2007年11月8日我国宝山钢铁集团浦钢罗泾COREX炼铁装置顺利出铁，这是熔融还原炼铁工艺在我国发展的一个里程碑。与高炉炼铁工艺相比，COREX工艺是一种环境友好型炼铁工艺，符合我国绿色经济的发展方向，具有较好的发展前景。　　在实际生产过程中，COREX3000燃料比较高，生产成本居高不下。此外，在块煤运输过程中，产生大量无法有效利用的粉煤，造成资源浪费。最后，由于COREX工艺本身的特点，导致调控炉内温度比较困难，所以宝钢考虑COREX喷煤。　　通过COREX熔化气化炉风口喷入煤粉，将改变熔化气化炉原有的运行状态。因此有必要对喷煤条件下的COREX熔化气化炉进行喷煤区域模型、物理模拟、数学模拟等方面的研究，以发现、分析和解决喷煤过程中的问题。　　本文的主要研究内容和结果如下。　　(1)区域模型　　以COREX工艺模型软件为基础，采用分区的方法，把炉内划分为炉缸区、风口区、填充床区、流化床和自由空间5个区域，分别进行物料平衡热平衡分析。区域模型的区域之间出入口对接，即上游区域的出口参数和下游区域的入口参数一致。　　通过喷煤区域模型计算，COREX风口理论燃烧温度为4200℃左右。当喷吹煤粉100 kg/tHM，渣铁进入风口区的温度为1300℃时，渣铁温度将下降24℃，风口煤气量增加68.35 Nm3/tHM，煤气温度下降330℃，与现场喷煤试验后渣铁温降现象吻合。若采取热补偿措施，则喷煤量100 kg/tHM，风口区域氧气单耗需增加20 Nm3/tHM，才能达到风口热补偿效果。　　通过区域模型计算，可以了解区域内部物料消耗信息，也可以为物理模拟和数学模拟提供必要的边界条件。　　(2)物理模拟　　按1∶30的尺寸制作了COREX3000熔化气化炉的二维模型。以实际生产、区域模型的数据为基础，根据相似理论、物料平衡热量平衡，计算物理模型参数。以图像方法和温度方法为基础，研究模型内发生的各种现象。确定气化炉内部结构，包括块状带、软熔带、滴落带、风口回旋区，并进一步分析了喷煤对内部结构和气流分布的影响。　　通过风口喷煤后，改变原有的操作条件，导致气化炉内物料运动速度、含碳物料和含铁物料体积比、风口煤气温度、风口煤气量变化。当模型排料速度、体积比、风温、风量等参数变化时，改变了模型内的物料平衡和热量平衡，导致软熔带厚度、软熔带高度、回旋区大小变化。当上述参数增加到一定程度时，气化炉内部结构不稳定，主要表现为风口回旋区发生周期性塌料现象。　　未燃煤粉在模型内块状带主要有弥散和聚集两种分布状态。当运行状态稳定时，未燃煤粉在块状带的分布呈现弥散形式。当运行状态不稳定时，未燃煤粉在块状带的分布呈现聚集形式。当块状带中的未燃煤粉呈现聚集状态时，未燃煤粉受边缘气流影响，向中心发展。当中心处透气性恶化到一定程度时，未燃煤粉逐渐向边缘发展。　　(3)数学模拟　　以生产现场数据和经验、区域模型计算结果、物理模拟研究结果为基础，建立数学模型。对风口回旋区空腔内的煤粉燃烧过程进行数值模拟，以期获得回旋区内的流场、压力场和温度场，为表征煤粉的燃烧行为和优化喷煤操作提供依据。　　回旋区内气流沿回旋区边界在空腔内旋转流动，空腔中心相对边缘气流速度较低。正对风口方向的回旋区边壁区域压力值最大，沿气流运动方向压力值逐渐变小。喷吹煤粉颗粒流率越大，回旋区内最高温度越低。