● 摘要
生物质能是一种清洁的可再生能源。生物质热解不但是一种独立的生物质能高效利用转化手段，而且是各种热化学转化过程中非常重要的一个初始阶段，同时可以实现物质和能量的回收。生物质热解气化过程受热解温度，载气，生物质粒径大小等多种条件影响。本研究中采用典型工业生物质废物松木屑为实验材料，通过改变热解气化过程的温度、载气、生物质粒径等，研究热解气化产物中的气相产物，焦油和焦炭，探寻生物质热解气化的最佳条件。本研究利用管式炉反应器对典型生物质废物松木屑进行热解实验，生物质热解的主要气体产物为H2，CH4，CO和CO2。其中，热解温度范围为400~800 ℃，当温度从400 ℃升高至800℃，CO，CO2，H2和CH4四种主要产气占总产气的摩尔百分比从46.11 mol%增加到80.12 mol%，另外，焦油中芳烃化合物的含量也受热解温度的影响。热解气化过程中载气空速的范围为55，65和75min-1，随着载气空速的增大，CO，CH4和H2的摩尔百分比增加，但CO2的摩尔百分比降低。研究得出，较大空速和较高热解温度更有利于富氢气体的产生。随着生物质颗粒从0.150~0.180 mm升高至1.400~2.000 mm。残炭量从20.38 wt.%升高至21.26 wt.%。
等离子体重整主要重整生物质热解气，作为生物质热解的后续反应，主要目的为减少焦油的量，促进合成气的形成。本研究中采用的介质阻挡放电等离子体（DBD）对热解气进行重整。本研究采用流量比为1:2，1:1和2:1的CH4与CO2 研究了等离子体重整CH4和CO2气体的产物规律。，研究发现，原料气中的CH4的含量越高，产物中H2/CO的摩尔比越大。在等离子体重整CH4，CO2和CO气体的产物规律的研究中发现流量比CH4:CO2:CO分别为1:1:3，1:2:2和2:1:2，CH4的转化率有着相同的变化趋势，即随着放电功率的增加，转化率增大，产物中H2/CO的摩尔比也越大。CO2的转化率和H2的选择性有着不同的变化趋势。在等离子体重整CH4，CO2和H2气体的产物规律的研究中，流量比CH4：CO2：H2的分别为1:2:1，2:2:1和1:1:1。随着放电功率的增加，CO2的转化率也随之增大，CO的选择性随之降低，CH4的转化率增大。随着放电功率的增加，产物中的H2/CO的摩尔比明显降低。