生物質(zhì)氣化是通過氣化裝置的熱化學(xué)反應(yīng)，可將低效能的固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成能的可燃氣，因此氣化爐自然是生物質(zhì)氣化過程中的關(guān)鍵設(shè)備之一。我國使用的生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)，主要有固定床、流化床和直接干餾熱解3種工藝形式。固定床氣化爐工藝一般采用空氣為氣化劑，氣流方式有上吸式、下吸式或是平吸式，特點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、可以實現(xiàn)多種生物質(zhì)原料的熱解氣化、投資少等。但是得到的生物質(zhì)燃氣熱值低，通常在4200～7560kJ/m3之間，屬低熱值可燃氣，且生物質(zhì)氣焦油含量高，容易造成管路堵塞。流化床氣化爐的工作特點：氣固接觸混合良好，停留時間都較短，生物質(zhì)氣化發(fā)電企業(yè)，床內(nèi)壓力降較高，受熱均勻，加熱迅速，氣化反應(yīng)速度快，長春生物質(zhì)氣化發(fā)電，可燃氣得率高，爐內(nèi)溫度高而且恒定，可燃氣中焦油含量較小，但出爐的可燃氣中含有較多的灰分，可頻繁啟停，氣化強度大、綜合經(jīng)濟性好，非常適合于大型的工業(yè)供氣系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資較多，常見的氣化爐類型如圖4所示。直接干餾熱解的特點是生物質(zhì)在隔絕空氣條件下進行熱分解，產(chǎn)物為固體炭和木醋液、可燃性氣體，生產(chǎn)過程須外加能源[8]。各氣化爐的工作原理及氣流走向如圖5所示。
我國有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ)，在20世紀60年代就開發(fā)了60kW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前160～200kW的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備在我國已得到小規(guī)模應(yīng)用，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)分析，顯示出一定的經(jīng)濟效益[6]。遼寧省能源研究所于2006年6月在意大利建成的流化床生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)，采用木屑或稻殼為原料，發(fā)電量160kW；江蘇吳江縣生產(chǎn)的稻殼氣化爐，利用碾米廠下腳料驅(qū)動發(fā)電機組，功率可達160kW，已進入示范應(yīng)用階段；MW級的中型BGPG系統(tǒng)也已在近些年研究開發(fā)出來，1998年10月中科院廣州能源所完成1MW級的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化—內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)（GIEC），5臺200kW發(fā)電機組并聯(lián)工作，由于受氣化效率與內(nèi)燃機效率限制，效率低于18%，單位電量生物質(zhì)消耗量一般大于112kg/（kW·h）。在此基礎(chǔ)上科學(xué)院廣州能源研究所還在海南三亞建成了國內(nèi)生物質(zhì)木屑氣化發(fā)電廠并于2000年下半年投入運行；中國林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所以稻草、麥草等軟秸稈和稻殼等農(nóng)業(yè)剩余物為原料，并建成生物質(zhì)氣化發(fā)電裝置，已經(jīng)投入運行，具有明顯的直接經(jīng)濟收益。設(shè)備正常運行時，每年可處理約3萬t多秸稈、稻殼、木屑等生物質(zhì)廢料，每年大大減少CO2的排放[7]。
生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化技術(shù)是一種新型的氣化技術(shù)（圖2）。生物質(zhì)在床料的輔助流化作用下，在爐內(nèi)經(jīng)歷聚集、沉降、吹散、上升再聚集的物理衍變過程；循環(huán)床中氣體、生物質(zhì)、床料發(fā)生劇烈的傳熱傳質(zhì)和接觸反應(yīng)，形成爐內(nèi)循環(huán)。同時氣體對生物質(zhì)和床料的微小顆粒實現(xiàn)快速夾帶，生物質(zhì)氣化發(fā)電廠家，經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離出殘留可燃組分和床料，由回料裝置送回反應(yīng)區(qū)，形成了爐外的物料循環(huán)。氣化爐內(nèi)外兩種循環(huán)平衡的建立，保證反應(yīng)進程穩(wěn)定，是循環(huán)流化床氣化技術(shù)的核心。生物質(zhì)在循環(huán)流化床氣化爐中完成氣化，產(chǎn)生燃氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)除塵后，以熱燃氣的方式直接送入大型燃煤電站鍋爐，與煤粉進行混燒，利用原有發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)電的技術(shù)。
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