中国科学院山西煤炭化学研究所在现有灰熔聚流化床煤气化炉和复合床煤气化炉的基础上，开发了多段分级转化流化床（多段床）煤气化技术。多段床是将现有灰熔聚气化炉顶部扩大段改为缩小直径的提升管，并提高气化炉高度，通过增加提升段气固混合强度和操作温度，以期提高细粉在炉内的转化速率。多段床操作有两个重要的特点，即分段进氧和梯级进料。分段进氧意味着总的气化剂分为两部分通入气化炉中:一部分在床层底部通过中心管和环管进入底部的灰熔聚气化炉，另一部分在上部提升管以射流的形式通入床层;梯级进料是将不同粒径原煤分别在浓相段和提升段吹入气化炉，以利用煤气显热实现气化、热解耦合，以期提高煤气中CH4含量。　　本论文在多段分级转化流化床冷试实验平台上主要研究了不同形式喷嘴入射工况下，提升管中二次风气体的浓度分布、气体扩散系数、固体颗粒速度和浓度分布以及基于二次风气体富集区所在径向位置的二次风射流深度。并基于数值模拟的方法，通过建立双流体模型重现了多段床提升管内二次风射流流体动力学特性。　　主要结论如下:　　(1)对于单喷嘴和对置式多喷嘴二次风入射工况下，随着提升管轴向高度的提高，二次风气体在床层径向上的混合趋向于均匀。减小一次风表观气速以及二次风喷嘴与提升管轴向间的下倾夹角、增加二次风射流速度、固体颗粒循环量以及二次风喷嘴直径，有助于二次风在床层中径向和轴向的上混合。　　(2)基于扩散平推模型，计算得到了单喷嘴入射工况下提升管中的径向气体扩散系数，并将Peclet数与实验操作条件进行了关联，通过该关联式与扩散平推流模型的结合，可以快速地预测二次风射入多段床提升段后不同轴向高度上二次风气体浓度的径向分布。　　(3)对于对置式多喷嘴工况下，减小二次风入射射流速度或增加一次风表观气速，在靠近二次风喷嘴区域的提升管轴向高度上，其径向二次风气体浓度表现为“驼峰式分布”;增加二次风入射射流速度或减小一次风表观气速，提升管中则会出现二次风气体浓度的“平台式分布”。在切向二次风入射工况下，二次风进入床层后的运动轨迹为紧贴提升管壁面“螺旋式”上升。　　(4)基于二次风气体富集区所在径向位置的二次风射流深度随提升管一次风表观气速与固体颗粒循环量的增加而减小，随二次风入射射流速度、二次风喷嘴直径以及二次风喷嘴与提升管轴向间下倾夹角的增加而增加。根据不同喷嘴数量，拟合得到了适用于计算多段床提升管中二次风射流深度的经验关联式。　　(5)通过基于提升管直径的一次风主气流雷诺数Repri与基于二次风喷嘴直径的二次风雷诺数Resec，得到了二次风对床层不同区域穿透能力的相图。相图中四个区域分别对应于二次风射流深度处于床层边壁区、过渡区、中心区及二次风入射后在床层中心区出现“平台式分布”的情况。　　(6)通过数值模拟研究发现，在二次风喷嘴上方区域固体颗粒浓度与速度表现出明显的不均匀分布特性，床层中流体动力学特性仍呈现明显的“环-核”流动结构，即固体颗粒浓度在床层径向上的分布表现为中心区域稀而边壁区域浓，且在床层中心处有明显的气体上升通道;固体颗粒速度在床层径向上的分布则表现为中心区较大且沿提升管向上运动，边壁区颗粒速度较小且沿提升管壁面向下运动。　　(7)通过数值模拟研究发现，对置式多喷嘴二次风入射工况下，提升管横截面沿二次风射流方向有二次风气体的高浓区出现，随轴向高度的提高，受一二次风气速的共同作用，高浓区在床层中心区域汇合并逐渐向床层截面边界区扩散，并最终混合均匀。