高炉渣作为钢铁生产过程中的主要副产物，出渣温度高，年产量巨大，蕴含有大量的高品位余热资源。目前的高炉渣处理技术仍以水淬处理为主，该方法不仅浪费水资源，造成环境污染，还未能对熔渣余热进行有效回收。鉴于此，多种干式处理工艺相继被开发，其中，离心粒化法因其能够兼顾余热回收和物料利用、设备简单紧凑、能耗低等优点，目前被广泛研究。在液态熔渣离心粒化工艺中，离心粒化是最为关键的过程。在该过程中，熔融高炉渣在粒化器表面流动铺展，并与粒化器换热，导致液膜温度降低，粒化器温度升高，进而严重影响粒化性能和粒化器的安全稳定运行。目前，关于粒化器表面熔渣液膜流动换热特性及结渣特性的研究极为缺乏，本文针对该问题开展研究，有望为离心粒化过程中操作工况的选取提供理论指导。
　　本文首先设计并搭建了粒化器表面低温模拟工质流动换热实验系统，以松香石蜡混合物作为模拟工质，开展了粒化器表面低温模拟工质流动换热实验研究，获得了存在熔融糊状区的高粘度流体在粒化器表面的流动换热特性。随后，采用类似的实验方法，开展了以实际高炉渣为工质的高温实验，获得了粒化器表面液态熔渣流动换热特性，并讨论了熔渣初温、粒化器转速和熔渣流量对流动换热特性的影响规律。在此基础上，制作了粒化器表面耐火水泥涂层，研究了耐火水泥涂层对粒化器热防护的实际效果。另外，对熔渣凝固而成的渣壳进行了测量和表征，分析了渣壳形貌、断面结构、厚度分布以及晶体含量等的变化规律。获得主要结论如下：
　　①对模拟工质而言，液膜温度场同时受外界换热条件和自身流动状态的影响，粒化器温度分布同时受液膜换热和自身结构的影响。在非惯性系统中，液膜呈螺旋线从粒化器底部向侧壁面运动。液膜表面温度在粒化器底面自中心沿半径逐渐降低，在倾角处达到最低，转向侧壁面，先快速上升后逐渐下降；粒化器内壁面温度在倾角处最低，其余位置距粒化器倾角越远内壁面温度越高。受换热温差和液膜物性参数的影响，随时间的增长，液膜表面温度先略有上升后逐渐趋于稳定，粒化器内壁面温度逐渐上升，但温升速率逐渐减小。最后获得粒化器表面低温模拟工质流动换热的对流换热系数，结果表明，平均对流换热系数在粒化器中心处最大，在倾角处最小。
　　②对实际液态熔渣而言，其在粒化器表面的流动换热特性与模拟工质相似，但由于渣壳的产生，又有所差别。初始阶段，熔渣液膜流动紊乱，铺展不均匀，有渣壳形成，但又存在渣壳脱落。液膜表面温度也在粒化器倾角处达到最低，转向侧壁面时升高，但温度升高的程度与渣壳形成而释放的潜热有关。粒化器壁面温度的分布和变化规律与模拟工质条件下相似，但粒化器壁面温升速率还受到渣壳产生和重熔的影响。液膜与外界的换热以与粒化器的对流换热为主。运行工况的改变会引起熔渣液膜初始状态或换热条件发生变化，从而导致液膜表面温度、粒化器温度以及传热系数变化。增设5mm耐火水泥涂层有效将粒化器壁面温度从900℃降低至600℃左右，对粒化器有很好的热防护效果。
　　③液态熔渣在粒化器表面流动换热过程中发生凝固而生成渣壳，渣壳表面形貌呈指状发散。受液膜凝固速率影响，侧壁面渣壳表面存在较多微小气孔，且熔渣初温越高、粒化器转速越小和熔渣流量越大时，气孔越多；而底部渣壳的气孔大都被封存在渣壳内部。受液膜厚度以及液膜表面温度的影响，粒化器底部渣壳厚度自粒化器中心向外逐渐增大，在粒化器倾角转弯处达到最大，转向侧壁面，渣壳厚度沿侧壁面先继续增大后逐渐减小。当熔渣初温越高、粒化器转速越高、熔渣流量越大时，渣壳厚度越小。渣壳中析出的主要晶体为钙镁黄长石，受冷却速率的影响，底部渣壳晶体含量低于侧壁面渣壳晶体含量。当熔渣初温越高、粒化器转速越高、熔渣流量越小时，渣壳晶体含量越低。