干煤粉气化技术因其清洁环保、转化效率高受到广泛的关注和重视,高压浓相气力输送是气化过程中关键技术之一。料仓中的粉体在出料过程中易出现聚团、结拱、流动停滞等现象,导致出料稳定性下降,严重影响了气化炉安全稳定的运行。由于出料过程中粉体应力分布和流动特性复杂,该领域的理论仍不完善。本课题针对上述问题,设计并搭建了三维常压料仓,对粉体在出料过程中的应力分布和流动特性进行了实验研究,获得了料仓中粉体在出料初始阶段、稳定出料及非稳定出料时的应力分布规律和流动特性,为煤气化技术的发展提供了理论支持。在常压料仓中对玻璃珠、玉米粉和无烟煤进行了稳定出料实验研究,结果表明,玻璃珠和无烟煤的流动稳定性较好,玉米粉的质量流率最小,流动稳定性最差。在出料过程中,玻璃珠在筒锥结合处的壁面应力远大于玉米粉和无烟煤的壁面应力,呈现出规律性的上下波动。最大超压位置出现在筒锥结合处,越靠近出口,超压幅度越小。玻璃珠在出料启动阶段动态响应快于玉米粉和无烟煤。随着粒径的减小,圆筒段的超压倍数增大但圆锥段的超压倍数减小。小粒径颗粒的动态响应较快,与理论计算值吻合度较高。增大出口直径可明显改善玉米粉的流动稳定性,但对玻璃珠和无烟煤的流动稳定性影响较小。筒锥结合处的应力波动频率与质量流率呈线性关系,增大出口直径可使应力波动周期变短,缓解筒锥结合处的超压幅度,加快出料启动的动态响应。锥角的大小对筒锥结合处的应力峰值和超压倍数影响较大,剧烈的应力波动出现在锥角较小的料仓中,较大的料仓锥角不仅会在一定程度上降低出料的质量流率,还会降低粉体的流动稳定性。随着料仓高径比的增大,质量流率保持不变,但筒锥结合处的壁面应力逐渐增大,出现周期性应力波动。采用不同含水率和粒径的无烟煤进行非稳定出料实验研究,结果表明,随着含水率的增加,出料稳定性下降,出口处壁面应力上下波动幅度增大,呈现出骤增、骤减现象。含水率的增加导致圆筒段的超压倍数减小,圆锥段的超压倍数增大较多,出口上方尤为明显。颗粒粒径的减小导致流动稳定性下降,在出料末期出现无法控制的倾泻行为,减小了筒锥结合处的应力,缓解了圆筒段底部的超压程度,但加剧了圆筒段上部和圆锥段的超压程度。增大出口直径、减小料仓锥角和高径比可抑制稳定拱的产生,促进黏性粉体的流动。随着出口直径的增大,圆筒段和料仓出口处的超压倍数增大。料仓锥角对圆筒段的超压倍数影响较小,锥角的增大导致流动稳定性下降,增大了筒锥结合处的壁面应力。当料仓高径比较小时,质量波动较小,随着高径比的增加,粉体结拱严重,筒锥结合处的应力曲线达到峰值后出现阶梯式下降。