基于烧结生产的复杂物理化学过程,建立了烧结床层传热、传质和流动的二维非稳态数学模型,考虑了孔隙率、物料颗粒当量直径等床层结构影响参数的变化,并对气固传热系数进行了修正。通过数值计算,获得了烧结床层的温度场、结构变化和烟气的流场、温度场、浓度场等。烟气出口温度、床层总压降与生产实测值吻合较好,验证了数学模型的正确性。进一步分析了燃料配比、风量和给料温度等操作参数对烧结过程的影响。研究结果表明:燃烧带的厚度、最高温度随着烧结过程的进行而逐渐增加。床层孔隙率、颗粒当量直径的变化主要发生在燃烧带的熔融、冷凝阶段。料层压损最大的是燃烧熔融层,其次是混合料带,最小的是烧结矿层。增加焦粉含量、提高烧结混合料的初温,有利于提高成矿质量;风量过大时,会造成成矿质量下降、生产成本提高。