回转窑是陶粒焙烧中的主要热工设备。具有生产能力大,外形结构简单,热量分布较均匀,搅拌性良好,机械化程度高等优点,被广泛应用在建材、冶金、化工、环保等领域。但回转窑作为大型的热工设备,能耗很高,工作在封闭状态下进行的,对影响陶粒烧成质量和生产效率的重要参数—窑内温度难以进行准确地测量,导致回转窑烧成工艺过程中操作参数难掌握。只要边界条件设置的准确,通过数值模拟的方法,就能得到窑内的温度分布、烟气流场分布、组分物质量浓度分布,掌握窑内煤粉燃烧的情况,以此来指导回转窑生产已成为重要的研究手段。本文根据回转窑燃烧、传热、传质过程涉及的数学模型进行分析,包括连续、动量、能量和组分方程以及附加的湍流模型、辐射换热模型、燃烧模型,设定一个能分析回转窑燃烧过程的数学模型:标准k-ε湍流模型,涡动能耗散燃烧模型,P1辐射模型。基于回转窑生产稳定运行中煤粉燃烧过程的操作参数,模拟计算回转窑的烧成气氛;结果显示,燃烧火焰形状呈现较好的棒槌状,窑内温度分布规律呈现燃烧区、焙烧带、分解区的规律,结果与实际工况的下窑内分布规律基本相同,以此证明采用数值模拟的可行性以及边界条件的正确性。其次,对不同内外风比例对回转窑烧成氛围影响的研究。通过改变内外风比例,得到相应条件下的温度与速度分布,并进行比较和分析。结果表明,内外风比例为0.6和0.8时,温度分布均匀且基本一致,烧成带长度达到8.6 m以上,满足陶粒烧成的要求。轴向速度主要受外风影响,径向速度则由内、外风形成的速差射流共同决定,内外风形成的速差越大,径向速度越大,内外风比例增大时,内外风形成的速差射流减小,径向速度减小。最后,研究了由窑表温度对内衬损毁状况的识别,回转窑发生内衬脱落损毁时,窑表监测点处的温度随窑皮脱落厚度的加剧呈现一个线性关系,以3℃/5mm的梯度上升,当监测点温度为272.2℃时,对应重质耐火层脱落1/3厚度。当窑表监测点最高温度为298.41℃,且对应窑表温度异常区域范围R=750mm时,表明重质耐火层出现断裂部分脱落。当监测点最高温度为351.49℃,且窑表高温区范围R=1050mm时,回转窑重质耐火层已出现整块砖脱落,监测点温度351.49℃可以设定为警戒温度。