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随着城市化进程的加快以及人们对环保要求的提高，天然气的需求量越来越大，受限于国内的产能，其缺口也在逐步增加。我国的能源特点是富煤、贫油和少气，煤炭储量占世界储量的11.6％，天然气则只有1.1％，因此发展煤制代用天然气是解决天然气短缺、保证能源安全的有效途径。在煤制天然气的几种技术中，加氢气化技术由于具有甲烷产率高、热效率高等优点而引人注目。通过调控制反应环境，可以实现甲烷与轻质焦油（BTX、PCX为主）联合生产。在加氢气化过程中，煤中的富氢基团分解为甲基自由基，甲基自由基瞬时与氢反应生成甲烷。由于气流床反应器与煤的快速加氢反应相匹配，而且易于放大，成为加氢气化反应器的发展方向。 本文结合国内外加氢气化研究现状，以4-on-1锥形对撞折流换热新型煤加氢气流床气化炉的开发为目标，以处理煤量3t/d的热态炉为依据，设计并搭建了冷态气流床模型，采用雾化后的食用油滴作为示踪颗粒，使用三维动态颗粒分析仪对装置内的流场进行了测量，并对流动情况进行了分析，同时运用Gambit建立了新型气化炉三维模型，利用Realizableκ-ε双方程模型对炉内冷态流动情况进行了模拟计算。取得了如下成果: 1.对4-on-1气流床冷态装置内的流场进行了测量，装置内可分为撞击区、射流区、回流区和管流区;回流区从顶部起始可延伸至3-4倍直径处，并且不同截面处回流量也不同，随着距装置顶部高度的增加，回流量先增大后减小，在约一倍直径处，回流量最大，最大回流量约为净进气量的9倍。 2.在中心喷嘴速度为25m/s的情况下，对不同进气速度下装置内流场进行了测量。结果显示在进气速度为97m/s时，装置内回流区体积所占总体积的比例较大，而回流区对气化炉内物料混合、热量平衡等都具有较大的作用。以锥形假设的方法对气化炉内不同流动区域占比进行了计算，射流区、回流区和管流区体积占总体积比分别为24.67％、38.66％和36.77％。 3.使用Gambit对气化炉进行了三维建模，使用Fluent对模型进行了计算，湍流模型选用Realizableκ-ε双方程模型。对比模拟计算结果和实验测量结果，两者较为吻合，说明Realizableκ-ε湍流模型对于计算4-on-1气流床气化炉内的冷态流场也是适用的。 4.使用模拟计算的方法考察了不同进气速度、进气角度以及不同携带气速度对装置内流场的影响情况。结果表明，随进气速度的提高，射流区的速度增大，回流区所占比例先增大后减小;随携带气速度的增加，射流区速度增大，且较进气速度的影响更为显著;适当增加进气角度，则会降低射流区速度，增大回流区体积。在考察范围内，进气角度为45°，进气和携带气气速分别为97m/s和25m/s是较为合适的操作条件。