由于高炉喷煤可以节约大量的冶金焦炭而大幅度降低生产成本，一直受到国内外钢铁企业的普遍重视。随着工艺技术水平的不断进步和装备条件的逐步完善，量喷煤也具有逐渐增大的趋势。但是，随之也产生了高炉各风口煤粉质量流量分配不均的问题。本文结合以上高炉生产实际问题，在实验室条件下，先后进行了气粉两相流在水平等直径喷管中的音速流动行为的基础实验研究、喷煤模拟实验研究以及高炉喷煤现场应用试验。并在此基础上，提出了一种基于壅塞流动原理的炉前煤粉均匀分配方案，并得到如下研究结果： 1．基础实验和喷煤模拟实验研究发现，流过水平等直径喷管中的实际气粉两相流，当满足适当的进出口压强条件后，将会在喷管中产生壅塞流动现象。此时，气粉两相流的流速将保持其最大值-表观音速。气粉两相流的表观音速与依据两相平衡流模型计算的理论音速近似呈线性关系，但数值上差别较大。气粉两相流的表观音速与粉剂的密度、粒度、导热系数以及固气比参数有关，粉剂的密度、粒度以及导热系数越大，表观音速数值越小。粉剂的导热系数和粒度分别对气粉两相流的热量和动量松弛过程构成主要影响。气粉两相流的表观质量流量是其表观音速的另一体现，表观质量流量与滞止压强的关系曲线和依据两相平衡流理论计算曲线形状相似、规律相同，但数值不相等。 2．喷煤模拟实验研究发现，在壅塞喷管中音速流动的煤粉-空气两相流同在等直径喷管内音速流动的气粉两相流遵循同样的规律。但由于其表观音速与理论音速数值上存在差别，设计喷管时如果采用理论音速值将会产生较大误差。壅塞喷管对因后续管路阻力损失的不同而引起的质量流量不均有明显的抑制作用。通过与未安装壅塞喷管时的数据对比，使用壅塞喷管后，可使煤粉质量流量的分配精度由20％，提高到5％左右。 3．高炉喷煤现场应用试验发现，使用壅塞喷管不仅可以有效抑制因喷管的后续管路沿程阻力损失不同所造成的煤粉质量流量差别，还可在一定程度上调节由于分配器原因造成的煤粉质量流量分配不均。实验数据表明，安装壅塞喷管后，即使在分配器性能不能满足分配精度要求的情况下，也取得了煤粉质量流量分配精度由27％提高到16.4％的良好效果。因此，对于现有高炉喷煤系统，如果在煤粉分配器的各个出口与煤粉输送支管之间安装一组具有相同几何尺寸、合适收缩角度的壅塞喷管，并使风口与分配器入口之间的压力满足壅塞流动条件时，可使流经每只壅塞喷管的煤粉-空气两相流同时发生壅塞流动，此时各喷管内煤粉的流动速度和质东北大学博士学位论文量流量将保持等量恒定，而且不会因喷管的后续管路条件的不同而发生改变，起到了均匀分配进入高炉各风口的煤粉流量的作用。对于其他多路气粉两相流的等流量分配问题，也可以采用同样的方法加以解决。