新一代煤化工技术和开发适合我国国情的洁净煤技术对我国能源使用及环境问题解决具有重要意义,其中煤气化是现代煤化工的龙头。在不以制取焦油为目的煤炭加工过程中,焦油就成为了副产物,煤气化过程中会伴随焦油的生成,如果这些焦油组分不能得到很好的去除将会对气化系统及用气设备产生极大危害,因此研究煤气化合成气中焦油等污染物净化及重整转化技术具有重要意义。此外,非平衡态等离子体在化学反应转化领域具有独特的优势,正成为新的研究热点。本文提出将非平衡态等离子体技术运用于煤气化焦油重整转化中,建立无焦油煤气化系统,并研究煤气化焦油非平衡态等离子体重整转化特性。针对无焦油煤气化系统,本文首先对煤气化系统部分进行一定程度的研究,提出了一种以CO2为介质的间壁式加热两段式煤气化圆管移动床反应器,通过数值模拟研究对间壁式加热段的加热效果进行评估并对该段中的煤热解反应特性进行分析。结果表明间壁式加热移动颗粒床能够获得理想的加热效果,热解反应也能够顺利发生。对于非平衡态等离子体作用下焦油苯在CO2气氛下的重整转化特性研究,本文以焦油组分苯为研究对象,为获得焦油主要组分苯在CO2气氛下的非平衡态等离子体转化特性及机理。本文以实验与数值模拟为主要手段,其中实验包括转化产物组分的测量与等离子体发生光谱的诊断。因反应气氛对焦油的转化影响至关重要,文中首先对背景气纯CO2非平衡态等离子体反应特性进行实验,并建立CO2非平衡态等离子体反应模型,为预备性研究。然后,对苯在CO2气氛下非平衡态等离子体转化实验的产物及等离子体光谱特性进行分析,并根据实验结果建立CO2气氛苯在非平衡态等离子体作用下的非热力学转化机理模型,通过对比高温下苯的热力学转化与非平衡态等离子体作用下苯的非热力学转化的动力学模拟结果,对转化过程及机理进行分析与讨论。结果表明:CO2在非平衡态等离子体作下能够转化生成CO与O2,CO2非平衡态等离子体发射光谱谱线中强度最大的谱线均为O自由基的激发谱线,O自由基的产生是CO2非平衡态等离子体活性的主要来源之一。CO2气氛下焦油气组分苯的非平衡态等离子体转化反应实验表明,转化反应的气态产物以CO为主,转化过程中会伴随积碳的生成。对比分析CO2、纯苯气及混合模拟气的非平衡态等离子体发射光谱表明,CO2非平衡态等离子体相比苯占据主导地位,因此CO2非平衡态等离子体离解产生的O自由基在苯非平衡态等离子体转化反应过程中会起到至关重要的作用。最后,对于CO2气氛下焦油气组分苯非平衡态等离子体转化机理分析表明,对比高温下苯的热力学转化动力学模拟结果,CO2非平衡态等离子体中离解生成的O自由基是触发转化反应的主要原因之一,该自由基在高温下苯的热力学转化动力学模拟中未出现。在O自由作用下动力学模拟结果中的气态产物与实验保持一致。此外,对于积碳形成机理的分析表明,积碳主要以单质碳为主,形成应与苯在放电条件下发生的系列电子碰撞离解反应密切相关。