废热锅炉是气态烃非催化部分氧化工艺中的核心设备,可回收合成气高温显热,它的安全稳定运行事关全系统的安全、稳定、长周期、高效运转;废热锅炉管板冷却室入口合成气温度高达1250～1350℃,导致热应力很大,危及系统安全。本文建立了废热锅炉管板冷却室的数值模型,采用计算流体力学耦合热应力分析的手段,探究了合成气入口温度、速度、冷却水进水方式和入口温度对冷却室内流场分布和传热情况的影响,确定了适宜的冷却室结构。研究发现降低合成气入口温度,提高冷却水入口温度有利于降低冷却室合成气管壁的热应力,对保持装置安全稳定运行很有意义。根据工业装置设计冷态实验装置,采用停留时间法确定了合成气管周围和冷却水出口的流动情况,结果显示合成气管周围冷却水返混程度很小、射流流动作用强烈,冷却水出口各测量点停留时间分布相似、流场均匀且停留时间分布平缓,颗粒沉积实验显示合成气管附近的流动情况好,不存在局部死区。通过改进热量回收工艺将废锅入口温度由1250℃降低至1000℃,并做出物料、能量衡算;采用热应力分析的方法,评价了附加刚玉管和降低入口温度的影响,实际操作可以通过适当降低入口温度和附加刚玉管相结合的方法来达到稳定操作的要求。