生物質(zhì)燃料在高溫及缺氧條件下，熱解產(chǎn)生co與氣化介質(zhì)(通常有空氣、氧氣、水蒸氣或氫氣)，在一定條件下發(fā)生熱化學反應，產(chǎn)生以CO、H2或CH4為主要成分的可燃氣體的轉(zhuǎn)化過程。Ghaly提出了將氣化技術(shù)應用于生物質(zhì)這種含能密度低的燃料。生物質(zhì)的揮發(fā)分含量一般在76%~86%，生物質(zhì)受熱后在相對較低的溫度下就能使大量的揮發(fā)分物質(zhì)析出。生物質(zhì)氣化技術(shù)原理及應用分析【摘要】生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源。由于分布廣泛、有利于環(huán)保等特點，因而越來越受到世界各國的關(guān)注。生物質(zhì)氣化技術(shù)是利用生物質(zhì)能的一種方式。本文介紹了生物質(zhì)氣化技術(shù)的原理，生物質(zhì)氣化工藝及氣化設(shè)備。目前應用較多的氣化技術(shù)是生物質(zhì)氣化供氣和生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。文中提出了應用過程中存在的問題，提率、降低焦油含量等是今后利用生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展方向。為了提供反應的熱力學條件，氣化過程需要供給空氣或氧氣，使原料發(fā)生部分燃燒。盡可能將能量保留在反應后得到的可燃氣中，氣化后的產(chǎn)物含有H2、CO及低分子的CmHn等可燃性氣體。整個過程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。（1）干燥過程生物質(zhì)進入氣化爐后，在熱量的作用下，析出表面水分。在200~300℃時為主要干燥階段。（2）熱解反應當溫度升高到300℃以上時開始進行熱解反應。在300~400℃時，生物質(zhì)就可以釋放出70%左右的揮發(fā)組分，而煤要到800℃才能釋放出大約30%的揮發(fā)分。熱解反應析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、氫氣、co、、焦油及其他碳氫化合物。國家高科技發(fā)展計劃(“863”計劃)已建設(shè)4MW規(guī)模生物質(zhì)(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程，系統(tǒng)發(fā)電效率可達到30%左右。（3）氧化反應熱解的剩余木炭與引入的空氣發(fā)生反應，同時釋放大量的熱以支持生物干燥、熱解和后續(xù)的還原反應，溫度可達到1000~1200℃。（4）還原過程還原過程沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生反應，生成氫氣和co等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃氣體，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過程。

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是目前研究與應用多、裝備為完善的技術(shù)。目前，生物質(zhì)氣化發(fā)電有三種方式：（1）作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒生產(chǎn)蒸汽帶動蒸汽輪機發(fā)電。這種方式對氣體要求不是很嚴格，直接在鍋爐內(nèi)燃燒氣化氣。經(jīng)過旋風分離器除去雜質(zhì)和灰分后即可使用。燃燒器在氣體成分和熱值有變化時，能夠保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，排放污染物較少。（2）在燃氣輪機內(nèi)燃燒帶動發(fā)電機發(fā)電。這種方式對氣體的壓力有要求，一般為10~30kg/cm2。該種技術(shù)存在灰塵、雜質(zhì)等污染問題。（3）在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒帶動發(fā)電機發(fā)電。這種方式應用廣泛，。但是該種方法對氣體要求極為嚴格，氣化氣必須經(jīng)過凈化和冷卻處理。Ashtank灰渣收集器用以收集灰渣，稻殼氣化后的灰渣是一種化工原料，可以綜合利用。大型的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)均采用燃氣輪機發(fā)電機，這是目前世界上先進的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。該系統(tǒng)包括兩種發(fā)電技術(shù)：整體氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）和整體氣化熱空氣循環(huán)（IGHAT）。

我國有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ)，在20世紀60年代就開發(fā)了60kW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前160～200kW的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備在我國已得到小規(guī)模應用，顯示出一定的經(jīng)濟效益[6]。遼寧省能源研究所于2006年6月在意大利建成的流化床生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)，采用木屑或稻殼為原料，發(fā)電量160kW；江蘇吳江縣生產(chǎn)的稻殼氣化爐，利用碾米廠下腳料驅(qū)動發(fā)電機組，功率可達160kW，已進入示范應用階段；全世界都在謀求以循環(huán)經(jīng)濟、生態(tài)經(jīng)濟為指導，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，從保護人類自然資源、生態(tài)環(huán)境出發(fā)，充分有效地利用可再生的、巨大的生物質(zhì)能源。MW級的中型BGPG系統(tǒng)也已在近些年研究開發(fā)出來，1998年10月中科院廣州能源所完成1MW級的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化—內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)（GIEC），5臺200kW發(fā)電機組并聯(lián)工作，由于受氣化效率與內(nèi)燃機效率限制，效率低于18%，單位電量生物質(zhì)消耗量一般大于112kg/（kW·h）。在此基礎(chǔ)上科學院廣州能源研究所還在海南三亞建成了國內(nèi)生物質(zhì)木屑氣化發(fā)電廠并于2000年下半年投入運行；中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所以稻草、麥草等軟秸稈和稻殼等農(nóng)業(yè)剩余物為原料，并建成生物質(zhì)氣化發(fā)電裝置，已經(jīng)投入運行，具有明顯的直接經(jīng)濟收益。設(shè)備正常運行時，每年可處理約3萬t多秸稈、稻殼、木屑等生物質(zhì)廢料，每年大大減少CO2的排放[7]。