生物质气化技术能够将各类农林废弃物转化为富含H2、CO和CH4等可燃气体成分的气体燃料,因而受到了人们的广泛关注。为了提高气化效率和原料适应性,人们已经开发了固定床、流化床等多种类型的气化反应器。与固定床相比,流化床反应器具有传热效率高、气化产量高、易放大、过程易于控制等优点。本文尝试开发一种新型的实时热重分析系统,通过进料的微分化,更加真实地揭示生物质在流化床气化炉中经历的变化,研究这一过程中生物质的热失重,气化气组分、焦油成分和生物炭成分等的变化情况,获得生物质在流化床反应器内的气化特性,为工业流化床反应器的设计与应用提供指导。首先,以松木屑为气化原料,通过自行设计的实时热重分析系统,研究生物质原料在气化过程中的热失重变化情况,重点考察气化温度、气化当量比对气化过程的影响,进一步分析了气化气、焦油和生物炭成分,确定了松木屑在流化床气化炉中的最优气化强度。实验发现,气化温度为800 ℃、气化当量比为0.25、气化强度为600 kg/(m2·h)的气化参数被认为是流化床气化炉中松木气化的最佳条件。同时发现气化当量比在实际气化条件中对松木屑的失重变化没有明显影响。其次,本实验探讨了杨木屑与猪粪混合气化的可行性。通过实时热重分析系统,考察了两种物料混合气化的气化特性,研究了气化气、焦油与生物炭三种气化产物在不同的杨木屑、猪粪物料混合比例下的变化,进一步分析了两种物料混合比例对气化产物成分的影响。实验结果表明,猪粪与杨木的混合比例在4:6以下时,两种生物质可以实现稳定的混合气化。最后,本实验通过杨木屑与干猪粪在气化过程中的质量变化情况进行了动力学分析,研究发现,转化率在0.3以下时,杨木屑气化活化能在58～60kJ/mol之间,干猪粪气化活化能在28～30 kJ/mol之间,气化反应满足阿伦尼乌斯经验公式,而当转化率在0.3以上时,阿伦尼乌斯经验公式不再适用于气化反应的动力学分析。这表明真实气化反应过程非常复杂,活化能不能看作与温度无关的常数,根据传统热重分析仪得出的活化能可能与真实气化活化能差异较大。