1. IntroductionBiomass thermal conv

1. Introduction
Biomass thermal conversion processes produce heat, electricity, and fuels. Fast pyrolysis is a promising process for the production of renewable bio-oils and chemicals [1]. Bio-oil is a complex mixture of anhydrous sugars, furan derivatives, oxygenated aromatics, and low molecular weight products [2] and [3]. Furthermore, the biomass integrated gasification/combined cycle system is amongst the most promising modern technologies, because of its higher energy efficiency compared to direct combustion [4]. One of the major issues in biomass gasification is to deal with tar formed during the process. Similar to bio-oil, tar is also a complex mixture of condensable hydrocarbons, which includes several oxygen-containing hydrocarbons, along with phenolic and multiple ring aromatic compounds. Tar produced from gasification process mainly contains compounds without oxygen (tertiary tar), as opposite to pyrolysis [5]. The composition of tar and bio-oil is a key factor in assessing pyrolysis and gasification processes. Indeed, it involves hundreds of organic compounds, and it depends on feedstock types, reactor temperature, residence time, and catalytic effects associated to ash. The approximation of tar as a narrow range of components leads to inaccurate predictions of dew point temperature and gasification efficiency. Aiming at improving the understanding of pyrolytic behavior of biomass, Shen et al. [6] recently reviewed biomass fast pyrolysis discussing the yields of liquid and gas products, focusing on the primary and secondary formation pathways of oxygenated compounds. Despite the outstanding importance of developing a reliable reaction model for the design and optimization of biomass pyrolysis and gasification, many difficulties lie behind its formulation. As already emphasized by Carstensen and Dean [7], the complexity and varieties of components found in biomass, together with involved reactions, are the main reasons of these difficulties. Even if the major components of biomass are only three macromolecules such as cellulose, hemicellulose and lignin, their relative compositions vary significantly [8], and only cellulose structure is well defined. A further difficulty in developing a detailed kinetic mechanism for biomass pyrolysis is that reactions proceed simultaneously in the condensed and gas phase, therefore their relative role is not well defined.

The kinetic modeling of pyrolysis, gasification, and combustion of biomasses is a very complex multi-component, multi-phase, and multi-scale problem. The strong interactions between chemical kinetics, heat and mass transfer processes involved in the thermal degradation of biomasses make the mathematical modeling difficult. These models require at least the following four features:

•
Characterization of the biomass in terms of reference components;
•
Kinetics of devolatilization of reference species in the solid/metaplastic phase;
•
Kinetics of the gas-solid gasification and combustion of residual char;
•
Secondary gas-phase reactions of gas and tar species released during devolatilization.
While biomass characterization, together with the corresponding multistep kinetic models of cellulose, hemicellulose, lignins, and extractives has been recently reviewed [8], secondary gas phase reactions of gas and tar released species are discussed in a greater detail in this work. Thus, Section 2 briefly summarizes the characterization method, along with the multistep kinetic scheme of biomass devolatilization. Section 3 analyzes and discusses the secondary reactions of gas and tar species released during biomass pyrolysis. Lastly, comparisons with experimental data highlight the advantages and reliability, as well as the limitations, of the overall kinetic model of pyrolysis, gasification, and combustion of biomasses

