李洪亮，李金鴻，李彥豪，方書起，陳俊英，劉利平，白凈

（1鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001；2生物質(zhì)煉制技術(shù)與裝備河南省工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001）

稻殼在水蒸氣中氣化實(shí)驗(yàn)研究

李洪亮1，2，李金鴻1，李彥豪1，方書起1，2，陳俊英1，2，劉利平1，2，白凈1，2

（1鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001；2生物質(zhì)煉制技術(shù)與裝備河南省工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001）

在流化床實(shí)驗(yàn)裝置上以水蒸氣為氣化劑，對(duì)稻殼進(jìn)行熱解氣化的實(shí)驗(yàn)研究,分別考察單因素反應(yīng)溫度（500～700℃）、蒸氣流量（7～11kg/h）和進(jìn)料速率（1.2～3.6kg/h）對(duì)產(chǎn)氣率及其主要組分（H2、CO、CH4、CO2）的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：溫度的升高可提高氣化氣產(chǎn)率及氣體組分中CH4和H2的含量，同時(shí)降低了CO2的含量，隨溫度升高，CO的含量呈先增加再降低的趨勢(shì)。蒸氣流量和進(jìn)料速率的增加對(duì)產(chǎn)氣率影響分別在500℃和700℃呈現(xiàn)出了不同的規(guī)律，說明了在不同反應(yīng)溫度下床內(nèi)起主導(dǎo)作用的反應(yīng)不同。在700℃，隨蒸氣流量和進(jìn)料速率增加，氣化氣中H2、CO和CO2的含量都有小幅度變化，CH4體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在12%左右。在條件考察范圍內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)溫度為700℃、蒸氣流量為7kg/h、進(jìn)料速率為1.2kg/h時(shí)，產(chǎn)氣率和H2體積分?jǐn)?shù)分別有最大值，為725L/h和18.05%。

氣化；流化床；稻殼；水蒸氣

當(dāng)今化石燃料消耗增加，能源緊缺成為人類發(fā)展面臨的最大生存挑戰(zhàn)之一，生物質(zhì)能源作為可持續(xù)能源，在未來有望替代化石燃料，發(fā)揮重要作用。生物質(zhì)氣化是開發(fā)生物質(zhì)能源重要研究方向，生物質(zhì)通過快速熱解氣化轉(zhuǎn)化為氣化氣?，F(xiàn)階段生物質(zhì)氣化方法主要有空氣氣化、富氧氣化和蒸氣氣化等。蒸氣氣化，是以高溫水蒸氣作為氣化劑，能制取出不含N2的高品質(zhì)氣化氣[1-6]。本文利用流化床熱解氣化反應(yīng)裝置，研究粉碎的稻殼在水蒸氣氣氛中熱解氣化的特性。與多數(shù)對(duì)生物質(zhì)水蒸氣高溫（700℃以上）氣化制取合成氣研究不同，本工作選取在500～700℃，在降低氣化溫度條件同時(shí)，以獲得高品質(zhì)的可燃?xì)鉃槟康摹Ｖ饕疾旆磻?yīng)溫度、蒸氣流量和進(jìn)料速率氣化操作條件對(duì)氣化氣的產(chǎn)率及成分的影響[7-12]，探求相應(yīng)操作條件下的氣化的規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

