火电厂是我国煤炭消耗和污染排放的主要领域，对实现国家节能减排目标具有举足轻重的作用。提高火电厂锅炉燃煤效率，控制燃煤过程中污染物的排放已经迫在眉睫。富氧燃烧是一种新型节能技术，与常规的燃烧方式相比具有理论空气量少、火焰温度高、燃烧速度快等特点。为此，本文设计了一种空气+氧气型旋流煤粉燃烧器，以达到降低燃煤锅炉的排烟热损失，提高燃烧效率的目的。同时，烟气中污染物浓度的增加也使得烟气脱硫和脱硝的效率更高。本文介绍了旋流煤粉燃烧器的设计原理并探讨了空气+氧气型旋流煤粉燃烧器（AOSB）的设计依据。进行了详细的结构设计，包括各层风管的设计、各层风管的进气方式、旋流器的设计和扩口的选择。然后选定燃烧器整体氧气浓度，并对燃烧器各风管的尺寸和旋流强度进行了详细计算。针对设计的AOSB型燃烧器进行了冷态空气动力场试验研究。通过测量燃烧器出口轴向速度场，分析了燃烧器出口回流区状况以及射流扩展角等特性。在冷态试验的基础上进行了混合试验，测量了燃烧器出口的氧气浓度场，重点分析了空气动力场对氧气浓度分布的影响。并综合冷态试验和混合试验的结果对AOSB型燃烧器的实际燃烧性能进行了分析。研究结果表明：AOSB型燃烧器存在明显的回流区，随着氧气浓度的降低，回流区的轴向尺寸减小，扩展角呈现出先增大后减小的趋势。氧气浓度沿燃烧器中心轴线对称成马鞍状分布，沿中心向两侧先升高后降低，氧气浓度最大值出现在两条边界线之间或者在氧气与一次风的边界线上。