- 研究背景
随着社会的发展以及进步，温室效应越来越引起人们的重视，同时不可再生能源如煤、石油、天然气的消耗以及可再生能源如水、电、核能尤其是生物质能源的研究利用取得突破使得可再生能源替代化石原料的趋势愈加明显。援引国际煤炭网的报告，国家统计局在2017年2月28日发布的《2016国民经济和社会发展统计公报》显示，我国2016年全年能源消费总量43.6亿吨标准煤，同比2015年增长1.4%，其中一次能源生产总量34.6亿吨标准煤，水电、风电、核电、天然气等清洁能源消费量占能源消费总量的19.7%，上升1.7个百分点。众所周知现代社会赖以生存和发展的基础是能源，生物质能源的研究与利用不仅可以减少二氧化碳的排放减轻生态的压力，而且作为可再生能源其前景广阔。
2.国内外研究现状
目前生物质能的转换技术包括直接燃烧，热化学转换和生物转换技术，其中热化学转换包括生物质热解、生物质气化和液化；生物转换是指利用微生物发酵制取液体或气体燃料。国内外的很多学者进行了相关的研究，有如《生物质热解气化原理与技术》，生物质能的研究利用是世界性的人们研究课题。在美国有生物质发电站350多座，而德国目前拥有140多个区域热电联产的生物质电厂，芬兰是世界上利用林业废料、造纸废弃物等生物质发电最成功的国家之一。利用生物质闪速热解制取生物质油的技术是生物质热化学利用领域的经典技术，能把生物质转化为高品质的生物质油。生物质的闪速热解就是在高加热速率、中等温度和短热解气停留时间的条件下，把生物质转化为液体燃料油的过程。
生物质油是复杂含氧有机化合物和水组成的混合物，其密度大、粘度低、酸性强、易挥发、稳定性差的油品，需要经过精制才能加以利用。
热裂解是指生物质在完全缺氧或只供给有限氧的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，将其转变为气体、液体和固体产物的热化学过程。热裂解是燃烧和气化的必不可少的初始阶段，是高效和最有潜力的生物质能热化学转化方法之一。通过改变热裂解工艺和反应条件，可以改变三种形态产物的比例。采取合适的热裂解条件，热裂解生物油产率可达70%以上，可以获得原生物质80%~85%的能量，最高甚至可达95%。从物质和能量的传递分析，生物质热裂解是一个复杂的过程。从反应进程分析可以将其分为三个阶段，最后阶段主要是热裂解产物的二次反应引起的失重。关于生物质热解制取生物油设备及原理。
根据反应温度和加热速度的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速或闪速集中。慢速裂解工艺具有几千年的历史，是一种以以生成木炭为目的的炭化过程，低温和长期的慢速裂解可30%的焦炭产量；低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）的常规热裂解可制成相同比例的气体、掩体和固体产品；快速热裂解大致在10～200℃/s的升温速率，小于5s的气体停留时间；闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气体停留时间1s，升温速率要求大于103℃/s，并以102～103℃/s的冷却速率对产物进行快速冷却。
生物质快速热解过程中，生物质原料在缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，从而引发了大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称之为生物油或焦油。生物油为深棕色或深黑色，并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共同的物理特征：高密度（约1200Kg/m3）；酸性（pH值为2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及较低的发热量（14～18.5MJ/Kg）。
生物质受热裂解的过程包括一系列复杂的化学及物理变化。反应的程度、最终产物的特性与很多因素有关，如原料的特性、加热的速率、反应的最终温度、操作压力等。从反应进程分析，热裂解过程大致可以分成如下几段：
① 干燥阶段：温度范围一般为100-150℃。此阶段原料的重量轻微减少，外观无明显变化，主要是释放原料内部的水分。
