烧结矿显热高效回收利用是“十三五”期间我国钢铁企业的重点任务之一。基于环型冷却机(简称环冷机)模式的余热回收是目前国内外烧结矿显热回收利用的主要形式。一直以来,环冷机的结构和操作参数的设计及运行主要着眼于烧结矿的冷却,而不是烧结矿显热的回收利用。因此,从烧结矿显热高效回收利用角度来看,现有的环冷机结构和操作参数不一定是适合的。基于此,本文从烧结矿显热回收高效利用角度,采用数值计算方法,对环冷机内烧结矿与冷却空气之间的气固传热过程进行计算,藉此分析环冷机结构和操作参数对气固传热过程的影响,进而提出既实现烧结矿显热高效回收又保证充分冷却的典型结构和操作参数,从而为后续的环冷机模式余热回收利用技术挖潜提供理论基础。主要的研究内容、结论及创新如下:(1)基于目前环冷机内气固传热数值计算研究的不足,将课题组前期研究获得的描述气体流经烧结矿层阻力特性的黏性力和惯性力项系数、烧结矿层气固综合传热系数、烧结矿层空隙率分布,通过UDF二次开发,嵌入到COMSOL软件中,藉此建立二维非稳态气固传热数值计算模型,并通过自制试验台得以验证。(2)着眼于环冷机-余热锅炉-蒸汽轮机-发电机的能量回收利用环节,获得较为理想的发电量,同时保证烧结矿冷却效果,提出了环冷机出口热载体(即用于气固传热的空气)热工参数设置的判据——尽可能增加热载体的焓(?)。焓(?)中,温度(?)与吨矿发电量呈单调递增关系,压力(?)则相反。(3)环冷机一段和二段区域内,与环冷机运行方向垂直的截面,环冷机台车下部的空气流速最大,中上部次之且气流分布均匀,空气流速以台车中心线为对称轴,呈对称分布,同一高度,速度分布呈类平推流分布,中间平稳且最大,两边逐渐减小;随着料层高度升高,烧结矿层静压力呈拟线性减小,烧结矿与冷却空气的温度逐渐增加;随着烧结矿层气固传热的进行,沿环冷机运行方向,各横截面的空气速度场变化较小,烧结矿与空气温度均降低,且斜率逐渐减小。(4)影响环冷机内气固传热过程的主要因素,依影响程度大小依次为空气进口温度、料层高度和空气进口速度。基于生产的可调性,在394～424K范围内,随着空气进口温度的增加,出口空气所携带的焓(?)逐渐增加,且增加斜率不断减小;在1.12～1.96m范围内,随着料层高度的增加,出口空气所携带的焓(?)逐渐增加,增加斜率不断减小;在1～3m/s范围内,随着空气进口流速增加,出口空气所携带的焓(?)呈先增加后降低趋势,在1.5m/s附近时,焓(?)达到峰值,为1.21×108kJ/h。(5)对于国内某360m2烧结机而言,考虑其可操作性和可接受性,其较为理想的参数是:环冷机高度为1.96m,比现有增加了 40%;冷却风量为29.64万m3/h,比现有减小22%;出口热载体焓(?)为1.48×108kJ/h,比现有增加22%;吨矿发电量由目前的13～15kW h 有望达到 15.90～18.30kW·h,年多发电约 0.12 亿 kW h。