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำBiomass thermal conversion processes produce heat, electricity, and fuels. Fast pyrolysis is a promising process for the production of renewable bio-oils and chemicals [1]. Bio-oil is a complex mixture of anhydrous sugars, furan derivatives, oxygenated aromatics, and low molecular weight products [2] and [3]. Furthermore, the biomass integrated gasification/combined cycle system is amongst the most promising modern technologies, because of its higher energy efficiency compared to direct combustion [4]. One of the major issues in biomass gasification is to deal with tar formed during the process. Similar to bio-oil, tar is also a complex mixture of condensable hydrocarbons, which includes several oxygen-containing hydrocarbons, along with phenolic and multiple ring aromatic compounds. Tar produced from gasification process mainly contains compounds without oxygen (tertiary tar), as opposite to pyrolysis [5]. The composition of tar and bio-oil is a key factor in assessing pyrolysis and gasification processes. Indeed, it involves hundreds of organic compounds, and it depends on feedstock types, reactor temperature, residence time, and catalytic effects associated to ash. The approximation of tar as a narrow range of components leads to inaccurate predictions of dew point temperature and gasification efficiency. Aiming at improving the understanding of pyrolytic behavior of biomass, Shen et al. [6] recently reviewed biomass fast pyrolysis discussing the yields of liquid and gas products, focusing on the primary and secondary formation pathways of oxygenated compounds. Despite the outstanding importance of developing a reliable reaction model for the design and optimization of biomass pyrolysis and gasification, many difficulties lie behind its formulation. As already emphasized by Carstensen and Dean [7], the complexity and varieties of components found in biomass, together with involved reactions, are the main reasons of these difficulties. Even if the major components of biomass are only three macromolecules such as cellulose, hemicellulose and lignin, their relative compositions vary significantly [8], and only cellulose structure is well defined. A further difficulty in developing a detailed kinetic mechanism for biomass pyrolysis is that reactions proceed simultaneously in the condensed and gas phase, therefore their relative role is not well defined.โมเดล kinetic แปรสภาพเป็นแก๊ส และการเผาไหม้ของ biomasses เป็นปัญหาหลายส่วนประกอบ มัลติเฟส และหลายระดับซับซ้อนมาก การโต้ตอบที่แข็งแกร่งระหว่างจลนพลศาสตร์เคมี ความร้อน และกระบวนการถ่ายโอนมวลในการสลายความร้อนของ biomasses ทำให้การสร้างโมเดลทางคณิตศาสตร์ยาก รุ่นนี้ใช้น้อยสี่คุณสมบัติต่อไปนี้:•จำแนกลักษณะของชีวมวลในแง่ของการอ้างอิงคอมโพเนนต์•จลนพลศาสตร์ของ devolatilization เรทพันธุ์ในเฟสของแข็ง metaplastic•จลนพลศาสตร์ของแก๊สแข็งแปรสภาพเป็นแก๊สและเผาไหม้ของถ่านเหลือ•ปฏิกิริยารองแก๊สเฟสของสายพันธุ์ที่เผยแพร่ระหว่าง devolatilization แก๊สและทาร์ในขณะที่ชีวมวลสมบัติ ร่วมกับรุ่น multistep เคลื่อนไหวสอดคล้องกันของเซลลูโลส hemicellulose, lignins และ extractives ได้ทานเร็ว ๆ นี้ [8] ปฏิกิริยาระยะก๊าซรองพันธุ์ก๊าซและน้ำมันดินออกมากล่าวถึงในรายละเอียดมากกว่าในงานนี้ ดังนั้น ส่วนที่ 2 สรุปวิธีการจำแนกลักษณะ พร้อมแบบ kinetic multistep ของชีวมวล devolatilization สั้น ๆ ส่วนที่ 3 วิเคราะห์ และอธิบายเกี่ยวกับปฏิกิริยาของก๊าซและน้ำมันดินออกระหว่างชีวภาพชีวมวลพันธุ์รอง สุดท้าย เปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองเน้นประโยชน์ และความน่าเชื่อถือ ตลอดจนข้อ จำกัด รูปแบบเคลื่อนไหวโดยรวม แปรสภาพเป็นแก๊ส และการเผาไหม้ของ biomasses

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำ
ชีวมวลกระบวนการแปลงความร้อนผลิตความร้อนไฟฟ้าและเชื้อเพลิง ไพโรไลซิรวดเร็วเป็นกระบวนการที่มีแนวโน้มในการผลิตพลังงานทดแทนไบโอน้ำมันและสารเคมี [1] Bio-น้ำมันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของน้ำตาลปราศจากอนุพันธ์ furan อะโรเมติกออกซิเจนและต่ำผลิตภัณฑ์น้ำหนักโมเลกุล [2] และ [3] นอกจากนี้ชีวมวลก๊าซแบบบูรณาการ / รวมระบบวงจรเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่มีแนวโน้มมากที่สุดเพราะประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับการเผาไหม้โดยตรง [4] หนึ่งในประเด็นสำคัญในการผลิตก๊าซชีวมวลคือการจัดการกับน้ำมันดินเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ คล้ายกับน้ำมันชีวภาพน้ำมันดินยังเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอนควบแน่นซึ่งรวมถึงหลายไฮโดรคาร์บอนออกซิเจนที่มีพร้อมกับฟีนอลและสารประกอบอะโรมาติกแหวนหลาย กลาสีเรือที่ผลิตจากกระบวนการก๊าซส่วนใหญ่มีสารโดยไม่ใช้ออกซิเจน (tar ระดับอุดมศึกษา) เช่นตรงข้ามกับไพโรไลซิ [5] องค์ประกอบของน้ำมันดินและน้ำมันชีวภาพเป็นปัจจัยสำคัญในการประเมินและไพโรไลซิก๊าซกระบวนการ อันที่จริงมันเกี่ยวข้องกับหลายร้อยของสารอินทรีย์และมันขึ้นอยู่กับประเภทวัตถุดิบอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เวลาที่อยู่อาศัยและผลกระทบที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับเถ้า ประมาณจากน้ำมันดินเป็นช่วงแคบ ๆ ของส่วนประกอบที่นำไปสู่การคาดการณ์ที่ไม่ถูกต้องของอุณหภูมิจุดน้ำค้างและประสิทธิภาพการผลิตก๊าซ เล็งไปที่การปรับปรุงความเข้าใจของพฤติกรรม pyrolytic ชีวมวล, Shen et al, [6] เมื่อเร็ว ๆ นี้ชีวมวลไพโรไลซิรวดเร็วถกอัตราผลตอบแทนของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวและก๊าซโดยมุ่งเน้นที่หลักและรองที่สูตรการก่อตัวของสารอ๊อกซิเจน แม้จะมีความสำคัญโดดเด่นในการพัฒนารูปแบบการเกิดปฏิกิริยาที่เชื่อถือได้สำหรับการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของการไพโรไลซิชีวมวลและก๊าซ, ความยากลำบากมากอยู่เบื้องหลังการกำหนดของมัน เน้นแล้วโดย Carstensen และคณบดี [7] ความซับซ้อนและความหลากหลายของชิ้นส่วนที่พบในชีวมวลร่วมกับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการเป็นสาเหตุหลักของปัญหาเหล่านี้ แม้ว่าส่วนประกอบที่สำคัญของชีวมวลที่มีเพียงสามโมเลกุลเช่นเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสและลิกนินองค์ประกอบญาติของพวกเขาแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ [8] และมีเพียงโครงสร้างเซลลูโลสถูกกำหนดไว้อย่างดี ความยากลำบากต่อไปในการพัฒนากลไกการเคลื่อนไหวรายละเอียดสำหรับชีวมวลไพโรไลซิคือปฏิกิริยาดำเนินการพร้อมกันในขั้นตอนการควบแน่นและก๊าซดังนั้นบทบาทญาติของพวกเขาจะไม่ได้กำหนดไว้อย่างดี.

