本文通过在微型流化床中典型固相物料焦油模型化合物蒽和工业危废菌渣的变温度和变气速热解实验,测试了在固相物料进行脉冲进样时反应器中压力的变化。根据热解产生可燃气体成分的特性规律和实验装置的承温可靠性确定了热解所需要的温度范围为750℃左右,气速范围为400ml/min左右,为数值模拟及参数设置提供了必要的依据。根据微型流化床中气固两相流的受力情况建立了基本力学模型,并对不同的曳力模型进行了自定义程序的编写,应用FLUENT软件对微型流化床中的气固两相流进行了数值模拟。首先,根据实验用的微型流化床的结构和尺寸建立了数值模拟用的网格文件,选用了真实的布风方式,网格划分及实现网格无关性后选定了微型流化床气固两相的空隙率为0.5,计算了数值模拟的计算步长和次数。其次,根据流化床已有的理论和实验研究经验,建立了Syamlal的三个参数模型和Gidaspow模型。根据流化介质的流化高度,固相颗粒的分布对称性和均匀性确定Syamlal曳力模型适用微型流化床气固两相的数值模拟并选定第二个参数模型作为能表征微型流化床中良好流态化的最优曳力模型,而在Gidaspow模型下微型流化床中的流态化较差。最后,在微型流化床现有结构的基础上,在选定的曳力模型下研究了微型流化床中的流场特性。发现了现有微型流化床存在的问题,为微型流化床结构的优化提供了重要参考。根据微型流化床数值模拟时发现的问题,对微型流化床的外形、介质布置和内置结构进行了优化设计。外形优化结构中,在多层肋板结构下加强了反应器周围的传热效应,改善了原有的浓度分布,同时根据速度矢量分布,多环-核结构得到进一步改善,环-核结构数量明显减少,更加贴近于实验状态。介质布置结构中,采用双层介质布置,速度矢量的分布表征了典型的流化状态已经形成。内置优化结构中,流化高度得到有效的提高,固相浓度分布更加均匀并且以稀相为主。根据优化验证结果,形成了两种模型优化方案,多肋板双介质布置和多肋板内置结构模型。通过模拟发现0.3mm的粒径仍然适合改进后的微型流化床,验证了实验中介质粒径选取的合理性和科学性。根据两种优化后的微型流化床中热解特性x-t曲线的重复度和计算的化学反应的活化能值,对比相关研究结果,可以发现两种微型流化床的结构优化模型在计算动力学方面表现出较高的准确性,验证了数值模拟及模型优化结果。