生物質(zhì)氣化流化床反應(yīng)系統(tǒng)如圖1所示。反應(yīng)系統(tǒng)是按蒸氣發(fā)生器、加熱器、反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、冷卻器的順序串聯(lián)組成。蒸氣發(fā)生器是夾套結(jié)構(gòu)，通過控制進(jìn)水量來控制蒸氣流量，最大蒸發(fā)量為15kg/h。蒸氣加熱器采用電加熱，加熱功率為20kW。氣化反應(yīng)器尺寸為Φ76×5×1800mm，為了維持和穩(wěn)定反應(yīng)溫度，在反應(yīng)器外部進(jìn)行輔助電加熱。粉碎的稻殼通過螺旋輸送器從反應(yīng)器下端連續(xù)加入流化床中，與從下方進(jìn)入的高溫蒸氣混合并發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，高溫蒸氣同時(shí)作為流化氣體將反應(yīng)產(chǎn)物送至旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離?；旌蠚怏w進(jìn)入冷凝器去焦油和水，不凝氣通過濕式氣體流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，在流量計(jì)出口進(jìn)行氣體采集。每5min采樣一次，采用島津GC-14C型氣相色譜儀對(duì)氣化氣進(jìn)行分析，以高純氦氣做載氣（0.3～0.4MPa）。色譜柱：碳分子篩，填充柱TDX-01型（2m×3mm）。分析條件為：柱溫為80℃，氣化室溫度100℃，檢測(cè)器溫度為120℃，橋流為60mA，進(jìn)樣量100μL，分流比為30∶1。主要檢查氣體組分中H2、CO、CH4、CO2。氣化實(shí)驗(yàn)的操作條件見表1。

1.2 原料特性

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原料為河南省某地區(qū)的稻殼，進(jìn)行機(jī)械粉碎和100℃的烘干預(yù)處理，粒度分布主要在0.3～0.7mm。實(shí)驗(yàn)所用稻殼原料工業(yè)分析和成分分析如表2。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1 生物質(zhì)氣化流化床反應(yīng)系統(tǒng)

表1 操作條件

表2 稻殼的工業(yè)分析和成分分析

稻殼通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入流化床迅速升溫到預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度，在300℃之前的短暫時(shí)間，稻殼被迅速干燥以及有限的脫揮發(fā)分。在300℃之后隨溫度變化發(fā)生一系列影響氣化結(jié)果的裂解反應(yīng)。當(dāng)?shù)練囟鹊竭_(dá)500℃以上，伴隨焦油的二次裂解反應(yīng)，蒸氣也將參與氣化反應(yīng)，對(duì)氣化結(jié)果產(chǎn)生重要影響。氣化氣的主要成分為CO、CO2、H2、CH4等，生物質(zhì)一次裂解反應(yīng)、一次裂解產(chǎn)物的二次裂解反應(yīng)以及與蒸氣的重整氣化反應(yīng)都直接影響到氣化氣的產(chǎn)率和組分[13-14]。分別考察單因素反應(yīng)溫度、進(jìn)料速率和蒸氣流量對(duì)生物質(zhì)水蒸氣氣化反應(yīng)的影響。

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)氣化反應(yīng)的影響

圖2顯示了氣化溫度對(duì)產(chǎn)氣率的影響。在600℃之前隨溫度的升高，氣化氣產(chǎn)率平穩(wěn)上升，流化床內(nèi)以熱解反應(yīng)為主，生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的焦油、氣體和半焦等產(chǎn)物被流化蒸氣帶出流化床。從650℃開始，氣化氣產(chǎn)率明顯增高，在700℃反應(yīng)溫度下，進(jìn)料速率為1.2kg/h，蒸氣流量7kg/h的操作條件的單位產(chǎn)氣率達(dá)到了725L/kg。因?yàn)榇矁?nèi)伴隨熱解產(chǎn)物二次裂解產(chǎn)生，同時(shí)與蒸氣發(fā)生重整氣化反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體。床內(nèi)的水氣反應(yīng)，水蒸氣重整反應(yīng)等一系列吸熱反應(yīng)在高溫下起主導(dǎo)作用，且隨溫度增加而增強(qiáng)，導(dǎo)致了產(chǎn)氣率快速升高。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)氣率影響

