化石燃料的过度使用导致的污染已成为全球公认的环境问题。因此，调整能源结构，逐步减少石油、煤炭等传统化石燃料的使用，发展绿色、低碳、可持续能源已成为近年来的热门话题。

生物质能是化石燃料的替代能源之一，被认为是清洁的可再生能源。利用生物质作为能源，可以有效减少CO2、NOx、SOx等有害气体的排放。生物质是指通过光合作用产生的各种有机物质，包括农作物、树木、动物、有机废弃物、畜禽粪便等。在不同类型的生物质中，畜禽粪便从多个方面造成环境污染，包括水污染、空气污染、土壤污染。

近年来，畜禽粪便处理方法多种多样，包括饲料回收利用技术、微生物发酵利用技术、肥料利用技术等。但这些处理方法处理周期较长、易受环境影响、效率较低。近年来，随着规模化畜牧业的发展，产生了大量的畜禽粪便。因此，畜禽粪便热化学处理已成为一种有前景的选择。

畜禽粪便热化学处理取得重大进展。气化是在高温不完全燃烧条件下将生物质原料转化为气体燃料的重要热化学过程。气化的最终产物是合成气，主要成分为CO2、CO、H2、CH4等气体组成。

合成气可用于各种能量转换装置，例如内燃机、燃气轮机和燃料电池。气化根据气化剂可分为不同类型，包括空气气化、蒸汽气化和CO2气化。气化通常涉及两个过程：热解，其中生物质被加热以释放挥发性化合物并形成炭，以及气化，其中炭与气化剂反应产生合成气。

畜禽粪便作为畜牧业废弃物，与其他生物质来源相比，具有受天气和季节变化影响较小的优点。此外，畜禽粪便具有高度可再生性和丰富性。它往往具有较高的水分含量，可以有效促进蒸汽气化，从而导致更高的氢气产量。因此，利用牲畜粪便作为气化原料具有广阔的前景，可以有效减轻化石燃料造成的环境污染。

气化过程中各种参数的优化至关重要。然而，气化过程的复杂性和多变性使得实验装置中气化设备的结构变得复杂。此外，该过程受现场实验条件和气化设备限制的影响，难以全面了解气化特性。分析和预测模拟方法可以有效地弥补实验系统的固有缺陷。

河南农业大学胡建军教授带领的研究生张亚军和姚森副教授等研究团队利用AspenPlus软件，基于吉布斯自由能，建立了牛粪热分解气化过程的生物质气化模型最小化。该研究发表在《农业科学与工程前沿》杂志上。

他们通过改变气化温度、蒸汽与生物质比和压力等参数来评估所获得的合成气(也称为合成气)的H2/CO比和低位热值(LHV)。模拟结果表明，气化温度的升高有利于H2和CO含量的增加，其中H2在800℃时达到峰值。增加蒸汽作为气化剂导致更高的H2产量。

然而，蒸汽与生物质的比率对CO和CH4产生负面影响，导致LHV降低。最佳气化压力为0.1MPa。该模型还可用于预测其他生物质原料的合成气成分，并允许进一步研究改进生物质气化过程。

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