分解炉是新型干法水泥生产系统的核心和关键设备,系统内部的流场非常复杂,燃料燃烧和生料分解这两个反应是悬浮于气流中进行的,各过程相互制约,研究起来相当困难。同时,随着水泥工业NOx排放标准的提高,开发水泥预分解窑系统低NOx技术及装备已成为必然趋势。分解炉是实施水泥窑低NOx煅烧技术的关键设备,开展分解炉内煤粉燃烧流场分布及NOx生成与控制研究有重要意义。本论文总结和分析了水泥工业煤粉燃烧以及NOx生成与控制的国内外研究现状与进展。采用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,以FLUENT软件为平台,对1000t/d喷腾式分解炉内三维湍流流场进行了研究。对煤粉燃烧流场进行模拟,水泥分解炉内的物理化学过程进行深入地分析,并结合已有煤粉燃烧和NOx生成模型,对水泥分解炉内NOx的生成进行数值模拟研究,对水泥分解炉内NOx生成机理及分布规律进行了深入的分析,考察了温度、喷氨及分煤对脱硝的影响。通过模拟,得到以下结论:煤粉自进煤口进入分解炉后,在承载它的空气-烟气流的携带下弥散于炉膛空间,煤粉燃烧的最佳区域主要在分解炉的下部炉体,分解炉管道内温度分布均匀,出口温度较高。分解炉内温度分布均匀,NO在煤粉燃烧区域内形成,NO按生成机理可分为热力型NO和燃料型NO,但主要以燃料型NO为主;采用炉底喷氨的方法,可显著降低分解炉排放的NO量,当入炉烟气中NH3含量为8%时,脱硝率可达到89.8%。燃料分级技术使分解炉出口的NOX降低80%以上,同时保证生产系统正常稳定运行。模拟结果符合炉内的流动趋势,为分析喷腾式分解炉内的流动规律和化学反应提供了有效信息,也为分解炉的结构优化和实际操作参数的选取提供了重要的理论依据。为研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用及分解炉内脱硝技术开发提供参考。