煤炭分级分质利用是当今煤炭清洁高效利用的重要方向，它是将热解-气化-燃烧等多个过程的有机耦合过程，三塔式循环流化床(TBCFB)气化热解燃烧耦合新工艺是典型代表，但其完成一次循环需要依次经过燃烧器—旋风分离器—热解器—快速分离器—气化炉—气封床以及连接各个设备的管道，流动路径很长，致使颗粒的循环通量受到很多制约，同时多个设备之间的协调比较困难，操作难度较大。为解决这一问题，我们提出利用一个旋风热解器完成现有系统中旋风分离器、热解器和快速分离器三个单元操作设备功能的创新设计理念，其具有减少循环系统中单元设备的数量、提高整个系统的可操作性、同时可以在反应进行过程中大大强化热解油气与半焦颗粒的分离，解决粉煤热解后焦油含尘量大，难以后续利用的问题等多种优势。
　　在旋风热解器热解反应过程中内部煤颗粒的停留时间及颗粒固含率对煤热解反应过程影响极大，根据旋风热解器中气固流动特性，本论文以CFD-DEM模拟方法为基础，运用正交试验的方法探索反应器结构参数（包括筒体直径、排气管直径、旋风热解器主体高度与筒体直径的比值、排气管插入深度与入口高度的比值、入口高度与宽度的比值、入口截面比和操作参数（粒径大小、入口气速和颗粒入口浓度）对颗粒停留时间和固含率的影响。并运用极差分析将固含率和颗粒停留时间的正交试验结果综合分析，可以得到，对颗粒固含率和停留时间都有显著性影响的因素为入口截面比、筒体直径和排气管插入深度与入口高度的比值；只对颗粒停留时间有显著影响的因素是入口浓度，只对颗粒固含率有显著影响的是粒径和反应器高度和筒径之比。
　　对反应器内气相流场深入分析，随着入口颗粒浓度增加，反应器内流场切向速度减小，颗粒停留时间逐渐减小；有颗粒聚集和螺旋颗粒带的一侧的切向速度明显小于对侧的切向速度；纯气相条件下，气流最大切向速度出现的位置较为稳定，在排气管边壁的延长线附近，但在2kg/m3的入口浓度下，气流最大切向速度出现的位置转变为颗粒螺旋带处。说明调控气流场的主导因素由反应器结构转移到颗粒相。随着轴向位置的变化螺旋颗粒带处颗粒速度变化不明显，基本符合平推流的特性，所以可以将螺旋颗粒带上的颗粒运动看作螺旋平推流。