煤部分气化技术依据煤在不同转化阶段具有不同反应活性的特征，实施煤的热解、气化、燃烧分级转化利用。部分气化技术相比完全气化技术可以使煤气化工艺简化，利用效率提高，投资成本减少。煤部分气化后产生的固体残留物称为半焦，与原煤相比，半焦的物理化学性质均有了较大改变。半焦具有高灰分，高固定碳，低挥发分，着火温度高，燃烧缓慢和难以燃烬等特点，给半焦的合理利用带来一定困难。为了提高煤炭综合利用效率，减少资源浪费，必须深入系统地研究半焦燃烧特性和燃烧动力学。本研究主要内容如下：　　 ⑴在实验室中采用不同制备方法制得实验用半焦，并对半焦的工业分析、元素分析和物理结构进行了研究。研究结果表明：在马弗炉和流化床炉中制备半焦，随着加热终温的升高，半焦中挥发分含量迅速下降，灰分含量基本保持不变，固定碳含量略有下降；采用等离子体法制备半焦，由于加热速率快，加热温度高，其灰分和固定碳含量均有一定程度下降；通过对神木烟煤及其在不同加热终温下所制得半焦元素分析表明，半焦中H、O、N、S等元素含量均有较大程度降低；通过对制得各种半焦干燥无灰基挥发分含量的分析表明，引入两个燃料特性参数FV和FC来表征挥发分二次析出特征温度和挥发分完全析出特征温度，可以预报任意加热终温下所制得半焦中挥发分含量。　　 ⑵为了对半焦的燃烧特性和燃烧动力学有更多了解，并为半焦燃烧流化床锅炉的设计和运行提供依据，首先开展了最基本的半焦燃烧特性的热重分析研究。实验结果表明：半焦的着火温度高于原煤的，其通用着火性能指标则远小于原煤的，着火稳定性指数也呈降低趋势，说明半焦是一种比较难以着火燃烬的燃料；同一煤种所制得半焦的活化能随着制备温度的升高而增加，其燃烧反应性则降低；不同煤种在相同实验条件下所制得半焦燃烧特性由于挥发分含量、灰分含量及孔隙结构的不同而具有较大差别。　　 ⑶为了研究半焦在流化床中的燃烧特性，建立了小型流化床燃烧测试装置。通过半焦在小型流化床中的燃烧实验表明：半焦能够在流化床中持续稳定燃烧，并且稳定燃烧过程中烟气中O2含量基本保持在18.50％左右；半焦在较低温度(750℃～800℃)燃烧时，其燃烧效率较低，在较高温度(850℃～950℃)燃烧时，其燃烧效率基本稳定为常数，说明半焦在流化床中的最佳燃烧温度为850℃～950℃之间；通过数学推导分别建立了单个半焦颗粒和半焦颗粒群在流化床中燃烧的数学模型，从而得到半焦在流化床中稳定燃烧时反应速率的数学表达式，并求得其燃烧反应动力学参数。　　 ⑷为了模拟工业规模半焦的燃烧特性，在30kW热功率内旋流流化床热态试验台上进行了一系列半焦燃烧特性研究，得到如下结论：通过改变床料特性和筛分粒径，并控制稳定的床层温度，在实验中有效预防了结渣现象的产生，此经验对工业应用有参考价值；改变进料量和送风量，半焦均能够在流化床中稳定燃烧，床层温度能够大体保持稳定，风室阻力压降保持水平直线，没有较大起伏波动；半焦与高挥发性垃圾衍生燃料和聚丙烯混烧，都能够保持稳定持续燃烧，随着半焦混烧率的增加，CO、HCl、NO的生成量降低；半焦中掺入一定量水分后，仍然能够稳定燃烧，并且能一定程度上降低CO含量；半焦在流化床中燃烧时其含有的硫元素大部分以SO2形式释放出来，通过在燃烧过程中添加生石灰可有效脱除绝大部分SO2酸性气体；通过建立数学模型，计算得到半焦在流化床中稳定燃烧时的燃烧反应速率，与实验结果符合较好。　　 ⑸半焦虽是一种难以着火燃烬的燃料，但仍可通过采取一定的方法在流化床中燃烧半焦。同时考虑到半焦中挥发分含量较少，将半焦与高挥发性废弃物(如垃圾衍生燃料RDF，废弃塑料或生物质等)混合燃烧，着火燃烬特性优于单纯烧半焦或者单纯烧废弃物。论文为工业上煤部分气化燃烧集成优化工艺的实现提供设计理论依据和大量基础数据。