高硫石油焦的高效、洁净燃烧是当前急需的一个难题，在国内外有关研究中，利用提升管实现高硫焦的是一项很有前景的新技术。其中，颗粒在床内的高密度、强返混、长停留时间及大循环比是实现高硫焦高效、洁净燃烧的重要前提。针对高硫焦燃烧特点及常规提升管技术在用于高硫焦燃烧时存在的不足，在综合循环床与输送床特点的基础上，设计、研发了一套适合高硫焦燃烧特点的新型组合式提升管冷态实验装置，并在不同操作条件下，对三种颗粒在组合式提升管中的流动规律进行了系统的研究。 针对现有测量方法存在的不足，提出了一种采用光纤系统测量颗粒宏观和微观流动特性的新方法，并根据测量结果，提出了一种计算宏观颗粒速度和流率的新方法，与文献报道相比，该法不仅可对采样时间内颗粒向上、向下及时均浓度、速度和流率等宏观流动参数进行同时测量，而且也可对颗粒团向上、向下及平均体积分数、浓度、出现频率、速度、流率和纵向尺寸等微观流动参数进行同时测量，并且新方法在计算颗粒速度和流率时，考虑了颗粒瞬时浓度波动以及向上和向下运动颗粒浓度差别对计算结果的影响。对比结果表明，在高气速、低浓度条件下，两种方法的计算结果相差较小，可忽略颗粒瞬时浓度变化以及向上和向下运动颗粒浓度差别对计算结果的影响；在低气速、高浓度条件下，两种方法的计算结果相差较大，必须考虑颗粒瞬时浓度变化及向上和向下运动颗粒浓度差别对计算结果的影响。此外，针对颗粒浓度校正存在的不足，提出了在黑、浅两种固体颗粒混合物中对颗粒浓度进行校正的新方法。 通过对颗粒宏观流动特性的研究，发现组合式提升管中颗粒的流动行为与常规提升管存在一定的差别，并且在两种颗粒浓度轴向分布情况下，床内颗粒具有不同的流动特性。在指数形颗粒浓度轴向分布时，颗粒在床层底部和边壁的返混较大，在床层顶部和中心处的返混较小，并且在整个床层，颗粒浓度、速度及流率沿径向均分别呈U形、反抛物线形及边壁向下的环-核结构；在S型颗粒浓度轴向分布时，颗粒在床层顶部及床层中心和边壁的返混较大，在床层底部和床层中部的返混较小，同时在顶部区，颗粒浓度、速度及流率的分布与指数形浓度分布时相同，而在底部区，颗粒浓度、速度及流率沿径向则分别呈W形、M形及边壁向上的环-核结构。此外，在不同操作条件下，粒径对颗粒流动行为具有不同的影响趋势，在气速较低时，粗颗粒在边壁处的聚集较多、浓度较大，细颗粒在边壁处的聚集较少、浓度较小；而在气速较高时，细颗粒却在边壁处的聚集较多，浓度较大，粗颗粒在边壁处的聚集较少，浓度较小。 根据质量守恒原理，研究了颗粒在床内的径向流动特点，结果表明，在床层入口附近有大量的颗粒沿径向由边壁向床中心运动进入主体流动，而在距入口较远的顶部区，颗粒却沿径向由中心向边壁运动进入边壁环形区，并且随着颗粒循环量的增加或气速的减小，床内由中心向边壁以及由边壁向中心运动的颗粒均明显增加，床内颗粒返混明显增加。颗粒径向流率和速度在数量级上远小于颗粒轴向流率和速度，但其却是造成床内颗粒大量返混的主要原因。 基于光纤测量的颗粒瞬时浓度信号，研究了床内颗粒的微观流动规律，发现颗粒微观流动与宏观流动存在明显的一致性分布。随着床内局部颗粒浓度的增加，颗粒团平均体积分数、浓度及出现频率等均逐渐增加，而颗粒团速度及纵向尺寸则随着床内局部颗粒速度的增加而逐渐增加，并且在床内局部颗粒浓度≥300kg/m3时，颗粒团将达到最小流化时的颗粒浓度。 根据文中提出的颗粒微观流动影响指数定量地研究了颗粒微观流动对宏观流动的影响规律，发现在不同区域内，微观流动对宏观流动具有不同的影响趋势。在密相区，微观流动对床内颗粒浓度、流率及返混的影响在中心区较大，在边壁区较小，而对颗粒速度的影响则在中心和边壁较大，在中部区较小；在稀相区，微观流动对床内颗粒浓度、流率及返混的影响在中心和边壁较小，在r/R=0.875的近壁处较大，而对颗粒速度的影响则在中心区较小，在边壁区较大。 采用建立的数学模型对组合式提升管中颗粒宏观流动规律进行模拟表明，计算模型能够准确地预测颗粒在床内的宏观流动规律，计算值与实验值吻合的较好，但与床内颗粒浓度较低时相比，在床内颗粒浓度较高时，计算值与实验值的吻合程度相对较低、预测结果相对较差，在模拟计算中，忽略颗粒微观流动对计算结果的影响也许是产生上述差别的主要原因。