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随着化石燃料燃烧带来的能源短缺及污染问题日益突出,生物质作为世界第四大能源,以其产量巨大、分布广泛、碳循环等优点已引起全球的广泛关注。生物质气化及气化燃烧是解决生物质资源化利用的有效途径,鉴于生物质气化过程最优工况难确定,且目前生物质气化燃烧装置主要针对流化床及炉排炉,对固定床研究较少,对气化、燃烧过程温度及过量空气系数控制也未有深入研究,本论文先通过采用Aspen Plus流程模拟软件对生物质气化及气化燃烧过程进行模拟,构建多因素条件下的最优工况,在此基础上开展了生物质固定床气化燃烧热风装置的设计及实验工作,通过调控过量空气系数、气化及燃烧温度,取得了较好的实验结果,主要研究成果如下:（1）基于Gibbs自由能最小化原理,通过限制部分化学反应的平衡及考虑碳的不完全转化因素,建立Aspen Plus气化模型,模拟所得结果与对比实验数据基本吻合,说明本模型可对固体燃料的气化过程进行合理预测。（2）考察了单因素变化对气化结果的影响,随着空气当量比（ER）、水蒸汽与生物质原料质量比（S/B）的增加,气化温度逐渐升高,而冷煤气效率、有效气体积分数及气体热值呈逐渐下降的趋势,CO含量在ER=0.25时最高,为25.64%,H2含量在ER=0.3时最高,为14.71%;随着S/B比的增加,气化温度逐渐降低,有效气中CO含量不断减少,H2和CH4含量不断增加;而随着气化剂温度的提升,冷煤气效率、有效气体积分数及气体热值呈逐渐上升的趋势,气化剂温度的升高,致使气化温度逐渐升高,有效气中CO、H2含量不断增加,CH4含量不断降低。当气化剂温度为700oC时,气化过程产生的CO含量可达21.16%,H2含量可达19.83%,CH4含量不断降低;随着气化压力的升高,气化温度呈现小幅度升高,冷煤气效率、有效气体积分数呈现小幅度下降,气体热值呈小幅度上升趋势;氧气体积份额的提升,冷煤气效率有小幅度下降,有效气体积分数及气体热值呈幅度上升趋势,气化气热值由6.41 MJ/Nm3提高至10.86 MJ/Nm3。（3）考察了多因素共同作用对气化指标的影响,其中空气当量比对煤气热值、冷煤气效率、气化气产率及有效气体积影响均占首位,选择合适的空气当量比有利于气化反应的顺利进行;在不同气化指标要求下,各因素影响的主次顺序有所不同,优水平也有所不同。在本次正交实验的范围内,整套气化工艺最优水平为ER=0.2,S/B=0.05,气化剂温度700℃,O2体积份额为95%。（4）通过采用Aspen Plus软件对气化燃烧过程模拟得出,在不限制气化、燃烧温度的前提下,采用气化-燃烧的方式,不能有效解决烟气中污染物排放不达标的状况;而通过控制过量空气系数及气化、燃烧温度,烟气中NOx、CO含量均有大幅降低,控制气化燃烧温度或适当减少过量空气系数,烟气中NOx在无任何额外处理的情况下即可达标排放。气化燃烧方式会减少部分SOx的排放量,但烟气中SOx含量仍超标,需进一步处理。（5）对生物质固定床热风装置进行设计及实验工作证明,将气化与燃烧分区进行,加上低温燃烧,可降低由于生物质灰熔点过低造成的炉内结焦等危害,以及减少NOx等污染物排放,这与采用Aspen Plus对气化燃烧过程的模拟结果一致,在装置内添加了脱硫剂之后,烟气中的SO2明显降低,满足国家相应排放标准,但距超低排放标准仍有待提高。