钢铁工业作为高耗能高产出的国民经济支柱行业,其工业生产总耗能占据GDP总耗能的1 5%～20%,而且,二氧化碳排放量也占到了整个工业排放总量的25%左右,因而,钢铁行业推行节能减排已经成为必然。高温熔渣作为钢铁行业的主要废弃物,温度高达1400～1500℃,蕴含的高品位显热资源有极大的回收利用价值。现在国内对熔渣的主要处理方法为水淬法,该方法无法回收显热、污染大气、浪费水资源,因此,干法粒化余热回收工艺成为炉渣处理领域的研究重点。目前学者对离心粒化技术中熔渣颗粒的粒化机理研究较多,对熔渣颗粒在粒化仓内的飞行换热过程研究较少。本文研究高炉渣颗粒在粒化仓内的飞行换热过程,建立三维开口系统,基于计算流体力学方法,使用Fluent仿真软件,利用离散相(DPM)模型耦合DO辐射模型进行数值模拟研究。研究空气速度、渣粒的质量流量、直径以及速度对换热效果的影响,讨论了复合工况参数对熔渣颗粒换热效果的耦合作用,并对离心粒化过程中水冷壁的作用以及渣粒的分布方式对换热效果的影响进行了研究。主要研究成果如下:(1)考虑熔渣颗粒的比热容随温度变化的情况,对熔渣颗粒的潜热进行处理,考虑颗粒间的辐射,建立了高温熔渣颗粒飞行换热过程的数学模型;(2)工况参数对渣粒温度的影响从大到小依次为:渣粒直径>质量流量>空气速度>渣粒速度,对出口空气平均温度的影响从大到小依次为:空气速度>质量流量>渣粒直径>渣粒速度,对热回收率的影响较小;(3)空气速度、渣粒直径和渣粒速度通过影响渣粒的飞行时间对换热产生影响,改变温度场的温度;飞行时间直接决定热回收率以及渣粒的换热效果,其曲线与热回收率曲线在多数情况下具有相同的趋势;(4)空气速度、渣粒直径和渣粒速度通过影响渣粒的运动轨迹改变内部温度场的分布形状,渣粒运动轨迹下风向方向空气升温明显,并且,涡旋是转杯上方高温区域呈“花苞”状的主要原因;(5)筛选出了工况参数的优化值:空气速度1 m/s,渣粒质量流量3 kg/s,渣粒直径3 mm,渣粒速度4m/s;(6)水冷壁对炉渣颗粒的换热具有强化作用,提升了 33%的热回收率,采用渣粒水平发射以及单一直径发射时的换热量低于实际工况5%左右,误差较小。