生物质能作为一种可再生的清沾能源,在利用过程中能实现CO2零排放,可有效减缓温室效应,其开发利用越来越受到世界各国的关注。在各种利用方式中,生物质气化技术以其低污染、高效率等特点,成为一项正在兴起的技术。与此同时,随着燃料电池技术的发展,将生物质气化与高温燃料电池结合起来进行发电是今后可持续发展的高效洁净的电能生产方式之一。 论文研究以生物质为原料,提出串行流化床气化制氢技术,将气化和燃烧分为两个相对独立的过程。气化反应器采用鼓泡流化床,以水蒸气作为气化介质；燃烧反应器采用循环流化床,流化介质为空气。通过燃烧半焦为气化反应提供热量,两床之间依靠床料颗粒进行热量传递,实现自热平衡的生物质气化。利用Aspen Plus软件建立模型,以质量平衡、化学平衡和能量平衡为基础,对串行流化床生物质气化过程进行成分预测及热力性能模拟计算,探讨不同反应条件包括气化温度、压力、水蒸气与生物质质量配比及添加CaCO3对碳转化率、气化产物和气化效率的影响。结果表明：采用串行流化床生物质水蒸气气化技术可获得氢浓度为60％以上的富氢燃料气,并可达到较高的碳转化率(50％～80％)和气化效率(50％～75％);为获得较高的氢产率,系统适宜的工作条件为常压下,气化温度为700℃左右,水蒸气与生物质配比在0.4～0.6之间；添加CaCO3有利于提高氢产率,最大氢产率可达45.4mol/kg生物质(干燥无灰基)。研究结果为今后开展生物质气化制氢试验提供了理论依据。 论文将生物质气化与熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)构建为新型的生物质能高效清洁利用联合循环发电技术,气化产生的富氢气体作为MCFC的燃料,通过燃烧半焦以及MCFC中未利用的燃料为气化反应提供热量,系统余热用于产生蒸汽进入汽轮机做功,增压情况下MCFC排气驱动燃气透平做功,开展了生物质气化-MCFC联合循环发电系统的模拟研究。运用Aspen Plus软件搭建系统模型并进行计算,研究了系统的主要参数包括气化温度、水蒸气与生物质配比、空气预热温度、燃料利用率、工作压力及燃料电池内重整对系统性能的影响。结果表明：生物质气化-MCFC联合循环发电技术具有较高的系统发电效率,可达50％以上,比常规生物质气化驱动燃气轮机技术高出10个百分点；提高系统工作压力可改善系统的整体性能,当气化温度为700℃、水蒸气与生物质配比为0.6、工作压力由常压升高到1MPa时,系统发电效率可提高近6个百分点；燃料利用率和空气预热温度的提高都有利于提高系统发电效率：对于气化温度较高或水蒸气与生物质配比较大的常压系统无需采用内重整,而对于增压系统,采用内重整对系统性能有较大改善。