问题。
8.2. 气体热值问题
我国的现运行的所有气化发电系统，不管是固定床还是流化床，其出口可燃气的热值都明显偏低，这首先是与我国所有的气化炉都是采用常压空气气化是分不开，但是即便如此，与国外同类型的空气气化的炉子相比，我国的气化炉的产气热值也要低很多。气体热值低，首先限制了内燃机的出力，影响了内燃机的发电效率，同时低热值燃气的稳燃性能也比较差，对内燃机的要求也要高些。空气气化中引入了大量的惰性的氮气，在整个过程浪费了大量的热能，对整个系统的效率实质是极为不利的，同时也大大增加了气化炉的体积，相应的增加了电站的占地面积和投资成本。很明显气体热值低对大容量气化电站的建设极为不利，因此解决好气体热值偏低问题将具有很好的实际意义和应用价值。 8.3. 发电效率的问题
国外的生物质气化发电系统采用的大多是燃气轮机，但受我国焦油处理和燃气轮机技术的限制，我国采用更多的气体机是内燃机。内燃机发电系统的效率较低，而且市场上单机发电规模最大为200kW，它不适应大规模应用的需要。首先应研制单机发电规模更大效率更高的内燃机发电系统，国内目前虽然已研制出了单机500kW燃气发电机，但是仍有许多问题需要解决，技术还未成熟，但这一定程度上为我国生物质大规模应用提供了条件。同时进一步研究气化联合循环发电系统，解决关键技术，以提高发电效率，大型气化发电的效率可达40%以上。大型气化发电是目前发达国家重点研究的内容。
8.4. 气体净化、焦油裂解的问题
焦油问题是影响气化使用的一个重要因素，无论是用于发电或供气，
都有焦油问题。焦油会堵塞管路，污染气缸，堵塞火花塞或燃气孔，使发电与供气无法正常运行，还会引起二次污染。解决焦油最彻底的方法是把焦油裂解成永久性的气体，目前有高温裂解和催化裂解。高温裂解是最简单的裂解方法，但是需要更高的温度( 1000～1200℃)和更长的停留时间，实现比较困难，裂解率一般也低于90 %。催化裂解利用催化剂把焦油分解为永久性气体，与可燃气一起被利用，裂解的温度在750～900℃，同高温裂解相比降低了裂解温度，提高了裂解的效率，使焦油在很短的时间内降解率达99 %以上。目前研究的主要催化剂有木炭、镍基催化剂和白云石。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中即有明显的效果，但由于木炭在裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大，对大型生物质气化来说不现实。镍基催化剂的效果最好，在750℃时即有很高的裂解率，而其它材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，并且它对所要处理的气体要求较严，焦油含量在2 g/m3以上，就会由于焦炭的形成积聚而失活，因此在商业应用中并没有优势。白云石资源丰富且便宜，但单独使用白云石的催化效果并不理想，需针对不同的气化特点，配合相应的裂解工艺，严格控制参数。目前，我国在生物质燃气焦油裂解方面的研究工作开展得较少，因此加大力度研究焦油裂解的经济实用方法，是解决焦油问题的根本途径。如何使生物质在气化过程中彻底消除焦油，是一项有重要实际意义的研究工作。 8.5. 二次污染问题
生物质气化发电污染问题一直没能很好解决，已成为推广气化发电技术的障碍之一。因此解决灰污染及废水污染问题也是气化发电技术的关键之一。对于灰污染问题处理比较简单，只要提高气化效率，并对灰进行煅
烧处理，即可满足要求。但对于废水的问题，就比较难处理，由于气化燃气通过水洗进行净化，所以生成的焦油、NOX、SO2、NH3等成分几乎全部转移到生产的污水中，因此污水的成分复杂(包含了近100 种有机成分)，污染物的浓度非常高，所以如何采用经济合理的工艺方法处理这些污水成为气化发电系统应用过程中的一个关键问题。最根本方法就是减少焦油的产生，或更多地采用催化裂解的方法将燃气中的焦油裂解成为气体，避免燃气对冷却水的污染。
9. 生物质气化发电相关问题的解决方案
生物质气化发电技术虽然已经进入商业运行，但目前仍有许多问题亟待解决，如前所述，原料问题、气化效率、焦油问题和二次污染等，都将是我们今后需要重点研究和解决的。 9.1. 原料
