研究余热锅炉内辐射和对流耦合传热机理,并合理的设计转炉余热锅炉结构,对实现800℃(?)1000℃以下的转炉烟气余热回收至关重要。本文对转炉烟气的余热回收进行了探索性研究,提出了分段式转炉烟气余热回收方案,将转炉余热锅炉热力计算模块编入EXCEL软件中,分别对中、低温转炉余热锅炉进行了相关计算,研究了烟道结构、烟气流速、污垢热阻、出口饱和蒸汽压力等对换热的影响规律,并对90吨转炉烟气进行了可行性研究。运用数值模拟方法深入研究了污垢厚度对换热的影响规律,对热力计算结果与数值计算结果进行了对比分析。研究了转炉烟道内流场的分布情况,对不同形式的弯管进行了流场分析。旨在对转炉烟气的余热回收方案进行可行性分析,并优化转炉余热锅炉结构。本文的主要工作和结论如下：1)针对转炉烟气特性和烟气除尘工艺方法,首次提出了分段式烟气余热回收方案,选用汽化冷却方式,对高温转炉烟道结构进行改进,确定中、低温转炉余热锅炉使用膜式水冷壁结构,其外形为竖直圆筒形结构。2)建立了转炉余热锅炉热力计算模型,使用EXCEL软件进行半自动化编程,对热力计算进行设计和校核。3)在不同的热力计算工况下,分析了转炉余热锅炉受热面结构、烟气流速、污垢热阻、出口饱和蒸汽压力等对换热的影响。由此发现：转炉直径对换热效果影响显著。增加转炉余热锅炉直径,有利于辐射换热,不利于对流传热。总换热系数随膜式壁管外径或管子根数变化曲线类似于抛物线,总换热系数存在最小值点,并在最小值点处换热强度最小。当转炉直径一定时,改变膜式壁管外径或管子根数,对换热影响很小,可以忽略。烟气流速仅影响着对流传热,烟道长度对换热系数没有任何贡献,但是大大增加了换热面积。4)通过热力计算分别对中、低温转炉余热锅炉的换热构成进行了分析,对于中温转炉余热锅炉,辐射传热占绝对主导地位,辐射传热能力影响着最终的换热能力；对于低温转炉余热锅炉,对流换热能力增强,要同时考虑辐射换热和对流换热,并根据对流传热量所占总传热量的比例来判定参数对总换热量的影响规律。5)对90吨转炉余热回收方案进行了可行性分析,证明方案具有可行性。6)灰垢的存在对换热影响很大,而且灰垢厚度越大,换热效果越差,出口烟气温度也越高；出口烟气温度随灰垢层厚度增加呈近似于线性升高趋势。对于90吨中温转炉余热锅炉,当灰层厚度大于等于5mm时,灰尘对换热的影响不可忽略。7)热力计算算得的总换热量要比数值模拟计算的数据大1倍,但是换热量随污垢变化的趋势是相同的。热力计算和数值计算得到的辐射换热量差别不大。8)通过数值模拟对中温转炉烟道内的流场进行了分析：竖直烟道内的流场分布较均匀,末端弯管结构对烟气速度场和压力场分布影响很大,流场分布不均匀。弯管外侧压力较大,速度很小；在弯管内侧,速度剧增,并在烟道出口内侧发生边界层分离现象,压力为负压,有强烈回流作用,此处的流动为涡流流动。对于转炉烟道内烟气温度场,在近壁面区的一个薄层内温度相对较低,在主流区烟道中心处温度较高,形成温度梯度；烟道末端出口处,烟气的强烈回流作用使得出口弯管内侧形成一个很小的低温区,此处烟气为涡流流动。