钢铁产业是我国实现工业化和现代化的关键性基础产业之一,在国民经济中占有重要地位。工业加热炉是钢铁生产工艺的重要设备之一,鉴于蓄热式燃烧技术具有高效余热回收与超低排放的特点,在加热炉上得到广泛应用,而高速燃烧器具备使燃料以超高热负荷完全燃烧从而降低设备尺寸的优点。能否将蓄热燃烧与高速燃烧相结合形成一种同时具备高效和超高热负荷的燃烧器,对于工业加热炉的技术革新具有重要意义。为此,本文对新型蓄热式高速燃烧器进行了研究,具体的研究过程如下:首先,对新型蓄热式高速燃烧器的整体布局进行了规划,依据传统的蓄热式燃烧器和高速燃烧器的设计方法,以给定的热功率和燃料的物性参数作为计算标准,分别对燃气入口、空气入口、蓄热室、燃烧室和火焰喷口等关键部件的结构尺寸进行了计算,绘制出初步的新型蓄热式高速燃烧器设计图纸。然后,将设计出的新型蓄热式高速燃烧器在加热炉上进行了实验,发现存在火焰锋面上下分层现象,此时炉内温度不均匀性明显。为此,借助CFD计算软件对所设计的新型燃烧器进行了数值分析,着重研究了燃烧室长度和预热空气入口截面变化对火焰分层的影响。研究结果表明:1)火焰锋面分层现象随着燃烧室长度的增加而减弱,2)火焰锋面分层现象随着预热空气入口面积的减小而减弱,当入口截面变为原来的3/8时火焰锋面分层现象消失。最后,搭建了小型燃烧器性能测试实验平台,将改进后的燃烧器在实验平台中进行了测试,实验结果表明火焰锋面上下分层现象消失,炉温度均匀性变好。本文采用的数值模拟与实验相结合的方法,对新型蓄热式高速燃烧器的设计及优化,可为今后工业加热炉的技术革新工作提供参考。