แบบจำลองการเคลื่อนไหวของไพโรไลซิก๊าซและการเผาไหม้ของสารชีวมวลเป็นหลายที่ซับซ้อนมาก -component หลายขั้นตอนและหลายระดับปัญหา ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างจลนพลศาสตร์เคมีความร้อนและกระบวนการถ่ายโอนมวลที่เกี่ยวข้องในการสลายตัวของสารชีวมวลทำให้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ยากลำบาก รูปแบบเหล่านี้ต้องมีอย่างน้อยดังต่อไปนี้สี่คุณสมบัติ:

•
สมบัติของชีวมวลในแง่ของส่วนประกอบอ้างอิง;
•
จลนศาสตร์ของ devolatilization ของสายพันธุ์อ้างอิงในเฟสของแข็ง / metaplastic;
•
จลนศาสตร์ของก๊าซก๊าซของแข็งและการเผาไหม้ของถ่านที่เหลือ;
•
รองปฏิกิริยาก๊าซเฟสของก๊าซและน้ำมันดินชนิดการปล่อยตัวในช่วง devolatilization.
ในขณะที่ชีวมวลลักษณะพร้อมใช้แบบจำลองการเคลื่อนไหว multistep เซลลูโลสเฮมิเซลลูโลส, lignins และสารแทรกได้รับการตรวจสอบเมื่อเร็ว ๆ นี้ [8] ปฏิกิริยาก๊าซรองของก๊าซและน้ำมันดิน สายพันธุ์ที่ได้รับการปล่อยตัวที่จะกล่าวถึงในรายละเอียดมากขึ้นในงานนี้ ดังนั้นส่วนที่ 2 สรุปสั้น ๆ วิธีการลักษณะพร้อมกับรูปแบบการเคลื่อนไหว multistep ชีวมวล devolatilization ส่วนที่ 3 การวิเคราะห์และอธิบายถึงปฏิกิริยาที่สองของก๊าซและน้ำมันดินชนิดการปล่อยตัวในช่วงไพโรไลซิชีวมวล สุดท้ายเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองที่เน้นข้อได้เปรียบและความน่าเชื่อถือเช่นเดียวกับข้อ จำกัด ของรูปแบบการเคลื่อนไหวโดยรวมของไพโรไลซิก๊าซและการเผาไหม้ของสารชีวมวล

