生物质组分热解气化特性研究现状
生物质组分热解气化特性研究现状
摘要：为了提升生物质气化气热值，减少焦油产率，越来越多的研究者开始试图从生物质组分的角度对热解气化特性进行探索.概述了碱金属、温度、压力、升温速率在热解气化过程中对生物质组分造成的影响，以及纤维素、半纤维素、木质素、萃取物和组分间相互作用对生物质热解气化过程造成的影响.提出了在二组分相互作用研究的基础上，应继续开展三组分相互作用的实验研究，以及生物质模化物和生物质原料化学结构差异对生物质原料热解气化特性的影响.此外，提出了采用单变量对照实验方法研究单变量的作用大小.
关键词：三组分；萃取物；相互作用
中图分类号： TK 6 文献标志码： A
Abstract： In order to improve the heating value of the
gaseous product and decrease the yield of tar from the
pyrolysis and gasification of biomass，the pyrolysis and
gasification characteristics of biomass components are
investigated widely.The effects of the alkali，temperature，pressure，and heating rate on the pyrolysis and gasification are
summarized.The effects of cellulose，hemicellulose，lignin and the interactions between them on the gasification and pyrolysis
are also discussed.Besides those，the effects of the interactions
among three components，the difference among the biomass
model compounds，and the chemical structure of the biomass
on the gasification characteristics require some further
investigations on the foundation of the two components
experiments.At last，the single variable controlled experiments
are proposed to study the effect of the single factor.
Key words： three component； extract； interaction
生物质气化和热解是将生物质能源转换为高品位气体燃料时使用的一种有效利用生物质能源的方式之一[1].但其也存在着诸多问题，以生物质气化为例，主要有气化气低热值以及焦油等问题.气化气热值过低导致气化气成本上升，阻碍了气化技术的推广.提高热值的传统方法包括提高气化温度和当量比（ER）、加入催化剂、改变物料特性[2].焦油对气化过程以及相关的设备和实验人员造成很大危害.去除焦油的传统方法包括催化裂解、烘培、低温慢速热解处理等.催化裂解主要是在气化过程中加入镍基催化剂、白云石等，催化剂抑制焦油生成或使已生成的焦油再分解[3].此外，提高温度、改变ER也可促进焦油的分解.
近年来越来越多的研究者试图从生物质原料角度找出提高气化气热值和去除焦油的方法，主要是从纤维素、半纤维素和木质素的角度去探索思考，包括各种因素对生物质组分的影响和组分对生物质热解气化特性的影响.本文将对这一领域的研究进展作一综述，指出现有研究中存在的一些问题，并提出改进建议.
1 影响生物质三组分热解气化的因素1.1 无机物
无机物主要包括碱金属、碱土金属和过渡金属等.通常情况下，加入碱金属能促进轻质气体和焦炭产生，并促进焦油分解，减少焦油含量，但是不同的金属离子表现出的催化作用不同.K+、Na+、Ca+、Mg2+对纤维素和半纤维素热解的催化作用较相似.K+的催化作用最强，可促进轻质气体和焦炭的形成[4-5]；Ca2+和Mg2+对焦炭的生成影响较大，但 Ca2+、Mg2+对气体产量影响不大[6].而钾盐的加入量较大时，会阻碍挥发分的析出，对生物质热解有一定的阻碍作用[7].武宏香等[8]认为碱金属能降低纤维素的活化能，降低气体中CO、C2H4、C2H6含量，提高CO2和CH4含量，CH3COOK、CH3COONa的催化能力大于KCI、NaCI，KCI、NaCI阻碍了H2的生成，而CH3COOK、CH3COONa促进了H2的生成.对木质素的研究发现：低温时碱金属盐对木质素的热解没有明显影响；高温时碳酸钾和碳酸钠的添加使得木质素的热解速率明显高于添加KCl和未添加碱金属盐时的情况[9].
