主题：【原创】生物质 十二 燃烧 -- 橡树村

利用生物质的能量，一个让人头疼的问题，就是生物质普遍含水量比较高。前面讲过的诸多方法，为了避免加热水蒸发水造成的能量损失，以及原料水含量过高对工艺本身带来的影响，就需要把生物质尽可能的干燥，然后使用。但是生物质干燥本身就很消耗能量。用太阳晾干当然是最省能源的方法，但是大规模处理，这个方法也很麻烦，在很多地方也不实际。

所以就需要有不需要除水就直接利用生物质的方法。制造沼气算是一种，以后会介绍。这里面介绍的，是把生物质在高温高压的水里面进行分解。这种方法也分成三种，产物以气体为主呢，叫做水热气化，产物以液体为主呢，叫做水热液化，产物以固体为主的，叫做水热碳化。具体只是一些工艺条件的不同，这里一起介绍了。

水在高温高压的状态下，比如300度，100个大气压，活性就比较高了。达到超过373度，221个大气压的临界点，进入超临界状态，水的活性就更高了。超临界状态，以及接近临界状态的水，通称叫做水热状态的水。水热状态的水活性高，可以把生物质迅速水解，当然，温度足够高了，生物制本身也有热分解反应。

如果使用镍/碳催化剂或者碳酸钠等，气体就成了为反应的主要成分，这个过程就是水热气化。生成的气体大部分溶解在水里面，冷却以后很容易与水分离，所以工艺就比较方便。在水热条件下，纤维素很容易被水解，从而抑制木炭生成。与快速热分解比较，节省了原料脱水的过程，与甲烷发酵比较，甲烷发酵两周才能分解的量，水热气化一分钟就可以分解好，并且没有发酵残渣。不过水热气化目前基本上都在实验阶段，还没有大规模的工业装置。因为是在高温高压的条件，所以这个装置比较昂贵，也许要复杂的热回收系统，因此真正工业化还有待进一步的技术进步。另外能量效率优势并不很大。毕竟加热水是最耗能的事情。估计水热气化冷气效率可以达到65%。

水热气化得到的气体主要是氢气，甲烷，二氧化碳，不含焦油，利用方便，除掉二氧化碳以后，发热量可以达到20MJ/cum，作为锅炉燃气足够了。得到的气体也有可能用于化学合成，因为本身是高压气体，可以为高压合成提供不少方便，不过目前还没有这方面的研究。

以生产油为目的，就叫水热液化。使用的催化剂包括碱，镍。水热液化还有很多的名字，比如直接液化，高压液化，油化等等，要是以生产溶解在水相的有机物为主，也叫水热萃取。这方面的研究也是在中式水平，没有工业化。液化的产物实际上还是气液固的混合物，油可以占到50%，固体气体各15%，另外有20%溶解在水里面的有机物。

水热液化的能量效率大约有70%。对于含水量高的物质，这个效率是很好的了。比如蒸发一公斤25度的水，需要2.57MJ的能量，而把这一公斤水加热到300度，压缩到100个大气压，消耗的能量是1.24MJ，节约了不少呢。

水热方法得到的固体比较容易制成浆状物，可以用于管道输送，然后去进行甲烷发酵或者水热气化等。