圖3顯示了在生物質(zhì)進(jìn)料量為1.2kg/h，蒸氣量為7kg/h的操作條件下，氣化溫度對(duì)氣化氣組分的影響。氣化氣中CO的含量隨著反應(yīng)溫度升高先增加再降低，到600℃達(dá)到了最大值52.6%，反應(yīng)溫度繼續(xù)增加，CO的含量開始緩慢降低；從500℃開始，CO2的含量隨溫度增加緩慢降低，550℃之后降低趨勢(shì)明顯，在接近700℃開始趨于平緩；CH4的含量隨溫度增加平緩增加，在12%左右趨于穩(wěn)定。H2的含量從550℃開始隨溫度增加而顯著增加。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)氣化氣組分的影響

分析氣化氣成分隨溫度變化的原因可以從以下因素來解釋。①不同氣體組分部分來自不同生物質(zhì)組分中的分解。纖維素含有較高羰基和羧基官能團(tuán)，熱解能產(chǎn)生較多CO。半纖維素具有較多的羧基基團(tuán)，在其熱解和重整過程中釋放CO2[15,16]；木質(zhì)素中較高含量的芳香環(huán)和O—CH3官能團(tuán)，會(huì)在熱解過程中釋放出更多的H2和焦油[17]。而因?yàn)榘肜w維素、纖維素和木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性不同，半纖維素最先降解導(dǎo)致氣化氣中CO2含量增加[17]。然后是纖維素隨著溫度升高熱解釋放CO。木質(zhì)素因?yàn)槠鋸?fù)雜的結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性最強(qiáng)，需要在較高的溫度下，才能分解并產(chǎn)生H2和焦油。②生物質(zhì)氣化反應(yīng)主要涉及的8種反應(yīng)受溫度的影響發(fā)生變化。隨著溫度升高，有利于吸熱反應(yīng)的發(fā)生并釋放CO，隨著CO分壓持續(xù)增加，使水蒸氣重整反應(yīng)向負(fù)方向移動(dòng)，但是伴隨Boudouard反應(yīng)的增強(qiáng)，綜合影響下CO的含量開始緩慢降低。CO2含量降低可能是因?yàn)殡S著溫度升高，熱解反應(yīng)趨于完成，熱解釋放的CO2伴隨Boudouard反應(yīng)增強(qiáng)被消耗。CH4主要由生物質(zhì)熱解和甲烷合成反應(yīng)產(chǎn)生，隨著溫度升高，CH4參與蒸氣重整反應(yīng)被消耗，所以氣化氣中CH4在600℃以后不再增加。產(chǎn)生H2的反應(yīng)大多是吸熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)溫度的升高，更有助于H2的產(chǎn)生。