1.2 热解速率
纤维素在慢速热解时生成少量的液体和气体产物，由于反应时间较长，纤维素的脱水和炭化反应得以充分进行，从而产生了大量的碳[10].在快速热解时纤维素热解主要生成了乙醛、甲醇、呋喃、乙酸等.闪速热解时，纤维素热解可完全反应得到石蜡以及其它碳氢化合物.胡亿明[11]在常压下考察升温速率对纤维素热解的影响时发现，升温速率上升能提高热解速率.木质素在慢速热解时主要分为水分挥发、支链断裂重组和芳香缩聚三个过程[12].当温度高于585℃时，苯环周围的化学键断裂重组形成了脂肪族官能团；当温度上升到780℃时，苯环断裂形成碳.
1.3 压力、温度与载气流量
胡亿明[11]在升温速率为20 K ? min-1时研究了不同压力下纤维素的热解状况，结果发现，热解残渣随着压力的增大，挥发分提前析出，热失重速率增加，而焦油由于受压力抑制，不易挥发成焦油蒸气，焦炭产率上升.压力对热解的影响和升温速率对热解的影响相反. [22] 彭云云，武书彬.麦草半纤维素的快速热裂解实验研究[J].燃料化学学报，2011，39（1）：21-25.
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生物质焦油的特性及其净化研究现状
研究与探讨 能源研究与管理２０１３（４） ・１９・
生物质焦油的特性及其净化研究现状
龚媛媛，石金明，林敏，王歆
（江西省科学院能源研究所，南昌３３００９６）
摘要：通过分析生物质热解气化过程中焦油的特性和生成机制，以及净化方法研究现状，了解焦油的主要组成和 基本特性参数，发现焦油随着反应温度的升高，逐步经过裂解、聚合、缩合反应生成多环芳香烃。而焦油的脱除应 当根据不同的生物质气化反应特性，多种方法结合，以减少催化剂损失、提高焦油脱除率和转化率。 关键词：生物质；焦油；净化；脱除方法 中图分类号：ＴＫ６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－－７６７６（２０１３）ｏ４—０００６一Ｏ６
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｔａｒ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｉｔｓ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ＧＯＮＧ Ｙｕａｎｙｕａｎ，ＳＨＩ Ｊｉｎｍｉｎｇ，ＬＩＮ Ｍｉｎ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ Ｊｉａｎｇｘｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔａｒ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｂｉｏｍａｓｓ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｍｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｉｔｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ｎＩｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔａｒ ａｒｅ ｃｏｎｖｅｒｓｅｄ ｔｏ ｍｕｌｔｉｒｉｎｇ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｒａｃｋｉｎｇ，ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｉｎｇ， ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ ｗｉｔｈ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｖｅｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔａｒ，ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔａｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ；ｔａｒ；ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒｅｍｏｖａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ
生物质能的利用现状及展望
1 生物质能的利用现状及展望
摘要: 在概述生物质能概念、特性及开发利用生物质能意义的基础上，重点从生物质能的直接燃烧、物化转化、生化转化、植物油技术和利用生物质合成新产品等几方面来介绍国内外生物质能利用的现状，最后展望生物质能研究的主要方向。
关键词：生物质能 化石能源 可持续发展 展望
