煤炭在全国能源消费结构中比重最高,这与我国“多煤、贫油、少气”的资源禀赋息息相关。煤炭资源的丰富性、可靠性、价格低廉性及可洁净性,决定了我国一次能源消费结构以煤炭为主的格局短时间内不会改变。电力行业煤炭需求增长是我国煤炭消费保持高位的主要原因。由于电厂用煤多为灰分偏高的劣质煤,其矸石含量高、排灰量大、发热量低且可磨性差。煤炭需经多次研磨才能达到合格煤粉的粒度要求,导致磨机内循环负荷的质量要远大于磨煤机出力。循环负荷中富集了大量硬度高、密度大、可磨性差的煤系伴生矿物质,导致磨机设备磨损和能耗增大。同时,这些矿物质也是燃煤电厂产生SO₂、NO_X、烟尘和重金属等环境污染物的根本来源。若能通过煤炭分选加工的方式脱除循环负荷中不断累积的矿物质组分,就能实现煤炭在研磨过程中及燃烧前脱硫降灰提质,对于降低磨机内循环倍率及磨损、提高磨煤机能效和减少燃煤电厂污染物排放具有积极影响。本论文通过实验室规模的气固流态化分选床,开展了循环负荷的离线式干法流化床分选特性研究。通过实验室自制的磨煤机模拟工业磨机的循环“研磨-分级”作业,完成了循环负荷及合格煤粉在实验室条件下的制备。煤系矿物质如石英、高岭石、伊利石、黄铁矿等多在循环负荷中富集,但矿物质的解离程度高,这为循环负荷在气固流化床中按密度分选创造了有利条件。可选性对比分析表明,循环负荷才是磨煤制粉系统中最佳的分选对象,而且循环负荷的干法分选应以高密度排矸为主。循环负荷在稳定气流流化床中的流化与常规Geldart B类颗粒类似。随着流化气速的增加,流化床流型依次出现固定床、临界流化及鼓泡流化状态。但在脉动气流流化床中,流化流型根据脉动频率的高低可分为低脉动频率（0.5-2.5 Hz）时的间歇性流化、中等脉动频率（3-4.5 Hz）时的类活塞式流化及高频（5-6 Hz）时的类常规流化。循环负荷在稳定气流流化床中分选时,最佳的操作参数组合是流化时间10min、气速5.5 cm/s及初始床高90 mm,此时尾煤灰分从入料的48.11%增加至78.35%,尾煤产率42.86%,对应的灰分离析度和综合效率分别为25.75%和51.69%。相较而言,脉动气流流化床的分选效果要优于稳定气流流化床的分选效果。在同样的分选时间和床高条件下,脉动气流分选的最佳参数组合是气速4.0cm/s和脉动频率6 Hz,对应的尾煤灰分80.43%,尾煤产率44.58%,且灰分离析度和综合效率分别高达28.83%和57.12%。通过简化的颗粒在自由空间的受力分析,认为循环负荷在脉动流化床中分级效果较好的原因可能是颗粒在脉动气流的作用下拥有更大的纵向位移。气固流化床的分选结果说明循环负荷的干法高效分选是可行的。鉴于目前没有实际使用的针对循环负荷分选的磨煤制粉工艺,本文提出了一种将循环负荷引流至磨煤机外并利用脉动流化床分选的新工艺。利用计算颗粒流体动力学CPFD方法,对稳定气流流化床及脉动流化床的微观流态化过程进行模拟仿真。通过优化后的Wen-Yu/Ergun曳力方程,研究了分选流化床中颗粒的分布情况及气固两相流动规律。与稳定气流相比,脉动气流的作用使得气泡的运动模式更加有序,颗粒运动的速度方向极具规律性且基本跟随着脉动气流周期性的垂直上、下运动。对于分选流化床而言,床内混沌程度的降低将使得颗粒的返混效应减弱,继而有利于颗粒的分层及分选。模拟结果也佐证了代表循环负荷的模拟颗粒能够在气固流化床中按密度高效分级。本论文共有图73幅,表格17张,参考文献208篇,附录1份。