2.2 蒸氣流量對(duì)氣化反應(yīng)的影響

在本實(shí)驗(yàn)中，水蒸氣作為流化床的流化氣和氣化反應(yīng)的氣化劑，對(duì)生物質(zhì)的氣化產(chǎn)氣有重要的影響。根據(jù)上2.1節(jié)結(jié)果，反應(yīng)溫度選取700℃，同時(shí)選取500℃和600℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從圖4中可以看到，在500℃操作條件下，單位產(chǎn)氣率隨蒸氣流量增加而降低，蒸氣流量從7kg/h持續(xù)增加到11kg/h，而氣化氣產(chǎn)率卻由200L/kg降低到150L/kg；在700℃，進(jìn)料速率1.2kg/h，蒸氣流量7kg/h時(shí)，產(chǎn)氣率有最大值725L/kg，隨著蒸氣流量的增加，產(chǎn)氣率先降低再增大，隨著蒸氣流量持續(xù)增加，產(chǎn)氣率增長(zhǎng)變緩，600℃情況下呈現(xiàn)了相同變化趨勢(shì)。分析其原因：蒸氣在流化床作為流化氣體，因此蒸氣流量決定著生物質(zhì)等床內(nèi)物質(zhì)在流化床的停留時(shí)間，但是大的蒸氣流量也加劇了床內(nèi)生物質(zhì)顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)其均勻受熱裂解。同時(shí)蒸氣參與的系列反應(yīng)隨著溫度升高和蒸氣分壓的增加逐漸增強(qiáng)產(chǎn)生CO和H2。在反應(yīng)溫度為500℃的情況下，流化床內(nèi)以生物質(zhì)裂解反應(yīng)為主，隨著蒸氣流量的增加，使生物質(zhì)在流化床的停留時(shí)間逐漸變短，生物質(zhì)的裂解反應(yīng)未能完全，蒸氣帶出流化床，導(dǎo)致氣化氣的產(chǎn)率降低；在較高的反應(yīng)溫度，熱量已經(jīng)滿足生物質(zhì)大部分熱解，同時(shí)蒸氣參與生物質(zhì)氣化反應(yīng)，增大蒸氣流量，雖然加劇了床內(nèi)生物質(zhì)熱解，但是床內(nèi)反應(yīng)物停留時(shí)間大幅度縮短，導(dǎo)致蒸氣參與氣化反應(yīng)不夠完全，所以在較低的蒸氣流量下增加蒸氣量，氣化氣產(chǎn)率降低。蒸氣流量持續(xù)增加，停留時(shí)間縮短幅度相對(duì)減小，由于蒸氣流量增加導(dǎo)致床內(nèi)顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)，加深生物質(zhì)的熱解并釋放氣體，同時(shí)蒸氣分壓持續(xù)增加，促進(jìn)了床內(nèi)蒸氣參與的氣化反應(yīng)，所以綜合作用導(dǎo)致氣化氣產(chǎn)率開始回升。隨著蒸氣流量繼續(xù)增加，床內(nèi)物質(zhì)停留時(shí)間持續(xù)縮短，床內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)間縮短，氣體產(chǎn)率受到影響，增長(zhǎng)變緩。

圖4 蒸氣流量對(duì)產(chǎn)氣率的影響

圖5給出了在反應(yīng)溫度為700℃，進(jìn)料量為1.2kg/h的操作條件下，蒸氣流量對(duì)氣化氣組分的影響。從圖中可以看出：H2體積分?jǐn)?shù)隨蒸氣量增加從18.07%降低到15.28%，繼續(xù)增加蒸氣量，H2體積分?jǐn)?shù)基本保持不變；隨著蒸氣流量的增加，CO的體積分?jǐn)?shù)由48.09%增加到52.58%，H4體積分?jǐn)?shù)基本穩(wěn)定在12%左右；CO2的體積分?jǐn)?shù)隨蒸氣流量增加從12.10%增加到13.01%。同樣是因?yàn)樵?00℃高溫反應(yīng)條件下，熱量已經(jīng)滿足生物質(zhì)的大部分熱解反應(yīng)，增大蒸氣流量加劇了床內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，使生物質(zhì)均勻受熱并熱解釋放更多的CO和CO2等熱解產(chǎn)物，但是縮短了床內(nèi)物質(zhì)的停留時(shí)間，造成熱解后續(xù)反應(yīng)時(shí)間縮短，蒸氣參與的氣化反應(yīng)程度降低，H2的生成受到一定限制。繼續(xù)增大蒸氣流量，生物質(zhì)停留時(shí)間繼續(xù)縮短，同時(shí)蒸氣分壓的持續(xù)增加，促進(jìn)了床內(nèi)發(fā)生的氣化反應(yīng)，但是生物熱解釋放的H2受到氣流影響較小，導(dǎo)致隨著蒸氣流量的增加H2下降之后趨于穩(wěn)定，CO和CO2含量在上升之后開始緩慢降低。因?yàn)镃H4主要來自于生物質(zhì)的熱解，同時(shí)CH4熱穩(wěn)定較高，來自熱解釋放、甲烷合成反應(yīng)的CH4與水蒸氣重整消耗趨于平衡，所以隨著蒸氣流量的增加，CH4的含量較為穩(wěn)定。

