河南农业大学胡建军教授团队研究生张亚军和姚森副教授等人，利用Aspen Plus软件，基于吉布斯自由能最小化，建立针对牛粪热解气化过程的生物质气化模型并开展了相关研究。通过改变气化温度、蒸汽/生物质比和压力等参数来评估所得合成气的H

　　畜禽粪便是畜牧业的废弃产物，与其他生物质相比较，其产量不受天气、季节变化等影响，且具有再生性强、资源丰富等特点。畜禽粪便大多具有高水分含量，也可以有效地促进蒸汽气化，从而达到更高的氢气产量。因此使用畜禽粪便作为气化原料具有很高的前景，并且能有效的缓解化石能源带来的环境污染问题。

　　气化过程的复杂性和可变性导致实验中气化装置的结构复杂。同时，该工艺受到现场试验条件和气化装置的限制，难以完全掌握气化特性。然而，模拟方法的分析和预测可以有效地弥补实验系统中的固有缺陷。因此，开发气化模型有助于优化气化过程。本研究使用Aspen Plus软件评估畜禽粪便的气化过程，在不同操作条件下（温度、蒸汽/生物质比、压力）进行研究，以优化气化过程中的关键参数从而产生最佳的气化产物，并将模型的数据与实验数据进行比较来反映模型的可靠性。

　　本文利用热解（RYield）和气化（RGibbs）两个反应器对粪便气化过程进行模拟。RYield反应器模块是一个简单的计算收率的反应器，它的作用是将粪便分解成单元素分子。RGibbs反应器模块是基于Gibbs自由能最小化原理的气化反应器，它的作用是处理粪便的燃烧和还原。气化过程的流程图如图1所示。

　　畜禽粪便原料在系统中被视为非常规组分，首先进入到RYield模块中进行热解，热解的产物为常规的单元素分子（C、H2、O2、N2、S、H2O和灰分）。然后与蒸汽一同进入RGibbs反应器中进行气化，气化产物经旋风分离器分离出灰分，并经过闪蒸得到干燥合成气和水蒸气。

　　本文探讨了气化温度、蒸汽/生物质比、压力对合成气的组成影响以得到最佳的操作条件，并通过研究合成气的热值和H2/CO比来探讨合成气的品质。结果表明：（1）气化温度为900 ℃，蒸汽/生物质比为1.0，压力为一个大气压0.1 Mpa时，是最适合生物质气化的工艺条件。（2）提高温度会降低H2/CO比，而提高蒸汽/生物质比会提高H2/CO比。相对来说提高蒸汽/生物质比的影响结果更大，因为H2O可以为反应提供更多的H2来源。（3）合成气的LHV随温度升高呈上升趋势，这与吸热的boudouard反应和水气变换反应有关。（4）开发的模型可用于其他生物质原料预测合成气组成，也可以允许开发有关改进生物质气化过程的其他研究。

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