Page 236 - 循环农业高产高效种养模式与技术研究

循环农业高产高效种养模式与技术研究
Research on High Yield and Efficient Breeding Models and Technologies of Circular Agriculture

明，不同种衍生物的热稳定性差异显著，并且会受氧化或惰性热解环境影响，进
一步发现不同加热速率对纤维素酯的热解影响也不同。因此，通过控制热解反应
条件可以控制不同成分的热解程度，以此改变产物组成。在温度为 400℃，反应

时间为数小时到几天的慢速热解工艺中，秸秆热解炭化产生焦炭。在温度低于
600℃，升温速率为 0.1 ～ 1℃ /s 的常规热解工艺中，秸秆分解产生比例相当的
三态产物。在快速热解（温度为 650℃，时间为 0.5 ～ 5s）和闪速热解（温度＞
650℃，时间＜ 1s）工艺中，秸秆热解液化生成生物油。

设备研发和产品提质问题。热解气化的整个过程以燃烧能量为基础，氧化燃
烧阶段的放热状况对其余过程有决定性影响，因此配套设备的燃烧性能十分重要。
但工程应用中，相应的国产核心设备还有一定缺陷，存在很大的改进空间。以国

内较为成熟的空气气化工艺为例，其中 1 种适用于块状和大颗粒物料的固定床气
化炉设备处理量小，内部物料堆积易形成空腔，使得燃烧不均匀；另一种适用于
含水率高、着火困难原料的流化床气化炉设备热损失大，气体纯净度差。吴文广
等研发的固定床反应器、Dong 等研发的流化床反应器等虽在传热性能和操作弹
性方面有一定改进，但在气－固接触燃烧和提升热解转化率方面还不尽如人意。

因此，热解气化配套设备的研发和优化仍然需要得到重视。热解液化是目前唯一
投入工业生产的生物油技术，生物油的收率为 50% ～ 70%，经过分级冷凝又可
分别获得燃料用油和化工用油。生物油在实际应用中存在阻碍，在燃料市场中竞

争力较低，一方面是因为生物油中水和氧的含量较高，导致其热值（18MJ/kg）
低于沼气（22MJ/kg）和柴油（46MJ/kg)；另一方面，生物油含有大量以乙酸为
代表的酸性物质，容易腐蚀设备，不宜直接使用，需对生物油进一步精制。目前
国际上提出的加氢脱氧、乳化及水蒸气重整等方法工艺复杂、处理成本高，应用
并不广泛，而国内的研究还处在反应器研制和放大阶段，在热解油精制改性方面

的研究不多，加紧热解油提质技术的研发将对热解产品的推广有重要促进作用。
热解炭的污染降解潜力开发。热解生物炭的改性和应用一直备受科学界关注。
生物炭是 1 种高度芳香化的富碳固体，施用后土地的碳增加效果优于秸秆直接还

田。生物炭表面富含羟基、羧基、酚类等活性官能团，并且由于秸秆的内部结构
在炭化过程中被保留，生物炭具有良好孔性，吸附性强，常作为催化剂和吸附剂，
应用于水体重金属吸收、土壤固炭和肥力提升等领域。通过调节热解温度、添加
表面复合材料或与其他物质共热解等方式，可进一步提高生物炭对污染物的吸附

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