文献综述：
能源的清洁和高效利用一直是人们追求的目标。为了提高能源利用效率,将煤气化是一种不错的选择。通过气化，可以将煤制成合成气，如CO和H2,大大减少了直接燃烧造成的污染，同时增加了能源的利用率。除了煤以外，生物质也是较为常见的固体燃料。生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）[1]。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。因此也可考虑采用气化的方式利用生物质，以减少污染和提高能量利用率。
一些研究发现生物质可促进煤的气化并增强合成气的生产。生物质与煤的协同作用是通过生物质的H自由基和活性OH向煤的转移，以及生物质中碱金属（如钾）的催化实现的[2]。在高温下，化学链气化过程主要是基于固相反应之间的燃料和载氧体。此外，实验结果与以往的研究表明焦炭和铁、铜、锰、镍基载氧体在化学循环过程中存在固-固反应[3-9]。Siriwardane[3]等人发现，固相反应发生在煤与载氧体反应产生合成气时，同时载氧体还可以提高气化率。
化学链气化是一种很有应用前景的气化技术，它通过载氧体循环供氧，减少了对纯氧和热的需求[10]。化学链气化可以提高煤的利用率，减少环境污染，降低能耗。国内外对化学链技术的研究有很多,如金属氧化物的载氧体的化学链制氢和化学循环空气分离过程、甲烷的化学循环选择性氧化制合成气等。常见的化学链技术包括化学链燃烧、化学链气化、化学链空气分离等。载氧体的性能对化学链技术的效率有很大的影响。目前发现的效率较高的载氧体有Fe基、Cu基、Ni基载氧体，等等。天然赤铁矿作为载氧体可以显著增加碳转化率和煤气产率[11]。铁基载氧体适用于合成气化学链过程[12]。氧化铁载体的存在提高了化学反应速率，提高了合成气的生成量。然而，关于煤和生物质尖晶石催化下的化学链气化的文献报道较少。
具有尖晶石结构的载氧体已经应用于化学链技术中。Yang等人[13]在化学链燃烧中使用了Ni-Fe尖晶石作为载氧体。采用喷雾干燥法制备的9种混合氧化物的平均粒径为93~126mu;m，适合于流化床工艺。但是，考虑到不同的物理性能，如摩擦阻力、孔隙率和BET比表面积，最佳的形成温度为1100°C，SEM和EPMA的结果证实了这一点。尖晶石型Ni(Al,Fe)2O4固溶体在固minus;固反应时形成，而且和NiFe2O4很接近的Ni(Al,Fe)2O4固溶体，在Fe2O3含量较高时更容易生成。
Lambert等人[14]利用模拟CLC氧化还原过程的TGA装置制备了几种尖晶石结构的过渡金属基混合氧化物，并对其进行了表征和测试。结果发现，尖晶石结构的混合氧化物具有较高的氧容量和氧化速率，其中Cu-Fe尖晶石的载氧体性能最好。浸渍NiO在铜铁尖晶石上也可以使氧传递能力和反应性增加。因此，尖晶石由于其广泛的来源和低成本，可以替换其他昂贵的、腐蚀设备的催化剂，并有可能成为最有前途的材料。
为了研究气化过程中的反应机理，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）受到研究者的大量关注。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。CFD在燃烧模拟[15, 16]、流体力学分析[17, 18]、以及气化反应模拟[19-21]等领域都有广泛的应用。
参考文献：
[1] 高玉姜. 生物质燃料检测的基本要求及误差控制 [J]. 低碳世界, 2015, 15): 3-,4.
[2] KRERKKAIWAN S, FUSHIMI C, TSUTSUMI A, et al. Synergetic effect during co-pyrolysis/gasification of biomass and sub-bituminous coal [J]. Fuel Processing Technology, 2013, 115(Supplement C): 11-8.
