CN114456820B - 一种生物质微波加热方法及生物质结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种生物质微波加热方法及生物质结构，方法包括以下步骤：S1、将第二生物质碳化，得到碳化产物；S2、将第一生物质压缩，得到紧致生物质；S3、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于微波加热腔内的紧致生物质内部的电场分布；S4、基于紧致生物质内部的电场分布，在紧致生物质内部的各个位置回填相应数量的碳化产物，得到复合生物质；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的碳化产物；S5、控制微波加热腔对复合生物质进行加热；其中，第二生物质和第一生物质是同类的生物质。通过本发明提供的方法，不仅能同时改善生物质微波加热均匀性和加热效率，还实现了对生物质热解产物的循环利用。

Description

一种生物质微波加热方法及生物质结构

技术领域

本申请涉及微波技术领域，特别是涉及一种生物质微波加热方法及生物质结构。

背景技术

据国际能源署2018年的市场预测，生物能源将成为2018—2023年可再生能源的最大增长，预计2023年生物能源将满足全球约3％的电力需求；同时，中国生物能源的发展前景十分乐观，预计将占全球生物能源的37％。生物质是一种低成本、易得、环保、分布广泛和可再生的碳源，可以通过热化学过程(如热解、气化、液化和高压超临界萃取)转化为燃料、化工原料以及高附加值材料。

生物质热解是指在无氧或缺氧的条件下，利用热能将生物质热解为液体生物油、可燃气体和固体生物炭的过程。与其他制备生物燃料技术相比，生物质热解为制备燃料和化工原料提供了一条经济有效的途径；同时，热解产物中的残碳也可以作为制备高附加值材料的良好碳源。此外，热解技术具有很高的灵活性，可处理森林残留物、食品垃圾、轮胎垃圾以及城市固体废物等多种废弃物。

传统的热解技术都是采用热传导、对流和辐射等由外向内的方式提供热源，加热效率并不高。经过长时间的探索，微波热解技术应运而生。微波热解与传统热解方式不同，微波是一种由内向外的体积式加热方式，能够深入生物质原料内部，具有易于控制反应条件、快速选择性加热、反应温度低及能源需求低的热点。与传统加热方式相比，微波加热热解可以提升热解产物的产量和质量，减少危险产物生成，并最大限度地减少污染物排放，使该技术更加环保。

生物质微波热解技术是基于生物质的介电特性来加热。微波作用于极性分子，使其以超高的频率转动，造成分子之间的剧烈碰撞、摩擦而产生热量从而加热生物质。但是当今在生物质热解技术中，生物质处于微波电场中被加热时，加热效率不高，还难以充分利用微波能量，使生物质的高价值循环利用受限。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提出了一种生物质微波加热方法及生物质结构，在微波热解生物质技术中，兼具加热均匀性和高加热效率的优点。

本发明的技术方案是：一种生物质微波加热方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将第二生物质碳化，得到碳化产物；

S2、将第一生物质压缩，得到紧致生物质；

S3、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质内部的电场分布；

S4、基于所述紧致生物质内部的电场分布，在所述紧致生物质内部的各个位置回填相应数量的所述碳化产物，得到复合生物质；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的所述碳化产物；

S5、控制所述微波加热腔对所述复合生物质进行加热；

其中，所述第二生物质和所述第一生物质是同类的生物质。

可选地，基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质内部的电场分布，包括：

获取为所述微波加热腔配置的电场强度；

基于所述微波加热腔的腔体体积，将所述微波加热腔划分为若干个体积单元；

确定所述电场强度在每个体积单元内的强度分布；

基于所述紧致生物质在所述微波加热腔中的位置，以及所述电场强度在每个体积单元内的强度分布，确定所述紧致生物质内部的电场分布。

可选地，基于所述紧致生物质内部的电场分布，在所述紧致生物质内部的各个位置回填相应数量的碳化产物，包括：

S101、根据所述紧致生物质内部的电场分布，将所述紧致生物质分成多个加热单元，并得到紧致生物质的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

