全球性的CO₂大量排放对全球气候造成了巨大影响,也使全球性经济造成极大损失,这些迫使国内外对CO₂的排放与治理进行大量的研究,而来自火电厂的CO₂排放又是最主要的来源之一。因此,火电厂排放的CO₂研究治理自然是国内外关注的一个重要的焦点和研究的热点。研究治理火电厂中排放的CO₂,需理解炉膛内产生的CO₂对燃烧热质交换、能量变迁等的影响,而研究此类问题首先就需建立实验台架,本文中的O₂/CO₂旋流燃烧器正是基于实验台架中的竖直燃烧炉而设计研究的。本文针对O₂/CO₂燃烧方式,进行了O₂/CO₂旋流燃烧器的设计、空气动力场试验及热态试验研究。结构设计包括燃烧器送气方式设计、气流流通面积设计、侧管连接主管方式设计、叶片与扩口设计。利用空气动力场试验对燃烧器送出的混合气流速度进行测量,测量的速度包括轴向速度、径向速度和切向速度。主要分析燃烧器送出的旋转气流是否偏离轴心、回流区以及扩展角是否合理,以此基础提出燃烧器改进方案,包括侧管与主管连接方式改进、主管管径改进、侧管结构改进等。进而通过空气动力场试验验证改进后的效果,改进后的燃烧器的气流偏转、扩展角以及回流区得到了较大改善。进一步对燃烧器进行空气与煤粉燃烧的热态试验研究,测试燃烧器在实际燃烧工况下的调配风能力以及燃烧器组织燃烧的性能,后者主要根据热态试验中所测量的炉膛各段径向测点温度得以体现,同时测量了炉膛各段径向测点的主要烟气成分浓度并加以分析比较。本文的研究结果表明,O₂/CO₂旋流燃烧器的组织配风、燃烧性能良好,能够较好满足后续的实验台架O₂/CO₂燃烧方式的模拟实验研究要求。