当今燃油价格上涨趋势明显,水煤浆燃料作为清洁代用品引起社会关注.水煤浆很高的表观粘度和高浓度悬浮体的物理组成,给它的雾化造成一定的困难,主要表现在喷嘴雾化效率和燃料负荷降低、堵塞和磨损严重等,发展高效、高负荷、不堵塞和低磨损的喷嘴成为当务之急.水煤浆中大量的水分导致点火延迟,难于稳定燃烧,因此也给水煤浆的燃烧设备提出了挑战,需要对燃烧设备的几何结构和操作工况进行优化.多年来的研究中,水煤浆的应用范围逐渐拓展,比如煤泥的处理等,这种趋势无疑会提高水煤浆的应用价值.在该论文工作中,发展了高性能的直流内混式ZN型水煤浆气动雾化喷嘴.用多种水煤浆在新型喷嘴中的进行了雾化特性实验研究,探讨了水煤浆的动态表面张力和表观粘度对雾化性能的影响.该喷嘴的内混式结构保证了气液动量的充分转换,喷嘴的直流特性又有效地避免堵塞的发生.与现有的气泡雾化喷嘴、低压多级雾化喷嘴相比,该喷嘴在相同的气浆比下具有较高的雾化细度,在相同出口尺寸的条件下具有较大的燃料流量.提出用数值模拟的方法来预测高浓度悬浮体燃料雾化特性的思路,并在这方面进行了初步的尝试.通过分析气-液交界面上不稳定波的破碎过程以及气流和液滴的相互作用,建立起简化的数学模型,对水煤浆的雾化过程进行数值模拟,其结果能够反映基本的气动雾化规律.对ZN型喷嘴和气泡雾化喷嘴采用逐闪渐进法对雾炬流场进行理论分析并将计算结果与实验进行了对照,两者有较好的吻合,证明了理论计算模型的合理性.采用数值计算对多级气动喷嘴的雾炬射流流场进行了分析,结果表明,与均匀出口自由射流相比,雾炬射流的核心区明显减小,有助于两相的掺混和雾化.对该实验室发展的水煤浆偏置射流预燃室进行了用水煤浆燃料时两相冷态流场的数值模拟,探讨了适合于水煤浆点火和稳燃的条件,并通过大量的计算,分别初步优选出适合于多级气动喷嘴雾炬以及ZN型喷嘴雾炬的较好预燃室结构和操作工况.对一种特殊的煤浆—造纸黑液煤浆进行了燃烧试验研究.采用该实验室发展的偏置射流预燃室技术和多级气动喷嘴技术实现了黑液煤浆的点火和急燃.对黑液燃烧产物如烟气、烟尘及灰渣进行了成分测试,对锅炉混烧水煤浆前后的效率进行了分析比较.结果表明,黑液煤浆与层燃煤混烧提高了锅炉效率并降低了污染.为造纸黑液的处理提供了新的技术支持,具有经济和环保的双重意义.在燃烧试验中测试了该论文研制的ZN型喷嘴在偏置射流预燃室中的燃烧特性.结果表明,用ZN型喷嘴对黑液煤浆进行雾化,实现了脱油自稳燃烧,形成明亮的火焰,表明ZN型喷嘴雾炬具有较好的雾化效果,基本达到了设计要求,具有进一步研究的价值和较好的应用前景.