圖5 蒸氣流量對(duì)氣化氣組分的影響

2.3 進(jìn)料速率對(duì)氣化反應(yīng)的影響

根據(jù)上述結(jié)果，選擇在700℃、蒸氣流量為7kg/h情況下，進(jìn)料速率對(duì)產(chǎn)氣率的影響，同時(shí)進(jìn)行了500℃和600℃的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。圖6顯示了3種操作條件下進(jìn)料速率對(duì)氣化氣單位產(chǎn)率的影響。從圖中可以看出：在500℃和600℃操作條件下隨進(jìn)料量增加，氣化氣產(chǎn)率分別從200.1L/kg和325.3L/kg降低到162.5L/kg和237.5L/kg，進(jìn)料量從2.4kg/h繼續(xù)增加到3.6kg/h，氣化氣產(chǎn)率開始增加，分別達(dá)到166.7L/kg和316.7L/kg；造成這一現(xiàn)象的原因是一方面進(jìn)料速率影響著物料在床內(nèi)的受熱均勻程度和停留時(shí)間。另一方面，進(jìn)料速率的變化也改變了床內(nèi)蒸氣和生物質(zhì)的質(zhì)量比，對(duì)氣化反應(yīng)的平衡起到重要影響。在較低溫度下，床內(nèi)反應(yīng)以生物質(zhì)稻殼熱解反應(yīng)為主，進(jìn)料速率的增加使床內(nèi)物料受熱分布均勻程度降低，同時(shí)水蒸氣與生物質(zhì)稻殼的質(zhì)量比減小，削弱了床內(nèi)熱解反應(yīng)以及部分氣化反應(yīng)進(jìn)行，綜合導(dǎo)致產(chǎn)氣率降低。繼續(xù)增加進(jìn)料速度，由于動(dòng)量守恒，床內(nèi)物料停留時(shí)間繼續(xù)增加，物料熱解反應(yīng)產(chǎn)物增加，與水蒸氣的氣化反應(yīng)加劇產(chǎn)生大量氣體，氣化氣產(chǎn)率開始回升。當(dāng)在700℃條件下，氣化氣產(chǎn)率隨進(jìn)料速率增加呈線性降低，從1.2kg/h進(jìn)料速率下的725L/kg降低到3.6kg/h進(jìn)料速率下的600L/kg。分析其原因是在700℃較高的反應(yīng)溫度下，稻殼的熱解反應(yīng)已經(jīng)基本完成，床內(nèi)的蒸氣與裂解產(chǎn)物的氣化反應(yīng)成為影響氣化氣產(chǎn)率的主導(dǎo)因素，隨著進(jìn)料速率的增加，水蒸氣與生物質(zhì)的質(zhì)量比持續(xù)降低，抑制了床內(nèi)氣化反應(yīng)正方向進(jìn)行，氣化氣的單位產(chǎn)氣率持續(xù)降低。

圖6 進(jìn)料速率對(duì)產(chǎn)氣率的影響

在反應(yīng)溫度為700℃，蒸氣流量為7kg/h的工況下，進(jìn)料速率對(duì)氣化氣組分含量的影響如圖7所示。隨著進(jìn)料速率增加，氣化氣中H2體積分?jǐn)?shù)隨進(jìn)料速率的增加從18.07%下降到15.26%再回升，CO和CO2的體積分?jǐn)?shù)都呈現(xiàn)增加后下降的趨勢(shì)，在進(jìn)料速率為2.4kg/h時(shí)分達(dá)到最大值52.74%和12.63%，CH4的含量穩(wěn)定在12.5%左右。H2含量先降低是因?yàn)闅饣磻?yīng)受到抑制，隨著進(jìn)料量增加，床內(nèi)物質(zhì)停留時(shí)間增加，H2體積分?jǐn)?shù)開始回升。在700℃稻殼熱解反應(yīng)較為徹底，主要由熱解釋放的CH4受影響較小。CO和CO2的含量的變化主要受水蒸氣參與的重整氣化反應(yīng)的影響，可能因?yàn)殡S著進(jìn)料速率的增加，水蒸氣比例相對(duì)減少，氣化反應(yīng)受到一定抑制，CO和CO2含量在小幅度增加后開始下降。