现今世界，石油价格居高不下，能源、电力供应趋紧，而化石能源和核能贮量有限且会对环境造成严重的后果，因此，各国政府和科学家对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物资源的开发利用给予了极大的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，例如，日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。一个新兴的生物质产业正在全球范围蓬勃兴起。据专家估计，生物质能源将成为未来能源的重要组成部分，到2015年9全球总耗能将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化实现。在2004 年制定的国家中长期科技发展规划（2005-2020）中，“农林生物质工程”被列为重大专项之列，并作为国家能源战略的重要组成部分。
随着我国经济的快速发展，我国的能源消耗与日激增。现在，我国能源年消耗量占世界能总消耗量的20%以上，而且呈现上升的态势，我国2004 年进口石油1.2 亿吨。我国生物多样性丰富，据调查，我国有油料植物为151科697 属1554 种，其中种子含油量大于40%的植物有154 种。且我国的可开发生物质资源总量为7t左右标准煤，其中农作物秸秆约3.5 亿t，占50%以上。因此，加大生物质能源的开发利用，进行农业生物质能源发掘利用，不仅可解决农民的增收和“三农”问题，还可解决21 世纪中国面临的能源短缺、环境污染、食品安全等重大社会经济问题，乃至为全面建设“小康”社会目标的实现做出重大贡献，即生物质能源的开发利用直接关系到我国的可持续发展。
1 生物质能的概念及特性
生物质气化技术的研究进展
第１３卷 ２０１３年 第３期 ３月 中 国水运 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ＶｏＩ．１３ Ｍａｒｏｈ Ｎｏ．３ ２Ｏ１３
生物质气化技术的研究进展
刘立新
（武汉都市环保工程技术股份有限公司，湖北武汉４３００７１）
摘要：生物质能是分布广泛、二氧化碳“零排放”的可再生能源，生物质气化技术是高效利用生物质能的技术之
一。文中对生物质气化的原理，影响因素以及该技术面临的焦油这一主要问题的解决方案进行阐述。
关键词：生物质；气化；影响因素；焦油 中图分类号：Ｓ２１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１３）０３—００７４—０２
伴随着人类社会的不断进步，对能源的需求也日益增长。 然而现有能源中，占据主要地位的化石能源——煤、石油、
天然气已面临资源匮乏的境地，且其大量使用引发的大气污
染、光化学污染、酸雨、温室效应等一系列环境问题也让环
境保护面临巨大压力；其他能源利用也存在局限性，核能存 在废料处理、安全及原料不可再生的瓶颈；可再生能源中太
阳能、风能的利用成本较高，大水电对生态系统存在潜在威
胁，地热能、潮汐能有地域性的局限。而生物质能以其分布
广泛且产量巨大、可再生，二氧化碳“零排放”等优势吸引
着越来越多的关注。
一、生物质的利用形式及其发展历程
生物质能利用形式多样，按照其提供产品的形式可将其
分为转化为能量和方便运输的优质燃料两种方式，其中直接
燃烧和热解气化是提供能量的转化方式，气化（发酵、热解 气化）和液化（热解、生物柴油、发酵）。
生物质直接燃烧由于生物质原料堆密度小、热值低，且
在我国面临分布分散的问题，导致运输成本高，其经济性需
进行论证；发酵的原料一般为玉米、小麦等粮食作物，有引
发粮食危机的风险，另外大规模种植单一物种也会破坏生物 多样性，因此目前关于此项转化技术开展了有关水藻等原料
的研究；生物质直接液化是直接在有一定温度和压力的设备 中加入适当的溶剂和生物质，在催化或无催化的条件下，使
第十章 生物质热解技术
第十章 生物质热解技术
1 概述
热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图
10-1。热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油
（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。这些产物可以被不同的实用技术所使用，也
可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。
图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系
生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品
为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液
化）。本章中主要围绕热解展开。
1.1生物质热解概念
热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利
用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。可用于热解的生物
质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。
关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向
反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化
