目前我国多数中小型煤化工企业所采用的气化炉是固定床气化炉,其对煤质要求高,碳转化效率低,污染严重,面临转型。加压气流床气化装置尽管性能优越,但投资及维护费用昂贵,难以在中小型化工企业中应用。常压干煤粉气流床气化技术则具有投资成本小、碳转化效率高和环境友好等特点,较为适用于中小型煤化工厂的升级改造。基于我国数量众多的中小型化工企业的这一需求,我校率先提出了常压干煤粉四喷嘴强旋转气化技术,并得到了工业应用。本文的研究对象则是该技术的工业示范项目-宜化集团乌拉山化肥厂造气量30000Nm3/h的常压干煤粉四喷嘴强旋转气流床气化炉。首先根据单相冷态模化准则确定了冷态试验台的结构和运行参数,搭建了与原型比例为1:8的冷态试验台。通过对炉内单相冷态流场的研究,得出如下结论:气化炉内单相流场可以分为6个流动区域,分别为上部返混区、上部折射区、水平射流区、中心切圆区、下部折射区和下部返混区;炉膛下部折射区与返混区的气体沿气化炉高度方向,混合强度逐渐增大,喷嘴附近区域气体交换量可以达到炉底区域的5倍以上。随着气化炉喷嘴水平偏转角度由4°增加到12°,其切圆直径由74mm增加到126mm。改变负荷会对气流的切向速度产生明显影响,气化炉负荷升高至120%设计负荷时,气化炉下部区域受明显影响,相同截面上切向速度最高可达设计负荷切向速度的1.8倍。而低于设计负荷时炉内的单相流场中,切向速度均稳定在理论值（实际负荷与设计负荷的比值与设计负荷下流场切向速度的乘积）附近,流动情况设计负荷下相似。利用数值模拟研究了不同喷嘴水平偏转角度和不同负荷下气化炉内的燃烧气化特性。研究发现:煤粉与气化剂反应主要发生在射流边缘,气化炉高温区主要集中在气化炉中上部和喷嘴所在圆周附近,喷嘴截面形成中心负压区,最低温度约为1100K。CO₂和水蒸气在烧嘴气化火焰处浓度相对集中,CO和H₂集中在除了喷嘴附近的其他区域。随着喷嘴水平偏转角度的增加,喷嘴平面上的低温区变大,高温区域位置与壁面距离减小。随着气化炉负荷由60%设计负荷增加到120%设计负荷,炉内燃烧反应区扩大,使得在燃烧反应区边沿发生的气化反应区下移,CO和H₂高浓度范围缩小,而燃烧产物的CO₂和H₂O富集区域增加。炉膛出口烟气温度由1593K增加到1724K,炉膛出口CO浓度由56.41%增加到60.56%,CO₂浓度由13.72%逐渐减小到10.66%,H₂浓度由14.70%增加到18.62%。