流化床气化器中油棕空果串热化学转化为燃料气体的研究及其可持续能源意义

本文系统研究了油棕空果串（OPEFB）在流化床气化器中的热化学转化过程，比较了空气、蒸汽和氮气作为气化剂对合成气（syngas）组成与产率的影响。结果表明，蒸汽气化可高效生成富氢合成气（H2达52% v/v），空气气化则利于一氧化碳（CO）生产（0.56 g/g biomass）。研究凸显了OPEFB作为可再生生物质资源在清洁能源与生物精炼（biorefinery）中的应用潜力，为推动循环生物经济（circular bioeconomy）提供了重要技术依据。

　　

Highlight

油棕空果串（OPEFB）展现出作为能源原料的巨大潜力，其高挥发性物质和木质纤维素组成（约50.9%纤维素、29.6%半纤维素、17.8%木质素）使其特别适合热化学转化。本研究首次在流化床气化器中系统比较了三种气化剂（空气、蒸汽、氮气）对OPEFB气化性能的影响。

Materials and methods

本研究采用实验方法系统评估OPEFB在流化床反应器中的气化行为。实验包括生物质预处理、理化性质表征（如组分分析、热值测定）以及在不同气化剂（空气、蒸汽、氮气）条件下的气化试验。气体产物通过气相色谱（GC）进行组分定量，重点分析H₂、CO、CH₄等关键气体的产率与组成。

Results and discussion

OPEFB的理化特性表明其具有与甘蔗渣等传统生物质相似的能源潜力。气化实验显示，气化剂类型显著影响合成气组成：空气气化在当量比（ER）为0.43时最大化CO产量（0.56 g/g biomass）；蒸汽气化则产生最高水平的氢气（52% v/v H₂）和甲烷（0.05 g CH₄/g biomass），性能优于多数同类研究；氮气氛下则抑制氧化反应并促进中等程度的H₂生成。这些结果突显了蒸汽在富氢合成气生产中的优越性，以及空气在促进CO生成方面的优势。

Conclusions

OPEFB的气化特性验证了其作为可持续生物能源原料的价值。不同气化剂导致差异显著的合成气组成：空气气化以CO和CO₂为主，蒸汽气化则显著提升H₂和CH₄产量，氮气则提供了一种温和的气化环境。本研究为OPEFB的高值化利用与清洁能源转化提供了实验依据与理论支持。