木屑水热处理对其成型燃料储藏中醛类生成行为的控制机制

The sawdust of Cunninghamia lanceolata will be treated in the hydrothermal process. After then, it will be compressed into pellets. Therefore, the structural characteristics of pellets and composition of aldehyde precursors (unsaturated fatty acids and resin acids) in pellets could be effected by the hydrothermal process, resulting in the control of pollution of aldehydes production from pellets during storage. In this study, firstly, the effects of hydrothermal process on the the structural characteristics of pellets and composition of aldehyde precursors (unsaturated fatty acids and resin acids) in pellets will be carried out. Based on the hydrothermal process research, the effects of parameters during storage on the production of aldehedes from pellets will be investigated. Combining with the trend of structural characteristics of pellets during storage, the kinetics of aldehedes formation will be established. Meanwhile, the conversions of aldehyde precursors in pellets during storage will be studied. Furthermore, the changes of main aldehyde precursors in each layer of pellet will be identied. Finally, the mechanism on the coupling of hydrothermal process and pelletization to control the production of aldehedes during pellets’ storage will be formed. It can be achieved that the production of aldehedes will be controlled during pellets storage by hydrothermal process with the enhanced qualties of pellets. In a word, this study will provide the environmental information and theory basis for the development of green pelletization technology of biomass with higher efficiency.

水热法处理杉木木屑，并将其制备成型燃料，目的是通过水热过程影响木屑成型燃料的结构性质和其中醛类前驱物（不饱和脂肪酸和树脂酸）的成分，达到控制木屑成型燃料储藏中醛类污染物生成的目的。本项目拟首先考察水热法对成型燃料结构性质和其中醛类前驱物成分的影响规律。在此基础上，控制储藏过程反应器的环境因素，考察基于水热法影响的成型燃料储藏中醛类的生成规律，并结合储藏中成型燃料结构性质的变化趋势，建立醛类生成的动力学模型。同时，通过追踪成型燃料储藏中醛类前驱物的演变行为，并分析主要醛类前驱物在成型燃料各层面的变化规律，最终构建水热法处理杉木木屑对其成型燃料储藏中醛类生成的控制机制。本项目的实施将有利于在改善成型燃料品质的同时，解决控制储藏中醛类污染物排放的机理问题，以期为生物质高效绿色成型工艺的革新提供准确的环境学信息和理论依据。

水热法处理杉木木屑，并将其制备成型燃料，改善成型燃料品质，其中储运中成型燃料品质变化和醛酮污染物生成是影响该技术经济性和安全性的重要要素之一。基于此，本项目主要针对醛酮污染物前驱物在水热处理及储藏过程中的演变规律，结合成型燃料结构性质的变化规律，采用理论分析与实验研究相结合的方法，研究醛酮污染物生成行为的控制机制，主要包括：（1）开展了杉木屑水热处理耦合成型燃料制备研究，并与低氧烘焙处理过程相比对，明晰了杉木屑经水热处理后结构和成分组成的变化规律，揭示了纤维素和半纤维素在水热处理过程中的变化、分解规律。（2）开展了热化学处理生物质的成型行为和成型燃料品质研究，完成了对成型颗粒吸水性、强度、燃烧等性质的检测，考察了热化学处理及混配对成型颗粒品质的影响。采用KAS和Coats-Redfern热动力学公式，实现了对成型燃料热解行为的动力学分析。构建了样品色差与其关键品质的高度关联模型，从而为生物质成分及品质的辨别提供更加直观便捷的途径。（3）考察了成型燃料在储藏过程中醛酮类物质前驱物的总量及主要前驱物含量变化规律，明晰了储藏条件和成型燃料结构性质对醛酮类前驱物成分和含量变化的影响规律，剖析了成型燃料结构和成分组成的变化与不饱和脂肪酸氧化之间的相互作用，揭示了甘油酸酯对脂肪酸成分和含量影响规律。（4）利用搭建的储藏反应器，考察了热化学处理温度、储藏温度和储藏相对湿度对成型燃料储藏中主要品质和醛酮污染物生成行为的影响规律，揭示了成型燃料结构性质与醛酮污染物生成行为的关联，与低氧烘焙杉木屑储藏中的低醛酮污染物释放相比，水热处理杉木屑制备的成型燃料在储藏中释放更多的醛酮污染物。本项目揭示了水热处理对杉木屑中的甘油酸酯及不饱和脂肪酸含量的关系，以及在水热处理过程中生成和累积的甘油、糖类和木质素等成分通过对不饱和脂肪酸自氧化过程的影响，进而影响成型燃料储藏过程中醛酮类物质的生成和释放行为。