由于气流床气化炉工作环境的复杂性,煤焦颗粒在高温火焰条件下的反应特性很难通过实验手段得到,而模拟则可以从微观尺度上考察颗粒的气化反应特性。采用CFD模拟方法建立了多孔球形煤焦双颗粒模型,研究了在H2O/O2/CO2气氛下煤焦双颗粒的气化反应特性,反应包括四种非均相反应、一氧化碳氧化反应和水煤气变换反应。在颗粒尺度下考察煤焦颗粒的反应过程,从颗粒温度、总反应速率、碳消耗速率等方面了解颗粒反应特性。本论文的研究分为两部分,第一部分研究了煤焦双颗粒的颗粒间距、环境温度、气体浓度对颗粒气化反应特性的影响。颗粒间距L在2.2 R-5 R范围内变化,R为颗粒半径,结果显示,随着L逐渐增大,由于反应区域的迁移,两个颗粒中间的温度先上升后下降,且双颗粒煤焦的特性逐渐接近单颗粒煤焦。环境温度由1200K增加至1800 K,颗粒的峰值温度逐渐升高且火焰层逐渐在双颗粒中间合并。反应的吸热和放热是影响火焰层的关键因素。还研究了不同CO2浓度及不同H2O/O2比例下的双颗粒煤焦,CO2浓度和H2O浓度增大时,放热反应速率和碳消耗速率减小,因为O2为主要放热反应的反应物。气氛浓度的变化影响了化学反应的平衡及反应速率。第二部分研究了颗粒粒径和不同粒径下不同颗粒间距对双颗粒煤焦气化特性的影响。颗粒粒径在0.1mm到1mm之间变化。结果显示,颗粒粒径的增大会使得颗粒的高温反应区域相对于颗粒减小,最后依附在颗粒表面,而在绝对尺度下高温火焰层扩张。粒径增大也使颗粒的反应速率和碳消耗速率近乎线性增加。不同粒径的煤焦颗粒反应特性受颗粒间距的影响程度不同。相同颗粒间距下0.5mm和1mm粒径下的煤焦双颗粒反应速率趋势基本一致,但是反应速率的变化程度不同。粒径1mm的煤焦颗粒的碳消耗速率随间距增加的程度小于粒径0.5mm的煤焦颗粒。