我国是能源消费大国,能源结构中化石能源占比很大,致使我国面临巨大的CO2减排压力。生物质能源来源于太阳能,是一种“碳中性”能源,具有可再生和低碳环保的优势。我国每年产生大量的农林废弃物,其中大部分没有得到有效利用,而是被废弃或者直接露天燃烧,造成资源和能源浪费的同时,还会造成环境污染,危害人们的身体健康。为此,浙江大学开发了生物质双流化床气化工艺,该工艺的主要特点是利用燃烧炉燃烧气化半焦为气化反应提供热量,气化炉以合成气作为流化介质,在气化炉中放入氧化钙用于减少焦油。因此,本文通过系统模拟和实验研究,对生物质双流化床气化工艺进行系统分析,并获得主要参数对气化特性的影响规律,为下一步工业装置的设计与运行提供参考。利用Aspen Plus软件构建生物质双流化床气化系统,建立了以再循环合成气作为气化炉流化介质的气化模型。在燃烧炉温度为930 ℃,空气过量系数为1.1的情况下,先后模拟了气化温度为750、800和850℃三个工况。对各个工况进行了能量平衡分析,并分析了气化温度和生物质水分对合成气组成、合成气率等的影响。模拟结果显示,若要升高气化温度,需要转移更多的半焦进入燃烧炉燃烧。随着气化温度的升高,合成气产率降低,显热升高、化学热降低,合成气中H2和CO2的浓度上升,CO和CH4浓度降低。随着生物质水分的升高,合成气产率和水的转化率都降低。采用小型流化床气化装置,在700～850 ℃下,进行了氮气气氛下氧化钙质量分数分别为0、5%、10%和20%的木薯秆热解气化实验,并且分别利用GC-MS和FTIR分析了焦油成分和半焦表面官能团。结果表明:氧化钙会固定半焦中的含氧官能团,从而增加半焦的产率;同时,氧化钙还可以降低焦油的产率,脱除焦油中的含氧官能团,促进焦油的缩聚反应。氧化钙明显提高了 H2产率,降低了 CO2、CO的产率,改善了合成气的品质。同样在小型流化床气化装置上,在700～850 ℃范围内,进行了合成气混合气氛下的木薯秆热解气化实验,并分别添加0和20%的氧化钙。实验结果与氮气气氛进行对比,结果表明:与氮气气氛相比,混合气氛下促进了焦油和水的生成,同时降低了合成气产率,但是对半焦产率的影响不大。同时,混合气氛促进H2和CO的生成,抑制了 CH4和CO2的产生。在混合气氛下,氧化钙对气化产物的特性影响规律同氮气气氛一样。