固定床气化炉是目前气化技术中应用最广的一种炉型，相对于流化床而言，其物料在炉内处于静止状态，这种炉型运行稳定，可制成大型设备进行工业化应用，也可制成小型炉作为户用炉，这是流化床气化炉不能实现的，在固定床气化炉中，依据气流运动方向可以分为上吸式固定床气化炉和下吸式固定床气化炉。

1.上吸式固定床气化炉

固定床气化炉的工作原理如图1.6所示。

图1.6　固定床气化炉的工作原理

（a）上吸式气化炉的工作原理；（b）下吸式气化炉的工作原理

图1.6（a）所示为上吸式气化炉的工作原理。上吸式气化炉中发生气化反应所需的热量来源于原料与空气在燃烧阶段发生的氧化反应，在产生CO和CO2的同时，释放出大量热量，使燃烧区的温度升至1 000℃以上。O2在燃烧区域被消耗后产生CO和CO2并向上流动进入气化区，CO2在此与碳和水蒸气发生还原反应产生CO和H2。由于气化反应是强吸热反应，所以在气化区反应温度会降到700～900℃的温度区间，反应产生的气体继续向上运动，它所携带的热量将传递给热解区域，促进热解反应的发生，热解反应所产生的CO和H2继续向上运动进入干燥区对原料进行干燥，而固体热解产物为焦炭，它将进入气化区进行气化反应。把原料干燥后的气体温度下降到200～300℃的温度区间，同时，也将原料中的水分带出反应器。(www.daowen.com)

上吸式气化炉的优点体现在以下几个方面：①操作简便，这主要跟气化炉本身结构较为简单有关。②运行能耗低，由于气化过程中产生的燃气顺着热流的方向流动，因此可以节省用在鼓风方面的能量消耗。③燃气灰分含量少，一方面是因为燃气在流出气化炉前经过了各个料层的过滤作用，而更为主要的原因是燃气没有流经灰渣层。④热效率较高。一方面，是因为燃烧区位于气化炉的最下层，从而有较为充足的氧气供应以保障炭的充分燃烧；另一方面，由于气化区产生的高温燃气所携带的热量在经过热解区和干燥区时被利用，所以燃气的出口温度较低，在300℃以下，从而降低燃气带出热量产生的热损失。此外，由于炉栅被空气冷却，减少了热疲劳，所以工作比较可靠。

上吸式气化炉存在的一个最为突出的问题是燃气中焦油含量高，这主要是由于热解产物直接进入燃气造成的，而由于焦油的净化问题一直是生物质气化技术的一个难点，且一直没有得到很好的解决，所以限制该炉型的应用。

2.下吸式固定床气化炉

图1.6（b）所示是下吸式固定床气化炉的工作原理。下吸式固定床气化炉中原料从上部的加料口进入，在重力的作用下逐渐下移。首先在上部的干燥区内脱水干燥，在此区域的温度约为300℃。随着热解区、燃烧区和气化区内原料的消耗，干燥区的原料会进入温度较高的热解区，此区域的温度约为500～700℃。在此发生热解释放挥发分和焦炭，这些产物随后下移到燃烧区，助燃剂（空气）也在此进入，一部分焦炭和挥发分发生燃烧，产生大量的热量提供给气化区进行气化反应，燃烧区的温度约为1 000～1 200℃，未烧净的碳则进入气化区发生气化反应生成CO和H2等可燃气体。

对于下吸式气化炉而言，喉部设计是其重点，一般用孔板或缩径来形成喉部。喉部的工作原理是由喷嘴进入喉部的气化剂与热解区产生的炭发生燃烧反应，在喷嘴附近形成燃烧区，而在离喷嘴稍远的区域，即喉部的下部和中心，由于氧气已经在燃烧区被消耗尽，炽热的炭和热解区产生的挥发分在此部位进行气化反应，产生CO和H2等可燃气体，同时，部分焦油也在喉部的燃烧区和气化区发生裂解反应，生产小分子可燃气体。

下吸式气化炉的优点主要体现在三个方面：①燃气中焦油含量低，主要是焦油产生的来源，即热解产生的挥发分在燃烧区和气化区进一步裂解转变成小分子气体的结果；②工作稳定，由于其反应层高度几乎不变，因此工作稳定性好；③操作方便，气化炉可以在微负压条件运行，从而便于连续进料。

下吸式气化炉的不足之处在于：①由于燃气流动方向和热气流方向相反，所以使燃气吸出时消耗的能量较多；②由于燃气最后经灰渣层和灰室吸出，导致燃气中灰分含量高，而灰分和焦油混在一起黏结在输气管壁和阀门等部位易引起堵塞；③燃气出口温度较高，引起的能量损失增加。