在顶吹氧气转炉炼钢工艺环节,会有大量的转炉煤气产生,主要成分为CO,然而在传统无组织转炉煤气放散燃烧的过程中往往会出现CO难以燃尽、NO_x超标排放等现象。针对于这一问题的出现,研究转炉煤气高效洁净燃烧机制具有很大的现实意义,符合我国当前工业科学发展节能减排的要求。本次课题研究了分级燃烧对实现转炉煤气高效洁净燃烧的重要意义,研究方法从数值模拟与实验两个方面入手,重点研究转炉放散煤气在前烧期和后烧期的燃烧效率以及污染物NO_x的排放浓度。在理论验证层面应用详细化学反应机理与湍流等模型相耦合求解来模拟CO燃烧过程中的化学反应动力学因素影响;在数值模拟技术层面运用Fluent自编UDF实现非稳态转炉煤气随时间变化的边界条件;最后通过实验分析转炉煤气高效洁净燃烧过程中烟气组分浓度验证数值模拟计算的准确性。研究结果表明,数值模拟计算所得前烧期与后烧期平均燃烧效率分别为93.14%和96.35%,NO_x的最大排放浓度分别为64.59mg/Nm~3和3.79mg/Nm~3;实验以一组前烧期工况进行对比验证。测得一氧化碳燃烧效率达到99.5%,相对误差为6.83%;实验测得氮氧化物排放浓度小于45.49mg/Nm~3。本文验证了分级燃烧器实现转炉煤气高效洁净燃烧的可行性,有效地提高了CO燃烧效率,并且降低NO_x排放浓度,同时也验证了空气中水蒸气浓度为影响CO高效燃烧化学反应动力学的主要因素,数值模拟与实验结果具有较高的一致性。课题研究具有较高的实用价值与现实意义,为实现转炉高效洁净燃烧提供工程指导性参考,具有一定的科学意义。