更高的密度、更少的水分，并且在储存中更稳定。

焦化是在 200 至 320 °C（392 至 608 ºF）下对生物质进行热化学处理。 它是在大气压和无氧条件下进行的，在烘焙过程中，生物质中所含的水分和多余的挥发物被释放出来，生物聚合物（纤维素、半纤维素和木质素）部分分解，释放出各种类型 挥发物。最终产品是剩余的固体、干燥、变黑的材料，称为烘焙生物质或生物煤。

在此过程中，生物质通常会损失 20% 的质量（绝干基）和 10% 的热值，而体积没有明显变化。 这种能量（挥发物）可用作烘焙过程的加热燃料。生物质被烘焙后，可以使用传统的致密化设备将其致密化，通常是压块或颗粒，以增加其质量和能量密度并改善其疏水性 特性。 与原始生物质不同，最终产品可以排斥水，因此可以储存在潮湿空气或雨中，而水分含量或热值不会发生明显变化。

烘焙的历史可以追溯到 19 世纪初，气化炉在第二次世界大战期间被大规模使用。

烘焙和致密化生物质在不同市场上具有多种优势，这使其成为与传统生物质木屑颗粒相比具有竞争力的选择。

18-20 GJ/m³ 的能量密度——相比之下，天然无烟煤的每吨热含量为 26 至 33 千兆焦耳——与致密化（造粒或压块）相结合时，可以实现 10-11 GJ/m³ 的能量密度 原始生物质，推动运输成本降低 40-50%。 重要的是，造粒或压块主要是增加能量密度。 单独的焦化通常会降低能量密度，尽管它使材料更容易制成颗粒或煤球。

焙烧生物质可由产生相似产品特性的多种原始生物质原料生产。 大多数木质和草本生物质由三种主要的聚合物结构组成：纤维素、半纤维素和木质素。 这些一起被称为木质纤维素。 焦化主要从这些结构中驱动水分和富氧和富氢官能团，在所有三种情况下产生类似的炭状结构。 因此，大多数生物质燃料，无论其来源如何，都生产出具有相似特性的烘焙产品——除了灰分特性，这在很大程度上反映了原始燃料的灰分含量和成分。

焙烧生物质具有疏水性，即排斥水，当与致密化相结合时，可以在露天进行大量储存。

停止所有生物活动，降低火灾风险并停止腐烂等生物分解。

生物质的焦化导致生物质的可磨性提高。 这可以提高现有燃煤发电站的共燃效率或用于生产化学品和运输燃料的气流床气化。

碳化生物质为不同的市场增加了价值。 生物质通常提供了一种降低二氧化碳排放的低成本、低风险途径。 当需要大量时，烘焙可以使来自遥远来源的生物质价格具有竞争力，因为密度更大的材料更容易储存和运输。

木粉燃料：

• • 碳化木粉可以磨成细粉，压缩时类似于液化石油气 (LPG)。