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固定床熔渣气化炉气化剂喷射形成的高速射流区是气化炉内的重要反应区域,高速射流区的形成及气化反应情况直接影响气化炉内的热量平衡、粗煤气产品的组成、以及正常的液态排渣过程。工业运行中会有黑管、偏烧、沟流等非正常现象发生,研究固定床熔渣气化炉高速射流区气固两相流运动状态对于创造最佳的炉况、实现稳定排渣并发挥固定床液态排渣气化炉的技术优势具有重要意义,目前国内针对固定床熔渣气化炉高速射流区的公开研究资料较少,国外的相关研究资料处于保密阶段。由于工业级气化炉生产负荷高、炉体直径大,高速射流区的正常运行对保持炉内气氛、温度分布、煤气组分等参数稳定尤为重要,同时高速射流区对排渣也产生一定影响。针对固定床熔渣气化炉的高速射流区,本文以工业级别内径3.6米的气化炉为建模原型,实验装置采用透明有机玻璃制作,针对炉内的物料性质,采用模化方法搭建内径50cm的冷态实验装置,研究固定床熔渣气化炉各参数对高速射流区的影响规律,主要的研究内容如下:(1)文章基于高炉鼓风口与气化炉高速射流区的相似性。以相似理论为基础,将工业级气化炉进行简化,建模过程中保留需要重点研究的气化剂喷嘴部位。通过模化算法,以工业级内径3.6米的气化炉为原型,建立内径50厘米的冷态实验装置。实验装置采用透明有机玻璃制作,实验过程中考察了料层厚度、喷嘴射流气速、喷嘴安装角度、喷嘴口径、物料密度对高速射流区穿透深度及扩展角度的影响。研究结果表明:在喷嘴射流气速及喷嘴口径固定的情况下,使得射流区深度最大的喷嘴安装角度处于19～25°之间。同样射流速度情况下,增加喷嘴口径有利于加大射流区深度。(2)通过对实验数据进行回归分析,建立了可预测固定床熔渣气化炉高速射流区深度的数学模型。数学模型包含喷嘴口径、气体粘度、射流速度、煤料密度、气体密度、喷嘴安装角度等参数。通过工业参数验证,数学模型准确度较高。在煤科院中试反应平台及工业级熔渣气化炉放大过程中,数学模型可以为其提供设计参考。