氮氧化物是环境安全的重要威胁,而燃烧过程是氮氧化物的主要来源之一。本文以某石化公司二甲苯塔再沸炉燃烧器为对象,基于响应面法(RSM),采用数值模拟软件,探讨了新型低氮燃气分级燃烧器的主辅喷枪相对高度H、主辅喷枪喷孔夹角α、β、γ对燃烧过程NO生成的影响规律,建立了以加热炉对流段出口NO含量为响应函数的数学模型,通过岭嵴分析,确定了新型低氮燃气分级燃烧器的最优结构参数。研究结果表明,主辅喷枪相对高度H和辅喷枪喷孔夹角声是响应值的主要影响因素；在主辅喷枪相对高度H=140mm、主喷枪喷孔夹角a=89°、辅喷枪喷孔夹角β=29°、辅喷枪喷孔夹角γ=92°的最优结构下,对流段出口NO含量为31.7μL·L-1。本文也模拟了新型低NO燃气分级燃烧器空气预热温度、过剩空气系数和主喷枪燃气质量分率对辐射壁面热通量、辐射室出口温度、NO生成量和火焰高度的的影响,在模拟范围内得到最优组合为：空气预热温度Tair=220℃、过剩空气系数α=1.05、主喷枪质量分率Rp=0.24。CFD模拟与热态试验对比发现,针对过剩空气系数和主辅喷枪相对高度对NO的影响情况,CFD预测和热态试验结果相符,说明CFD与响应面法结合对燃烧器进行优化设计的方法是可靠的。