生物质原料分散，有季节性，收集困难，且由于生物质的含能密度低，相应的收集运输费用高，原料占地面积大等，这些都给生物质能的利用带来很大问题，在生物质气化电站的建设时对这些都要进行全面的调研。在电站选址时，应尽量将气化电站建在各种原料的集中地，并要考察季节因素对原料供应的影响，注意在原料供应上的互补性，保证全年原料的稳定供应。例如可以将生物质气化电站建在各大型的木材加工厂和粮食加工厂等，一方面既能保证原料的稳定供应，维持气化炉稳定运行，变废为宝，省去了废物的处理费用；另外还能通过气化电站的发电供给厂用电，多余的电力外输，减少工厂对外部电力的依赖，降低工厂的运作成本，为工厂创收。我们也可以考虑把电站建设在农作物秸秆等农业废弃物的集中地，或者交通发达、便于原料收集和运输的地方，尽可能的降低原料的费用。在原料收集时，可以与周围的各自然村订立收购合同，保证原料供应，也可以采取与棉花、粮食收购站等联营的方式，让棉花、粮食收购站等在收购棉花和粮食的同时，以低价代为收购各种农作物秸秆等。各种农业废弃
物农民大多是废弃或焚烧，现在出钱收购，农民应该非常愿意的，这样一来，原料相对集中，价格也很低，对于降低原料成本是有很大好处的。目前，还可以采用这样一种方式，在农作物秸秆的集中产地建设气化电站，在各农作物的成熟收割季节，可以出动联合收割机给农民免费收割，而收割后剩余的秸秆归电站处理，这种方式在一定程度上也可以解决原料的供应和成本等问题。 9.2. 气体热值
生物质气化气的热值偏低将是气化电站大型化的一个障碍，同时热值偏低也会影响内燃机的效率和出力，影响整个气化系统的效率和经济性，应予以很好解决。在我国现有的比较成熟的空气气化系统，可以通过调整运行工况和气化参数等优化控制，提升气体热值和气化效率，如可以通过调整空气当量比、温度、一二次比率等进行工况优化。与此同时，研究开发新的气化发电技术，采用其他的气化介质（如氧气、水蒸气、H2等）生产中热值的燃气，彻底解决燃气热值偏低的问题。煤燃烧国家重点实验室依托国家“十五”“211”重点学科建设项目——环境友好的多联产资源化系统，于2006年建成整套实验台架，并在此台架上进行了流化床生物质富氧气化、水蒸气气化、水蒸气氧气和水蒸气空气气化实验，得出了许多有价值的结果，为今后进一步深入研究打下了基础。 9.3. 发电效率
我国目前的生物质气化电站与国外相比，发电效率都明显偏低。小型的固定床气化系统，发电效率最高不超过18%，中型的如国家“863”计划开发的4～６MW循环流化床气化系统，其最高发电效率也只有28%，与国外还有很大的差距。结合我国实际情况来看的话，我国循环流化床气化发电系统发电效率偏低的其中一个很大原因是受制于内燃机的发电效率。我国成熟的内燃机发电系统的单机功率最大只有200kW，单机500kW的内燃机虽然已经研制出来，但由于排气温度和控制技术未能过关，目前仍未有成熟产品。对于大中型气化系统，往往只能采用多台内燃机并联的方式。因此，今后开发更高功率、能够高效稳定运行的内燃机是关键。可以考虑与专业
内燃机制造厂进行联合研发，针对生物质气化气、气化发电系统的特殊性，开发高效大功率有针对性的内燃机发电系统。在此基础上，也可以考虑增加余热利用装置，进一步提高气化发电的效率。 9.4. 焦油净化
生物质气化气中的焦油问题是在生物质气化技术利用过程中永远都无法回避的问题。如何有效减少产气中的焦油含量是我们必须要研究的问题。虽然内燃机对进口气体中的焦油含量的敏感性比燃气轮机要低很多，但是气化气从气化炉中出来后仍然要进行严格的净化工序。焦油的减量化方法归纳起来主要有一次法和二次法。一次法主要是在炉内直接控制焦油的生成或者直接在炉内脱焦油；二次法主要是指从炉内出来气化气再单独经过一个裂解反应器把焦油裂解转化成永久性的小分子气体的过程。从环境保护的观点来看，这两种方法都比直接的水洗法更好，水洗法所造成的二次污染问题很难去除。煤燃烧国家重点实验室在两种方法上都有研究，并且取得了很好的焦油脱除效果，焦油的组分和产量是与运行工况和气化参数等密切相关的，通过合理的控制气化参数优化气化工况等在一定程度上就可以控制焦油的产量；同时，添加廉价的炉内催化剂（如白云石、橄榄石和菱镁矿等）也可以有效的降低焦油的产量；煤燃烧实验室还研究了一种高效的Ni基催化剂，表现出对焦油具有很好的催化裂解性能。 9.5. 二次污染
目前我国生物质气化电站中的焦油处理大多采用的是水洗，成本低，易操作，但由此造成的二次污染相当严重，且难以去除。为了尽可能的减少二次污染，最直接有效的方式就是减少焦油的产生，因此如果在前面工序中能很好的控制焦油的产量，就可以直接避免二次污染的发生。目前二次污染的控制方法还可以采用把水中的焦油萃取浓缩进行再利用，及采用微生物分解的方法，消除焦油的二次污染。
根据前期在生物质流化床气化方面所做的大量工作的基础上，煤燃烧国家重点实验室目前正在开发一种新型高效的流化床气化炉，该炉子将考虑采用富氧气化、水蒸气气化、水蒸气氧气或水蒸气空气气化等气化方式，