伴随着国内焦化行业的快速发展,在现有设备下提高焦炉的单孔装煤量成为了研究重点。但用于装煤的炭化室如同一个“黑匣子”,其中的落料变化以及平煤时对煤峰的影响很难判定,使用传统的物理试验研究具有很大的不确定性。因此,本文以离散单元法为基础,建立了装煤过程的仿真模型,研究了煤颗粒的堆积过程和炭化室内的装平煤过程,并从宏观现象和微观力学方面进行了讨论。本文的主要研究内容和结论如下:1)采用固定漏斗法实验测量煤散料试样的堆积角,煤散料的堆积角平均值为31.63°,正交实验分析结果表明,煤散料堆积角与卸料漏斗安装高度成线性负相关,与卸料口直径和圆板直径无明显相关性。同时,在相同实验条件下对堆积实验进行离散元模拟,测得模拟堆积角平均值为31.82°,与实验值相比平均误差为2.23%,说明离散元模拟能够正确描述煤颗粒堆积过程。2)使用离散元模拟研究了卸料高度和煤颗粒接触参数对堆积角的影响,模拟结果表明卸料高度越高,煤颗粒的堆积角越小,并从微观力学角度得到了解释;利用单因素实验分析颗粒接触参数对堆积角的影响,研究表明煤颗粒的静摩擦系数和滚动摩擦系数对堆积角有显著影响,而恢复系数对堆积角的影响很小。3)建立了炭化室的仿真模型,从装煤顺序、单位下煤量和平煤次数三个操作变量对装平煤过程进行了模拟优化。结果表明在靠近焦侧和机侧的加煤口先装煤时,煤料能够为两侧减少缺角提供支持;在保证装煤过程中不堵料和除尘效果良好的情况下,下煤量越大,装煤效果越好;关于平煤过程,采用长平煤和短平煤相结合的方式可以对炭化室内煤料起到压实、压匀的作用,并明显改善焦侧缺角的问题。因此,确定6.98m焦炉装平煤作业的方法为:在1#、4#口先装煤的装煤顺序下,以69.02 kg/s的单口下煤量进行装煤,采用2次长平煤和2次短平煤,最后的总装煤量为42.81 t,较设计值提高了 1.11t。