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中国科学院山西煤炭化学研究所粉煤气化工程研究中心在借鉴已有灰熔聚流化床煤气化技术优点的基础上，开发了耦合灰熔聚技术和提升管技术的多段分级转化流化床煤气化炉，它不仅集合灰熔聚气化炉和提升管反应器的优点，而且具有梯级进料、分段进氧、煤分级转化、气化炉体积利用率和气化效率高、结渣风险少等优点。它的设计理念是:采用灰熔聚流化床气化，提升管快速热解耦合集成，利用高温煤气，实现煤快速热解;依据热解半焦特性，构建煤热解、气化、燃烧的分级转化系统，提高总系统集成效率;耦合高温气化与热解，提高热利用率和产品调控灵活性。 流化床反应器的气固流体力学特性与固体的停留时间有关，同时影响气固接触效率，传热和传质速率，化学反应的选择性和转化率。本文在多段分级转化流化床冷态实验装置上主要研究了多段分级转化流化床整体流体力学特性、提升管中颗粒速度和局部固体浓度径向分布及其轴向发展、提升管中边壁层厚度以及颗粒聚团特性，得出以下结论: (1)多段分级转化流化床整体流动特性 随固体循环量的增加，多段分级转化流化床固体浓度的轴向分布呈现出多种形式，适当的操作条件下，多段床的表观固体浓度轴向分布为具有多重流化区域的“ε”形分布;表观气速一定时，随固体循环量的增加，增加的固体在提升管和射流流化床(JFB)之间分配可以依次出现三种连续的固体分配形式;多段分级转化流化床的操作气速应该小于转变气速且在低或中等Re和高Gs/(ρpvt)的FF-JF区域操作。 (2)提升管速度场及边壁层厚度 提升管中任何径向、轴向位置的颗粒速度均随操作气速的增大而增大，随循环量的增加而减小。操作条件对中心区颗粒速度变化的影响程度明显高于边壁区。颗粒的加速首先发生在提升管中心区域，然后向边壁区域扩展。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向逐渐增大，并且受操作气速影响比较大。 一定的操作气速下，固体循环量的增加使提升管中气固流动状态从稀相气力输送过渡到快速流态化区域。当提升管处于快速流态化区域时，一定固体循环量下，表观气速增加使提升管轴向各个位置的边壁层厚度减小;一定气速下，固体循环量增加使提升管各个截面的边壁层厚度增加，且低气速时提升管各个截面的边壁层厚度随固体循环量增加的程度大于高气速时。拟合出无因次边壁层厚度与截面平均固体浓度关系式，该关系式较好的预测了快速流态化区域内边壁层厚度随截面平均固体浓度的变化，误差分析表明该关系式的计算值和实验值吻合较好。 (3)提升管浓度场及颗粒聚团特性 固体浓度的径向分布为中心区固体浓度较稀、分布均匀，边壁区为高浓度、分布陡峭的环核流动结构。提升管中径向固体浓度的轴向发展为:提升管底部，中心区和边壁区固体浓度随轴向高度的增加而减小，边壁区固体浓度的减小趋势明显高于中心区;提升管气固流动的发展段，边壁区固体浓度随高度的增加而减小，而中心区固体浓度几乎不变。提升管所有截面上各径向位置的固体浓度均随表观气速Ur,g的减小和/或固体循环量Gs的增加而增加，边壁区固体浓度受操作条件影响的敏感程度明显高于中心区和过渡区。拟合得到了提升管不同径向区域内固体浓度与截面平均固体浓度的关系式，误差分析表明该表达式的计算值和实验值吻合较好。 径向上絮状物的时间分率Fc和絮状物内的固体浓度εsc在床层中心区(r/R＜0.6)较低，而在边壁区(r/R＞0.8)相对较高。提升管所有截面上各径向位置的絮状物时间分率Fc和絮状物内的固体浓度εsc均随表观气速Ur,g的减小和/或固体循环量Gs的增加而增加。轴向上，操作条件对底部加速段Fc，εsc的影响明显高于上部充分发展段;径向上，操作条件对中心区Fc，εsc的影响显著高于边壁区。在絮状物固体浓度0～εsmf范围内，拟合出絮状物内的固体浓度εsc与该处相应的局部固体浓度εs的变化关系式。 (4)提升管中边壁区固体流动和环核流动模型 增加固体循环量和/或减小表观气速使边壁区颗粒下降速度增加;增加固体循环量和/或减小表观气速使边壁区固体浓度，下降固体流量和返混比增加。提升管底部返混比较大kpd=1.5～2.5，提升管顶部kpt=0.3左右。 对Davidson提出的环核流动模型进行了修正，得出u≈0.2Ug。用修正的环核流动模型对放大提升管D=0.4m，Z=12m进行了试探性计算且将放大无关的计算结果与原实验结果对比，吻合较好，说明修正的环核流动模型可以对放大多段分级转化流化床提升管进行模拟计算。