本文以延迟焦化为背景,焦炭塔研究对象,借助ANSYS-WORKBENCH平台建立二维轴对称焦炭塔流固耦合模型,对延迟焦化大吹气阶段两种不同冷焦工艺过程进行了数值模拟。首先,计算得出了传统纯蒸汽冷焦工艺下焦炭塔温度分布并进行现场数据验证,预测了喷雾冷焦工艺下焦炭塔瞬态温度分布,分析了液态水含量对冷焦效果的影响及其规律,定量评价其经济性；再次,建立焦炭塔三维模型,对喷雾冷焦工艺下焦炭塔结构应力情况进行了分析研究,得出了焦炭塔应力随喷雾冷焦工艺参数的变化规律；最终,借助分析设计标准JB4732对喷雾冷焦工艺中焦炭塔的应力进行了评定与校核。综合考虑喷雾冷焦工艺对焦炭塔冷却效果的改善情况和设备安全性的考虑给出了喷雾冷焦工艺的最优液态水质量分数。研究表明：喷雾冷焦工艺流量一定时,冷焦效果随液态水含量的提高先显著改善后趋于稳定再受到抑制,当液态水质量分数为0.8时,冷焦效果达到最优；压力为0.4MPa,喷雾流量7.5 t/h时,液态水质量分数分别为0.4-0.9时,相对传统工艺可节约36%一84%的蒸汽消耗；焦炭塔应力水平随液态水含量的提高而增大；最优液态水质量分数为0.7；较传统工艺节约31.4%的成本。