S102、向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M克的所述碳化产物，其中，所述M≥0；

S103、向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M+N克的所述碳化产物，其中所述N>1。

可选地，将第一生物质压缩，得到紧致生物质，包括：

获取所述第一生物质的原始密度，并获取目标密度；

按照所述原始密度与所述目标密度之间的密度比，对所述第一生物质进行压缩。

可选地，将第一生物质压缩，得到紧致生物质，还包括：

获取所述第一生物质的原始损耗角正切，并获取目标损耗角正切；

按照所述原始损耗角正切与所述目标损耗角正切之间的损耗角正切比，对所述第一生物质进行压缩。

可选地，所述紧致生物质的形状为块状或圆柱状。

可选地，所述第一生物质和所述第二生物质包括秸秆、木屑、竹屑和烟叶中的任意一种。

相应的，本申请还提供了一种生物质结构，所述生物质结构由以上所述的生物质微波加热方法对生物质进行加热而制备得到的。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本发明提供的一种生物质微波加热方法，方法包括以下步骤：将生物质用微波或者其他方法进行碳化；对松散的生物质进行压缩以提高生物质对微波的吸收能力；基于微波加热腔内部的电场分布，在处于弱电场位置的生物质内添加碳化后的同样生物质从而增加弱电场位置的生物质对微波的吸收能力，改善微波的加热均匀性。添加碳化后的同样生物质目的是提高加热均匀性同时又不改变加热物的性质。具体地，S1、将第二生物质碳化，得到碳化产物；S2、将第一生物质压缩，得到紧致生物质；S3、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质内部的电场分布；S4、基于所述紧致生物质内部的电场分布，在所述紧致生物质内部的各个位置回填相应数量的所述碳化产物，得到复合生物质；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的所述碳化产物；S5、控制所述微波加热腔对所述复合生物质进行加热；其中，所述第二生物质和所述第一生物质是同类的生物质。

生物质微波热解需要依靠微波加热腔来完成，对于由于微波加热腔内部的电场分布不均匀和生物质吸波能力不均匀的问题，通过本发明提供的方法，有目的性和选择性的向待加热的紧致生物质内部回填碳化产物，利用生物质的碳化产物具有对微波能量的高损耗能力，例如，向电场较低的位置可选择地添加更多的碳化产物，向电场较高的领域可选择地不添加或少添加碳化产物，利用碳化产物对微波能量的高损耗能力，使得紧致生物质内部可以吸收更多的微波能力，微波能量被充分应用到紧致生物质的内部，从而提高了对生物质的加热效率；同时添加的碳化产物是同样的生物质热解后产生，有效提高了加热均匀性的同时又不改变加热物的性质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例示出的一种生物质微波加热方法的步骤流程图；

图2是本申请一实施例示出的木屑的温升图；

图3是本申请一实施例示出的压缩后的木屑图；

图4是本申请一实施例示出的压缩后的复合木屑图。

附图标记说明：

1、微波加热腔；2、第一生物质；3、紧致生物质；4、复合生物质。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

生物质处于微波电场中被加热时，加热效率不高主要有以下原因：

微波热解生物质技术中，一方面存在生物质密度低(热传导能力低)和自身对微波的损耗能力低(对微波能量的吸收较低)的问题，导致微波加热效率不高。现有技术人员提出了两种方式解决上述问题，一种是在生物质里加入吸波物质，微波首先用于加热吸波物质，然后将热量传递给生物质；第二种是在生物质里添加催化剂，催化剂本身具有一定的吸波能力，同时可以增强生物质转化到目标产物的转换效率。但是吸波物质与生物质之间的传热效率不高，提高微波加热效率微弱；并且加入的吸波物质或催化剂都会对产物造成一定的污染，使产物质量不高。因此，当今并未根本性解决微波热解生物质中加热效率低的问题。

再一方面，即使现有技术通过在生物质内部加入大量的吸波材料或催化剂，在一定程度上提高了微波加热效率，也依旧存在着微波加热不均匀的问题，生物质吸收微波能量过高过低均会影响热反应过程，导致生物质难以充分利用微波能量，也导致了生物质热效率不高。

