在全世界大力发展可再生能源形势下，中国可再生能源长期规划赋予了生物质能战略性地位。生物质能因其自身特点被定义为可再生清洁能源，具有广阔的应用前景，获得用作工业替代能源的高热值低成本生物质燃气是生物质能源化的一个重要目标，即高效制备高品质生物质燃气，但实现这一目标仍然存在着很多技术瓶颈。生物质原料稳定输送是保障气化效果的基础条件；生物质气化操作参数决定着气化质量高低；生物质气化设备是热载体，其性能极大地影响着气化效果与气化效益，其结构优化设计具有举足轻重的影响。基于生物质微米颗粒在生物质气化中的应用已得到广泛认可，全文提出并研究了生物质微米颗粒的气力输送特性、生物质微米颗粒的气化特性和蓄热管式气化工艺设备等关键理论与技术问题，主要工作与结论包括：
　　提出了以过热蒸汽为载气的气力输送方式，在分析了空气替代过热蒸汽作为载气的可行性后，基于气固两相分层流动原理，对木屑微米颗粒在输送过程中的重要宏观物理参数进行关联性分析，重点分析了弗劳德数(Fr)对摩擦阻力系数(λs，λz)的影响、木屑质量(W)随时间(T)的变化以及携带气体积流量(Q)随木屑质量流量(w)的变化趋势。对于不同固气比μ，随着Fr增加，摩擦阻力系数λs减小，但Fr对λs的影响大于μ。随着Fr增加，μ减小。在误差较小的情况下，拟合公式可用作木屑微米颗粒气力输送在试验条件下的经验公式，5m/s的气体表观速度可作为木屑颗粒气力输送过程中的合理输送速度。在相同压降条件下，研究了初始压力、气体表观速度分别对固体质量流量和固气比的影响，提出了压降预测方法。随着初始压力增大，固体质量流量增加，但初始压力变化对固体质量流量影响较小，试验中的高压环境有利于提高固气比。
　　为了达到提升生物质合成气品质的目标，选取木屑微米颗粒作为生物质气化原料，设计单管下吸式气化炉，采用水蒸气作为气化剂，对木屑颗粒进行气化试验。通过改变气化温度、颗粒粒径与气化剂剂量等操作参数，采用试验数据与模拟数据对比分析的方式，得到试验中木屑颗粒气化的最佳操作条件。在木屑颗粒水蒸气气化试验中，最优粒径为80目(180μm)，最优气化温度为850℃，水蒸气与生物质质量比的最佳值为1.4。
　　在已有生物质气化研究的基础上，采用木屑粉和稻壳粉作为生物质气化原料，以蓄热管式气化炉为主要气化设备，采用空气气化方式比较两种不同生物质气化效果。在木屑粉空气气化试验中，适宜操作条件为：气化温度为950℃，空气与生物质质量(A/B)之比为1.5，当量比(ER)为0.202；在稻壳粉空气气化试验中，适宜操作条件为：气化温度为900℃，空气与生物质质量(A/B)之比为2.5，当量比(ER)为0.393，试验结果表明木屑粉比稻壳粉更适合气化。
　　提出了蓄热式气化炉设计理念，并设计出可行的蓄热管式气化炉：气化炉由进料室、气化室与燃烧室构成，分别单独设计生产，通过法兰连接成完整气化炉。采用安装控制设备将两台气化炉连接在一起，使两个气化炉独立地进行升温与气化两个过程。最后将蓄热管式气化炉与其他设备组成完整的生物质气化系统，进行生物质水蒸气气化试验，获得较好效果。
　　本研究在国家科技支撑计划项目子课题“新型移动固定床制备高品质燃气工业化应用技术集成与示范(2015BAD21B05)”的资助下完成。