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木材热解工艺木材热解工艺学会计学第1页/共75页内容提要:一、热解原料的预处理热解原料的分类原料干燥的原因木材中水分存在的状态干燥过程三时期干燥方法木材干燥设备二、木材干馏工艺车辆式干馏釜工艺内热立式干馏釜工艺明子干馏工艺三、木材炭化工艺炭窑、移动式炭化炉、果壳式炭化炉流态化炉、螺旋炉、回转炉、第2页/共75页内容提要:四、木材气化木材气化过程与化学反应影响气化反应速度的因素煤气发生炉影响煤气发生炉操作的主要因素气化法处理废材的工艺流程气化产物的应用木材气化行业取得的进展五、木材液化木材液化的目的及意义木材液化技术研究的现状木材液化方法木材液化生成物的开发利用第3页/共75页一、热解原料的预处理【1.原料的种类】薪炭林和次生林；森林抚育与采伐的剩余物；木材加工及建筑工业中的木质废弃物；农林业生产中的一些副产物；其他含碳废弃物；【2.热解原料的分类】原料形状分：粒状、片状、块状、木椴等；原料树种分：硬阔—水青冈、桦、麻栎、苦槠、榆、槭等；软阔 — 杨、椴、柳等；针— 马尾松、红松、云杉等；注：不同的材种干馏的产物得率不同。第4页/共75页一、热解原料的预处理【2.热解原料的分类】不同的原料（材种）干馏的产物得率不同：产 物 名 称得 率醋酸、甲醇硬阔叶材比针叶材高一倍木炭硬阔叶材比针叶材低另：干馏硬阔叶材时，醋酸得率最高，软阔叶材次之，针叶材最少，所以，以生产醋酸为主的木材干馏原料主要使用桦木和水青冈；针叶材常用来生产松木炭，用于制造活性炭。第5页/共75页一、热解原料的预处理【3.原料干燥的原因】含水率，影响生产能力、生产成本（时间、燃料消耗、产品质量）。含水率大则热解时间长，热量消耗大，液体产物浓度低而不利于进一步加工利用。含水率小则热解过程放热反应激烈，热解速度太快，会导致产品木炭开裂。故：需要确定合适的含水率。第6页/共75页一、热解原料的预处理相对含水率的要求：10%-20%合适含水率的确定：内热立式干馏釜木材名称相对含水率新砍伐的木材40%-50%水运或贮存在水中的木材大于70%大气中长期存放的木材小于30%水解木质素、糖醛渣、栲胶渣等大于60%热解设备外热式干馏釜注：在大多数情况下，含水率大的原料不能直接用于热分解，需要进行干燥处理，以满足工艺上对原料含水率的要求。相对含水率的要求：15%-25%第7页/共75页一、热解原料的预处理【4.木材中水分存在的状态】自由水:存在于大毛细管系统中的水分，与细胞壁之间的亲合力比较小，容易蒸发除去，称作自由水或游离水、毛细管水。吸着水：存在于微毛细管系统中的水分，通过与氢键等作用，与细胞壁之间形成较大的亲合力，难以蒸发除去，称作吸着水或胶体水、结合水。纤维饱和点：特殊的含水率。第8页/共75页一、热解原料的预处理【5.干燥方法】干燥：在干燥介质作用下，使水分蒸发除去而降低物料含水率的过程。干燥速度：表示在单位时间内从木材中干燥除去的水分的数量。平衡含水率：当周围介质固定不变，木材在该介质中存放一定时间后，含水率不再变化而成为定值，此定值称作在该种介质条件下（温度、湿度）的木材平衡含水率。影响干燥速度的因素木材的性质：树种、含水率；干燥介质的性质：温度、湿度、流速；干燥方法：自然干燥、人工干燥；干燥设备第9页/共75页一、热解原料的预处理【5.干燥方法】自然干燥:原料在大气中晾晒，利用太阳能蒸发原料中的水分。此时，空气中的温度、湿度及流动速度对于干燥速度起决定作用。温度高，湿度小、风速大的天气有利于干燥的进行。优点不需要干燥设备，操作简单、易于实施，不消耗能源，干燥成本低。缺点受天候影响大，干燥强度小，时间长，占用场地面积大，劳动强度大。故：该法仅适用于中小型工厂使用。第10页/共75页一、热解原料的预处理【5.干燥方法】人工干燥:原料在各种设备中用特定的干燥介质进行干燥。干燥介质：空气、热空气、过热水蒸气、热烟道气等。优点不受气候的影响，干燥速度快、干燥程度易于控制，占地面积小。缺点要有专门的干燥设备并需要消耗能源，投资大。故：该法适用于大中型工厂使用。第11页/共75页一、热解原料的预处理【6.干燥过程】木材干燥速度与含水率的关系图：图3-1-1体现平衡含水率与干燥介质空气的温度、相对湿度的关系：同一湿度下,干燥介质温度越高,则平衡含水率越小;同一相对温度下，湿度小则平衡含水率越小;载热体温度越高，相对湿度越低，则平衡含水率越低；提高介质温度，降低介质的湿度，都有助于木材的干燥。图3-1-1木材的平衡含水率与空气温度及相对湿度的关系第12页/共75页一、热解原料的预处理【6.干燥过程】木材的干燥速度与时间的关系:图3-1-2图3-1-2木材的干燥速度与时间的关系阶段特 点ab部分干燥过程开始时，木块的含水率较大，干燥速度是很快的，自由水以固定不变的速度从木块中排除；bc