生物质能源是我国可再生能源中重要的能源形式,尤其是我国农村地区最重要的可再生能源形式。当前生物质能源在农村的高效应用主要是利用生物质气化技术,将秸秆等生物质资源转化成燃气,进而为农村用户提供炊事、供暖等所需的能源。但是,目前在农村应用的生物质气化技术普遍存在着燃气焦油含量高,燃气热值低,生产过程污染严重等问题。导致很多生物质气化供气站因为焦油和污染等问题而停运,造成严重经济损失的同时,也阻碍了生物质气化技术在农村的推广。本文对天津市几个典型的秸秆气化集中供气站进行了调查和测试,通过对气化机组的工艺流程、气化炉结构以及运行参数的对比和分析,发现当前几个典型的秸秆气化机组存在严重的技术缺陷。其中,气化炉出口的焦油含量在4000mg/Nm~3以上,燃气热值在5200kJ/Nm~3以下。此外,由于采用水洗焦油的工艺,生产过程造成了大量的水污染。针对秸秆气化技术的缺陷和产生的原因,本文开发出一套适合农村应用的低焦油、高热值秸秆气化工艺,并完成气化机组的各个生产设备的设计工作。新的秸秆气化工艺通过提高气化炉进风温度、减小当量比、提高气化温度、增设焦油裂解器和焦油吸收塔,以及采用间接式冷却捕焦等措施全面降低燃气中焦油含量和杜绝水污染。此外,由于当量比的降低,减少了燃气中氮气的含量,同时又因为将产生的焦油转化为可燃成分,气化燃气的热值也得到很大程度的提高。新工艺实现了农村秸秆气化的低焦油、高热值和无污染等技术目标。本文建立了气化炉的模型,利用CFD-Fluent软件进行模拟,分别模拟了冷态和热态条件下,气化炉内速度场和温度场的分布。模拟结果显示,在设计运行条件下(当量比0.17,进风速度20m/s,进风温度384℃和出口负压-1kPa),气化炉内氧化区的风速约为6.2m/s,还原区风速约为1.3m/s,热解平均温度约为550℃,气化平均温度约为890℃,温度分布和速度分布能很好地满足气化过程的需要。