生物质热解气化biomass pyrolysis

植物类固体燃料在缺氧条件下热解产生以一氧化碳(CO)为主要成分的可燃气体。这种气体燃料输送方便，燃烧充分，控制灵活，能扩大可燃生物质燃料的应用范围。
发展概况 20世纪20年代末，德国首先利用煤和木炭气化，继而采用木柴气化。第二次世界大战中制取煤气代替石油驱动车辆。战后由于大量开采石油使气化技术停滞不前。直到1973年石油危机，发达国家为寻求代用能源，再次研究生物质的气化技术，并较多地考虑利用农林业加工后的废异物，如锯木屑、稻壳、玉米芯等以扩大能源的来源，同时能减轻废弃物对环境的污染。美国利用农业废弃物和城镇垃圾作原料，气化后用于烘干作业和发电。瑞典、比利时、澳大利亚等一些生产木材较多的国家，利用加工木材后的废弃物进行气化以驱动车辆或用于发电。中国在抗日战争时期，由于燃油短缺，曾利用木柴和木炭气化以驱动车辆。80年代初中国开始研制新一代的气化装置用于燃烧农业废料，现已制有能输出2万、5万、15万和60万千卡/时的煤气发生炉。

燃烧器的结构形式

生物质热解气化过程 是在同一个燃烧器里完成的，分氧化、还原、干馏、干燥四个阶段。根据流入空气和流出可燃气（通常称为煤气）的方向，有上吸式、下吸式和平吸式煤气发生炉三种结构形式（见图）。
上吸式煤气发生炉燃料由顶部装入炉内，使之停留在炉篦上，由炉篦下引入空气，点火燃烧。由于空气充足，燃料氧化生成二氧化碳(CO₂)，并释放出热量Q₁，此阶段谓之氧化阶段，其反应式为：

C+O₂→CO₂+405.899千焦/摩

此热流气体向上运动，二氧化碳和上层燃料碳接触，在缺空气条件下，吸入热量Q₂还原成一氧化碳(CO)，谓之还原阶段，其反应式为：

C+CO₂→2CO-164.453千焦/摩

当放热率大于吸热率，气化过程便能正常稳定进行。在氧化阶段中，燃烧温度可达1200～1500℃。还原阶段温度降至700～900℃。热气体继续上流，燃烧中的挥发质和焦油被分离，形成焦炭，这就是干馏阶段，温度在300～700℃间。最上层的物料在低于300℃热流体的温度下，水分被蒸发，这就是干燥阶段。一氧化碳同挥发气、水蒸气和空气中的氮气一齐由上部流出。这一煤气的热值约为4163.7千焦/米³(≈995千卡/米³)。为提高单位容积煤气的热值，可在进入空气中加一定量的水，水蒸气和灼热的燃料接触，可产生一部分热值较高的氢气。此时煤气的热值约为5104.7千焦/米³(1219.5千卡/米³)。
上吸式煤气发生炉是历史上最早使用的炉型，结构简单，启动容易，烟气流经路程较长，出口烟气温度较低，烟气中含有较多未经分解的焦油及烟垢等物，清洁度较差。适用于燃烧水分含量较高(30%～50%)而含焦油少的生物质。物料大小宜控制在10厘米范围内，否则上部容易架空。下吸式煤气发生炉的还原区生长育肥猪舍(growing and fattening pighousing) 猪群按哺乳猪→仔猪→生长育肥猪三阶段工艺饲养时，饲养生长育肥猪的建筑物。从断乳在氧化区下部。燃料中的焦油易被高温氧化区分解，燃料中的水分亦可参加反应形成氢，可随时打开炉盖添加燃料，空气便于调节，燃烧稳定。烟气中焦油含量少，但灰分高于上吸式，流出煤气的温度较高。燃料的适应性范围大，因而适用于一般的生物质，是采用较多的一种炉型。平吸式煤气发生炉进入空气和流出的煤气在同一水平位置上。燃烧快，炉温高，煤气温度也高，将超过灰分熔点，易产生结渣。还原区容积小，还原成CO的量也随之减少。适用于燃烧含焦油和灰分少的焦炭、木炭等燃料。
上述三种炉型中，燃料都是缓慢移动的，称为固定床煤气发生炉。为提高燃烧和气化效果，且适用于含灰分高的生物质燃料，正研制流化床煤气发生炉，炉体为细长圆柱体，内放置定量的惰性截热体，如砂粒、陶瓷等物。对加入的燃料要求碎细，小于1厘米。在高速空气流动中，燃料随截热体进行悬浮燃烧，流出的煤气温度高并含有细灰，它对燃料的细度要求高，需进行加工并有复杂的控制系统。
经热解气化而得到的煤气中仍含有少量焦油，因此用煤气作发动机燃料时，须经净化。煤气是一种有毒气体，易爆炸，使用中需注意安全。