具有中国自主知识产权的灰熔聚流化床煤气化工艺具有适应煤种宽、气化条件温和氧耗低、投资低、成本低等特点，是一项应用前景广阔的煤气化技术。然而，随着加压气化炉处理量的增加，流化床气化炉炉顶带出半焦细粉的处理问题变的日益突出。传统的气化炉半焦细粉通过多次炉内循环来提高它的转化效率，但是半焦细粉多次循环后活性降低使其转化较为困难。另外，通过填加附属燃烧设备的方法进行半焦细粉转化，在很大程度上增加了气化系统的复杂性，加大了系统的能量损耗。　　 流化床气化炉炉顶带出半焦细粉在气化炉内射流区域进行复合转化是中科院山西煤化所在加压灰熔聚流化床气化技术研究的基础上，结合流化床气化炉射流区高温、富氧的特点，提出的一种新型的半焦细粉在气化炉内进行再转化的工艺概念。该工艺可以使半焦细粉再转化和流化床气化炉煤气化进行结合，利用流化床自身进行半焦细粉转化，实现了半焦细粉在气化系统内转化。该工艺具有结构简单、造价低、碳转化率高等优点，是一项具有较强实用价值的半焦细粉再利用技术。　　 本论文主要分析影响半焦细粉在气化炉射流区转化的四个要素：流化床射流高温区的区域范围；流化床射流区颗粒浓度分布；半焦细粉快速富氧再燃转化效率以及加压流化床射流区气固流动行为。根据对影响半焦细粉在射流区转化要素的详细研究，判定半焦细粉在灰熔聚流化床气化炉射流区域复合转化工艺的可行性，并对压力下射流区气固流动行为进行掌握，为加压半焦细粉转化提供理论基础。论文主要内容如下：　　 (1)流化床射流区温度场试验研究　　 利用红外热像仪对冷态模拟的流化床高温射流区进行温度场分析，考察了不同操作工况对射流区温度场的影响，进而为预测流化床气化炉射流区温度场分布提供理论基础。研究结果表明：流化床射流区存在一个稳定的高温区域。静床高度对高温区域的范围有一定的影响，随着静床高度的增加，射流高温区逐渐成细长状。射流气速增加高温区域范围逐渐缩小，分布板气速增加对高温区域范围的影响不是很明显。　　 (2)流化床射流区域颗粒浓度分布的研究　　 利用光纤颗粒浓度仪和局部取样的方法，在直径为1米的半圆流化床射流区域测得粗颗粒及细粉浓度分布。主要考察射流气速、分布板气速和环管气速对流化床射流区域颗粒浓度分布的影响规律。并在此基础之上，考察半焦细粉经密相输送进入射流区域后的浓度分布及不同进料量对半焦细粉浓度分布的影响。结果表明：射流区域粗颗粒浓度在径向上呈逐渐增大的趋势，在轴向上有一先增加后降低的过程。随着射流气速的增加，射流区颗粒的体积浓度先降低后增大。随着分布板气速的增加射流区域颗粒浓度增大，而环管气速增加其射流区颗粒浓度呈逐渐降低趋势。　　 通过密相输送的方式向射流区轴向注入细粉，可以在流化床射流区域得到一细粉高浓度区。在径向上，细粉颗粒浓度呈先增高后降低的趋势；在轴向上，当达到一定射流高度时细粉浓度逐渐降低。射流区域细粉浓度的增大幅度与进料量的增加成正比。在较低进料量时，细粉高浓度区不明显且靠近分布板区域细粉浓度较高。较高细粉进料量时，细粉高浓度区域显著。　　 (3)半焦细粉快速富氧再燃性质的研究　　 通过大型沉降炉对不同煤质半焦细粉短停留时间内的富氧再燃性质进行考察，分析不同停留时间对半焦细粉转化效率、生成气氛和灰分的影响规律。研究结果表明：三种半焦在1秒的停留时间内都可以达到较高的转化效率，且转化效率由高到低依次为神木烟煤半焦、阳泉无烟煤半焦和霍林河褐煤半焦。另外，操作温度升高可以明显提高半焦细粉的再燃转化效率。由半焦细粉不同停留时间再燃后的灰分可以说明随着停留时间和氧份的增加，半焦细粉的再燃转化效率明显得到提高。　　 (4)加压流化床射流区域气固流动的数值模拟　　 通过利用欧拉-欧拉颗粒动力学模型考察了压力下操作工况对流化床射流区气固流动行为以及不同操作压力对流态化性质的影响，并通过二维模拟结果与试验结果进行比较，验证了二维模型对于压力下气固流动模拟结果与试验结果吻合较好。二维加压数值模拟结果表明：在加压操作下，分布板气速增大对射流深度起到了削弱作用，该气速越大射流深度越低，但流化效果得到明显提高。在较低操作压力时，相同表观气速下床层膨胀高度随着压力的增加而增高。当操作压力到达一定范围时，床层膨胀高度达到最大，再继续增加操作压力其膨胀高度基本保持不变。　　 三维加压模拟结果表明：在相同表观气速下，气泡在低压操作时随着压力的增加而逐渐增大，当压力增大到1.0～1.1MPa时，由于气泡出现分裂使得气泡随着压力的继续增大而逐渐变小。这主要是由于压力增加，进气密度增大所致。通过操作压力对空隙率的影响和不同压力下操作气速对床平均空隙率的模拟结果与试验值比较发现其吻合性不是很好，其加压三维流化床气固模拟中的模型参数有待进一步提高。