生物质气化是在气化炉内通过高温热解方式将生物质转变为可燃气体的工艺,是一种清洁高效地利用生物质能源的技术。生物质气化过程比较复杂,影响气化效果的工艺因素众多。通常很难通过有效的试验全面掌握生物质的气化特性和气化工艺参数的选取,导致气化效率相对较低,限制了气化技术在相应领域的推广及应用。针对以上问题,应用Aspen Plus软件建立固定床生物质气化模型,利用该模型研究了生物质在不同气化介质下的气化特性,并对影响气化结果的相关参数进行优化,获取最佳的气化工艺参数,用于指导生物质气化系统的结构、工艺、控制系统等优化设计。论文的主要内容如下:⑴依据固定床生物质气化的特点及原理,应用Aspen Plus软件建立生物质气化反应动力学模型:根据元素分析法编写FORTRAN程序,选择收率反应器（Ryield）对生物质热解过程的产率进行计算;利用化学计量反应器（RStoic）对热解后的焦炭进行分解处理;串联多个全混流反应器（RCSTR）,配以FORTRAN反应动力学程序计算碳的气化与燃烧过程。利用建立的气化反应动力学模型对生物质气化过程进行模拟,并与试验数据对比验证模型的准确性。结果表明:模型模拟值与试验值之间的偏差在合理的范围之内:CO₂和CH₄含量相对偏高,H₂和CO含量相对偏低,说明所建立的模型具有一定的适应性。⑵利用所建的生物质气化模型对不同气化介质下气化温度、空气配比AR、气化压力对生物质气化特性的影响进行研究,在O₂+H₂O气化介质的基础上深入探讨了不同生物质物料及其含水率对气化结果的影响,并对气化温度、空气配比AR和水蒸气通入量S/B三个气化影响因素做敏感性分析,确定单个因素较优取值。结果表明:增大气化温度可以增强气化强度,提高产气热值、气体产率和气化效率。随着空气配比AR的增大,产气热值开始逐渐降低,气体产率和气化效率有小幅度增加。升高气化压力,CO₂和CH₄含量呈上升趋势,CO和H₂含量则逐渐降低,产气热值、气体产率和气化效率变化不明显。H₂O作为气化介质可以提高H₂的产量,并促进CO₂的转化。当气化温度为900℃,气化压力为1atm,O₂+H₂O、空气、O₂气化介质下的空气配比AR分别为0.24、0.21、0.27时,气化过程的效率能够达到最大值,分别为86.08%、40.61%、35.29%。在相同的条件下,应选择那些高炭含量、低灰分、10%以内含水率的物料作为生物质气化原料,可以有效提高产气的气化效率。O₂+H₂O气化介质下的气化效率最高的单因素较优取值:气化温度为900℃、空气配比AR为0.24、水蒸气通入量S/B为2.5。⑶针对气化温度、空气配比AR、水蒸气通入量S/B单变量较优取值,设计正交试验对三个因素较优取值进行优化。采用极差和方差的方法分析单因素和因素之间的交互作用对气化效率影响的显著程度,获得最佳的影响因素参数组合,并对生物质气化系统进行工艺优化结果表明:最佳的生物质气化参数组合:气化温度为900℃,空气配比AR为0.27,水蒸气通入量S/B为3,能够使生物质气化效率达最佳。