流化床反应器广泛应用于干燥、生物质气化和燃烧、矿物综合利用、食品等领域,反应器中颗粒停留时间的长短决定着颗粒的反应程度,因此,发展高效高精度的颗粒停留时间测量方法、分析各种影响颗粒停留时间分布的因素对流化床的研发和工程应用都具有重要的意义。鉴于此,本文设计了内置竖直挡板流化床试验台,针对均匀颗粒的停留时间分布（RTD）进行了分析,旨在更好地为调控床内颗粒的停留时间提供理论指导。针对既有RTD实验测量技术的局限,将传统的染色颗粒示踪技术进行改进,提出了基于数字图像处理的停留时间测量方法,并利用分光光度法实验测量的停留时间数据验证了图像法的准确性,且具有结果可重复性及自动化程度高等优点。在取样颗粒数量较少、反应器中含水量高的情况下该方法的适用性受到限制。考察了竖直挡板的布置方式对流化床内颗粒RTD的影响,针对不同侧挡板数量、侧挡板长度以及上挡板数量分析了RTD的差异,发现在流化床中布置竖直挡板对降低颗粒返混程度的作用显著。随着挡板数量的增加颗粒流动愈向平推流方向靠近,但与理想的平推流状态还有较大差距。挡板长度决定了床内颗粒流道的间隙宽度,挡板长度增加,床内区域间的交流返混越少,流动越接近平推流,出峰时间与侧挡板长度几乎成线性关系。此外,长度越长时其变化引起的其他停留时间参数如方差和集中度的变化程度越显著,相同挡板数量下侧挡板的调控效果优于上挡板。在内置两块侧挡板的流化床中研究了不同操作条件的RTD特性,发现颗粒质量流率、流化数以及颗粒粒径是影响RTD的主要因素,床料量是次要因素。质量流率与停留时间曲线的峰值与集中度近似成正相关,平均停留时间随质量流率的增减程度与设计平均停留时间的变化相同。流化数的增加明显导致了出峰时间提前,方差快速增加,同时停留时间集中度也随之下降,颗粒流动状态向全混流靠近。调节气速可以很好的调控停留时间集中度和混合程度,并维持平均停留时间在相对稳定的状态。物料粒径越大,床内颗粒的数量减少,颗粒间的相互作用减弱,导致RTD曲线出峰时间越迟,平均停留时间有所增大。采用欧拉-欧拉双流体模型模拟了流化床内气固流动行为,通过组分输运方程计算了颗粒RTD。与实验数据对比发现,模拟中气泡面积占比与实验值相比低15%,从停留时间曲线形状、峰的位置和大小上看,模拟与实验结果具有良好的一致性,出峰时间和峰值大小的误差在15%以内。为减少计算时间,采用缩小几何床体进行研究,通过模拟和实验的无量纲RTD结果对比,验证了该方法的可行性。发现长度和宽度的变化对床内颗粒平均停留时间的线性影响在规律和程度上是一致的,而两者对于方差的线性影响在规律上相反。此外,停留时间方差随长宽比增加而几乎线性减少,在一定条件下可通过改变长宽比来调控方差大小,甚至通过已知尺寸床体的颗粒停留时间方差预测其他床体的方差值。