我國的生物質(zhì)研究起步于20世紀80年代，生物質(zhì)能的利用轉化技術(shù)主要包括物理化學(xué)轉化技術(shù)、生物化學(xué)轉化技術(shù)及熱化學(xué)轉化技術(shù)[7]。其中熱化學(xué)轉化技術(shù)是生物質(zhì)轉化技術(shù)的研究熱點(diǎn)和主要利用途徑，生物質(zhì)熱化學(xué)轉化技術(shù)又分為生物質(zhì)熱解技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)和生物質(zhì)液化技術(shù)。生物質(zhì)氣化技術(shù)作為生物質(zhì)能源常見(jiàn)的利用形式，能夠高效利用生物質(zhì)資源，生產(chǎn)清潔燃料，與直接燃燒相比具有良好的環(huán)境效益和資源利用率。生物質(zhì)氣化是以空氣、氧氣、水蒸汽為氣化劑，在高溫下發(fā)生干燥、熱解、氧化和還原反應，轉化為氣態(tài)產(chǎn)物（CO、H2、CH4、H2O以及多種輕烴等）、液態(tài)產(chǎn)物（焦油、生物油、汽油等）和固態(tài)產(chǎn)物（焦炭），氣化后的合成氣可以通過(guò)FT合成制油和IGCC技術(shù)發(fā)電。目前生物質(zhì)氣化應用規模最大的是熱電聯(lián)產(chǎn)，世界上首個(gè)IGCC電廠(chǎng)由SydkraftAB建于瑞典Varnamo[8]。以木材為原料，使用加壓循環(huán)流化床氣化技術(shù)，發(fā)電效率為32%。
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生物質(zhì)新型氣化技術(shù)
 
　　2.1等離子體氣化技術(shù)
　　等離子體是不同于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)形式的第四種狀態(tài)，又稱(chēng)電離了的“氣體”，整體呈電中性狀態(tài)。等離子氣化技術(shù)主要適用于城市固體廢物的處理，包括原料預處理裝置、等離子氣化爐、凈化裝置等，利用等離子體溫度高的特性，提供了一個(gè)高溫達4000～7000℃的反應環(huán)境，有機化合物被熱分解，轉化為無(wú)焦油、高質(zhì)量合成氣，大幅度提高了反應速率。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是原料預處理要求低，合成氣的污染物含量少，反應時(shí)間短，規?；糯笕菀?；缺點(diǎn)是融化的材料在管道中容易出現凝固的現象，維護、運營(yíng)成本高[9]。國內中國科學(xué)院等離子體物理研究所建成的一座熔爐式等離子體爐[10]，通過(guò)放電產(chǎn)生高溫電弧，高溫電弧加熱流過(guò)的氣體介質(zhì)從而產(chǎn)生等離子體，在缺氧高溫的條件下將復雜、有毒、有害的固體廢物完全分解，為固體廢物的處理開(kāi)辟了新途徑?！　?.2超臨界水氣化技術(shù)　　超臨界水氣化技術(shù)（SCWG）是將高水分的生物質(zhì)轉化為高品質(zhì)合成氣的一種技術(shù)，是高效高產(chǎn)制氫的新方向。在20世紀70年代中期由美國麻省理工學(xué)院提出，水在溫度374.15℃、壓力22.12MPa的超臨界狀態(tài)下有很強的溶解能力，將生物質(zhì)中的各種有機物溶解，經(jīng)過(guò)高溫分解、異構化、脫水、裂化、濃縮、水解、蒸汽重整、甲烷化、水氣轉化等反應過(guò)程生成高密度、低黏度的液體，經(jīng)過(guò)高溫、高壓的反應條件迅速氣化，最后生成富氫氣的混合氣體。優(yōu)點(diǎn)是不經(jīng)過(guò)干燥過(guò)程，直接將濕生物質(zhì)氣化，節約成本；缺點(diǎn)是過(guò)程復雜、不易操控，實(shí)驗和工業(yè)規模尚有差距。Demirel等[11]在KOH催化劑的作用下，研究反應參數對果漿超臨界氣化技術(shù)制氫的影響，KOH催化劑通過(guò)水氣轉移反應促進(jìn)生物質(zhì)分解，抑制焦油的生產(chǎn)，提高氣體產(chǎn)量，同時(shí)KOH捕獲CO2，使水氣轉移向反應生成H2的方向進(jìn)行?！　?.3微波熱解氣化技術(shù)　　微波是一種波長(cháng)在1mm～1m，頻率在300MHz～300GHz的電磁波，介于無(wú)線(xiàn)電波和紅外輻射之間，穿透力極強，能夠深入物質(zhì)內部[12]。傳統熱解技術(shù)是由外至內，采用熱傳導、熱對流和輻射方式加熱，傳遞過(guò)程會(huì )損耗熱量且加熱速率慢。微波熱解技術(shù)不同于傳統的熱解技術(shù)，熱量來(lái)源是物質(zhì)內部反應物吸收微波熱量后自身進(jìn)行轉動(dòng)、碰撞和摩擦[13]將微波能量轉化為熱量。目前微波加熱已經(jīng)成功應用于油棕殼、柳枝稷、稻草、污泥和松木屑等生物質(zhì)原料的加工利用過(guò)程中[14]。優(yōu)點(diǎn)是加熱速率快、反應時(shí)間短、熱效率高、氣化產(chǎn)物CO2含量降低，H2、CH4組分含量提高。缺點(diǎn)是油產(chǎn)率低、性質(zhì)不穩定、商業(yè)化進(jìn)程慢。Vecten等[15]首次在微波等離子體反應器中以純蒸汽作為等離子體工作氣體，詳細研究了利用等離子體氣化技術(shù)轉化為可燃氣的過(guò)程，在最高微波功率6kW時(shí)，生物質(zhì)碳轉化率達98%以上，合成氣中氫含量豐富，體積分數在45%～65%，未參與反應的蒸汽則進(jìn)行冷凝，生產(chǎn)熱值范圍在10.5～12.0MJ/m3的合成氣。微波氣化技術(shù)的原理是氣泵將一定量的空氣送入微波的反應器中，生物質(zhì)和微波吸附劑變成流化狀態(tài)，迅速發(fā)生氣化反應，經(jīng)過(guò)冷凝管H2、CH4、CO2、H2O等氣體產(chǎn)物被收集裝置收集[16-17]。
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生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)
 
　　20世紀80年代，著(zhù)名科學(xué)家吳仲華先生就基于能量轉化的基本定律提出了總能系統的概念，在化學(xué)能物理能綜合梯級利用原理的指導下，提倡按照“溫度對口、梯級利用”的能源利用原則，使不同品質(zhì)的能源對口供應，生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)正是基于此等原則提出的。生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)從多聯(lián)產(chǎn)系統層面看，集成理論包括系統概念、系統集成思路和系統設計原則3個(gè)方面[18]。工藝路線(xiàn)如圖1所示，是以氣化技術(shù)為核心，將獨立單元中高效的子系統進(jìn)行集成和優(yōu)化，聯(lián)產(chǎn)可燃氣、提取液和生物質(zhì)炭，改善了單產(chǎn)系統所面臨副產(chǎn)物資源浪費的現象，被認為是能源高效利用