高炉渣是高炉炼铁的工艺中主要副产品，其自身温度可达1400℃左右，含热量丰富，是一种很有利用价值的二次资源。因此，本文研发了一套回转式气固换热装置，以冷空气为换热介质，与高温炉渣颗粒进行回转换热，制取高温热风，为高炉进风提供预热。为进一步优化研究结果，提高装置换热效率，本文采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的手段，对装置关键结构的尺寸进行了设计计算，掌握了炉渣颗粒在内部的运动规律，随回转体转速的增加颗粒达到离散运动状态的风量减少，当颗粒达到离散的运动状态时回转体的压降先增加后稍微降低最后达到稳定状态。明确了炉渣颗粒在换热装置中达到离散状态的最佳条件。对于颗粒粒径范围在1.5mm—2.5mm内时，回转体的转速为9rpm时，风速达到6.53m/s时颗粒达到离散状态，当转速为15rpm和21rpm时，颗粒达到临界离散运动状态时的进风风速为4.31m/s和2.13m/s。而转速在15rpm和风速为4.31m/s时离散状态较好。本文利用三维软件ProE建立装置的三维模型，通过有限元分析软件FLUENT对其进行颗粒的浓度分布和温度分布进行数值分析，确定了最佳的工况参数，即回转体转速为15rpm，进风风量为4.31m/s，得到较高且稳定的热风温度，其温度高达1050K左右。在青钢集团4#高炉现场开展了高炉渣粒化——回转换热制备高温空气中试研究，对影响换热效率的关键参数进行了实验验证，所得到的实验数据与数值模拟结果基本一致。