生物质能源具有储量大、分布广泛但利用率较低的特点,移动式生物质快速热解液化装置可深入生物质资源较为丰富的林场、村落等地区,将生物质原料就地转化为生物油、可燃气体、热解炭等产物,可在一定程度上解决生物质原料收集难、运输距离远等难题,是目前最发展具前景的生物质能源利用技术之一。反应器是移动式快速热解液化装置的核心,其工作要求是体积小、结构紧凑、能耗低、便于运输和移动作业。课题组于2016年研发了一台用于生物质快速热解液化的套管式流化床装置,特点是内管为圆柱形流化床反应区,热烟气通过内外管间的环形区域为内管中的反应供热。在此装置的基础上,本文探究了套管式流化床反应器在不同操作参数下的冷态流化特性与传热特性,并对其进行了结构优化设计。主要工作内容如下:(1)搭建了比例为1:1的流化床冷态试验装置,同时进行三维数值模拟,利用试验与数值模拟相结合的方法探究了不同操作参数对流化床冷态流化特性的影响;并进一步研究了床料堵塞进料管现象的成因,提出了针对反应器内管的结构优化方案。(2)对套管式流化床反应器进行了热态试验和基于欧拉-欧拉法的三维数值模拟,并利用试验结果进行了准确性验证,考察了不同的操作参数对反应器内传热特性的影响;利用解析法进一步分析了环形区传热效率的影响因素,并提出了相应的环形区结构优化方案。(3)提出了套管式流化床反应器的总体结构优化方案,并对其结构参数进行了设计计算与优化效果验证。