“双碳”目标的提出加速了我国能源向安全、清洁、高效、低碳方面的转变,我国“富煤、缺油、少气”的能源资源禀赋和我国的巨大需求决定了改变能源结构很难一蹴而就。为推进煤炭的低碳化清洁高效转化利用,日本东京大学Tsutsumi等提出的三床耦合的循环流化床技术（TBCFB）充分发挥其分级分质转化的优势,提高煤炭的能量利用效率,其中鼓泡流化床半焦气化是重要的一个环节,研究气化操作条件来获取具有高附加值的合成气,对于实现煤的高质高效转化利用意义重大。本文首先对三塔式循环流化床中鼓泡流化床气化装置开展半焦水蒸气-氧气气化实验研究。探究不同水蒸气与半焦质量比（S/C）、氧气当量比（ER）和催化剂存在时半焦气化得到合成气的体积分数、H2产率、气体低位热值（LHV）以及碳的转化率等气化指标的影响。当气化温度为800℃时,S/C由0.3升高至2.1,H2的体积分数增加,CO体积分数的下降。S/C增大时H2产率和碳的转化率均表现出先升高后下降的趋势。在S/C为1.5时气化性能最佳,合成气中H2产率与碳的转化率均达到最大值分别为21.14 g/kg、10.58%,此时气体低热值为104.18 k J/Nm~3;保持S/C 1.5不变,随着ER的增加,合成气中CO的体积分数在逐渐降低,H2的体积分数先增大后减小,CO2的体积分数呈现上升趋势,CH4的体积分数基本不变。当ER增加时,H2产率与碳的转化率均表现出先增加后减小的趋势。在ER为0.3时,合成气中H2产率达到最大值为5.46 g/kg,碳的转化率也达到最大为35.36%,此时气体低位热值为80.43 k J/Nm~3,确定了最佳的ER为0.30;当引入催化剂后,可显著提高半焦气化的反应速率,催化剂对半焦水蒸气-氧气气化反应的催化活性强弱依次为（K2CO3-Na2CO3）＞K2CO3＞Na2CO3。碳酸钾和碳酸钠催化剂对H2产率、碳的转化率以及气体低位热值均有提升。当负载复合催化剂5%K2CO3-5%Na2CO3的半焦气化时,气化效果最佳,该催化剂显著改善了气化品质,并且合成气热值达到103.39 k J/Nm~3;H2产率达到最大为23.00 g/kg,是非催化气化时的4.21倍;碳的转化率也达到最大为51.71%。通过半焦气化实验研究获得了流化床反应器中半焦气化规律,为三床式循环流态化床热解气化装置的工业应用了提供参考。其次,本文以三塔式循环流化床中鼓泡流化床气化装置开展的半焦水蒸气-氧气气化实验为研究对象,利用（火用）分析方法探究不同S/C、ER和不同催化剂下半焦气化所产气体的（火用）值分布和目的（火用）效率。S/C由0.3升高至2.1时,各成分气体对合成气（火用）值的贡献关系为:H2＞CO＞CH4＞CO2;在S/C为1.5时合成气的总（火用）值和目的（火用）效率都达到最大。当ER由0.25提升到0.40时,各成分气体对合成气（火用）值的贡献关系为:CO＞H2＞CO2＞CH4;当ER为0.30时目的（火用）效率最大为12.33%。加入催化剂K2CO3和Na2CO3可以明显改善半焦气化效果,提高气化合成气的（火用）值和目的（火用）效率,当半焦负载复合催化剂5%K2CO3-5%Na2CO3时,半焦气化效果最好。（火用）分析从能质的角度对半焦气化过程进行了系统评价,为煤炭高质化利用提供指导。