有鉴于于此，本发明一种能同时改善生物质微波加热均匀性和加热效率的简单方法，不仅打破了现有技术中生物质微波热解技术的热效率不高的壁垒，而且工艺流程简单，耗材少，所需设备易购易得，可为生物质的循环利用作出积极贡献。

参照图1所示，示出了一种生物质微波加热方法的步骤流程图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

S1、将第二生物质碳化，得到碳化产物；

S2、将第一生物质2压缩，得到紧致生物质3；

S3、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质3内部的电场分布；

S4、基于所述紧致生物质3内部的电场分布，在所述紧致生物质3内部的各个位置回填相应数量的所述碳化产物，得到复合生物质4；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的所述碳化产物；

S5、控制所述微波加热腔对所述复合生物质4进行加热；

其中，所述第二生物质和所述第一生物质2是同类的生物质。

本发明将第二生物质用微波或其他方法进行碳化制备得到碳化产物，再将松散的第一生物质2进行压缩制备得到紧致生物质3以提高生物质对微波的吸收能力，再基于微波加热腔内部的电场分布，在处于弱电场位置的紧致生物质3内添加碳化后的同样的第二生物质，从而增加弱电场位置的生物质对微波的吸收能力，改善微波的加热均匀性。添加碳化后的同样生物质提高了加热均匀性同时又不改变加热物的性质。

具体地，由于在第二生物质热解过程中会留下大量的碳化产物，故可将现成的碳化产物回添到紧致生物质3中。其中第一生物质2和第二生物质均是采用相同的材料，第一和第二并不局限于生物质的选择，而是为了便于区分作为在生物质微波热解技术中热解相和提高其热解相的增强相，本发明的第二生物质作为碳化后提高生物质损耗能力的增强相，第一生物质2作为微波加热腔内的热解相。因此，任意生物质在热解过程中产生的碳粉均可适用于本发明，回填碳粉的方式，不仅实现了生物质热解效率的提高，还对生物质的热解产物进行循环利用且不对产产生二次污染，对我国可持续发展作出了积极贡献。

由于原始的生物质不定型，本发明将第一生物质2压缩，得到紧致生物质3。具体地，将第一生物质2压缩成块状，将空气挤走，使块状的紧致生物质3内部不含空气，解决了生物质内部饱含空气，而空气不吸收微波，导致生物质微波热解效率低的根本问题。

其中，微波加热腔1内部的电场分布可通过有限元算法(Finite Element Method，FEM)计算得到，通过微波加热腔1内部的电场分布，可以得知紧致生物质3内部的电场分布，紧致生物质3内部的电场分布将紧致生物质3内部的电场强度的强弱可视化，在紧致生物质3内部的电场强度高低不等的位置对应的回填碳粉，得到的复合生物质4即具有均匀吸收微波能量的能力和提高吸收微波能量的能力。

本发明基于FEM算法求解介质加载微波加热腔1的麦克斯韦方程组，并将得到的数值用图形的形式、色彩的差异来表征所计算的介质中的电场分布。在微波热解生物质技术中，基于FEM算法的计算机程序可以快速准确地计算出介质加载微波加热腔1的电场分布。

生物质碳化后的碳化产物是对微波能力具有高损耗能力的材料，通过在紧致生物质3内回填碳化产物，使微波能量最大限度地在紧致生物质3内部得到吸收。本发明设计出通过调整碳化产物的添加数量，实现生物质对微波能量的均匀吸收。应当理解的是，碳化产物的添加数量多，提高生物质对微波能量的吸收程度高，碳粉的添加数量少，提高生物质对微波能量的吸收程度低。

启动微波加热腔1对复合生物质4加热，有效改善生物质微波加热均匀性的问题。

微波加热腔1优先采用不锈钢材料制备而成，不锈钢腔体对微波损耗极小，腔体的两端几乎全部反射电磁波，将电磁波腔体内达成谐振，最大程度地降低了外部因素对电场分布的影响。

具体地，采用基于FEM算法的软件计算出微波加热腔1内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔1内部的紧致生物质3内部的电场分布，包括以下步骤：