圖7 進(jìn)料速率對(duì)氣化氣組分的影響

3 結(jié)論

采用生物質(zhì)氣化流化床反應(yīng)裝置進(jìn)行了稻殼在水蒸氣氣氛下的氣化產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)，結(jié)論如下。

（1）在氣化實(shí)驗(yàn)中，隨著溫度從500℃升至700℃，產(chǎn)氣率迅速增加，氣化氣中H2的體積分?jǐn)?shù)顯著增加，CO的體積分?jǐn)?shù)在600℃達(dá)到了最大值52.6%后開始降低，CH4的體積分?jǐn)?shù)增加到12%左右趨于穩(wěn)定，而CO2的體積分?jǐn)?shù)顯著降低。表明了反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)氣組分也有重要影響，較高的反應(yīng)溫度有利于產(chǎn)氣率的增加。

（2）在500℃，產(chǎn)氣率隨蒸氣流量增加而降低，隨進(jìn)料速率增加呈先降低再增加的趨勢(shì)。在700℃產(chǎn)氣率隨蒸氣流量增加而先降低再有所回升，隨進(jìn)料速率增加而線性降低。表明了不同溫度下，床內(nèi)起主導(dǎo)作用的反應(yīng)不同。

（3）氣體組分受蒸氣流量和進(jìn)料速率的影響較小，但也呈現(xiàn)出一定規(guī)律。在700℃，隨蒸氣流量增加，H2含量有所下降，CO含量小幅上升；隨進(jìn)料速率增加，H2含量先降低再回升，CO含量在2.4kg/h達(dá)到最大值之后降低。床內(nèi)氣化反應(yīng)程度和反應(yīng)平衡受蒸氣流量和進(jìn)料速度影響。

[1] CHENG Y，THOW Z，WANG C H. Biomass gasification with CO2，in a fluidized bed[J]. Powder Technology，2016，296：87-101.

[2] FREMAUX S，BEHESHTI S M，GHASSEMI H，et al. An experimental study on hydrogen-rich gas productionviasteam gasification of biomass in a research-scale fluidized bed. [J]. Energy Conversion & Management，2015，91（1）：427-432.

[3] 鄧文義，于偉超，蘇亞欣，等. 生物質(zhì)熱解和氣化制取富氫氣體的研究現(xiàn)狀[J]. 化工進(jìn)展，2013，32（7）：1534-1541.DENG W Y，YU W C，SU Y X，et al. A review of pyrolysis and gasification of biomass for production of hydrogen-rich gas[J].Chemical Industry and Engineering Progress，2013，32（7）：1534-1541.

[4] 武宏香，趙增立，王小波，等. 生物質(zhì)氣化制備合成天然氣技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展，2013，32（1）：83-90，113.WU H X，ZHAO Z L，WANG X B，et al. Technical development on synthetic natural gas production from biomass[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2013，32（1）：83-90，113.

[5] NIU M M，HUANG Y J，JIN B S. Simulation of enriched air-steam biomass gasification in a bubbling fluidized bed gasifier[J]. Applied Mechanics & Materials，2014，699：510-515.

[6] 楊琳. 生物質(zhì)流化床的水蒸汽氣化實(shí)驗(yàn)研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)，2014.YANG L. An experimental research on steam gasification of biomass using fludized bed[D]. Wuhan: Huazhong University of Science &Technology，2014.

[7] FARID M M，KANG M S，HWANG J. The effect of CO on coal–biomassco-gasification with CO2[J]. Fuel，2017，188：98-101.

[8] UMEKI K，NAMIOKA T，YOSHIKAWA K. The effect of steam on pyrolysis and char reactions behavior during rice straw gasification[J].Fuel Process Technology，2012，94：53-60.

[9] ASADULLAH M，ZHANG S，MIN Z，et al. Effects of biomass char structure on its gasification reactivity[J]. Bioresource Technology，2010，101：7935-7943.