学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。他认为通过部分燃烧热解产物来直接提
供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。他还提出将严格意义上
的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal
Gasification or Liquification）过程。
生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4
苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，
纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，
具有三度空间结构的高聚物。由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。
生物质气化制氢研究现状
鸯 鳓 蓟 郑安桥张先中苏亚欣 （东华大学环境科学与工程学院上海２０１６２０） 摘要重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述生物质催化气化制氢、超临界水中生物质催化气化制 氢、等离子体热解气化制氢的研究现状，指出生物质气化制氢的广阔前景。 关键词生物质催化气化制氢 中图分类号：ＴＱ１１６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９０６４（２００７）０２—００７２—０４ ０ 引言 随着化石能源的日趋枯竭及其使用所带来的环境问题的日 益严重．人类将面临严重的能源危机与环境污染。氢能是一种理 想的新能源．具有资源丰富，燃烧热值高，适用范围广的特点。氢 燃烧的产物是水。不排放温室气体。因此．它也是一种清洁的新能 源。目前，氢作为能源主要用于燃料电池＿ｌ＿。 制氢的方法有很多。目前，技术比较成熟且应用于工业 大规模制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢…。利 用各种化石能源制氢（如煤的焦化和气化等），由于化石能源 作为非可再生能源，储量有限，且制氢过程会对环境造成污 染，因此，其将加剧能源危机和环境污染。通过电解水制氢， 因电解时要耗用大量电力，比燃烧氢气本身所产生的热量还 要多．若直接利用火电厂供应的电力来电解水，在经济上是 不可取的，且不符合能源的合理利用。因此，利用可再生能源 （如生物质能）来制取氢气是极具吸引力和发展前途的。 生物质能是一种可再生能源，它作为化石能源的补充能 源．正在引起人们的广泛关注。生物质能要真正成为化石燃 料的替代能源，其关键是要将能量密度低的生物质能转变成 高品位能源。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。生物质能气化技术是其中重要的手 段之一。利用生物质气化制氢可以实现ＣＯ：归零的排放＿２］，解 决化石燃料能源消耗带来的温室效应问题，同时可以缓解能 源危机问题。 １ 生物质气化制氢 生物质气化制氢一般是指通过热化学方式将生物质气 化转化为高品质的混合燃气或合成气．然后通过分离气体得 到纯氢。生物质气化制氢主要可分为：生物质催化气化制 氢、超临界水中生物质催化气化制氢、等离子体热解气化制 氢。 １．１生物质催化气化制氢 生物质催化气化制氢是指将预处理过的生物质在气化 介质（如：空气、纯氧、水蒸气或这３者的混合物）中加热至 ７００％以上．将生物质分解转化为富含氢气的合成气，然后将 合成气进行催化变换得到含有更多氢气的新的合成气，最后 从新的合成气中分离出氢气；３ ３。 因此．生物质催化气化制氢主要分３个过程：生物质气 化过程、合成气催化变换过程、氢气分离和净化过程。 １．１．１生物质气化过程 生物质气化过程的主要产物为Ｈ：、ＣＯ２、ＣＯ、ＣＨ ，其组成 因气化温度、压力以及气化停留时间等的不同而不同；气化 反应器的选择也是决定合成气组成的一个主要因素。 常用于生物质气化的反应器主要有上吸式气化炉、下吸 式气化炉及循环流化床等 ，它们在生物质气化方面各有其 优缺点。图１～图３分别是这３种气化炉的原理示意图。 生物质合成气 ＋ Ｔ 千燥区 热解区 还原区 燃烧区 图１上吸式气化炉原理图 作者简介：郑安桥（１９７８～），男，硕士研究生，主要从事新能源和旋风分离器方面的研究。 ２００ＺＮＯ．２．０ 生物质
生物质半焦气化技术的研究现状
・５２・ 广州化工 ２０１０年３８卷第９期
生物质半焦气化技术的研究现状
吾瑜吉
（江苏省苏州市吴中区环境监测站，江苏 苏州 ２１５１２８）
摘 要：对生物质半焦的气化技术进行了介绍和总结，将其归纳为以空气、ＣＯ 和水蒸汽为气化介质的直接气化法、催化气化 法以及共气化法，并重点介绍了这些方法的研究现状，此外对该技术的应用进行了展望。 关键词：生物质半焦；催化气化；共气化
