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生物质气化技术的研究分析 摘要：生物质能是满足当今世界能源需求的最具潜力的可再生能源。利用生物质气化技术能实现CO2的归零排放，节约常规能源，符合可持续发展的要求。本文介绍了生物质气化的原理与工艺和相关气化反应器，阐述了生物质气化特性的影响因素及评价指标，指出了生物质气化技术中需要解决的问题。 关键字：生物质气化；原理与工艺；气化炉；气化特性 A review of the research of biomass gasification technologies Abstract: Biomass energy is considered the renewable energy source with the highest potential to contribute to the energy needs of modern society for both the developed and developing economies worldwide . The use of biomass gasification can achieve zero emissions, saving of conventional energy, and meet the requirements of sustainable development. The paper reviews basic principle and technical process of biomass gasification and related equipment, expounds on the influencing factors of gasification performance and evaluating indicator. The problems that should be solved for biomass gasification technologies are directed. Key words: biomass gasification; basic principle and technical process; gasifier; characteristic of biomass gasification 0 引言 能源和环境问题已成为全球关注的焦点，随着能源消耗的迅速增长，化石燃料的大量使用带来了严重的环境污染和生态破坏，再加上常规能源如煤、石油、天然气等资源量的日益减少，开发洁净的可再生能源成为了可持续发展的迫切需要。与此同时，生物质能在可再生能源中，是地球上唯一能够储存和可运输的清洁能源，资源量大，分布广，开发潜力巨大。 生物质能要真正成为矿物燃料的替代能源，其关键是要将能量密度低的低品位的生物质能转变成高品位能源。如何有效地将生物质转化为洁净、高效的高品位能源，是该领域目前的主要研究课题。当前，生物质能转化技术主要包括生物质气化、液化、固化以及直接燃烧技术。生物质能气化技术就是其中重要的手段之一。 1 生物质气化的原理与工艺 生物质气化是指生物质原料(薪柴、锯末、麦秸、稻草等)压制成型或经简单的破碎加工处理后，在欠氧条件下，送入气化炉中进行气化裂解，得到可燃气体并进行净化处理而获得产品气的过程。其原理是在一定的热力学条件下，借助于部分空气(或氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化为小分子碳氢化合物，获得含CO、H2和CH4的混合气体。 气化技术是目前生物质能利用技术研究的热门方向。典型的气化工艺有以下3种：干馏工艺、快速热解工艺、气化工艺。其中前两种生物质气化工艺适用于木材或木屑的热解；后一种适用于农作物（如玉米、棉花等）秸秆的气化。 生物质气化技术的一般工艺过程如图1所示，其主要有四大组成系统，分别为进料系统、气化反应器（气化炉）、气化气体净化系统和气化气体处理系统（如发电系统）。进料系统包括生物质进料、空气进料、水蒸气进料及其控制。气化气体净化系统主要是除去产出气体中的固体颗粒、可冷凝物及焦油，常用设备有旋风分离器、水浴清洗器及生物质过滤器。后处理系统主要是气化气进一步转化利用的装置，诸如发电、制取液体燃料等装置。 图1 生物质气化工艺一般流程 2 气化反应器 气化炉是生物质气化系统中的核心设备，生物质在气化炉内进行气化反应，生成合成气。生物质气化炉可以分为固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉(EF)及等离子体气化炉(Plasma)等类型。 2.1 固定床气化炉 固定床气化炉中气化反应是在一个相对静止的物料床层中进行，即物料相对于气流来说，是处于静止状态。物料在炉内基本上是有层次的分为四个阶段，即干