本文建立了气流床气化炉的动态降阶模拟方法。降阶模拟是指根据炉内流场特征对炉内空间进行划分，采用不同流动类型（柱塞流或全混流）的化学反应器模拟不同区域，然后将所有反应器组合成反应器网络，从而对整体流动空间进行模拟。气化炉降阶模型的优点是不仅能提供与复杂三维计算流体力学（CFD）模型计算结果相近的炉内温度分布，为准确的炉墙传热计算和壁面渣层行为模拟提供有利条件，同时计算效率较高，可以满足实时动态计算的要求。本文的气化炉降阶模型由描述炉内气-固流动、反应过程的反应器网络模型，描述壁面熔渣流动和相变过程的渣层模型以及炉墙传热模型三者耦合而成。在炉内气-固流动、反应过程的模拟中，本文以分级给氧气化炉为例，依据三维CFD模型提供的详细炉内流场信息进行了炉内空间划分，然后依据停留时间分布函数定量评估不同的反应器网络组织方案对流场模拟的近似程度，选择最优的方案，最后建立各反应器内的气-固流动、反应模型。壁面渣层的流动和相变行为对气化炉的运行有重要影响。本文开展了高温熔渣流动实验和熔渣流动数值模拟研究，利用熔渣流动实验数据对基于VOF方法的CFD熔渣流动模型进行了验证。然后利用CFD渣层模型提供的渣层内部参数信息，定量评估了前人建立的不同动态渣层模型简化方案的优劣，提出了更为合理的渣层动态模拟方法。此外，本文针对耐火砖和水冷壁两种气化炉炉墙分别建立了炉墙传热模型。利用模型对耐火砖和水冷壁两种炉墙类型的工业气化炉进行了静态模拟，利用工业运行数据和文献数据对模型结果进行了验证。通过参数敏感性分析确定了影响炉内渣层厚度的关键参数。通过分析提出了用于判断水冷壁气化炉内固态渣层厚度的可测指标。然后将模型应用于分级给氧水冷壁气化炉的静态设计研究中，深入分析了几种重要设计参数的选值对气化炉运行经济性和安全性的影响，提出了优化建议。最后对两种炉墙类型的气化炉在不同扰动条件下的动态变化过程进行了模拟，详细分析和比较了两种气化炉在动态特性上的区别。