获取为所述微波加热腔1配置的电场强度；

基于所述微波加热腔1的腔体体积，将所述微波加热腔1划分为若干个体积单元；

确定所述电场强度在每个体积单元内的强度分布；

基于所述紧致生物质3在所述微波加热腔1中的位置，以及所述电场强度在每个体积单元内的强度分布，确定所述紧致生物质3内部的电场分布。

微波加热腔1开设有微波馈口，设置于微波馈口处的磁控管天线发出微波能量通过微波馈口馈入微波加热腔1内，使微波在微波加热腔1内形成特定的电场分布。其中磁控管天线发出的微波能量大小由磁控管与其所连的高压电源决定，因此，通过预设输入的微波功率大小，从而获取到微波加热腔1内的电场强度。

本发明先输入微波加热腔1的腔体体积或长宽高，将微波加热腔1离散成若干个体积单元即有限元网格，形成有限元模型，再基于FEM算法计算出每个单元中的电场强度，得到微波加热腔1内部的电场分布，并以图形的形式、色彩的差异表征出来。

基于微波加热腔1内的电场分布及紧致生物质3在微波加热腔1中发生热解的位置，通过紧致生物质3加载微波加热腔1，已知紧致生物质3的相对介电常数、尺寸和损耗角正切等值，确定紧致生物质3内部的电场分布。当然地，不同生物质的介电特性不同，因此相对介电常数和损耗角正切等值不同，根据实际应用而输入。并且不同生物质的介电常数和损耗角正切的数值属于公知，或者通过公知的计算方法可以得出，其计算方法不在本发明讨论的范围内，因此不对此赘述。

更具体地，第一生物质2和第二生物质均可采用秸秆、木屑、竹屑和烟叶中的任意一种。

需要说明的是，本发明设计出通过调整碳粉的添加数量，实现生物质对微波能量的均匀吸收。其中碳粉的添加数量多，提高生物质对微波能量的吸收程度高，碳粉的添加数量少，提高生物质对微波能量的吸收程度低。因此在紧致生物质3内部的电场较低的区域添加更多的碳粉，在电场较高的区域不添加或添加较少的碳粉，具体添加方式为：

S101、根据所述紧致生物质3内部的电场分布，将所述紧致生物质3分成多个加热单元，并得到紧致生物质3的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

S102、向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M克的所述碳粉，其中，所述M≥0；

S103、向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M+N克的所述碳粉，其中所述N>1。

其中总计平均电场强度为紧致生物质3在所处电场中的整体电场强度的平均值，单元电场强度为加热单元在所处电场中的电场强度，单元电场强度大于总计平均电场强度的加热单元所处的区域电场强度较高，则添加M克的所述碳粉，单元电场强度小于所述总计平均电场强度的加热单元所处的区域电场强度较低，则添加M+N克的所述碳粉。总计平均电场强度和单元电场强度可直接通过基于FEM算法的软件得出，实现选择性向生物质内部不均匀地添加碳粉。基于本发明提供的技术构思，在生物质后处理过程中，可根据微波加热腔1的尺寸、微波的功率或所需热解温度和速度等因素，选择M值和N值，其中M和N为任意自然数。

在另外一个实施例中，本发明将将所述第一生物质2进行压缩，得到紧致生物质3。

其中，提供了以下压缩方式：

方式一：获取所述第一生物质2的原始密度，并获取目标密度；按照所述原始密度与所述目标密度之间的密度比，对所述第一生物质2进行压缩。

方式二：获取所述第一生物质2的原始损耗角正切，并获取目标损耗角正切；按照所述原始损耗角正切与所述目标损耗角正切之间的损耗角正切比，对所述第一生物质2进行压缩。

具体地，原始密度与所述目标密度之间的密度比为1:3-5；原始损耗角正切与所述目标损耗角正切之间的损耗角正切比为1:3-5。

微波加热是基于生物质的介电特性来加热的一种方式。损耗角正切表征了生物质在微波作用下损耗大小的物理量。

压缩方式可以选取方式一和方式二中的任意一种或者两种组合。

针对生物质密度低，对微波的损耗能力弱，本发明可通过大腔体压机或金刚石对顶砧将生物质压缩，提高了生物质的密度及损耗角正切，即提高了生物质的热传导能力和对微波的损耗能力，解决了导致热效率不高的根本性问题。