[10] TREMEL A，SPLIETHOFF H. Gasification kinetics during entrained flow gasification——Part Ⅰ；devolatilisation and char deactivation[J]. Fuel，2013，103：663-671.

[11] XU Q，PANG S，LEVI T. Reaction kinetics and producer gas compositions of steam gasification of coal and biomass blend chars，Part 1：experimental investigation[J]. Chemical Engineering Science，2011，66：2141-2148.

[12] 李少華，車德勇，李健，等. 松木屑和褐煤流化床的共氣化特性[J].化工進(jìn)展，2013，32（5）：1030-1034，1126.LI S H，CHE D Y，LI J，et al. Characteristics ofco-gasification of biomass and lignite in a fluidized bed[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2013，32（5）：1030-1034，1126.

[13] CANABARRO N，SOARES J F，ANCHIETA C G，et al.Thermochemical processes for biofuels production from biomass[J].Sustainable Chemical Processes，2013，1（1）：22.

[14] 高寧博. 高溫過熱水蒸氣的制備及生物質(zhì)高溫氣化重整制氫特性研究[D]. 大連：大連理工大學(xué)，2009.GAO N B. High temperature steam production and studies of hydrogen-rich gas from high temperature steam gasification and reforming of biomass[D]. Dalian：Dalian University of Technology，2009.

[15] RAPAGNà S，MAZZIOTTI DI CELSO G. Devolatilization of wood particles in a hot fluidized bed：product yields and conversion rates[J].Biomass Bioenergy，2008，32：1123–1129.

[16] BURHENNE L，MESSMER J，AICHER T，et al. The effect of the biomass components lignin，cellulose and hemicellulose on TGA and fixed bed pyrolysis[J]. Journal of Analytical & Applied Pyrolysis，2013，101：177–184.

[17] XIE H，YU Q，QIN Q，et al. Study on pyrolysis characteristics and kinetics of biomass and its components[J]. Journal of Renewable &Sustainable Energy，2013，5（1）：493.

The research of rice husk gasification in steam

LI Hongliang1，2，LI Jinhong1，LI Yanhao1，F(xiàn)ANG Shuqi1，2，CHEN Junying1，2，LIU Liping1，2，BAI Jing1，2
（1School of Chemical Engineering and Energy，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，Henan，China；2.Engineering Laboratory of Henan Province for Biorefinery Technology and Equipment，Zhengzhou 450001，Henan，China）

The rice husk gasification experiments were performed in a fluidized bed gasifier with steam as gasifying agent. The effects of reaction temperature（500—700℃），steam flow rate（7—11kg/h），and feed rate（1.2—3.6kg/h）on gas yield and the compositions of the main components（H2，CO，CH4，CO2）were investigated，respectively. The results showed that the higher reaction temperature could lead to higher gas yield and higher content of H2and CH4. With the increase of the reaction temperatures，the content of CO first decreased then increased. The effect of the increase of steam flow and feed rate on gas yield at 500℃ and 700℃ was not the same，which indicated that the leading reactions in the fluidized bed at different reaction temperature were different . At 700℃，the increase of the steam flow and feed rates did niot change the content of H2，CO，and CO2significanly；and the volume fraction of CH4remained about 12%. Within the scope of the experimental conditions，when the reaction temperature was 700℃，steam flow 7kg/h，and feed rate 1.2kg/h，the gas yield and the volume fraction of H2reached the maximum values of 725L/h and 18.05%，respectively.

gasification；fluidized-bed；rice husk；steam

TK6

A

1000–6613（2017）11–4017–05

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0330

2017-03-01；修改稿日期2017-04-16。

李洪亮（1962—），男，碩士，副教授，研究方向?yàn)榛ぁ⑸锘?、可再生能源。E-mail：lihongliang@zzu.edu.cn。聯(lián)系人白凈，博士，講師，研究方向?yàn)樾履茉撮_發(fā)。E-mail：1187303642@qq.com。