氢能具有可再生、无污染等特点,已成为最具潜力的能源载体。由于我国煤炭资源丰富,煤制氢是一种有效缓解氢供需矛盾的重要途径。使用化石能源带来的环境问题推动了替代制氢工艺的发展。生物质是一种很有前途的可再生能源,也是一种有吸引力的制氢资源,可以解决其中的一些环境问题。本文利用文献中获得的实验数据对生物质制氢和煤制氢过程的模拟结果进行了验证。根据模拟结果,从热力学第一定律和第二定律的角度进行了技术经济分析。技术经济分析包括能源效率、材料消耗、总投资、生产成本和碳税。生物质制氢和煤制氢的能量效率分别为37.88%和37.82%。生物质制氢工艺比煤制氢工艺具有更多的原材料消耗和总资本投资。生物质制氢工艺比煤制氢工艺具有更少的生产成本和温室气体排放。对生物质制氢和煤制氢过程的能量分析表明,作为制氢工艺的核心操作单元,气化装置的操作条件严重制约着工艺过程的能量利用率。本文采用全生命周期分析的方法对煤制氢和生物质制氢工艺的能耗和温室气体排放进行了分析。结果表明,生物质制氢工艺的能源消耗比煤制氢工艺的能源消耗低75.4%。生物质制氢工艺的温室气体排放量比煤制氢工艺的相应值低89.6%。此外,敏感性分析表明,管道运输是最环保的氢气运输方式。原料气化温度在1400～1500℃范围内,能源消耗和温室气体排放最低。针对生物质制氢过程二氧化碳排放的问题,本研究设计了具有二氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢过程模型。与未采用二氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢过程相比,采用二氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢过程总资本投资增加了1.3%,生产成本增加了14.6～19.4%。未采用二氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢工艺的能效比采用二氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢工艺高17%。从能耗、经济性和环保性的角度来看,80%CO₂捕集率的生物质制氢工艺是一种更适合于二氧化碳捕集与封存技术的系统。针对生物质气化合成气中含有大量的甲烷气,本文设计了基于甲烷三重整技术的生物质制氢工艺。与未采用甲烷三重整技术的生物质制氢工艺相比,采用甲烷三重整的生物质制氢的总资本投资提高了10.97%,生产成本降低了10.12%。未采用甲烷三重整技术的生物质制氢比采用甲烷三重整技术的生物质制氢能耗低3.09%,温室气体排放低7.85%。氧化碳捕集与封存技术的生物质制氢过程和采用甲烷三重整技术的生物质制氢过程均可以实现CO₂的负排放。上述研究对降低温室气体排放,改善环境性能,开发清洁可持续的生物质制氢工艺具有重要意义。