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煤是我国的主要能源，但其主要用于燃烧发电，不仅浪费了煤中宝贵的烃类资源，而且造成了大量的环境污染。循环流化床(CFB)燃烧/煤热解多联产技术是提高煤炭资源利用效率的有效方式之一。该技术是将煤的燃烧和热解过程耦合，利用CFB锅炉的高温热灰作为热载体与煤直接混合，并将煤在热解炉内进行热解，析出煤气和焦油，热解后的热半焦和灰返回CFB燃烧室燃烧发电，实现热、电、气、油的联合生产。本论文以开发CFB燃烧/煤热解多联产工艺为应用背景，建立了移动床固体热载体煤热解实验装置，以高挥发分褐煤为研究对象，考察了热解温度、反应时间、煤粒径等因素对煤热解反应特性和产物特性的影响。以高硫的兖州煤为研究对象，模拟CFB燃烧/煤热解多联产工艺过程，考察了多联产过程中硫化物的迁移规律。在实验室研发积累的基础上，设计和建立了与75 t/h CFB锅炉匹配的多联产中试平台，并在该平台上对实验室的研究成果进行了验证。
通过以上几方面的考察，主要取得如下结果：
1.在移动床固体热载体煤热解实验装置上，对霍林河、宝日希勒和杭锦旗三种高挥发分褐煤的热解特性和产物特性进行了考察。在热解温度460℃-640℃，反应时间6min-8min的条件下，随着热解温度的提高，热解煤气的产率增大，三种褐煤煤气产率可达11％-13％。热解煤气的热值约为20MJ/m3，高于我国城市煤气热值(14.80MJ/m3)的要求，属中高热值煤气，可供工业和民用。在所考察的温度范围内，三种褐煤热解得到的焦油产率随热解温度的提高均呈现先升后降的趋势。霍林河煤和宝日希勒煤的最大焦油收率约为5％，而杭锦旗煤的最大焦油收率仅为2.34％。与烟煤相比，褐煤固体热载体热解得到的焦油产率较低，但其中具有较高附加值的BTX(三苯)、PCX(三酚)的含量较高。热天平燃烧实验显示热解半焦具有良好的着火特性，与原煤相比，产物半焦的着火点提高了约20℃-50℃。在固体热载体煤热解过程中，随着煤中含碳量的增加，热解煤气的产率降低，热解焦油的产率增大。
2.模拟CFB燃烧/煤热解多联产过程，以高硫的兖州煤为原料，考察了煤中硫在多联产过程中的迁移规律。实验结果表明，在固体热载体煤热解过程中，循环灰具有明显的固硫作用，它不仅能将热解过程中释放到气相产物中的部分硫以硫化物的形式固定下来，而且能够阻止气相中的硫化氢与热解半焦的相互作用，从而降低热解半焦中的硫含量。随着热解温度的提高，热解过程中固定于循环灰中的硫逐渐增大。当热解温度为650℃时，热解过程中释放的75％的硫被固定于循环灰中。在热解半焦和固硫后的循环灰返回CFB锅炉燃烧的过程中，残留在半焦中的硫几乎全部被转化为二氧化硫而二次释放，固定于循环灰中的硫则有一半被转化为稳定的CaSO4。与单独的CFB锅炉燃烧相比，采用CFB燃烧/煤热解多联产过程，在热解和燃烧温度分别为650℃和950℃时，可降低炉内脱硫负荷约为34％。
设计、建立了与75t/h CFB锅炉匹配的多联产中试平台，对实验室的研究成果进行了验证。试验结果表明，在中试平台上实现了热解和燃烧系统的耦合，多联产系统能够稳定运行，顺利得到了目标产物煤气和焦油。设计的组合式U型返料阀成功实现了CFB锅炉的循环热灰在锅炉和移动床热解反应器问的合理分配。设计的重力混合器实现了热灰颗粒和煤颗粒的充分混合，整个试验过程中没有发生半焦黏结现象。移动床热解反应器内的连续料位计和调速绞龙输送器组成的联动系统，确保了在多联产系统运行过程中热解反应器内的持料量维持在一定范围内。移动床反应器下部设置的改流体保证了反应器内物料的均匀下移。热解煤气的净化系统采用“颗粒床过滤器+间接冷却器”来进行，省去了喷淋系统，没有焦化废水产生，经颗粒床过滤器除尘后，热解焦油中的粉尘含量可以控制在4 wt％以下。