新型干法水泥生产技术是目前世界上最先进的水泥生产技术,近年来,新型干法水泥生产技术日益成熟,并向着系列化、大型化、生态化方向发展。窑尾预分解系统是新型干法水泥生产过程中的核心部分,而分解炉是窑尾预分解系统的核心设备。本文采用实验测定和数值模拟相结合的方法,对山水集团山东水泥厂2000t/d 3#生产线的分解炉进行了传热和流动特性的研究。主要工作如下：1、结合现场情况,合理布置监测点和采样点,对实际工况中的相关物理量进行了实验测定,并得到所需数据。2、利用Pro/ENGINEER软件对分解炉建立几何模型,并对分解炉的几何模型进行网格划分。选取几组不同数量的网格,进行网格独立性验证,确定数值模拟的最佳网格数目。3、使用FLUENT软件,选用标准k-ε模型对分解炉气相流场进行数值模拟,得到了气相流场的速度分布云图、速度矢量图和系统流线图。结果表明,气体整体上呈螺旋上升,炉内多处存在环状涡流和明显的涡旋现象,但是炉内速度分布并不对称。4、在气相流场模拟的基础上,选择离散相模型,对分解炉气固两相流场进行数值模拟,得到了速度分布云图、生料颗粒轨迹图和煤粉颗粒轨迹图。结果表明,速度分布的整体趋势和气相流场类似,生料颗粒和煤粉颗粒在分解炉内扩散状况良好,几乎充满整个炉体空间,生料颗粒在炉内的最长停留时间达到了11.9s。5、选用借助概率密度函数(PDF)的非预混燃烧模型,对分解炉煤粉燃烧过程进行数值模拟,得到了煤粉燃烧流场的速度分布、温度分布、各组分浓度分布情况和煤粉颗粒轨迹图。结果表明,热态流场的的速度分布情况和冷态流场趋势大致相同,但整体速度要高于冷态气相流场,同样存在速度分布不对称的现象；温度场的分布存在出口温度太高、下部混合室近壁区温度过高等不合理之处；炉内O2、CO2、CO浓度分布合理。煤粉颗粒分散状况良好。6、针对数值模拟的结果,对该生产线的分解炉结构提出相应的改进方案,并对改进后的分解炉模型分别进行了气相流场、气固两相流场和煤粉燃烧的数值模拟。与改进前对比,速度场、温度场均得到一定改善。