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｃｈａｒｓ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ＷＵ Ｙｕ一 （Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｕｚｈｏｕ ２１５１２８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈａｒｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｉｔ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｄｉｒｅｃｔ ｇａｓｉｆｉｃａ— ｔｉｏｎ，ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｇｅｎｔｓ ｏｆ ａｉｒ，ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｓｔｅａｍ．Ｔｈｅ ａｐ— ｐｌｉｃａｂｌｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈａｒｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈａｒｓ；ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
生物质能源是一种理想的可再生能源，具有可再生、低污 染、分布广泛等特点。利用生物质作为替代能源，对改善大气酸 雨环境，减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极 大的好处…。在生物质的现代化利用中，目前主要使用的有沼 气转化法和热解气化法生产燃气 。其中生物质气化是生物质 利用的重要途径之一，特别是近年来，对该技术的研究越来越广 泛。然而生物质直接气化存在以下各方面的问题：燃气中焦油 含量偏高；气化效率偏低，产率偏低，燃气中可燃气体浓度低；整 个气化过程中净能量获得率不理想，能量利用途径单一，单位热 量燃气成本较高 。 生物质半焦是指生物质在隔绝空气条件下受热分解，挥发 分析出，发生碳化而形成的固体产物。生物质半焦由有机物组 成，其中富集了大量的固定碳成分。在热解过程中，半焦中挥发 性物质的质量分数、碳氢质量比，氧碳质量比都随着温度的升高 而降低，而且生物质半焦随着温度的升高逐渐具有芳香族化合 物结构的特征。生物质半焦含碳量高、热值高，Ｎ和Ｓ的含量很 少，含有许多有机官能团，因此生物质半焦具有良好的反应性， 被认为是优质的气化原料 』。近年来关于生物质半焦气化的研 究受到了广泛的关注，本文对生物质半焦气化技术的研究现状 进行了总结，将其分为直接气化、催化气化和共气化３个部分做 了详细的阐述。 １ 生物质半焦的直接气化 目前，针对生物质半焦的直接气化技术，国内外的研究主要 集中在：空气气化、ＣＯ 气化和水蒸汽气化３种气化技术上。以 下就这３种气化技术的研究状况做进一步的阐述。 １．１生物质半焦的空气气化 采用空气作为半焦的气化剂所需的设备简单，操作和维护 十分简便，运行成本低，在工业上应用较为广泛。其原理主要是 让空气中的氧气与生物质半焦中的固定碳接触燃烧，燃烧过程 中产生的ＣＯ 进一步与固定碳反应生成ＣＯ，主要的化学反应如 下［ ： Ｃ＋０２一÷Ｃ０２ Ｃ＋ＣＯ２ Ｃ０ 吴亭亭等 用程序升温热重法对苹果皮、青菜皮、甘蔗皮、 西瓜皮和猪肉皮５种生物质的焦样进行空气气化研究，考察了 升温速率、气化剂流量等因素对ＴＧ／ＤＴＧ谱图的影响。结果表 明：ＤＴＧ参数均随升温速率的增高而增大，表观活化能Ｅ和指前 因子Ａ间存在动力学补偿效应。张巍巍等 基于ＡＳＰＥＮ ＰＬＵｓ 模拟平台，对热解后的生物质半焦的空气气化进行了模拟计算， 得出了如下结论：热解终温为３００￣Ｃ、Ｏ／Ｃ摩尔比在０．９—１．１最 为合适，气化温度和碳转化率随着Ｏ／Ｃ摩尔比的增加而升高，对 于３００￣Ｃ半焦进行气化，空气温度预热到５５０￣Ｃ比较合适，气化温 度可达到１０５６￣Ｃ，煤气热值可达到５９５８ｋＪ／Ｎｍ ，碳转化率也可 达到９９．５９％。 １．２生物质半焦的ＣＯ，气化 生物质半焦的ＣＯ：气化主要是通过半焦中的固定碳与ＣＯ： 发生反应，从而制备ＣＯ气体。黄艳琴等 采用等温热重法对稻 秆半焦与ＣＯ 的气化实验进行了分析，考察了热解终温、热解速 率以及气化温度对半焦气化反应性的影响。在热解终温为 ５５００（：～９５０￣Ｃ时，随着热解温度的提高，其气化反应性呈下降趋 势；热解速率越高，其气化反应性越好。在８５０￣Ｃ一９５０℃，提高 气化温度能提高稻秆半焦与ＣＯ 的反应性。张瑜等 进行了麦 秆半焦的ＣＯ：气化反应性试验。其结果表明：生物质裂解时升 温速率、保温时间、温度以及半焦气化温度对半焦反应活性均有 影响。当升温速率为１５￣Ｃ／ｒａｉｎ时，半焦的反应活性最好；随着 作者简介：吾瑜吉（１９８４一），女，助理工程师，主要研究方向为环境监测及污染治理。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｕｙｕｊｉ０４２３＠１６３．ｃｏｒｎ
(生物科技行业)生物质气化技术的应用状态及其发展方向
（生物科技行业）生物质气
化技术的应用状态及其发
展方向
生物质气化技术的现状及其发展
杨坤冯飞宋小斌董尊久陈光猛
（南京化工职业技术学院，南京210048）
摘要：介绍了生物质气化的基本原理及有关气化工艺，阐述了常见的生物质气化反应器（气
化炉）工作原理及其优缺点，解释了气化剂、原料粒径、温度、压力等操作条件对生物质气
化的影响，最后讨论了目前生物质气化技术存在的问题且进行展望。
亟待解决的问题.
