福建省的煤炭资源绝大多数为高变质无烟煤，其特点为：挥发分低，燃点高，灰熔点低，易破碎。目前其在煤气化方面的应用都是采用碳化煤球的型煤固定床气化工艺，气化效率低，工艺流程长，设备复杂，投资大，环境污染严重。高变质无烟煤流化床高效清洁气化技术一直是能源利用的一个重要研究领域，到目前为止，尚未有成功工业应用的前例。近年来，张济宇教授领导的课题组开展了高变质福建无烟煤流化床催化气化的研究，已在实验室小型流化床中获得高效的煤转化结果，本研究在此基础上深入研究探讨福建高变质无烟煤过程开发中引起关注与急需要解决的一些问题。　　 催化剂与煤颗粒的混合方式是流化床高效催化气化首先需要解决的，催化剂与煤的低成本、高度分散均匀的混合方式，决定着过程开发的应用前景。为此，本文提出了转筒干燥方式，系统研究了在一定干燥时间与温度的条件下，同时达到催化剂与煤颗粒深入浸渍与水分干燥的高效、低成本干燥混合方式，拟合干燥过程的水分气化干燥的传质系数，并分别应用传统质量与能量衡算以及人工神经网络对干燥过程进行了模拟，为流化床催化气化的过程开发打下基础。　　 煤焦颗粒在流化床中颗粒变化直接关系到流化床的稳定操作以及高效转化，本文采用热模试验，在固定床与流化床中深入探讨了催化气化流化床中煤焦颗粒的变化规律，实验表明，福建无烟煤颗粒进入高温床中，粒径大小变化主要是由于热解造成的颗粒爆裂，而在气化过程的反应初期(碳转化率40％以内)，气化反应以及流化床颗粒磨耗对颗粒变化的影响并不明显，对于0.63-6.0mm的颗粒范围内的福建无烟煤以及添加了催化剂的煤颗粒，大约有5％-20％左右的原颗粒在进入流化床中后马上碎裂为更小的颗粒，研究同时表明，反应过程水蒸气相对与空气、氮气以及空气与水蒸气的混合气对煤焦颗粒大小变化的影响更大一些。添加3％纯碱的福建无烟煤在流化床中具有较好的催化气化效果，然而也降低了灰熔点，在900℃床层中颗粒存在少量的粘结现象，表明碳酸钠催化气化过程反应应在＜900℃温度下进行，以避免床中颗粒粘结影响流化床的操作。在高温床中煤焦颗粒大小变化影响因素以及规律的研究为流化床过程开发提供了指导依据。　　 采用热天平微型固定床反应器、小型间歇流化床以及扩大的连续流化床中分别开展了福建劣质无烟煤的流化床的工艺条件研究，探讨了气化反应温度、不同催化剂、气水比对碳转化率、煤气热值、煤气产量以及煤气组成的影响，表明在适宜碳酸钠或纸浆黑液催化剂含量5％，水气比(kg/h/m3/h)：5.6/2.6、流化床气化温度880℃情况下，获得了煤气热值4.86 MJ/m3、煤气产量：4.95m3/kgCoal、煤气成分：CO10.15％、CH42.42％、CO217.37％、H225.17％及碳转化率85.21％的高效催化气化效果。获得了福建劣质无烟煤的流化床催化气化过程开发的基础条件。　　 采用热天平对混合气催化气化的动力学进行了深入研究获得了动力学方程以及活化能等的基础数据。　　 研究煤焦颗粒在燃烧反应以及气化反应过程中的动力学特性及行为是对于煤焦颗粒在流化床中气化过程的深入认识的基础。本文提出了采用热天平单颗粒研究分析方法，建立了单颗粒煤焦反应过程的模型，研究发现，煤颗粒在燃烧气化反应过程中主要是符合缩芯模型的描述。并通过对单颗粒煤焦热天平过程的分析测定了煤焦与氧气的燃烧反应以及与水蒸气的气化反应的本征化学反应速度常数，并与文献采用垂直沉降炉DTFS测定的化学反应常数表现了很好的一致性。　　 应用本文测定的福建无烟煤燃烧反应以及水蒸气气化反应的化学反应速度常数对空气与水蒸气混合气单颗粒煤焦气化化学反应速度进行计算，与热天平实验值对比获得了很好的一致性，有力地证明了本文研究单颗粒热天平动力学研究方法测定反应速度常数及理论的合理性与可信性。　　 通过对单颗粒煤焦的反应过程进行动力学分析，深入讨论了颗粒灰层对燃烧气化反应过程的影响。分析表明：在900℃燃烧时，灰层对煤焦颗粒(颗粒直径3.0-4.5mm)燃烧过程的影响不大，本研究中单颗粒燃烧过程的最大阻力(1/κC)max(灰层厚度δ=R0/2≈0.8-1.0mm时)一般都小于10 s/m，远小于煤焦燃烧反应的阻力的影响。而煤焦颗粒与水蒸气发生气化反应时，灰层阻力对煤焦颗粒气化反应过程的影响可以忽略不计。本文对灰层对气化反应过程的影响的结论将对过程开发提供有力的理论基础。　　 本文围绕高变质福建无烟煤的流化床催化气化过程开发所需要解决的催化剂与煤焦颗粒的混合干燥工艺以及干燥开发的基础数据、流化床催化气化的工艺条件、高温流化过程中煤焦颗粒的变化规律及影响因素、催化气化过程的动力学及模型、煤焦颗粒在燃烧与气化反应过程中的动力学特性、福建无烟煤燃烧反应以及水蒸气气化反应的化学反应速度常数以及煤焦颗粒反应过程形成的灰层对反应过程的影响等问题，深入开展研究，为过程开发提供了坚实基础，并在单颗粒气化反应过程的研究方法与理论上获得一定的创新与突破。研究表明：福建无烟煤流化床催化气化具有很好的工业开发前景。