煤或生物质在密相区内热解完成后都变成焦炭。焦炭的成分主要是碳，所以在密相区计算固体的浓度主要是指焦炭的浓度。建立密相区固体质量平衡模型的思路如下：在气化阶段，先计算煤气化阶段的守恒方程，得到生物质与煤交界面的碳含量。在计算中，在入口处设置一个煤的初始流量，即总煤的输入量乘以在气化阶段参与反应的煤的比例，用Y来表示。该参数需要在方程组中进行迭代求解。通过上述计算得到生物质与煤交界面的碳含量，再加上生物质输入的碳含量，二者之和作为生物质密相区的初始流量，然后再通过固体平衡方程计算出生物质密相区的物质流量，作为稀相区质量平衡计算的初始值。

1.气泡云内的固体质量平衡方程

在煤气化和煤燃烧阶段，气泡云相的固体质量平衡方程可表示为：

方程左边第一项表示密相区气泡云相中微元体内碳的摩尔浓度随时间的变化情况；左边第二项表示密相区气泡云相中微元体内碳的净流出量；右边第一项表示密相区气泡云相微元体内加入的煤量，右边第二项表示气泡云相中碳在燃烧（气化）反应中的消耗量。

式（4.148）中，Asolid为密相区中固体所占床层截面面积：

煤的气化阶段：

气化阶段，Fch为气化阶段参与反应的煤的折算摩尔流量；Rc，ch为气泡云相中碳在气化反应中的消耗量。其表达式为：

式（4.150）中，Fcoal为煤的输入量，是模型的输入参数，Y是气化阶段参与反应的煤的比例，该参数需要在方程组中迭代求解。

式（4.151）中，各项的含义在前文所述子模型中都已详述。

煤燃烧阶段：

燃烧阶段，Fch为燃烧阶段参与反应的煤的折算摩尔流量；Rc，ch为气泡云相中碳在燃烧反应中的消耗量。其表达式为：(www.daowen.com)

式（4.153）中，Sv为单位体积球形颗粒表面积；CO2，c为气泡云相中组分O2的摩尔浓度；kc为焦炭燃烧反应速率常数。前文中已确定该值。

式（4.154）中，dSv为与颗粒具有相同比表面积的球体直径。

在生物质气化阶段，气泡云相的固体质量平衡方程可表示为：

该模型中，气化阶段分为煤气化和生物质气化，在煤气化阶段的质量平衡方程中涉及煤的供应量Fcoal，而气化阶段的质量平衡方程中没有出现生物质的供应量，这是因为在本模型中生物质的供应量与煤气化的产物共同组成了生物质气化模型的初始值。

乳化相内的固体质量平衡方程如下。

在煤气化和煤燃烧阶段，乳化相的固体质量平衡方程可表示为：

在生物质气化阶段，乳化相的固体质量平衡方程可表示为：

下面给出求解该方程组的边界条件和初始条件：

在炉底，z＝0处：

在煤气化与生物质气化的交界面，z＝Hden，coal处：