壁面熔渣流动特性是气化炉能否顺利排渣的关键参数,同时也影响着炉内耐火砖的使用寿命。本文以气流床气化炉为研究对象,建立了包含炉内流动与化学反应数学模型、壁面颗粒微观沉积模型、气流壁面剪切模型、熔渣流动传热模型以及熔渣诱导的耐火砖蚀损模型等众多子模型在内的壁面熔渣流动与传热过程综合模型。在详细地分析了气化炉内熔渣流动过程的基础之上,探究了不同操作条件下气化炉渣口区域的渣层厚度分布以及由熔渣诱导的耐火砖蚀损特征。本文主要研究内容包括:（1）基于单位控制体内熔渣的传热与传质特性,建立了壁面熔渣流动与相变传热综合模型。发现熔渣的粘度近似表现为以临界粘度温度为间断点的具有不同曲率的指数函数,从而提出了适用于在渣流建模研究中应用的熔渣粘度模型。基于熔渣流动过程中相态变化的物理意义,改进了目前渣流建模研究中灰渣相态的判断依据。采用灰渣界面粘度达到100Pa·s作为液渣向固渣转变的临界点,极大地提高了计算精度。基于湍流边界层理论,通过推导将气流对壁面施加的剪切力表示为气流密度和流速的函数,实现了炉内流场以及壁面熔渣流动过程的耦合。基于炉内颗粒向壁面沉积时呈现出的无序性这一特征,通过蒙特卡洛方法构建了壁面颗粒沉积微观模型。在建模过程中,考虑了半粘性颗粒表面由于同时分布着融化区和未融化区所带来的粘附差异。基于以上子模型间的相互耦合,显著地提高了熔渣流动相变传热综合模型的计算效率和准确性。（2）基于壁面熔渣流动与相变传热综合模型,研究了水冷壁衬里以及耐火砖衬里气化炉内渣口区域渣层分布特征。结果表明,操作温度是气化炉渣口区域渣层厚度分布的关键控制参数,不同渣型下的渣层厚度随操作温度的变化趋势存在明显差异。相对于玻璃渣来说,结晶渣的渣层厚度对操作温度的变化更为敏感。并且操作温度的增加会减小不同渣型间渣层厚度的差异。当气化炉操作温度较高时,不同渣型间的渣层厚度趋于一致。当操作温度突然降低时,结晶渣比玻璃渣达到稳态时所需要的时间会更长,对应的稳态渣层厚度会更厚。而随着灰渣临界粘度温度和临界粘度的增加,在相同的操作温度条件下,渣层厚度逐渐增加。但是相对临界粘度温度来说,临界粘度的变化对渣层厚度影响更为显著。（3）基于液固扩散反应机制,建立了熔渣诱导的耐火砖蚀损模型。结果表明,本文所建立的外扩散模型可以准确地预测耐火砖的蚀损速率。近壁面气流温度是熔渣流动特性和耐火砖蚀损速率的关键控制参数。随着气流温度的增加,耐火砖的蚀损速率呈现指数性增加。并且在炉内湍流场中当气流发生波动时,也会进一步加剧耐火砖的蚀损过程。当温度波动幅度达到200K,波动频率分别为1、0.1、0.01以及0.001Hz时,耐火砖的蚀损速率分别为1.30、1.36、1.46以及1.57mm/100h。相对于气流温度波动来说,气流速度波动对耐火砖的蚀损速率影响较小。（4）基于对气化炉内渣口区域的熔渣流动传热分析,揭示了水冷壁衬里和耐火砖衬里气化炉的堵渣机理。针对具体煤质,提出了气化炉操作温度选择的工程判据。结果表明,灰颗粒的不均匀沉积会导致气化炉局部区域渣层厚度的异常增加,从而容易诱发堵渣。而随着渣型由玻璃渣转变为结晶渣,颗粒的不均匀沉积对渣层整体厚度的影响越来越大。不同渣型下渣口区域热流密度的取值区间不同,但整体变化趋势相似,因而可以将渣口区域热流密度作为判断气化炉是否堵渣的辅助检测手段。此外,发现在耐火砖气化炉现有隔热方案中,渣口段收缩区域的耐火砖厚度较薄,造成了该区域热流密度过大。与此同时,渣口区域底部耐火砖被直接安放在托砖盘上,而托砖盘另一侧接激冷环,进一步强化了该区域的传热。耐火砖气化炉局部的低温区是造成其堵塞的主要原因。基于渣口区域传热过程的理论分析,提出了气相敏感特征温度与无固渣特征温度的概念。在这两个特征温度之间的温度范围即为耐火砖衬里气化炉的最佳操作温度窗口。此时不会因为操作温度的波动而使得渣层厚度出现剧烈的变化,并且在该温度下会生成一层薄薄的固态渣来保护耐火砖。