申请人相信，上述对本发明的技术内容的阐述已经清楚完整。基于相同的构思，还可以通过以下方法实现本发明所要解决的现有技术存在的问题。

在另外一个实施例中，一种生物质微波加热方法，包括以下步骤：

一、生物质预处理：准备相同的第一生物质和第二生物质；

二、将第二生物质碳化，得到碳化产物；

三、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述第一生物质内部的电场分布；

四、基于所述第一生物质内部的电场分布，在所述第一生物质内部的各个位置回填相应数量的所述碳化产物，得到复合生物质；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的所述碳化产物；

五、将所述复合生物质进行压缩，得到压缩后的复合生物质；

六、控制所述微波加热腔对所述压缩后的复合生物质进行加热。

本发明还提供了一种生物质结构，所述生物质结构由以上所述的生物质微波加热方法对生物质进行加热而制备得到的。本发明制备出的生物质结构可获得更加优越的热解效率。

在微波热解技术中，不限于第一生物质2，本发明同样适用于微波热解技术中待处理的热效率不高的样品。

以下通过示例对本发明做具体阐述。

需要说明的是，以下实施例中均采用不锈钢微波加热腔1，腔体尺寸400mm*360mm*290mm(D*W*H)，总输出功率为0.9Kw，第一生物质2尺寸为120mm*120mm*30mm(D*W*H)。

实施例1：

一种生物质微波加热方法，包括以下步骤：

S11、将木屑碳化，得到木屑碳粉；其中木屑的原始密度为200kg/m3，导热系数为0.05W/Mk，相对介电常数的实部为2，原始损耗角正切为0.1。

S12、将木屑通过大腔体压机压缩，得到紧致木屑；设置压缩的目标密度为700kg/m3，导热系数为0.38W/Mk，相对介电常数的实部为3.6，损耗角正切为0.3。

S13、已知微波加热腔1的材质、尺寸和总输出功率，基于FEM算法计算得到微波加热腔1内部的电场分布，通过紧致木屑加载于微波加热腔1的底部中央，输入步骤S12紧致木屑的参数，得到紧致木屑内部的电场分布。

S14、根据紧致木屑内部的电场分布，将紧致木屑成多个加热单元，并得到紧致木屑的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元不添加木屑碳粉；

向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加10克的木屑碳粉，得到复合木屑。

S15、启动微波加热腔1对复合木屑热解。

实施例2：

一种生物质微波加热方法，包括以下步骤：

S21、将秸秆碳化，得到秸秆碳粉；其中秸秆的原始密度为540kg/m3，导热系数为0.19W/Mk，相对介电常数的实部为2，原始损耗角正切为0.05。

S22、将秸秆通过大腔体压机压缩，得到紧致秸秆；设置压缩的目标密度为1120kg/m3，导热系数为0.39W/Mk，相对介电常数的实部为3.3，损耗角正切为0.2。

S23、已知微波加热腔1的材质、尺寸和总输出功率，基于FEM算法计算得到微波加热腔1内部的电场分布，通过紧致秸秆加载于微波加热腔1的底部中央，输入步骤S22紧致秸秆的参数，得到紧致秸秆内部的电场分布。

S24、根据紧致秸秆内部的电场分布，将紧致秸秆成多个加热单元，并得到紧致秸秆的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元不添加的秸秆碳粉；

向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加10克的秸秆碳粉，得到复合秸秆。

S25、启动微波加热腔1对复合秸秆热解。

实施例3：

与实施例1不同的是，设置步骤S12、将木屑通过大腔体压机压缩，得到紧致木屑；设置压缩的目标密度为800kg/m3，导热系数为0.45W/Mk，相对介电常数的实部为4.1，损耗角正切为0.4。

实施例4：

与实施例1不同的是，设置步骤S14、紧致木屑的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元回填10g的木屑碳粉；

向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元回填20克的木屑碳粉，得到复合木屑。

本发明下文以实施例1为例进行相应的测试。

分别控制微波加热腔1对实施例1中的木屑、紧致木屑和复合木屑进行加热为实验对象，分析其在相同的微波功率作用下相同时间的温升分布图。其中微波功率设置为900W，时间设置为2Min。

