燃烧器是热风炉的供热装置,其性能的优劣直接影响着热风炉的使用寿命和送风温度。顶燃式热风炉陶瓷燃烧器有着火焰长度短、理论燃烧温度高、燃烧稳定性强及煤气燃烧完全的特点,在炼铁装置中得到了广泛的应用。但由于顶燃式热风炉内气体流动以及气体燃烧过程是一个涉及湍流、燃烧、对流、辐射等多方面的复杂过程,目前对它内部的流场和燃烧器的燃烧特性还没有完全了解,因而缺乏系统的研究和成熟的设计经验。基于以上情况,本论文结合数值模拟和试验研究两种方法,研究了顶燃式热风炉陶瓷燃烧器的基本工作特性。论文首先建立与原形相似比为1:6的三维热风炉模型,使用商用软件FLUENT,选择适合模拟顶燃式热风炉内气体流动的控制方程与k -ε湍流模型,采用SIMPLE算法,在给定速度入口的边界条件下,分析了热风炉内气体的流场、燃烧室出口和燃烧器喷口出口处的气流均匀性。通过在煤气环道中增设导流砖,有效地防止了蓄热室中偏流的产生。其次分析了目前湍流燃烧的模拟方法,选用适合顶燃式陶瓷燃烧器的湍流扩散燃烧理论,选用P1辐射模型,在给定空气和煤气入口流量的条件下,对陶瓷燃烧器的燃烧过程进行模拟,确定了燃烧过程中气体的速度分布、温度分布、各组分的浓度分布等。验证并调整了一些模型参数,使得计算机模拟结果能够较真实的反映实际过程。然后在相似理论指导下,制造与原形相似比为1:6的试验模型,进行模型冷态试验。重点测试了空气环道、煤气环道和模型的阻尼特性,燃烧器喷口气流的均匀性。并通过对煤气环道结构进行改进,改善了燃烧器喷口气流的均匀性。最后,论文对课题进行了总结,并对顶燃式热风炉陶瓷燃烧器的后续研究工作提出了建议。