物质与煤复合串行气化工艺是以流化床气化炉为核心的，虽然前人已做过大量的与流化床气化相关的热力学平衡模型，但是由于其在工艺上存在不同之处，因此前人留下的模型都只能作为参考使用。该工艺的热力学平衡模型分为燃烧子模型和气化子模型两大子模型。这两大子模型又分别包括煤热解模型、煤焦炭燃烧模型、煤焦炭气化模型、生物质气化模型，再结合质量平衡方程和能量平衡方程，于是组成了生物质与煤复合串行气化过程的热力学平衡模型。

燃烧子模型的原理如图2.2所示，煤通过螺旋给料器从煤斗进入炉中，由于炉内温度高，因此煤进入炉内发生热解，然后与从炉底进入的空气发生燃烧反应，放出热量，炉内温度升高，产生大量烟气，所以在模型中应先计算热解所产生的煤焦炭和挥发分，然后计算焦炭与空气的燃烧反应以及挥发分与空气的燃烧反应。

图2.2　生物质与煤复合串行气化的燃烧阶段原理(www.daowen.com)

气化子模型的原理如图2.3所示，生物质从生物质斗通过螺旋给料器进入炉中，水蒸气从炉底进入，在炉内的高温条件下，水蒸气先与燃烧反应后剩余的焦炭发生气化反应，然后再与瞬间热解后的生物质发生气化反应，在焦炭气化段炉内处于流化状态，而在生物质气化段炉内则处于气力输送状态，所以在模型中应先计算生物质热解所产生的生物质焦炭和挥发分，然后计算水蒸气与燃烧阶段未完全燃烧的剩余煤焦炭与水蒸气发生的气化反应，即煤焦炭气化模型。该模型的产物再与生物质发生气化反应，最终得到气化产物。

图2.3　生物质与煤复合串行气化的气化阶段原理

下面对热力学平衡模型中所涉及的各个子模型进行详细分析。