以单喷嘴粉煤气流床气化炉为研究对象,基于分区概念建立了稳态和动态数学模型,并对气化过程的影响因素进行了研究。(1)基于单喷嘴气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场-化学反应特征划分为燃烧区(一、二次反应区)、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相、一二次非均相反应采用动力学模型。通过模拟计算,得到了各分区的温度和组分浓度,并将模拟结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好。根据气化炉适宜的温度操作范围,通过该模型预测了最优的氧煤比与蒸汽煤比。通过分区模型,研究了回流比、短路比和初时刻粒径对气化结果的影响。(2)基于单喷嘴粉煤气化炉分区模型,在Aspen Dynamics中建立了气化炉控制系统。研究了进口燃料参数产生扰动时,氧气、水蒸汽和载气流量、出口合成气温度和组成以及各区域的温度和滞留量在PID控制器回路作用下的动态响应特性。响应过程的最终结果维持了气化炉的稳定运行并满足其工艺要求,为开发先进的控制方案奠定了良好的基础。