新疆生物质资源特别是棉秆资源丰富,但至今还没有找到充分利用其潜能的合理有效方式,生物质气化是生物质能源化利用的主要方式,生物质气化的研究是一个复杂的系统工程,气化性能受诸多因素的影响,因此,设计生物质气化炉并对其进行深入的试验研究,为优化气化炉内部结构和气化工艺条件提供指导性建议,具有重要意义。本文以棉秆为研究对象,设计一套户用型生物质气化系统,在此基础上开展试验,通过112SERIES型元素分析仪测得切碎棉秆的元素成分,并分析其工业成分,利用物料颜色反推法布置气化炉测温点,通过风机调速控制气化剂流量,水蒸汽循环反应装置上的蒸汽阀门控制水蒸汽供给区域,从而研究气化剂流量、气化剂种类对气化反应温度及气化气品质的影响规律。本次气化研究中,主要研究结果为:1.设计一套户用型上吸式生物质气化系统,气化反应器内部设计有多道供风装置、水蒸汽循环反应装置等关键部件,并且设计了两级净化装置。通过试验及计算结果表明,本次研究设计的气化炉,一定程度上达到了生物质气化的基本性能及气化气的净化效果,并提高了气化炉的封火时间。2.对气化炉内反应温度、气化气品质和气化剂流量之间的关系进行了试验研究,试验结果表明:①使用空气作为气化剂时,空气流量对反应程度和各床层状态影响极为显著。干燥层温度受空气流量影响不明显,裂解层基本上保持平稳的变化,而氧化层和还原层受空气流量变化最为敏感,随着空气流量变大,两个反应层的温度波动加剧。②使用空气作为气化剂时,空气流量变化对气化气中CH4影响不显著,但对H2和CO的影响较明显,尤其对CO含量影响显著。气化剂流量太高或太低都会使CO含量降低,本文试验研究表明,当空气流量为0.55m3·min-1时,CO含量最高。而H2、CH4的变化趋势则与之相反。3.利用水蒸汽循环反应装置实现空气-水蒸汽气化,与空气气化进行了对比试验,对气化炉内反应区的温度变化情况进行了研究。试验结果表明:水蒸汽参与空气气化,氧化层温度会出现小幅度提高,还原层温度稍微降低,减缓了氧化层的增厚速度,将有利于减少气化气中的焦油含量。气化炉性能试验说明,使用水蒸汽循环装置,还可以提高气化气中可燃成分含量,改善气化气品质。