我国能源结构以煤为主的局面和缺油少气的情况将长期不会改变,许多下游工艺要求以无尘的液态和气体燃料作为燃烧燃料,而天然气价格昂贵。目前,工业燃气行业广泛使用的煤气化技术为固定床煤气化技术,该技术普遍存在规模小污染大的问题。因此,目前迫切需求开发经济高效、环境友好的煤气化技术,满足工业燃气行业的生产需求。本论文在利用循环流化床煤气化技术优势的基础上,以提高煤气热值为目标,研究了循环流化床双床煤气化特性及循环流化床富氧煤气化特性。通过基础试验研究确定了循环流化床双床煤气化试验装置的主要参数运行区间。在设计给煤量10 kg/h的试验台上,分析了不同条件下循环流化床双床煤气化及循环流化床富氧煤气化的煤气性质及系统效率的变化特性,分析了两种煤气化工艺的优势操作区间,为工业应用提供了理论和试验依据。使用电加热立式管式炉、热重分析仪和改造的鼓泡床试验台,对比分析了固体热载体和温度对半焦结构、气化活性及热解炉稀相区产物的影响,确定了热解炉热解方式及对提高煤气品质有利的温度区间。在循环流化床双床煤气化试验装置上,以神木烟煤、大同烟煤、港口褐煤和新疆半焦为燃料,进行了不同空气煤比和蒸汽煤比的试验。结果表明,空气煤比2.1m3/kg时,产品煤气热值为3.53 MJ/m3,冷煤气效率达到42.77%,两者均达到最高值,焦油含量低至0.03 g/m3。继续增加空气煤比至2.4 m3/kg时,可有效消除产品煤气中的焦油。此外,气化剂中通入适量水蒸汽可达到提高热值、消除焦油的效果。当水蒸汽煤比为0.1 kg/kg时,产品煤气中未检测到焦油,煤气热值达到3.58 MJ/m3。通过热解煤气、气化煤气及产品煤气的对比分析得出：高温热解提取挥发分与热解半焦气化制取混合煤气可有效提高产品煤气热值,热解焦油在气化炉稀相区的裂解反应也促进了产品煤气热值的提高。在循环流化床富氧煤气化试验装置上,以神木煤为燃料,进行了不同氧气浓度、气化当量比和气化强度的试验。试验结果表明,随氧气浓度升高,煤气热值、冷煤气效率和碳转化率均不断增大；氧气浓度40%时的煤气热值为空气气化煤气热值的1.84倍,产气率随氧气浓度增加从2.35 m3/kg降至2.13 m3/kg:气化当量比升高不利于煤气热值的提高,当气化当量比从0.20增加至0.29时,煤气热值从6.04 MJ/m3降低至5.24 MJ/m3:随气化强度增大,煤气中的H2、CO体积百分比下降,系统碳转化率及冷煤气效率也均有所降低。根据不同氧气浓度的试验结果,提出了制氧电耗增加与燃气热值升高导致的收支变化的计算方法,并根据该方法将收支变化情况划分为三种类型,为工业放大后循环流化床富氧煤气化技术的选择提供了判断依据。