随着水泥工业的不断发展,国家政策不断向新型干法水泥生产技术倾斜。水泥分解炉作为新型干法水泥生产技术的核心,其改造和优化设计越来越得到重视。针对当前较为常见的旋喷结合分解炉,结合数值模拟技术,本文提出了一种新的优化设计方法。本文首先介绍水泥旋喷结合分解炉炉内的物理化学模型,包括湍流模型、颗粒运动模型、煤粉燃烧模型、生料分解模型、颗粒与气体之间的传热模型。然后对一台工业实际运行的旋喷结合分解炉进行数值模拟,并将数值模拟结果与实际测值进行对比分析,验证了采用的物理化学模型的合理性。在三维数值模拟的基础上,借鉴传统的优化设计模型,解决了对分解炉进行优化设计所必须解决的三个问题。利用正交表的方差分析确定被优化变量的影响显著性问题,指导优化设计方向;利用神经网络解决目标函数的构建问题;结合优化目标,利用遗传算法求得被优化参数的最优值;然后提出旋喷结合分解炉的优化设计新方法。最后利用此方法对一特殊的非线性函数进行了验证,将优化得到的结果与通过代数理论得到的最优值进行对比分析,验证了此优化设计方法的可靠性。然后利用优化设计模型对某旋喷结合分解炉的结构参数进行了优化设计,取得良好的优化效果。在分解炉炉内物理化学模型以及优化设计模型的基础上,利用Visual C++、FORTRAN和OpenGL混合编程技术,开发了旋喷结合分解炉优化设计平台。此平台实现的功能有:结构参数、运行参数以及计算参数的输入,提供云图、等值线、矢量三种可视化的方式来显示分解炉内各种标量场和矢量场,正交表设计和正交分析,神经网络参数设定和训练过程的可视化,遗传算法参数设定和进化过程可视化,查看最终优化结果等等。最后对全文进行了总结,并对旋喷结合分解炉优化设计新方法的下一步工作的开展进行了展望。