大规模高效干煤粉气化技术广泛应用于能源、化工及冶金等领域,含碳粉体高压密相气力输送是气流床干煤粉气化的关键难点技术之一。粉体高压密相气力输送的固相浓度高,流动形态复杂,相关的输送规律和机理不完善,对其开展研究具有重要的理论意义和工业应用价值。本文在分析粉体流动特性的基础上,研究了含碳粉体高压密相气力输送的输送特性、管道阻力特性和输送稳定性等,获得了影响高压密相输送特性的内在机制。对褐煤、烟煤、无烟煤、生物质和石油焦等多种含碳粉体物料进行了系统的流动特性试验研究,通过分析休止角、Hausner指数、压缩度等基础流动性参数,揭示了粉体物料特性与流动性之间的关联。研究结果表明,随着物料粒径的增大,Hausner指数、压缩度、休止角均逐渐减小,粉体物料的流动性逐渐变好,流化试验获得的粉体流动性参数与休止角、Hausner指数的结果一致。在高压发料罐式密相输送试验装置上系统的进行了多种物料的高压密相输送试验研究,获得了操作参数和粉体物性对输送特性的影响规律,并对不同物料的输送特性进行对比分析。研究结果表明,外水含量是影响煤粉输送特性的重要影响因素,获得了两种粒径内蒙褐煤和一种烟煤稳定输送的外水含量极限值,粒径较小的褐煤对外水含量的变化更为敏感,相近粒径的烟煤外水含量极限值明显低于褐煤。采用较为简便快捷的Hausner指数和休止角测量方法能够有效地预测不同煤粉稳定输送的外水含量极限值。本文研究的无烟煤的输送能力随着粒径的减小先增大后减小,即存在一个最优的粒径值,此时输送能力最大,粒径最小的无烟煤的输送能力明显小于另外两种粒径。试验研究发现生物质与煤粉高压输送特性存在明显差别,生物质在较小的流化风下已经能够得到有效流化,输送能力和固相浓度较高。较高的表观气速时,生物质在水平管能够充分悬浮,管中心的固相浓度较高,而煤粉输送存在沉积现象,管道底部固相浓度较高,管道上部的固相浓度较低。首次发现石油焦输送过程中在输送管道内壁形成坚硬、致密的石油焦垢层,研究发现颗粒静电效应、输送压力、颗粒的表观含油量以及固相运动速度均对石油焦垢层的形成过程有重要影响,将一定比例的无烟煤与石油焦混合,能显著减轻石油焦输送时垢层的形成。对含碳粉体的高压密相输送阻力特性进行了研究,获得了不同输送管段的阻力特性。采用附加压降法拟合了不同管段的压降经验关系式,模型预测值与试验结果吻合度较好。获得了不同外水含量褐煤水平管的压降关系式,发现外水含量对小粒径褐煤的固相摩擦系数的影响较大,对于粗粒径褐煤的固相摩擦系数影响较小。运用SHANNON熵分析法和域重坐标分析法(HURST指数)对水平管差压信号进行分析,对物料的输送稳定性进行了探讨。两种分析方法对流化风量、补充风量和总输送差压变化的预测结果比较一致,均能预测操作参数的变化对输送稳定性的影响变化趋势。两种分析方法对同种煤粉不同粒径的稳定性预测结果区分度不明显。