近年来，温室气体的排放已经成为影响人类生存和未来发展的全球性问题。以煤为主的能源结构决定了我国CO₂减排工作的长期性、独特性以及所面临的严峻形势，控制和减少燃煤过程中CO₂的排放已经迫在眉睫。富氧燃烧技术作为一种既能直接获得高浓度CO₂，又能实现燃煤污染物排放综合控制的新一代洁净煤燃烧技术，有巨大的发展潜力。全尺寸大功率O₂/CO₂煤粉燃烧器的设计研发是目前富氧燃烧技术走向工业化应用的核心问题之一，是目前富氧燃烧领域的研究热点。文章首先介绍了O₂/CO₂燃烧技术的原理、燃烧特性以及主要污染物排放特性，重点介绍了其燃烧特性。结合富氧燃烧理论以及常规旋流燃烧器的性能和结构特点，总结出了直供氧式旋流燃烧器的设计依据。然后依据设计煤种和燃烧器布置情况，进行了燃烧器的设计计算，主要包括各风管、旋流器以及扩口的设计。依据冷态模化理论计算了冷态速度场试验的试验参数，冷态试验通过测量燃烧器出口轴向速度场，回流区状况以及射流扩展角等主要参数，选取工况较好的12个工况进行了详细测量，主要研究内二次风叶片倾角，各风管扩口角度或者一次风与外二次风配比的变化对空气动力场的影响。研究结果表明：内二次风叶片倾角为20o的测量结果总体优于50o，改变倾角大小可以调节氧气与一次风粉的混合过程；对于各风管扩口的变化所带来的影响较复杂，应选用合适的内二次风扩口角度，对于一次风扩口角度应选择较小值，外二次风扩口角度不宜过大，以防止全扩散气流的产生；合理的一次风与外二次风配比对回流区流场的状况以及气流扩展角的大小有十分重要的影响，同时应综合考虑制粉系统，管道阻力等各方面的影响，选择最佳的配比。