煤气化技术是洁净煤技术的核心和关键技术之一，是发展整体煤气化联合循环、煤基化工和清洁能源系统的重要基础。气流床煤气化技术具有较高的碳转化率和冷煤气效率、较好的煤种适应性、高温高压下气固两相混合均匀等特点，代表了大规模煤气化技术的发展方向。目前，作为干煤粉气流床气化技术典型代表之一的两段式干煤粉加压气化技术已成功应用于IGCC发电系统和煤化工项目。本文依托华能天津IGCC示范电站，针对两段式干煤粉加压气化炉进行了试验研究和数值模拟。首次完成了工业规模的两段式干煤粉加压气化炉的气化试验研究。通过试验研究，掌握了气化炉的气化性能和运行特点，研究得到了氧煤比、蒸汽煤比和二段投煤比等操作参数对反应区温度和煤气成分的影响规律。长周期连续运行试验证明了该气化炉放大设计的可靠性，气化性能达到如下指标：碳转化率＞98.5%，有效气成分（CO+H2+CH4）为86.42%，冷煤气效率为83.6%，比氧耗和比煤耗（干燥无灰基）分别为321.0Nm3/1000Nm3有效气和486.7kg/1000Nm3有效气。试验结果表明，该气化炉的性能与国外同类装置的性能相当，且具有更高的冷煤气效率和碳转化率。依据试验数据和气化炉运行特性，建立了气化炉一段反应室的三维计算模型，并确定了数值模拟的计算网格、边界条件，以及求解方法和策略。通过对计算模型的求解获得了气化炉出口煤气的温度和组成，并预测了炉内流场特性和组分分布。计算结果与试验数据吻合较好，验证了计算模型的合理性。研究发现，炉内的气化反应十分快速并且达到平衡，而且气化炉操作温度和水煤气变换反应在气化反应过程中具有重要作用。本文的研究对两段式干煤粉加压气化反应过程的进一步提升，为气化炉的结构改进和技术推广打下了良好的基础，具有重要的理论意义和工程应用价值。