作为唯一可以转化为液体燃料的可再生能源,生物质的有效利用对减少排放和缓解能源短缺的局面有着重要意义。生物质气化间接合成液体燃料是一条可持续发展的绿色生产工艺,其关键在于制备富含H2和CO的高品质合成气。富氧气化可有效降低空气气化中的N2稀释效应,是大规模制备合成气的极具发展前景的工艺。　　 本文围绕富氧气化工艺展开了实验室与放大化的研究,重点考察了气化介质、原料特性、气化反应器类型等对气化特性的影响,研究了生物质流化床气化炉放大的实验特性和生物质富氧气化工艺应用示范系统的初步运行情况,并对生物质富氧.水蒸气气化过程进行了模拟。主要研究内容和结果如下:　　 1.考察了气化介质种类、富氧浓度(OC)、当量比(ER)、水蒸气配比(S/B)及二次风对流化床气化特性的影响。结果表明:相对于空气气化,氧气气化可大幅度提高CO含量,水蒸气气化可大幅度提高H2含量;增加OC和ER可提高H2含量、气化效率和碳转化率,降低焦油含量。富氧气化中,当ER增加到0.25时,H2含量及气化效率达到最大值,分别为25.4%和81.4%;通过增加S/B可加强水蒸气的各种变换和重整反应,提高H2含量、气体产率、气化效率及碳转化率。在富氧.水蒸气气化中,当S/B分别增加到0.3和0.4时,气化效率和H2含量分别达到最大值78.4%和28.7%;二次风的通入可降低焦油含量,提高H2含量。二次风比率越大、通入位置越靠后,焦油含量降低幅度越大;提高H2含量的最佳二次风比率因通入位置而异。　　 2.考察了原料的原子比、水分、粒径和灰分及床料对流化床气化的影响。结果表明:元素摩尔比O/C和O/H越低的原料,气化燃气中H2和CO含量越高,焦油含量越低,但燃气热值差别不大;减小原料粒径和降低原料水分可提高碳转化率、气化效率及燃气中H2和CO含量,降低焦油和焦炭含量;原料的灰分含量及灰分组成是影响气化稳定性的重要因素;以煅烧后的白云石、橄榄石或石灰石作为床料可提高燃气中H2含量,降低CH4、焦油和焦炭含量。白云石和石灰石的活性强于橄榄石,但会增加燃气中的灰分含量。　　 3.分别比较了两段式固定床与传统固定床,循环流化床与鼓泡流化床的气化效果,结果表明:相对于传统固定床气化,两段式固定床气化具有H2含量高、CH4和焦油含量低、碳转化率高等优势;相对于鼓泡流化床,循环流化床气化具有生产强度大、气流速度高、床层压力呈高频低幅波动、温度分布均匀、气固换热充分和燃气中H2含量高等特点。　　 4.对流化床放大的实验特性的研究表明:气化炉规模扩大后,可调负荷比增大,炉内平均温度升高,且分布更均匀,有利于原料的充分转化和气化的稳定进行,碳转化率、气化效率及燃气中H2和CO含量升高,焦油含量降低,气化后的灰渣热值降低。　　 5.初步运行了生物质富氧气化应用示范系统,得出以下结论:气化系统具有较好的原脊斗适应性,稻壳、木屑和两种成型燃料富氧-水蒸气气化效果良好,当ER为0.26,S/B为0.3时,气化气主要组分范围如下:H2:27.1～30.4vol.%,CO:29.7～32.6vol.%,CO2:25.3～27.9vol.%,CH4:4.9～5.8vol.%;使用稻壳和木屑比成型颗粒获得更均匀的气化温度分布;在气化炉密相区,气化炉高度增加,H2和CO含量升高,CO2和O2含量降低,在稀相区气体组分随高度变化平缓;木屑气化过程中,当ER为0.27且S/B为0.4时,获得较理想的气化效果:H2:30.6vol.%,CO:30.5vol.%,碳转化率:99.2%,气化效率:80.6%;通过调整运行条件,焦油可降到10mg/Nm3以下;运行负荷的提高会使高温区上移,但燃气组分变化不明显;木屑水分的提高会降低气化稳定性,稻壳气化过程中容易出现炉底温度骤升,成型颗粒气化过程中容易导致密相区温差和压差持续升高;有效合成气生产成本中,所占比例从高到低依次是:原料成本、氧气生产成本和设备折旧。使用稻壳制备合成气,有效组分成本最低,木屑次之,成型颗粒明显高于前两者,考虑到运行过程的稳定性,采用木屑为原料比较适宜。　　 6.使用3维模型对生物质流化床富氧.水蒸气气化过程进行了计算流体力学模拟,得到了气化过程的温度分布、流场分布、颗粒运动轨迹和气体组分分布,模拟与实验中得到的温度和气体组分分布吻合良好。