综述：生物质烘焙耦合气化技术研究进展

【编辑推荐】该综述系统阐述了生物质烘焙（Torrefaction）耦合气化（Gasification）技术，通过脱水脱氧改善生物质燃料特性（如降低水分含量、提高碳密度），优化气化产物分布（减少焦油生成），并量化评估其环境效益（碳足迹降低）。文章涵盖实验室装置与工业化设备设计进展，为碳中和目标下生物质能高效转化提供技术参考。

　　

生物质烘焙耦合气化技术研究进展

生物质烘焙
生物质内部的高氧含量有机质（如半纤维素）易导致酸性物质生成，其疏松结构阻碍热质传递。烘焙通过200-300°C的温和热解实现脱水脱氧，破坏纤维结构，使质量产率（Mass yield）降至30-80%，同时提升能量密度（Energy density）10-30%。关键参数包括温度（最适范围250-300°C）、停留时间（10-60分钟）及催化剂（如K₂CO₃）。烘焙后生物质的O/C比降低40%，疏水性增强，显著改善储存稳定性。

耦合气化技术
烘焙预处理通过加速纤维素裂解，使气化反应活化能降低15-20%，合成气（Syngas）中H₂和CO体积分数提升5-8%。三相产物分布中，焦油生成量减少30-50%，归因于烘焙过程中挥发性有机物的提前脱除。催化策略如Ni基催化剂可进一步将气化效率（Cold gas efficiency）提高至75%以上。

反应器设计进展
实验室规模采用热重分析仪（TGA）和小型管式反应器优化参数，工业级装置则开发了移动床与流化床集成系统。创新设计如两级反应器可实现烘焙-气化连续运行，处理量达2吨/小时，但设备腐蚀（Cl^-释放）和颗粒团聚仍是规模化瓶颈。

环境效益评估
该技术通过双重减排机制实现碳足迹降低：烘焙阶段去除氮/硫前体物，减少NO_x/SO_x生成；气化阶段碳转化率提升使CO₂排放量下降20-30%。生命周期分析（LCA）显示全流程碳减排潜力为1.2-2.5 kg CO₂-eq/kg生物质。

未来展望
需建立多源生物质数据库结合机器学习优化参数，开发抗积碳催化剂（如CeO₂-Fe₂O₃），并探索与碳捕集（CCUS）的集成路径。循环经济框架下，灰分资源化（如硅酸钾肥料）可提升经济性。