关键词：生物质；气化；应用现状；发展趋势；流化床；双流化床
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能
是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，以生物质为载体的能量。化石燃料的使
用带来了壹系列的环境、社会和政治问题，而生物质能具有清洁性、充足性、可再循环、易
于储存和运输、便于转换等优点，因此被认为是21世纪最具发展前景的新能源之壹。生物质
气化是生物质能化学转化利用的重要方面。
1生物质气化技术
1.1生物质气化简介
生物质气化是指固态生物质原料在高温下部分氧化的转化过程。该过程直接向生物质通
气化剂，生物质在缺氧的条件下转变为小分子可燃气体。所用气化剂不同，得到的气体燃料
也不同。目前应用最广的是用空气作为气化剂，产生的气体主要作为燃料，用于锅炉、民用
炉灶、发电等场合。通过生物质气化能够得到合成气，可进壹步转变为甲醇或提炼得到氢气。
生物质热解气化技术最早出现于18世纪末期，首次商业化应用能够追溯到1833年，当时
以木炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机。第二次世界大战期间，生物质气化
技术达到顶峰。20世纪70年代世界能源危机后，发达国家为减少环境污染，提高能源利用效
率，解决矿物能源短缺提供新的替代技术，又重新开始重视开发生物质气化技术和相应的装
置。人们发现，气化技术非常适用于生物质原料的转化。生物质气化反应温度低，可避免生
物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团聚等运行难题。在1992年召开的世界第15次能源大会
生物质热化学转化气化技术和热解技术的特点和比较
生物质热化学转化气化技术和热解技术的特点和比较
生物质热化学转化气化技术和热解技术都是将生物质转化为可用能源的方法，但它们之间存在一些特点和区别。
1. 热化学转化气化技术特点：
- 过程中生物质在高温和缺氧或氧气限制条件下进行燃烧和气化反应。
- 可以利用不同的气化剂（如空气、氮气、水蒸气等）使气化产物的组成和能量利用程度发生变化。
- 通过气化反应生成的气体主要由CO、H2、CO2、CH4等组成，称为合成气或气化气，可以作为燃料或化工原料。
- 气化过程中可以控制气化温度、压力、氧化还原度等参数，以达到最佳气化效果。
2. 热解技术特点：
- 过程中生物质在高温和无氧条件下进行热分解反应。
- 热解过程中产生的主要产物为固体炭和液体活性炭，以及气体和水分。
- 热解温度较高，一般在300℃以上，可以得到较高的生物质炭收率，但液体产品含量较低。
- 热解底温可以用于生物质炭的制备或固体废弃物的焚烧。
比较：
- 气化技术可以产生合成气，可以直接用于发电或者气体燃料，而热解技术主要产生固体炭和液体产物，需要进一步加工才能利用。
- 气化技术适用于各种燃料和生物质原料，热解技术更适用于纤维素质和木质材料。
- 气化技术对反应条件和气化剂的选择要求较高，而热解技术的控制难度相对较低。
- 气化技术需要较高的能量输入，但能够实现高效能源转化。热解技术能量要求较低，但能源转化效率较低。
根据具体的应用需求和资源特点，选择适当的技术进行生物质转化。
生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究(摘要)
生物质化学工程 第４８卷
・博士毕业论文介绍・
生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究（摘要）
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｈａｒｉｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ Ｋｉｎｅｔｉｃ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ Ｃｐａｌ ＣＯ．ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ（Ａｂｓｔｒａｃｔ）
