生物质气化是以空气、富氧空气、氧气、空气和水蒸气、氧气和水蒸气等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质燃料转化为燃气的过程。气化工艺能将固体生物质燃料转化为使用方便的气体燃料或合成原燃气，使燃料的化学能转移到燃气中，转化效率达70%-90%，因此是一种高效率的转化方式。生物质转化过程是热解、氧化、还原、变换等许多反应的组合，反应路线复杂。

生物质气化炉是利用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、禽畜粪便、具有一定热值的有机垃圾及一切可燃性物质做为原料转换的可燃性气体能源。由于生物质能源的挥发分高、含氧量高、灰分低等特点，将其进行气化进行使用，具有很明显的优势。

生物质气化炉气化工作温度在650-750℃，原料主要有稻壳、木屑、颗粒等生物质原料，单台气化炉****产气量可达5000Nm3/h。

1、设备简介：

生物质气化炉是一种将生物质原料转化为可燃气体的装置。根据热解过程中物料的运动特征和气化剂的运动方式，常见的生物质气化炉可以分为以下两大类：

（1）固定床气化炉

固定床气化炉也称为固定床式气化炉，是一种最早的气化方法。在这种气化炉中，固体生物质原料被加热，气化剂由下向上穿过固定的物料床，与物料进行反应，产生可燃气体。固定床气化炉的特点是操作简单、维护方便，适合处理颗粒大小较大的生物质原料。固定床可分为下吸式（并流式）、上吸式（逆流式）、其中下吸式固定床气化技术最为成熟，使用最为频繁。

①上吸式生物质气化炉

从气化炉顶部添加生物质燃料，在重力作用下使其通过各个床层，****变为灰渣 从气化炉的底部排出。气化剂由底部进入，在鼓风机的推动下经过所有的反应层，最终 变为燃气从气化炉的顶部排出，原料移动方向与气体流动的方向是相反的，所以说也 称之为逆流式气化。

图1  上吸式气化炉结构图

②下吸式生物质气化炉

下吸式固定床气化炉物料和气化剂都是向下移动，因此也成为了顺流式气化炉。 气化剂由靠近底部的位置通入到气化炉内，首先进入到氧化层进行反应，为上部的干燥层和热解层提供热量，由于还原层在其下部，所有需要用抽风机使部分气体向下移 动。在整个气化炉内存在高温喉管区，经过干燥层和热解层的气体最终还是被抽出，因此可以分解大量的焦油。

图2  下吸式气化炉结构图

（2）流化床气化炉

流化床气化炉也称为流化床式气化炉，是一种将气化剂以气态方式从下向上穿过固体生物质原料床的气化方法。流化床气化炉的重要特点是处理生物质原料范围广，有较好的温度均衡性和传热性能，适用于生产高品质的可燃气体。

生物质流化床反应器反应器具有两段，下面是气固密相段，上面是气固稀相度。混合运动的气化剂和生物质原料，进行干燥、氧化、热解，还包括了还原等反应。主要进行的地方是密相段，具有 800℃的反应温度。在稀相段降低了气体流速，没有完全对部分焦炭进行转化，通过反应器不要让其出去，使它的气化反应持续进行。

图3  流化床气化炉结构图

2、工作原理：

生物质气化炉气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质（空气、氧气或水蒸气等）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成为小分子碳氢化合物，获得CO、H2、CH4等气体。生物质气化炉就是依据此原理将生物质原料（柴薪、锯末、麦秆、稻草等）压制成型或减淡破碎加工处理后，送入气化炉中，在欠氧的条件下进行气化裂解，从而得到的可燃气体，根据应用需要有时还要对产出气进行净化处理从而得到优质的产品气。由于生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发份高，焦炭的活性强，因此生物质与煤相比，具有更高的气化活性，更适合气化。生物质气化主要包括气化反应、合成气催化变换和气体分离净化过程（直接燃用的不用分离净化）。

生物质燃气的主要成分

生物质气化过程从上至下主要分为4 个反应区：干燥区、热解区、还原区、氧化区和灰渣区。

生物质气化反应工作原理图

（1）干燥区：生物质中的自由水和结合水蒸发，含水率由小于20%降至5%以下，干燥区的温度为30～200℃。

（2）热解区：生物质在缺氧的条件下裂解产生大量不可冷凝的可燃气（CO、 H2、CH4等）和可冷凝的焦油，温度范围为200～600℃。

（3）还原区：在800～1000℃以及缺氧的环境下，会发生多个吸热的还原反应，增加可燃气中CO、 H2、CH4的含量，提高产气热值。

（4）氧化区：生物质炭与供给的氧气燃烧产生CO2，部分裂解产生的H2也会与氧气反应生成水，这两个氧化反应会产生大量的热量， 若氧气的供应量不足以使炭完全转化为CO2，那么炭也会因部分产生CO，温度为800～1200℃

3、设备参数：

固定床生物质气化炉设备主要参数表

流化床生物质气化炉设备主要参数表

4、设备特点：

（1）固定床气化炉

①燃料自动连续进料，不会出现生物质直燃的脏、乱、差现象；

②生物质气化炉气化过程中，炉内为微正压，安全可靠；

③正常生产时，气化炉所有设备壁表温度小于80℃，符合国家相关规定；

④在气化炉生产时，不会排放任何烟气、废水，产生的炭灰，仍有经济价值，经过密封装袋处理，既可以用来做香的原料，也可以用来做果园土壤掺料改善土壤。

（2）流化床气化炉

本产品属新能源利用设备，具有技术先进和方便实用的特点，适合于工业化、连续性、大规模生产。

①能够处理细小的、质轻的固体生物质废物，并具有较高的能量转换效率，热效率达95%左右；

②装置小，生产强度（能力）大，比国内固定床气化炉提高了8倍，产生的燃气质量好；

③适用性强，可根据废料特点和场地的情况进行专门设计，每天处理量从2吨到100吨以上。

④因为具有均匀且较低的床层温度，所以极大的减少了灰分熔融结渣的情况。

⑤设备简单，容易制造，投资少，见效快，效益高，设备投资回收期短。

5、应用范围：

 用于处理工、农、林、副业等加工过程中产生的各类生物质废物，以消除废物污，保护环境。例如：家具厂、人造板厂产生的木屑、木粉；糖厂、造纸厂产生的甘蔗渣、造纸废渣；碾米厂产生的谷壳以及农作物废弃物秸秆、稻草等。