煤气化技术凭借其诸多优点已成为现代煤化工技术的核心,但气化工艺在实际生产过程中容易受到众多不确定因素的影响,这些因素会对装置的平稳运行和操作人员的安全构成威胁,制约着煤化工产业的生产和技术发展。本文以水煤浆气化工艺为基础,通过建立气化系统模型,对气化过程异常工况进行分析研究。综合考虑多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程及气化炉内的流场及化学反应特征,建立了水煤浆气化工艺模型,模型计算结果与工业数据近似吻合,验证了模型的有效性。在此基础上分析了进料条件中煤浆流量和浓度、氧气流量小范围变化情况下气化温度和合成气水气比的响应情况。采用Morris法和RSM法对气化参数敏感性及敏感参数交互作用进行了研究。首先对影响煤气化过程的主要参数煤浆流量、煤浆浓度、氧气流量、循环灰水流量和冷凝液流量进行了敏感性分析,得到了对于不同气化指标的参数敏感性排序,筛选出对气化系统安全运行影响较大的敏感参数;利用RSM方法研究了敏感参数交互作用对气化结果的影响,通过对气化温度和合成气水气比进行安全范围限定,得到了参数的安全运行边界。利用事故树分析法分析了气化炉超温危险工况与基本事件之间的因果关系,确定了氧煤比和煤浆浓度为引起气化炉超温的主要参数。采用超声波实验方法对煤浆浓度进行在线测量,证明了煤浆浓度的实时可测性。在此基础上,建立了水煤浆气化炉动态模型,利用动态模拟与HAZOP相结合的方法,对进料氧煤比和煤浆浓度异常变化进行了动态模拟,得到了气化温度的动态响应规律和气化参数的安全偏差域。