孙云娟（１．中国林业科学研究院，北京１０００９１；２．中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏南京２１００４２）
在现有实验室条件下，全面分析了６种形式的生物质与煤共热解过程，考察其中的协同反应效应，利用分布活化能
法（ＤＡＥＭ）研究生物质与煤的共热解动力学特性，得出共热解动力学相关参数，为实现生物质与煤高效协同共热解反应
寻找更为有效的途径。主要内容和研究成果归纳如下：
１．生物质与煤慢速共热解行为研究采用ＴＧ—Ｆ］＇ＩＲ联用的分析方法对生物质与煤单独热解及共热解过程进行分析。
结果发现，生物质与煤共热解的实际热失重过程较理论计算值程度有所加深，褐煤与生物质的共热解效果最好；共热解 协同作用主要体现在较高温段生物质对煤的催化作用。根据ＴＧ—ＦＴＩＲ的实验结果推测，生物质中的Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ等微
量元素的氧化物，在共热解过程中破坏煤胶质体的形成，使得煤炭热解初期的产物气体得以逸出，从而增加共热解过程
气体产率，降低液体产率；自制的镍铁自云石基双金属催化剂进一步促进了共热解反应发生的深度，提高了共热解过程 中碳的转化率和原料利用率。
２．生物质与煤快速共热解行为研究在小型固定床反应器上，对生物质与煤快速共热解过程进行研究，发现：温度对
生物质与煤快速共热解反应影响比较明显，温度越高，产气率和Ｈ：含量越大，固体得率越低，气体和固体得率及气体组
分理论值与实际值的偏差，说明快速共热解过程中存在协同反应；生物质与煤快速共热解产气量随生物质在原料中掺混
比例的增加而增加；生物质与煤快速共热解反应有利于产生富氢热解气，尤其是木屑与烟煤在质量比２：８的条件下生成
生物质热裂解过程中的气体分析研究
生物质热裂解过程中的气体分析研究
生物质热裂解是一种将生物质通过加热分解为液体、气体和固体产物的过程。在这个过程中，气体的组成和质量对于生物质资源的研究和利用尤为重要。因此，分析研究生物质热裂解过程中的气体，对于生物质资源的利用和有效利用非常有必要。
1. 生物质热裂解过程中气体的分析方法
目前，生物质热解气体分析主要有三种方法：气相色谱法、质谱法和红外吸收法。其中，气相色谱法是最常用的方法之一。它可以分离和确定气相成分，并且在较短的时间内完成。但是，气相色谱法也有其缺点，比如对于低浓度组分的检测较为困难。
质谱法是最敏感的气体分析方法之一。它可以检测到低至ppm级别的气体组分，并且具有高度定量可靠性。但是，质谱法的缺点是价格昂贵，需要专业技术支持，并且在热分解过程中会产生第二次伪信号。
红外吸收法是一种非常便捷和快速的气体分析方法，可以用于分析带有O-H、C=O和C-H键的气体。但是，红外吸收法不能准确地分析低浓度的气体组分，而且其检测灵敏度受到水的影响。
2. 生物质热裂解过程中气体的主要组分
生物质热裂解过程中，主要产生的气体有H2、CO、CO2、CH4和C2H4等。其中，H2和CO是主要的可应用资源。H2在生物质热裂解过程中可用于生物燃料电池燃料、金属还原和合成氨等领域；CO则可用于合成甲醇、氢气、液体烃等。
而CH4和C2H4则主要用于制氢和热能利用，但是它们的产量较低，且CH4比CO含有更多的H氢原子，不利于产生较高的热值。
3. 生物质热裂解产生的气体对环境的影响 生物质热裂解过程中产生的气体，如果不能有效地控制和利用，就会对环境造成严重的污染。例如，生物质热解过程中产生大量的CO2排放，容易造成大气污染和温室效应。因此，需要采取有效的控制措施，减少CO2排放。
此外，生物质热解过程中产生的其他气体例如SO2和NOx等，也会对环境造成严重的污染。因此，在生物质热裂解过程中，需要采取有效的减排技术，减少对环境的影响。