直接还原气基竖炉为气固逆流式的短流程炼钢设备,其采用还原性气体将炉内球团矿床层逐步还原,产物海绵铁可作为电炉炼钢的优质原料进一步生产优质钢。此工艺设备可减少对焦炭的依赖,与国家提倡的绿色生产要求相符合。本文主要研究了炉内设置AGD管对还原气分布的改善程度和AGD管的安装对球团料层下降速度的影响,并对竖炉底部螺旋排料机的叶片磨损状况进行了研究。本文首先计算最小还原气需求量和最小冷却气需求量,随后利用Fluent仿真分析了设置不同AGD管对炉内还原气流速和压强沿其轴向分布的影响程度,提取数据并对比考察了竖炉高度为5m、6m、7m时各竖炉内还原气流速、压强的径向分布,由此表明设置AGD管可提高炉内压强并可改善竖炉中部还原气分布不均的现象,竖炉内采用双根AGD管或交叉布置的AGD管对炉内还原气分布改善效果更为明显。其次,基于离散单元法建立了竖炉内球团床层的运动模型,采用示踪料层法对比分析了设置AGD管的竖炉内料层的运动形态和径向速度分布规律,研究了炉内设置不同AGD管对球团矿下降速度的影响程度,表明各竖炉上部料层下行速度分布均匀,管道附近区域料层径向速度分布不均且形态波动较大,设置AGD管可改善炉内下部料层的径向分布不均,垂直交叉布置的AGD管对料层运动行为影响最小,并研究了设置AGD管对炉内料层所受压缩力的影响。最后,基于DEM法和Relative Wear磨损模型研究螺旋叶片磨损和载荷分布规律,考察料层高度、球团粒径比、叶片转速对其磨损深度的影响。研究表明各叶片磨损深度由叶片1向叶片6逐渐减小,叶片1、叶片2、叶片3三者磨损深度整体上相对较大,并可知法向累积力和切向累积力可作为相对磨损量间接反映叶片的磨损状态,随料层高度增加、螺旋转速增大、大颗粒占比增大叶片的磨损深度也将增大。