粉煤加压密相输运床气化技术的研发对提升我国大型煤气化技术及装备自主化水平、提高产业竞争力具有重要意义。密相输运床具有高固体循环流率和高颗粒浓度的特征,因而高温高压条件下高固体循环流率的实现与稳定运行是需要解决的关键问题之一。除了采用不同规模的装置试验研究手段之外,基于计算模型的数值试验方法在技术研发中发挥越来越重要的作用。为了适用密相输运床循环回路的各种流型,本文采用基于MP-PIC模型的计算颗粒流体力学(CPFD)方法对密相输运床的气固流动特性和固体循环流率的控制策略进行了深入的研究。首先对MP-PIC模型的本构方程和求解方法进行分析,基于OpenFoam平台对比了不同固相应力模型以及固相速度修正方法对模拟结果的影响。结果表明应力模型对颗粒运动有一定的影响,而基于颗粒应力梯度的速度修正方法对模拟结果的影响更大。使用Harris模型和Lun模型计算颗粒应力,并采用绝对速度修正方法得到的结果更接近实验结果。基于密相输运床冷态实验的三组工况,对由立管、返料阀和旋风分离器构成的返料系统气固流动特性进行了模拟分析。模拟得到的立管压力分布和固体循环流率与实验值吻合较好,表明CPFD能有效用于立管内下行移动床的模拟。参数敏感性分析表明曳力模型和颗粒最大堆积浓度对模拟结果有较大影响。不同高度的立管充气使压力梯度形成了“锯齿”型分布,使得立管的平均压力梯度增加,从而能提供更大的返料动力。立管充气在增加固体循环流率的同时也会产生急剧变化的压力梯度分布,过大的立管充气会导致系统运行的不稳定。对两组不同循环流率下密相输运床提升管内气固流动进行了模拟,结果表明CPFD方法能体现提升管内底部加速流和上部充分发展流的气固流动特性,并能较好地预测出径向颗粒浓度分布。对比了不同出口结构对颗粒在提升管内的停留时间分布和分散/混合过程的影响,结果表明不同出口结构下颗粒停留时间都表现出峰值加长跨度的分布特性。分散系数的径向分量相差不大,而轴向分量则要远大于径向分量,体现了提升管气固流动的平推流特性。建立了耦合密相输运床重要部件的全循环模拟方法,并对密相输运床循环回路的气固流动特性进行了模拟。结果表明沿循环回路的压力分布模拟结果与实验值有较好的一致性,并在此基础上重点分析了立管充气条件的影响。在提升管底部密相区,模拟结果与实验值有一定程度的偏差,而固体循环流率模拟结果与实验值基本吻合,最大相对误差在10%左右。全循环模拟方法所需的边界条件与实际操作条件一致,验证结果表明了该方法应用于密相输运床数值试验的可行性。基于全循环模拟方法,分析了不同操作参数包括立管底部充气、立管充气、提升管气量、固体存料量、返料阀充气量分配等以及结构参数如立管充气口数量、返料阀类型、装置尺寸等对固体颗粒循环特性的影响。在一定范围内增加立管充气和底部充气都能增加固体循环流率,而实现相同固体循环流率增量所需的立管充气量要小于底部充气。随着固相存料量的增加,固体循环流率先增大后减小。随着提升管气体流率的增加,提升管压降减小,而固体循环流率会稍微增加。返料阀斜管段的不同充气分配组合对固体循环流率影响较小,但更多的气量应该靠近立管以提高流动稳定性。使用过多的充气口并不能有效地促进立管气固流动,反而随着气体流率增加而过早地进入到非稳定状态;而使用更少的充气口时又容易产生上行气泡,同样破坏流动稳定。对于放大装置,应适当增加提升管操作气速,以防止颗粒在底部堆积。为了改善高压条件下的气固流动,通过数值模拟分析了立管充气和底部转向充气两种方案对固体循环流率的影响。结果表明不同压力下返料系统充气流率与操作压力的比值相同的工况能得到相近的固体循环流率。高压条件下,随着固体循环流率的增加,立管内物料分界面变得极为模糊,从而降低了堆积床层的高度。在相同的充气流率下,转向充气相比于立管充气对增加固体循环流率的作用更为明显。基于相同的流化数设计了一系列压力(1～20 bar)和温度(300～1200 K)下的工况,模拟研究了压力和温度对密相输运床气固流动特性的影响。结果表明,压力相对于温度对气固流动具有更大的影响。随着压力和温度的增加,在旋风分离器内停留的颗粒数显著增加,颗粒运动不再具有明显的螺旋下降轨迹,而是贴壁面下滑。随着温度和压力的增加,立管上部区域的颗粒所受曳力显著增加,而向下移动的速度则明显降低,颗粒集中于壁面并以相对较高的速度下行,而中心区域也存在颗粒被上升气流夹带上行。这些研究结果为高温高压条件下密相输运床的设计与运行提供参考依据。