我国煤炭资源丰富，其使用量占到国内总能源消耗的70%以上。煤炭燃烧在为我们提供必要热源和电力保障的同时也造成了严重的环境污染问题。MILD燃烧是一项具有提高炉膛整体温度水平、增强炉膛辐射换热并显著降低CO以及NOX等污染物排放的新型燃烧技术。目前，针对固体燃料MILD燃烧综合特性研究较少，对其认识还需进一步深入。本文通过数值模拟和实验相结合的方法构建了煤粉MILD燃烧器，并着重研究了空气低温预热条件下煤粉MILD燃烧以及NOX排放特性。本文以华中科技大学煤燃烧国家重点实验室0.3MW富氧燃烧试验台架为研究对象。首先，利用数值模拟的方法对煤粉MILD燃烧器结构及参数进行了优化，研究了燃烧器参数（射流速度、喷嘴间距、预热温度以及喷嘴布置形式）对MILD燃烧的影响；其次，采用较优化的燃烧器结构及参数对空气低温预热条件下煤粉MILD燃烧进行了数值模拟，比较了煤粉在MILD燃烧和常规燃烧方式下燃烧特性以及排放特性的区别；最后，根据数值模拟结果对实验炉燃烧器进行改造，开展了空气低温预热条件下煤粉MILD燃烧以及oxyfuel-MILD燃烧的实验研究，并比较了燃烧及排放特性与煤粉常规旋流燃烧方式的区别。数值计算和实验研究结果表明，空气高温预热并不是煤粉实现MILD燃烧的必要条件。对于MILD燃烧来说，炉膛轴向回流要比径向回流更加重要。在MILD燃烧方式下，炉膛燃烧温度峰值降低，温度分布更加均匀，同时NOX的排放显著减少。