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水冷壁结构气化炉是气流床煤气化技术的主要发展方向。本文建立了水冷壁气化炉热模试验装置，以三种不同的油渣浆为介质，研究了熔渣在气化炉内的沉积状况，结果显示不同的灰组成及炉壁温度影响着熔渣沉积的结构和形态。并运用SEM、XRD等工具分析了三种熔渣的微观结构及物相。
建立了水冷壁的三维传热数学模型，运用有限单元法进行计算，得到了水冷壁的温度分布，计算结果与实验值吻合良好；分析了不同的结构及工艺参数对水冷壁温度分布的影响；并运用此模型设计计算了一台日处理30吨粉煤的水冷壁气化炉温度分布。结果表明应用该方法可有效地计算水冷壁的温度分布，可为水冷壁气化炉的工程化设计计算提供理论基础。
针对气化炉开停车后炉壁渣层开裂或脱落的现象，建立了炉壁的三维应力数学模型，通过与温度场的耦合求解，计算并分析了水冷壁及熔渣层的热应力大小及分布，可为气化炉工业安全运行提供参考。