煤颗粒固定床气化过程受热应力等因素作用容易破碎产生大量粉尘,不仅增加床层阻力,还可能导致管路磨损、堵塞等问题,从而影响气化系统的长周期稳定运行,所以研究块状煤颗粒在固定床热解和气化过程中的破碎行为具有重要意义。本文选取晋城无烟煤(JC)、神华烟煤(SH)、安太堡烟煤(ATB9#、ATB10#、ATB12#)、麻家梁褐煤(MJL)6种煤样和晋城无烟煤煤焦(JCC)、神华烟煤煤焦(SHC)、麻家梁褐煤煤焦(MJLC)作为研究对象,借助固定床热解实验平台和固定床气化实验平台,研究了煤及煤焦颗粒分别在快速热解过程和气化过程中的颗粒破碎行为。借助固定床热解实验装置,利用煤质分析仪、元素分析仪、拉曼光谱仪、物理吸附仪等分析测定了块煤颗粒在900℃快速热解前后煤及煤焦的工业分析、元素分析、碳结构、比表面积和孔径分布等。研究结果表明,快速热解后,JC、SH、ATB10#的碳结构有序度降低,无定形碳含量增加;ATB9#的碳结构有序度和无定形碳含量减小;ATB12#的碳结构有序度和无定形碳含量增加;MJLC的无定形碳含量增加。与原煤相比,SHC煤焦的孔容积变小,平均孔径增大,比表面积减小;MJLC煤焦的孔容积和平均孔径增大,比表面积减小。基于不同粒度6种煤的快速热解实验,研究了不同煤样颗粒在快速热解过程中的破碎行为。研究结果表明,JC和SH煤颗粒900℃快速热解过程中同时发生主体破碎和剥落;ATB9#、ATB10#、ATB12#、MJL煤颗粒粒度小于15mm时,其破碎以剥落为主,原煤粒度大于15mm时,主体破碎占主导。块状煤颗粒在固定床快速热解过程中的破碎指数If随原煤粒度da增大而增大,此外还受煤中灰分含量、挥发分含量、碳含量以及无定形碳结构含量的影响。并建立了破碎指数If与煤物化性质参量之间的关系式。利用固定床气化实验装置在1200℃时进行了不同煤焦的CO2气化实验,考察了煤焦颗粒在气化过程中的破碎行为。研究结果表明,JCC、SHC和MJLC3种煤焦随气化碳转化率的增大,煤焦颗粒破碎和剥落行为逐渐增强,破碎概率Rf增大,粒径变化率Fd减小。煤焦破碎指数随碳转化率的增加而增大,两者之间有较好的线性相关关系;相同碳转化率时,不同煤焦破碎指数的差异主要受煤焦灰分含量和挥发分含量的影响。