煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术,气流床煤气化技术以其高碳转化率和较强的煤种适应性成为煤气化的首选技术。针对现有干煤粉气流床气化炉在变工况运行过程中易出现的渣口堵塞问题和激冷流程引起的热效率较低问题,浙江大学与上海联化投资发展有限公司联合开发了新型顶部多喷嘴气流床气化炉。由于该炉尚未投运,无任何运行经验,有必要就该炉流场分布特性进行研究,本文通过数值模拟方法建立该炉三维数值模型,运用欧拉-拉格朗日方法和非预混燃烧方法分别研究冷态和热态条件下该炉流场分布特性,为该炉优化及运行提供较为可信的指导。冷态数值模拟中,采用Euler-Lagrange方法模拟气化炉内气-固两相流动,采用组分输运模型及Realizable k-ε双方程模型模拟连续相的湍流流动,采用DPM模型及随机轨道模型模拟离散相的运动。数值分析结果表明,当主喷嘴流量分配比例在40%-60%范围内变化时,考虑到颗粒停留时间因素,主喷嘴流量比例为40%时效果最优；当主喷嘴物料进口速度逐渐增大时,出口处气体流速增加,颗粒停留时间减小；当副喷嘴物料进口速度逐渐增大时,炉内流场分布改变并不明显；当副喷嘴倾角逐渐扩大时,气化炉出口气流速度减小,颗粒停留时间有较大提升,副喷嘴倾角为30度时较15度和20度更有优势；较单一喷嘴气化炉,新型顶部多喷嘴气化炉具有更为均匀的流场分布以及更长的煤粉颗粒停留时间。C02与H20混合气氛下的气化实验中,针对公共活性位与单独活性位两种矛盾的Langmuir-Hinshelwood (L-H)气化机理假设,提出比表面积和灰分两种可能的影响因素,并利用改造后的热天平进行了实验研究。实验结果表明,比表面积和灰分均会对煤焦气化机理产生影响。比表面积较大的煤焦,其实验结果更符合基于单独活性位假设的L-H模型预测值,而比表面积较小的煤焦,其实验结果与基于公共活性位假设的L-H模型预测值相吻合。脱灰后的煤焦,其实验结果与基于两种假设的L-H模型预测值均不吻合。热态数值模拟中,采用非预混燃烧方法模拟气化炉内的气化过程,采用双竞争速率模型模拟煤粉颗粒挥发分的析出,采用动力/扩散控制模型模拟焦炭颗粒的燃烧、气化反应；采用基于概率密度函数的混合分数模型模拟炉内同相化学反应；采用P-1辐射模型计算炉内辐射传热。数值分析结果表明：随着主喷嘴物料流量比例增大,合成气温度逐渐增大,合成气中有效成分(CO+H2)含量呈先增大后减小趋势,在主喷嘴物料流量比例为50%时含量最高；当主喷嘴物料进口速度逐渐增大时,合成气温度及有效气含量逐渐增加；当副喷嘴物料进口速度逐渐增大时,合成气有效成分含量先增大后减小；当副喷嘴倾角逐渐扩大时,合成气温度及有效成分含量逐渐减小,相同工况及煤种下,副喷嘴倾角为20度时,合成气温度较为适宜,且碳转化率及有效气含量均较高,该角度在15-30度范围内较为合适；较单一喷嘴气化炉,新型顶部多喷嘴气化炉具有更高的有效气含量以及较佳的性能参数。