在水泥需求量逐年递增的同时,水泥生产线的规模也在日益扩大。针对6000TPD及以上规模的大型水泥生产线中的分解炉,可供参考和借鉴的实际运行数据相对较少。通过数值计算可以对分解炉内流场的分布情况和运动规律进行预测,为技术人员提供详尽可靠的运行参数。所以,对于大型水泥生产线中的分解炉,需要找到一种合适的计算方法对其内部流场进行模拟研究。本文采用Fluent软件,运用耦合计算模型结合UDF的方法,对分解炉内的气固耦合反应过程和NOx还原过程进行了模拟。具体工作内容和研究成果如下:针对6000TPD水泥生产线中的分解炉,建立了适合该工况的耦合计算模型。对于气固多相流模型,采用欧拉模型。湍流模型采用标准k-?模型,辐射换热模型采用P-1模型。对于天然气燃料的燃烧,采用有限速率/涡耗散模型。生料分解反应的模拟,采用异相组分运输模型。根据设计参数,采用Pro/E软件建立了分解炉计算流域的几何模型。运用ICEM CFD软件,采用多种网格划分技术建立了计算流域六面体网格模型。在满足网格无关性的基础上,对计算流域的边界条件进行了合理设置。对Fluent中异相反应速率模型进行了一定的二次开发,采用UDF的方式实现了自定义生料分解反应速率的导入。对计算得到的分解炉内速度场、温度场、组分场分布情况和生料分解结果,结合实际工况进行了分析。并将模拟计算得到的结果与实际测量结果进行了对比,验证了模拟结果的准确性,同时也说明了本文所建立的耦合计算模型和所用方法的可靠性。在分解炉气固耦合流场的基础上,对炉内的NOx还原过程进行了数值模拟,通过与实际测量结果的对比,验证了NOx还原模型的正确性。同时,对分级燃烧中分风比例、还原燃烧器安装高度、还原燃烧器安装角度、燃料分级比例等结构和运行参数进行了改进。与最初工况相比,NOx还原率提高了14.6%,达到45.1%,改进后取得较好的NOx减排效果。根据新的耦合模型得到的模拟结果以及分级燃烧降低NOx的机理研究,更好地指导了分解炉的优化设计,具有较大的工程应用价值,同时对水泥工业的节能减排具有重要意义。