针对目前流态化炼铁过程中出现固体颗粒间的粘结失流现象造成气固两相分布不均等问题,本文在传统流态化设备的基础上采用一种新型侧搅拌流态化反应器,利用数值模拟方法研究了其内部气固两相流动和温度分布特性,旨在为该新型侧搅拌鼓泡流化床反应器的进一步开发提供理论支撑。本文以新型侧搅拌鼓泡流化床反应器为研究对象,基于冷态侧搅拌流化床内固体颗粒的流动特性,验证了数值模型的正确性。利用商业CFD软件Fluent研究了搅拌桨类型、搅拌转速、表观气速等参数对侧搅拌流化床内气泡相行为、颗粒运动与分布特性、侧搅拌鼓泡床反应器内温度分布特性的影响规律,主要结论如下:(1)通过对比传统鼓泡流化床与新型侧搅拌流化床内气泡行为的变化,发现添加了侧搅拌的流化床内气泡相尺寸明显减小,最终消失在床层内。追踪床层内单个气泡的尺寸变化发现,在侧搅拌作用下气泡尺寸被减小81.46%,床层膨胀率减小25%。表明大气泡在侧搅拌的作用下基本消失在床层中。从床层内气固流动行为随时间的衍变过程中发现,侧搅拌流化床的流化周期为0.9 s。(2)数值计算发现增加表观气速有利于增大床层内固体颗粒的运动强度,但表观气速过大会导致床层内固体颗粒分布的均匀度减小,反而降低了气固两相的流化质量。表观气速为0.424 m/s时床层内的稳定性相对较高;提高搅拌速度能够促进床层内固体颗粒的循环运动强度,但是搅拌速度过高时,搅拌桨附近区域内的固体颗粒在桨叶所产生的离心力作用下,其浓度会呈现出不均匀分布现象,造成该区域内气固混合程度下降,从而降低气固流化效果。其中搅拌转速为180 rpm时侧搅拌流化床内的气固分布相对于其他的模拟条件更为均匀。(3)分布板附近的气固两相温度差具有很大梯度,此区域为气固两相发生传热的有效区域。增加搅拌转速,颗粒循环运动速度增大,增加了颗粒在有效传热区域的停留时间,有利于提高气体能量的利用率。搅拌转速为180 rpm时效果相对其余转速较好。增加表观气速,气固间的传热系数与有效传热高度明显增大,铁矿粉颗粒的传热效率随之提高,其中表观气速为0.658 m/s时床层内的气固浓度及温度分布更为均匀。对比三种桨型对气固温度分布影响发现,三圆叶搅拌桨的气固传热效果最佳。综合分析可知,当模拟条件为搅拌转速180 rpm,表观气速0.658 m/s,三圆叶搅拌桨时,床层内的颗粒体积分数和气固温度分布更为均匀,气固传热的有效区域和传热效率在该规律分布内相较其他条件下更高。其中有效传热高度为42 mm,气固传热系数为484.545 W/m2·K。本文基于数值模拟方法,分析了气、固两相在流化过程中的流动行为及传热特性,获得了侧搅拌鼓泡流化床内气固流动特性的基础数据和较优的操作与结构参数,为该新型侧搅拌鼓泡流化床后续的设计、放大提供理论依据。