进入21世纪以来,全球经济的高速增长给能源的供给带来了巨大的压力,化石能源的日渐枯竭逐渐成为限制经济持续发展的关键因素。获得对能源更多的控制权,对提升我国的国际地位,保证经济持续发展有举足轻重的作用。可再生能源的开发利用给能源的供给带来了曙光,其中生物质能由于其来源广泛,获取便捷,逐渐在可再生能源利用中占据了重要地位。微波加热技术的引入,为生物质能的高效转化利用提供了一种全新的思路。本文以稻壳这一典型生物质为原料,探究了在流化床反应器中稻壳/碳化硅在微波作用下的微波气化特性,并分析了获得提高气化指标的方法和思路,具有重要的理论和现实意义。通过搭建稻壳/碳化硅冷态流化试验台,实验探究稻壳和碳化硅在流化床中的冷态共流化性能。具体目标是获得在流化床反应器中稻壳和碳化硅颗粒的共流化特性（流化性能、床层膨胀和压降情况）,同时探究流化速度、碳化硅颗粒尺寸、碳化硅/稻壳质量比对共流化性能的影响。实验结果表明,流化风速为0.30 m/s时,床层发展稳定,稻壳和碳化硅颗粒混合均匀,是最佳的流化风速取值。碳化硅颗粒粒径过小会在流化过程中飞出反应器,而碳化硅粒径过大会导致其与稻壳出现明显的分层。当碳化硅粒径为0.20-0.25 mm,稻壳和碳化硅的混合最好良好。随着稻壳/碳化硅质量比的下降,稻壳和碳化硅颗粒的混合情况逐渐变差,并出现分层流化以及沟流等现象。当稻壳/碳化硅的质量比为1:5时,稻壳和碳化硅颗粒混合均匀,床层发展良好,是最佳质量比取值。通过设计搭建微波加热实验台,开展了碳化硅在微波作用下升温实验,获得了碳化硅在微波作用下的能量转化特性。随后设计搭建了微波气化试验台,开展了全面的稻壳/碳化硅微波气化的热态实验。得到不同因素下气化产物的组分及合成气的组分分布实验数据,获得了稻壳生物质在微波作用下的气化特性,通过进一步分析明确了生物质在气化过程中的能量转化特性。结果表明当碳化硅装载量、微波功率、反应器容积变化时,碳化硅颗粒的平均加热速率在0.36-7.08℃/s范围内变化,而能量吸收效率在1.49%-37.38%范围内变化。随着气化温度、空气当量比、碳化硅装载量的变化,气化产物中合成气的占比在48.45%到78.15%之间不断变化,合成气的热值也从2.98 MJ/Nm~3到6.33MJ/Nm~3之间变化。稻壳微波气化所得合成气中可燃气体氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯和乙烷的比例分别在3.32%-11.89%、12.38%-19.38%、1.28%-4.58%、0.79%-1.17%、0.83%-0.98%的范围内变化。开发了一种新型CFD生物质微波气化模型来模拟稻壳/碳化硅微波空气气化的过程。通过结合第三章的稻壳/碳化硅微波气化的实验及分析结果,该模型中耦合了微波辐射下的能量源项来描述微波辐射的影响,通过自定义函数编译,将不同条件下气化过程中材料对微波的吸收特性反映到化学反应的能量源项中,并结合商用软件ANSYS Fluent中的欧拉-欧拉方法构建了稻壳/碳化硅的微波气化模型。基于所构建的数值模型,分析计算了微波作用下稻壳/碳化硅在流化床气化器中气化产物的具体组分及热值,将数值计算的预测结果与实验所观测记录的结果对比,验证了模型的可适性。结果表明对于模拟和实验合成气成分（一氧化碳、氢气、甲烷和乙烷等组分）,大多数（94.44%）的相对误差（7.84%-19.34%）在20%以内,对于模拟和实验合成气热值（高位热值和低位热值）,它们的相对误差在3.44%-8.62%之间。因此,本文所建立的数值模型计算精度较高,可用于模拟生物质微波辅助空气气化。基于实验获得的稻壳/碳化硅微波气化实验结果,结合响应曲面法,对流化床中稻壳/碳化硅微波气化过程进行多目标优化。选取影响气化过程较为显著的气化温度、碳化硅粒径、空气当量比、和碳化硅装载量四个实验变量为操作因子,将氢气含量、产气率以及冷气效率设置为气化过程的优化目标。分析结果表明,对于稻壳/碳化硅在流化床反应器内的微波空气气化过程,气化温度是影响合成气热值和气化产气率的重要因素,而碳化硅装载量则是影响稻壳气化冷气效率的关键条件。本文在稻壳/碳化硅共流化特性探究的基础之上,完成了适用于稻壳生物质微波气化的流化床反应器的设计,并开展相关实验探究了稻壳/碳化硅的微波气化特性。同时开发了一种可应用于稻壳/碳化硅微波气化数值计算的CFD模型,结合实验获得的数据,验证了所设计模型的准确性,提高了原有模型的精度。最后根据实验结果对稻壳/碳化硅微波气化过程进行了响应曲面优化,指出了影响相关目标的关键因素。本文通过开展相关实验及模拟工作,完成了流化床中稻壳/碳化硅微波气化特性研究。