基于能量集成的秸秆生物质快速热解生命周期评价

张溪，张立龙，李瑞，吴玉龙

（1北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083；2清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084）

引 言

我国农村秸秆体量大、种类多、分布广，每年秸秆产量达7亿吨，约占全球秸秆总量的30%[1]。面对体量如此庞大的生物质资源，如果不能妥善处理，必将带来严重的环境问题和资源浪费。快速热解技术是快速加热将生物质热解后，再通过冷凝技术将生物质转化成液体生物油，实现低热值的生物质高产率、快速转化成易储存和运输的高热值生物油，是秸秆生物质资源化转化的有效途径[2]。

常用的生物质热解反应器主要有旋转炉、流化床和旋转锥等[3]。其中，流化床反应器具有加热速率快、产油率高、结构简单、操作方便等优点，因而在生物质热解中得到广泛应用。但反应过程中大量的循环流化气体需要加热至反应温度，需要较高的热量[4-6]。为了提高生物质流化质量，减少流化气体体积，国内外学者做了相关的研究，Zhang等[7]在粉煤灰的流化研究中发现，机械振动辅助作用可以显著降低粉煤灰的临界流化速度。Escudero等[8]的研究表明，声场的存在也可有效改善流化质量，并使临界流化速度值随着声场强度和频率的增加而减小。此外，研究人员还发现，加入惰性助流化粒子可以促进颗粒间热量交换、防止颗粒团聚、提高流化质量和传热性能[9]。

针对我国农村秸秆分布广、运输成本高、工业运行水平有限等特点[10-12]，本文设计集约化秸秆热解流程系统，使所得产品或者中间产物能够满足市场的要求，从而达到农村秸秆高值化利用的目的。……