目前,广泛应用的上吸式生物质固定床气化炉普遍存在结构复杂、操作繁琐、燃料层容易烧穿和因生物质燃气中焦油含量高而频繁造成燃气输送管道堵塞等问题亟待解决。因此,本文以广州某公司的上吸式固定床气化炉为研究对象,对其进行数值模拟和实验研究,力求对气化炉的结构进行优化改进,以便在工程中更好地加以运用。具体工作内容如下:（1）理论分析了生物质颗粒燃烧的基本条件和反应机理,推导出生物质燃烧综合物理模型:1-α=exp{-（k0/（?））（RT2/E）e-E/RT},并进行了燃烧模型的热失重对比分析实验,得出了生物质燃烧时的TGA和DTGA曲线,理论计算曲线与实验曲线的误差小于10%。从曲线可判断出生物质燃烧的着火温度在280℃左右,当温度达到304℃时燃烧反应的反应速率最大。为了保证生物质在气化炉中燃烧时为了有足够的产气量和较高的气化效率,氧化层的温度应保持在900℃左右。（2）首先分别对具有单面进风、双面进风和三面进风结构的生物质气化炉炉内的气流分布进行了数值模拟研究,在三种不同工况下取靠近灰渣层的平面上的五个典型测点的速度分布进行了对比分析,并求出了三个工况下的速度不均匀度系数。发现采用双面进风结构气流分布不均匀度由3.1%减少到2.1%,比单面进风结构提高50%以上,而三面进风和双面进风结构的均匀性相差不大,这表明采用双面进风结构是有效的;其次,在采用双面进风结构的基础上,又进行了进风口下倾角为30°、45°和60°三个工况流场及压力分布的数值模拟,研究结果表明:流场不均匀度60°最小,45°次之,30°最大,气化炉进出口压力降以45°下倾角最小;最后,综合考虑气流分布均匀性、压力降大小以及实际安装情况,取进风口下倾角为45°时为宜,所以后续的数值模拟计算模型均采用双面进风结构并取进风口下倾角为45°。（3）根据理论分析得知氧化层和还原层为影响气化燃气品质的主要因素,而两个床层的高度又受到生物质颗粒粒径大小的制约,因此做热态数值模拟时首先取生物质颗粒为100mm、120mm、140mm、160mm和180mm5个水平进行计算,得出了氧化层和还原层高度随粒径变化规律,分析得出生物质颗粒应控制在140mm为宜,这时氧化层和还原层高度相差不大,都在500mm左右,与现有的生物质气化炉相比氧化层和还原层高度都降低500mm,气化炉整体高度降低1m。在粒径为140mm时又计算了氧化层和还原层的气体浓度和温度,并分析了其变化规律,得出在氧化层出口处的氧气几乎为0,二氧化碳的浓度为18%,氧化层的温度在900℃左右,在还原层出口处,二氧化碳几乎为0,一氧化碳的浓度为15%,还原层温度为780℃。（4）在数值模拟得出的最佳工况的基础上（氧化层的厚度为500mm,还原层厚度为500mm,采用双面45°下倾角度进风结构）,搭建了相应的实验台,进行了热态实验研究,得出了以下结论:气化强度随入炉空气量的增加先迅速增加,当入炉空气量达到5800m3/h时,气化强度增加的越来越缓慢;产气率随入炉空气量的增加先增加,在入炉空气量为5800m3/h左右时,达到峰值;燃气中一氧化碳浓度首先随入炉空气量的增加而增加,在入炉空气量为5800～7000m3/h时,达到峰值;氧化层和还原层温度也首先随入炉空气量的增加而增加,当入炉空气量超过5800m3/h后几乎没有太大的变化。为避免阻力过大,增加无谓的电耗,经过综合考虑,本研究认为当入炉空气量在5800m3/h（当量比为0.29）气化炉的性能为最佳。（5）为进一步验证本研究结论的正确性,委托第三方检测机构对采用本文研究的最佳结构的气化炉进行了整体性能测试,结果如下:气化当量比为0.29;产气率为2.4m3/kg;气体热值为4480kJ/Nm3;气化效率为70.02%;气化强度为523.49kg/（m3·h）。各项指标均达到了国家相关标准的要求,说明了本文进行的数值模拟的可行性和热态实验的可靠性,也证实了本设计的优良性能。