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合成气是以H2、CO为主要成分的可燃气,目前主要以煤气化及天然气重整制取合成气,但煤气化及天然气重整存在污染、成本较高的问题。木炭是生物质热解的固体剩余物,挥发分含量较低,木炭气化制备合成气是有潜力替代煤气化制备合成气的技术。本文以木炭为原料,分别以水蒸气和CO2为气化剂,研究了木炭的气化特性,搭建固定床两段式气化装置,进行了木炭气化及合成气重整的实验研究。1、以木炭为原料,研究了木炭水蒸气催化气化制取合成气,考察了催化剂种类（KOH、K2CO3、KHCO3、KNO3）、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度（750℃～950℃）对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组分体积分数和H2/CO值的影响。实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明:四种催化剂都可提高木炭气化效率,催化活性顺序为KOH>K2CO3>KHCO3>KNO3。碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,催化剂溶液浓度为4wt%时,碳转化率已达到88%,浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液在4wt%～6wt%较为合适。增加水蒸气流量,合成气中H2体积分数增大,H2/CO值增大。水蒸气流量从0.10g/（min·g）增加至0.3g/（min·g）,H2的体积分数从57.17%增加至61.03%,碳转化率从53.69%增加至97.35%,同时CO2体积分数从10.54%增加至16.96%,当水蒸气流量超过0.20g/（min·g）时,碳转化率及产氢率等增势已趋于平缓,且水蒸气过量会消耗炉内热量,所以0.2g/（min·g）是适宜水蒸气用量。升高温度可促进炭气化反应,同时会增加合成气中CO含量,降低H2含量,温度950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg。实验得到的合成气H2/CO比范围在1.53～4.09之间。2、利用热重分析法,使用同步热分析仪进行木炭CO2气化实验,同时在上吸式固定床气化炉中,进行木炭CO2催化气化实验。考察实验温度（850℃、900℃、950℃、1000℃）,催化剂种类（KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3）对木炭CO2气化反应特性以及气化产出的合成气组分的影响。实验结果表明:温度升高,木炭CO2反应速率迅速提升,温度从850℃增加至1000℃,合成气中CO体积分数从25.88%增加至56.49%,产气量从1.08L增加至1.89L,但温度对H2组分影响甚微,H2体积分数保持在8%左右。四种钾金属化合物催化剂都可提升木炭CO2气化速率,并且提升产出合成气中CO体积分数,催化活性顺序为KOH>K2CO3>KHCO3>KNO3。文章采用混合反应模型描述了木炭与CO2催化气化反应过程,求取了反应动力学参数,通过计算可得KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3四种催化剂都可大大降低木炭CO2反应活化能,其中KOH催化活性最强,KOH浸渍的木炭反应活化能Ea为71.90KJ/mol,指前因子A为8.98×102min-1,相较于空白炭样反应活化能Ea为133.63KJ/mol,指前因子A为4.96×104min-1,其反应活化能降低了一半。3、搭建了两段式气化实验装置,以木炭为原料,第一段为木炭水蒸气催化气化,气化条件恒定不变,温度设定为850℃,蒸汽流量为0.2g/（min·g）,使用6wt%浓度的KOH溶液浸渍木炭,用量2g。第二段合成气重整炉中放置木炭作为木炭反应层,研究催化剂种类、催化剂用量、木炭用量、温度对合成气重整的影响。实验表明,C+CO2→2CO是有效降低合成气CO2体积分数,将CO2转化为CO从而重整合成气的方法。KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3都可有效催化合成气重整,其中KOH的催化性能最强,当使用6wt%浓度的KOH溶液浸渍的木炭作为重整原料,重整温度在900℃,可得到重整后的合成气H2+CO总占比为96.2%,CO2体积分数为2.71%。木炭用量越多,重整效果越好,木炭用量在16g时,可得到H2+CO体积分数在95%以上,CO2体积分数在3%以下的合成气。C+CO2→2CO是吸热反应,温度升高可促进反应向正方向进行,当重整温度在1000℃时,合成气重整效果最佳,可得到CO2体积分数在2.03%,H2+CO体积分数在96.91%,产气高达8.03L的合成气。本文以木炭为原料,以钾金属化合物作为催化剂,研究了木炭水蒸气气化及木炭CO2气化特性,并通过两段式气化制备及重整合成气,可得到CO2体积分数降至2%左右,H2体积分数在59%左右,CO体积分数为38%左右,热值在11MJ/NM3以上合成气。