参照图2所示，图2示出了本发明的未作任何处理的木屑的温升图，可以看出其平均温度由20℃上升到196.14℃。

参照图3所示，图3为紧致木屑的温升图，可以看出其平均温度由20℃上升到241.49℃，温度的COV值为1.33144。

由图2和图3可知，压缩后的紧致木屑的平均温升比木屑的平均温升高了45℃左右。上述结果证明了将生物质进行压缩，当其密度和微波损耗能力提高后，可较高的提高生物质微波加热的效率。

参照图4所示，图4示出了本发明的复合木屑的温升图，可以看出其平均温度由20℃上升到255.59℃,温度的COV值为1.224。

由图3和图4可知，添加碳粉后温度的COV值低于未添加碳粉的情况，说明根据电场分布在不同的位置添加碳粉对温度均匀性起到改善作用。另外，平均温度也有大约14℃左右的提高，即微波加热效率在回填了碳粉之后加热效率有较明显的提高。

上述结果证明了通过本发明提供的生物质微波加热方法制备得到的生物质结构，应用到微博热解技术中，可以获得比传统生物质更好的加热均匀性能力和更高的加热效率。本发明提供的生物质微波加热方法，实现了改善生物质的微波加热均匀性和加热效率的同时，并且不会改变加热物的性质，还具有工艺流程简单，耗材少，所需设备易购易得的优点。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

以上对本申请所提供的一种生物质微波加热方法及生物质结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种生物质微波加热方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将第二生物质碳化，得到碳化产物；

S2、将第一生物质压缩，得到紧致生物质；

S3、基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质内部的电场分布；

S4、基于所述紧致生物质内部的电场分布，在所述紧致生物质内部的各个位置回填相应数量的所述碳化产物，得到复合生物质；其中，在具有不同电场的位置加入不同数量的所述碳化产物；

S5、控制所述微波加热腔对所述复合生物质进行加热；

其中，所述第二生物质和所述第一生物质是同类的生物质；

所述步骤S4包括：

S101、根据所述紧致生物质内部的电场分布，将所述紧致生物质分成多个加热单元，并得到紧致生物质的总计平均电场强度和每个加热单元的单元电场强度；

S102、向所述单元电场强度大于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M克的所述碳化产物，其中，所述M≥0；

S103、向所述单元电场强度小于所述总计平均电场强度的所述加热单元添加M+N克的所述碳化产物，其中所述N>1。

2.根据权利要求1所述的一种生物质微波加热方法，其特征在于，基于微波加热腔内部的电场分布，确定位于所述微波加热腔内的所述紧致生物质内部的电场分布，包括：

获取为所述微波加热腔配置的电场强度；

基于所述微波加热腔的腔体体积，将所述微波加热腔划分为若干个体积单元；

确定所述电场强度在每个体积单元内的强度分布；

基于所述紧致生物质在所述微波加热腔中的位置，以及所述电场强度在每个体积单元内的强度分布，确定所述紧致生物质内部的电场分布。

3.根据权利要求1所述的一种生物质微波加热方法，其特征在于，将第一生物质压缩，得到紧致生物质，包括：

获取所述第一生物质的原始密度，并获取目标密度；

按照所述原始密度与所述目标密度之间的密度比，对所述第一生物质进行压缩。

4.根据权利要求1所述的一种生物质微波加热方法，其特征在于，将第一生物质压缩，得到紧致生物质，还包括：

获取所述第一生物质的原始损耗角正切，并获取目标损耗角正切；

按照所述原始损耗角正切与所述目标损耗角正切之间的损耗角正切比，对所述第一生物质进行压缩。

5.根据权利要求1所述的一种生物质微波加热方法，其特征在于，所述紧致生物质的形状为块状。

6.根据权利要求1所述的一种生物质微波加热方法，其特征在于，所述第一生物质和所述第二生物质均包括秸秆、木屑和竹屑中的任意一种。

7.一种生物质结构，其特征在于，所述生物质结构由权利要求1-6任一项所述的生物质微波加热方法对生物质进行加热而制备得到的。

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