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基于多相传输理论和冶金反应工程学方法，建立了高炉数值模拟模型，针对高炉生产中存在的煤气尾气CO含量高、还原势未能充分利用、二氧化碳排放高等问题进行了分析。首先用现场生产数据的技术指标及可测量数据对模型的有效性进行了验证，经模型计算获得了高炉内的压力分布，煤气和固体物料的温度分布，从而计算了热力学平衡时的需要的最大煤气成分；另一方面，通过宏观反应动力学从模型计算了铁的逐级氧化物还原的动力学速率，确定了高炉内实际的煤气成分分布，因此从热力学和动力学两个方面对高炉内还原煤气还原铁的逐级氧化物的化学能富余情况进行了分析。通过本文分析可知，高炉内煤气化学能未被充分利用的根本原因在于含铁原料在上部低温区停留的有限时间内，现有的动力学或传输条件不能使间接还原发展到最佳比例值。即在高炉中上部其热力学条件富余而动力学或传输条件不足，或称之为反应器上部空间的温度（热量）和还原势（化学能）不匹配。本文的分析为进一步开发新的工艺和方法提供了相应的理论基础。