水煤浆气化黑水处理系统中，由于黑水粒度细、固含量高、硬度高，易造成管线结垢、堵塞等问题。本文开发了一种适用于黑水在线除固的母子旋流器分离技术，采用数值模拟和试验相结合的方法，研究了固体颗粒在母子旋流器内的运动行为，实现了通过母旋流器去除黑水中易造成管道堵塞的大颗粒，子旋流器在剩余压力下精细分离，达到了分离23μm细颗粒的目的。　　母子旋流器由一个母旋流器串联四个子旋流器组成，可去除物料中的细小颗粒。采用 Fluent14.5软件对其进行数值模拟，选用混合模型（Mixture）和雷诺应力模型（RSM），模拟结果表明：母旋流器底部集料箱与上部溢流帽内均存在背压，其内部不存在负压区，无空气柱形成，母旋流器径向压降较小，切向、轴向与径向速度分布规律与传统旋流器基本相同。同时深入探究了母子旋流器底流口直径、溢流口直径以及进料速度对其分离性能的影响规律。　　设计了实验室用50-4×25母子旋流器，采用气化炉黑水进行试验，研究了旋流器结构参数与操作参数对分离性能的影响。试验结果表明：给料压力增加，溢流浓度降低，底流浓度增加，底流产率升高；母旋流器底流口直径增加，溢流浓度变化不大，底流浓度略有增加，底流产率升高；母旋流器溢流口直径增加，溢流浓度升高，底流浓度降低，底流产率降低；给料浓度升高，溢流、底流浓度均升高，底流产率降低。通过正交试验得到了给料压力、母旋流器底流口直径和溢流口直径对溢流浓度、分流比与底流产率的影响程度。以底流产率为目标对母子旋流器结构进行优化，最佳组合参数为给料压力0.16MPa、母旋流器溢流口直径Φ26mm、底流口直径Φ4mm。　　针对工业现场黑水固含量高的问题，进行了黑水除固工业运行试验，结果表明：母子旋流器分离装置除固率达61.93％。