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . แนะนำกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลความร้อนแปลง ความร้อน ไฟฟ้า และ กระบวนการไพโรไลซิสแบบเร็วเป็นสัญญาสำหรับการผลิตน้ำมันชีวภาพทดแทนสารเคมี [ 1 ] น้ำมันไบโอเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของน้ำตาล รัส furan อนุพันธ์ออกซิเจน 1 โมเลกุล และต่ำผลิตภัณฑ์ [ 2 ] และ [ 3 ] นอกจากนี้ ข้าวสุก บูรณาการระบบ / วงจรรวมอยู่ในหมู่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่ทันสมัย เทคโนโลยี เนื่องจากพลังงานที่สูงขึ้นของประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับการเผาไหม้โดยตรง [ 4 ] หนึ่งในประเด็นหลักในข้าวสุกคือการจัดการกับน้ำมันดินที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ คล้ายกับน้ำมันไบโอ , tar ยังเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของย่อไฮโดรคาร์บอน ซึ่งประกอบด้วยหลาย oxygen-containing ไฮโดรคาร์บอนพร้อมด้วยฟีโนลิก และหลายวงอะโรมาติกสาร น้ำมันดินที่ได้จากกระบวนการผลิตก๊าซ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบที่ไม่มีออกซิเจน ( Tertiary TAR ) , ตรงข้ามกับไพโรไลซิส [ 5 ] องค์ประกอบของน้ำมันทาร์ และไบโอเป็นปัจจัยสำคัญในการประเมินกระบวนการไพโรไลซิสและก๊าซ . แน่นอนมันเกี่ยวข้องกับหลายร้อยของสารอินทรีย์ และมันขึ้นอยู่กับชนิด สารตั้งต้น อุณหภูมิ , ระยะเวลาที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และผลการเกี่ยวข้องกับแอช การประมาณของน้ำมันดินเป็นส่วนประกอบไม่ถูกต้องช่วงแคบ นำไปสู่การคาดการณ์ของอุณหภูมิจุดน้ำค้าง และประสิทธิภาพการผลิตก๊าซ . เป้าหมายในการปรับปรุงความเข้าใจพฤติกรรมของไพโรไลติกมวลชีวภาพของ Shen et al . [ 6 ] เพิ่งดูชีวมวลไพโรไลซิสแบบเร็วคุยเรื่องผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวและก๊าซ เน้นการประถมศึกษาและมัธยมศึกษาการสร้างทางเดินของออกซิเจนในสารประกอบ แม้จะมีความโดดเด่นของการพัฒนารูปแบบปฏิกิริยาที่เชื่อถือได้สำหรับการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของไพโรไลซิสของชีวมวลและก๊าซ , ปัญหาที่อยู่เบื้องหลังของการกำหนด เป็นที่เรียบร้อยแล้วโดยเน้น คาร์ ตนเซ่นและดีน [ 7 ] , ความซับซ้อนและความหลากหลายขององค์ประกอบที่พบในชีวมวลร่วมกับเกี่ยวข้องปฏิกิริยา คือสาเหตุหลักของปัญหานี้ แม้ว่าองค์ประกอบหลักของระบบมี 3 โมเลกุล เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินของญาติองค์ประกอบแตกต่างกันอย่างมาก [ 8 ] และโครงสร้างของเซลลูโลสเท่านั้นที่กำหนดไว้อย่างดี นอกจากนี้ปัญหาในการพัฒนากลไกจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาไพโรไลซิสชีวมวลที่ดำเนินการพร้อมกันในแบบและระยะก๊าซ ดังนั้นบทบาทของญาติของพวกเขาไม่ได้เป็นอย่างดีแบบจำลองจลศาสตร์ของไพโรไลซิสก๊าซ , และการเผาไหม้ BIOMASSES เป็นโดยมาก multi-phase ซับซ้อนและปัญหาหลายมาตราส่วน . ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างจลนศาสตร์เคมี , การถ่ายเทความร้อนและมวล กระบวนการที่เกี่ยวข้องในการสลายตัวทางความร้อนของ BIOMASSES สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ยาก รุ่นนี้ต้องมีอย่างน้อยสี่ต่อไปนี้คุณสมบัติ :-คุณสมบัติของชีวมวลในแง่ของการอ้างอิง-จลนพลศาสตร์ของ devolatilization ของสายพันธุ์อ้างอิงในเฟส metaplastic แข็ง / ;-จลนพลศาสตร์ของการผลิตก๊าซก๊าซและของแข็งและการเผาไหม้ของถ่านที่เหลือ ;-รองแก๊สปฏิกิริยาของก๊าซและน้ำมันดินชนิดที่ปล่อยออกมาในช่วง devolatilization .ในขณะที่ชีวมวลลักษณะร่วมกันที่สอดคล้องกับ multistep Kinetic รุ่นของเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และ extractives เพิ่งดู [ 8 ] , มัธยมศึกษาระยะก๊าซปฏิกิริยาของก๊าซและน้ำมันดินออกชนิดจะกล่าวถึงในรายละเอียดมากขึ้นในงานนี้ ดังนั้น ส่วนที่ 2 สรุปสั้น ๆลักษณะ วิธีการ พร้อมกับรูปแบบการเคลื่อนไหว multistep มวลชีวภาพของ devolatilization . ตอนที่ 3 วิเคราะห์และอธิบายถึงปฏิกิริยาของก๊าซและน้ำมันดินชนิดทุติยภูมิ เผยแพร่ในระหว่าง ชีวมวล ไพโรไลซีส และเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองที่เน้นข้อดี และความน่าเชื่อถือ ตลอดจนข้อจำกัดของแบบจำลองโดยไพโรไลซิสก๊าซ , และการเผาไหม้ของ BIOMASSES ,