随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,开展小型户用的生物质气化装置的研究具有十分深刻的社会、经济和环保等方面的意义。论文所研究的小型生物质气化技术,其基本原理是将生物质原料加热,在缺氧燃烧的条件下,使较高分子量的有机碳氢化合物链断裂,变成低的烃类、CO和氢等。该反应是一个比较复杂的物理、化学平衡过程,影响因素较多。为此,本文以“循环固定床整体式生物质球气化装置”,“气化用生物质成型方法”等三项国家发明专利为基础,以解决农村能源问题为目的,针对家用生物质气化设备主要部件进行优化设计,运行参数的试验,以及原料的制备工艺方法开展一系列深入的研究和开发。其主要研究内容及结果如下:(1)设计一个小型生物质气化系统。该气化系统能满足各种常见生物质的气化要求,可以测量不同条件下气化系统气化的性能。(2)对炉内温度与风机转速之间的关系、风机转速与气体品质之间的关系、风机转速与灶头温度之间的关系、炉内成型燃料催化气化与气体品质之间的关系进行了实验研究。实验结果表明:在鼓风量较小的情况下,炉内温度随鼓风量的增加而显著提高,但当鼓风量达到一定值后,炉内温度的提高变得缓慢,该气化装置使用时风机最佳的转速应该是2000r/min。(3)气化系统洁净化技术的研究:炉内催化除焦可显著降低焦油含量;气化气通过缓冲气柜和输气管道的冷却,可冷凝大部分废水和焦油;通过能使可燃气预混合燃烧的红外线灶具,可使燃气充分、无异味的使用,灶头火焰温度达960℃;通过加料绞龙,可实现加料不需开盖,无气体泄露,能够连续运行。(4)气化系统稳定技术的研究:设计缓冲气柜可解决气化装置产气不稳定,净化效果不理想的缺点,缓冲气柜的体积约为气化炉体积的1/2时即可;通过珍珠岩保温层可使气化装置的封火时间由12小时延长到72小时;通过落料装置,可不需要打开盖子进行操作。(5)气化用原料的制备工艺方法的研究:本文研究了各种气化原料的制备工艺的要求及相应设备的选型,特别是生物质气化成型燃料的研究,当黏土与秸秆的质量比为1:9时,成型与气化效果比较好。