热解的主要固体产物是生物炭，这是一种类似于木炭的稳定、富含碳的材料。根据原料的不同，这种固体也可以被称为焦炭、炭或生物煤，但其本质上是原始原料在热量驱散挥发性组分后留下的碳骨架。
热解本质上是一个热分离过程。固体产物生物炭并非事后才考虑的产物，而是三种不同产物——液体生物油和可燃合成气——之一，其产率取决于特定的工艺条件。
什么定义了固体产物？
热解是通过在几乎没有氧气的环境中加热有机材料（如木材、农业废弃物甚至塑料）来实现的。材料不会燃烧，而是热分解成其核心成分。
富碳残留物
此过程后留下的固体残渣中碳含量很高。大部分氢、氧和其他挥发性元素被驱散，形成液体和气体产物。
这留下了一种轻质、多孔的固体结构。其性质直接继承自其制造所用的原始材料。
澄清术语：生物炭与木炭与焦炭
固体产物的名称可能会令人困惑，因为它们经常互换使用。
- 生物炭和木炭：这些术语几乎是同义词。当原料是生物质（例如木材、玉米秸秆、粪肥）时，它们通常指固体产物。在农业和环境背景下，“生物炭”通常更受青睐。
- 焦炭：当原料是煤时，使用此术语。它是冶金学中的关键材料，尤其用于钢铁生产。
- 生物煤：这是生物炭的另一个术语，通常在主要用途是燃烧或作为固体燃料时使用。
固体产物在整个热解产出中的位置
固体产物只是拼图的一块。要理解生物炭，您必须将其置于与其他材料一起产生的背景下进行观察。
三大核心产品
热解将单一的输入材料分解成三个不同的输出流：
- 固体（生物炭/焦炭）：稳定、富含碳的固体。
- 液体（生物油/焦油）：复杂的冷凝蒸汽混合物，包括水、酸（如木醋）和焦油。这可以精炼成燃料或特种化学品。
- 气体（合成气）：不可冷凝气体的混合物，如氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳。这种气体是可燃的，通常用于提供热解过程本身所需的加热。
热分离过程
将其视为受控分离，而非破坏。热量打破原料中的化学键，组分重新组织成这三个不同的相。固体代表稳定、非挥发性的部分。
理解应用和权衡
固体产物的特定质量和产率并非偶然。它们是输入材料和所用工艺参数的直接结果，这决定了其最终应用。
原料的影响
您开始使用的材料从根本上塑造了最终产品。来自木材的生物炭将具有与来自污水污泥的生物炭不同的特性。初始的矿物质含量和物理结构会传递给最终的固体。
工艺条件决定产率
三种产品类型之间存在直接的权衡关系，主要由温度和加热速度控制。
- 慢速热解（较低温度）：此方法最大限度地提高了固体生物炭的产率。
- 快速热解（较高温度）：此方法优化以产生最高产率的液体生物油。
- 气化（极高温度）：此过程有利于合成气的生产。
固体热解产物的常见用途
生物炭和焦炭是跨多个行业使用的宝贵材料。
- 农业：作为土壤改良剂，生物炭能提高保水性、减少养分淋失并改善土壤结构。
- 能源：它可以压制成煤球并用作清洁燃烧的固体燃料。
- 工业：它可用作过滤吸附剂、制造中的成分（例如活性炭）以及冶金中的还原剂（焦炭）。
为您的目标做出正确的选择
控制热解过程可以帮助您针对最适合您目标产出。
- 如果您的主要重点是土壤改良或碳封存：您应该优先选择缓慢、低温的过程，以最大限度地提高固体生物炭的产率。
- 如果您的主要重点是生产液体燃料：您应该使用快速热解工艺，通过快速加热和冷却来最大限度地提高生物油的产率。
- 如果您的主要重点是现场能源生产：您应该利用气化过程来最大限度地提高可燃合成气的产量。
最终，理解热解的固体产物就是理解如何操纵一个过程，从原材料中创造出特定的、有价值的材料。
摘要表：
| 固体产物 | 常见原料 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 生物炭/木炭 | 生物质（木材、农业废弃物） | 土壤改良剂、燃料、过滤 |
| 焦炭 | 煤 | 钢铁生产、冶金 |
| 生物煤 | 生物质 | 固体燃料、能源生产 |
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