焙烧是以钒钛磁铁矿为原料进行短流程直接提钒的主体单元操作之一,焙烧效果决定着钒的转化率；焙烧竖炉是借鉴钢铁行业球团竖炉提出来的一种新型焙烧设备,其具有初始投资少、氧化钠化效果好、能耗较低等优点。从热工角度而言,焙烧竖炉是一种直接接触式气固换热器,且属于颗粒移动床范围,可近似为固定床,其科学问题是气固流动与传热。其中,炉内气体流动是影响料层内气固热交换的主要因素,因此,研究竖炉内各股气流的流向、流量及其分布等流动规律,对强化竖炉热量交换、提高球团矿产量和质量具有十分重要的意义。钒钛磁铁矿焙烧竖炉具有双气流出口,使得竖炉气流进出口处定解条件的确定较为复杂,这是计算的最大难点所在。本文首先开展了基础实验研究,确定了数值计算所需要的一些关键参数；然后,在己建成的中试竖炉上进行了气流分布特性测试,确定了数值计算所需要的边界条件；在此基础上,计算了炉内三维稳态气体流动的速度场和压力场,得到了料层内气体流动的基本规律,分析了影响气体流动的主要因素及其影响规律。研究结果表明：(1)当导风墙上导风口处于打开状态(记为状态I)时,竖炉内存在6股气流：从火口进入炉内的焙烧风大部分气流斜向上经焙烧带和预热带流出,小部分气流直接穿过焙烧带经上导风口进入到导风墙内,小部分气流下行经下导风口进入导风墙内；冷风口进入炉内的冷却风大部分气流穿过冷却带经下导风口进入导风墙内,小部分可穿过均热带后经上导风口进入导风墙内,又有小部分可直接穿过焙烧预热带向上流出,竖炉内可呈现出3种气流分布模式、2种临界工况。当导风墙上导风口处于封闭状态(记为状态II)时,竖炉内存在4股气流；焙烧风大部分气流斜向上经焙烧带和预热带流出,小部分气流下行经下导风口进入导风墙内；冷却风大部分气流穿过冷却带经下导风口进入导风墙内,小部分可直接穿过焙烧预热带向上流出,竖炉内呈现出2种气流分布模式、1种临界工况。(2)操作参数中,流入风速比是影响气流分布模式的最主要因素。状态I时：焙烧风速不变,调节冷却风速至流入风速比比值k*=1.13时,竖炉内气流分布模式处于临界状态I,当流入风速比比值k*＝2.8时,竖炉内气流分布模式处于临界状态II；冷却风速不变,调节焙烧风速至流入风速比比值k*＝1.01时,竖炉内气流分布模式处于临界状态Ⅰ,当流入风速比比值k*=3.2时,竖炉内气流分布模式处于临界状态Ⅱ；由此可以得出,当调节冷却风或焙烧风至流入风速比比值k*≈1.1时,气流分布模式均可达到临界状态Ⅰ,当流入风速比比值k*≈3时,气流分布模式达到临界状态Ⅱ。当处于状态Ⅱ时,焙烧风速不变,调节冷却风速至流入风速比比值k*=1.29时,竖炉内气流分布模式处于临界状态Ⅲ；冷却风速不变,调节焙烧风速至流入风速比比值k*=1.18时,竖炉内气流分布模式处于临界状态Ⅲ；由此可以得出,当调节冷却风或焙烧风至流入风速比比值k*≈1.2时,气流分布模式均可达到临界状态Ⅲ。(3)结构参数中,上、下导风口尺寸d1、d2、预热焙烧带宽度b1、预热焙烧带的高度h1、均热带宽度b2、均热带的高度h2是影响气体流动的主要因素。状态Ⅰ时：当上导风口尺寸d1增大、下导风口尺寸d2减小、预热焙烧带宽度b1增大、预热焙烧带的高度h1减小、均热带宽度b2增大、均热带的高度h2减小时,冷却风上行比例增大,焙烧风上行的比例减小。状态Ⅱ时：下导风口尺寸d2减小、预热焙烧带宽度b1减小、预热焙烧带的高度h1增大、均热带宽度b2减小、均热带的高度h2增大时,冷却风上行比例增大。