生物质能的利用是解决能源问题的重要途径,气化技术是生物质利用的最有效的技术,气化气内焦油含量高是生物质气化技术大范围推广的技术瓶颈。生物质炭是生物质热解过程的产物,采用生物质炭作为焦油裂解催化剂具有潜在的优势。水蒸汽在高温下对焦油具有重整作用。将生物质炭催化裂解技术和水蒸汽重整技术结合起来是降低焦油含量的有效手段。第一、本文综述了国内外关于焦油催化裂解和蒸汽重整研究的进展,主要包括各种催化剂的性能、操作条件对催化性能的影响、催化剂积炭和再生、蒸汽的重整作用和催化重整机理等,提出了采用生物质炭作为焦油的催化剂并结合焦油水蒸汽重整的技术路线。第二、在实验室规模的实验台上,研究了焦油的催化重整性能。通过对焦油转化率、热解产物和热解气组分进行的研究可知:焦油的催化重整技术能促进可凝结相产量的降低和气相产量的增加,焦油转化率最高时可达96.1%。热解气组分的变化表现可燃成分的增加。氢气含量变化最明显,最高可以达到热解气体积的50.2%。从实验结果可知:催化裂解温度和S/C对催化性能影响较大,氮气流量的影响相对较小,催化裂解区长度和蒸汽加入方式也具有一定的影响;不同实验条件下生物质炭的微观结构也发生了变化。第三、通过实验方法对两种生物质炭的气化性能进行了研究,包括生物质炭的气化率和气化气组分随温度的变化。实验结果表明:气化温度对炭气化率具有重要影响,随着气化温度的升高,炭气化率升高,但上升趋势不断变缓。在实验温度条件下,炭气化率最高不超过30.0%。生物质炭气化的气体产量也会随着温度的升高而增加,气化气组分也有较大变化。经过计算可知,炭气化反应的产气量一般为生物质热解总产气量的20.0%左右。第四、在实验的基础上,对焦油催化重整反应和生物质炭气化反应的动力学进行了研究,通过回归方法得到了反应的一阶整体动力学模型,并通过模拟数据和实验数据的对比,对模型的正确性进行了验证。在此基础上,给出焦油催化重整过程的整体动力学模型,并对不同条件下的催化重整过程进行模拟。第五、在实验和理论分析的基础上,提出了以焦油的生物质炭催化重整为基础的新型生物质气化系统,从理论上对该系统的质能平衡进行了研究,尤其探讨了此系统的炭平衡和余热利用问题。