固定床和流化床气化炉广泛应用于我国煤化工行业,其运行温度一般低于1000℃,产生的粗合成气含有大量的飞灰。飞灰的可燃物含量较高（20%～40%）,可用作二次燃料,但难以有效利用,造成了严重的燃料浪费和经济损失。飞灰气流床气化炉采用气流床气化工艺处理携带飞灰的高温粗合成气,将粗合成气脱除飞灰和飞灰气化利用的过程结合。然而,这种新型气流床气化炉试运行中存在烧嘴和下渣口结渣的问题。为此,本文提出了粗合成气与气化剂全混合气化方法和烧嘴正反旋转布置,并开展烧嘴出口和炉内气固流动及气化特性研究。对一台试运行的80000Nm3/h飞灰气流床气化炉开展工业热态试验,获得气化炉进口处粗合成气和出口处洁净合成气中气体组分浓度与飞灰可燃物含量以及炉膛壁面温度分布。在此基础上,提出了一种耐火砖气流床气化炉出口温度的计算方法,飞灰气流床气化炉出口温度的计算值为1438.5℃,高于飞灰的流动温度,可以实现液态排渣,证明采用飞灰气流床气化技术处理恩德流化床气化炉的粗合成气是可行的。建立1:2.5冷态单相模化试验台,利用温度示踪法研究单只平行两通道烧嘴和粗合成气与气化剂全混合气化烧嘴（简称全混合烧嘴）出口的混合特性,验证粗合成气与气化剂全混合气化方法在增强粗合成气与外部气化剂混合的有效性。通过对全混合烧嘴不同外部气化剂喷射角度、喷嘴直径、喷射距离和风率下烧嘴出口温度场的测量,综合研究了各参数变化对无量纲入射深度、面积平均剩余温度、最大混合速度、射流宽度以及临界燃烧浓度面积比等混合特性的影响,优化的外部气化剂喷射角为70°和80°,喷嘴直径为13mm,喷射距离为13mm,风率为50%。建立1:8冷态气固两相模化试验台,借助三维激光多普勒动态粒子分析仪,对飞灰气流床气化炉6只烧嘴采用同向旋转布置、对撞布置和正反旋转布置下炉内气固两相流动特性进行详尽对比,验证烧嘴正反旋转布置在增强烧嘴射流间混合的有效性。结果表明,射流相互混合的区域的无量纲半径分别为0.196、0.160和0.174;近壁区颗粒体积流量与测量区间内颗粒总体积流量的比值分别为76.5%、26.1%和57.8%。从烧嘴出口到气化炉出口的流场内,中心回流区的无量纲半径在烧嘴同向旋转布置下持续增大到0.88,在烧嘴正反旋转布置下逐渐减小至0.19。同时,研究了烧嘴正反旋转布置下烧嘴中心线夹角对炉内气固流动特性的影响,提出利用无因次颗粒体积浓度差分析空气和颗粒混合均匀程度。随着烧嘴中心线夹角从75°减小至69°,混合区的无量纲半径从0.275减小至0.174,混合区内无因次颗粒体积浓度差的平均值逐渐减小,空气与颗粒的混合增强。建立三维数值模型,首先研究了全混合烧嘴不同外部气化剂喷射角和风率下速度场分布、温度分布和各气体组分浓度分布等,推荐全混合烧嘴的外部气化剂喷射角为70°和80°,外部气化剂风率为50%。然后对比研究了采用平行两通道烧嘴和全混合烧嘴的飞灰气化炉内热态流场和飞灰气化特性,以及全混合烧嘴同向旋转、对撞和正反旋转布置对炉内飞灰气化特性的影响,进一步评估粗合成气与气化剂全混合气化方法和烧嘴正反旋转布置的可行性。采用上述优化参数的全混合烧嘴,相比于外部供氧型和中心供氧型两通道烧嘴,粗合成气整体被迅速加热至1550℃,烧嘴喷口和下渣口的温度分别超过1500℃和1600℃,实现气化炉连续稳定运行。与全混合烧嘴同向旋转布置和对撞布置相比,全混合烧嘴正反旋转布置的气化炉内温度分布更均匀,烧嘴射流间的混合更充分;气化炉出口的飞灰可燃物含量和碳转化率分别为4.5%和89.4%,飞灰的再利用率最高。