微波热解生物质技术研究进展

1、微波热解的基本原理及特点

微波加热作为新的热能技术，直接加热材料，材料内部可动粒子得以加速运动，相互之间碰撞及摩擦后物料内部产生高热效应。而在一般高温热解方式中，热量是从表面向内部传递，从而表面的温度大于内部的温度。而在微波热解中，温度梯度刚好相反，其热量产生于介质内部，然后向周围传导，表面温度低于中心温度。微波加热又称为“体加热”，使加热更快速、均匀，大大改善了加热质量。微观上，当微波作用到物质上时，介质材料中会形成偶极子，已有的偶极子会重新排列，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度振动。分子要随着不断变化的高频电磁场的方向重新排列，而分子具有一定热运动及分子之间存在相互干扰，从而发生摩擦。在这一微观过程中，微波能量转化为介质的热量，宏观的表现就是介质温度升高。

与传统加热方式相比，微波加热具有加热速度、均匀加热、节能高效、易于控制、能够选择性加热并且安全无害。

2、微波热解生物质

生物质能是人类赖以生存的重要能源，具有重要地位。对生物质进行热解制备得到合成气、生物质油等替代燃料，是当今一个研究热点。然而传统加热方式存在着环境污染、生物质能利用水平低等问题。因此，生物质的微波加热等新的加热方式得到了越来越多的关注和研究。目前，微波热解生物质主要集中在麦秸秆、玉米秸秆、废弃茶叶、松木块及油棕榈等生物质的应用。

Huang Y F等进行了稻壳微波热解的研究。结果表明，当微波功率500W时，固体产率出现减少，气体产物主要成分是H2、CO2、CO和CH4等可燃性气体，且产物中H2含量最高。王贤华等进行了锯末屑微波热解的研究，认为微波热解后的固体产率降低，气体产物中H2和NO含量更高，NO2和CH4含量较低。

Masakatsu Miura等使用微波热解炉系统热解木块和纤维素制取左旋葡萄糖，结果表明，在1500W微波功率下，纳米级的木块在12min左右完全热解，焦炭收率在20%，油收产率为30%。Dominguez A等考察不同温度下咖啡壳微波热解实验，微波加热促进了油的二次裂解，使得小分子产物增多，与常规热解相比，微波热解的气体产率明显增高。

陈明强等采用NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、NaCl、TiO2、H3PO4、Fe2(SO4)等无机添加剂进行了微波热解松木木屑，结果表明，以上几种添加剂都可明显提高固体产物产率，Na(OH)、Na2CO3、Na2SiO3等能够明显使得氢气产率升高。

Yu Fei等研究了玉米秸秆在微波环境下热解规律，结果表明，玉米秸秆热解速度随微波功率的增大而显著增强，以焦炭为添加剂，添加量为1%时，能够使得液体产物的产率提高，碱金氢氧化钠作为催化剂能够使气体产率增大。