石油焦粉富氧燃烧器作为石油焦粉成为替代燃料进行富氧燃烧应用的关键设备,对其的设计试验研究,对促进节能高效、提高经济效益以及优化我国能源结构,都具有重大的意义。本文以新设计的石油焦粉富氧燃烧器为研究对象进行了燃烧器的冷态空气动力场特征的实验研究,并通过石油焦粉的富氧燃烧试验,分析了石油焦粉富氧燃烧温度特性,以及富氧火焰的红外测温原理与误差。本文利用低温标记示踪和红外测温成像的方法对所设计的富氧燃烧器进行了冷态流场特性的研究,分析了射流温度场的分布情况。实验结果表明,该燃烧器具有良好的空气动力场,一次风径向温度速度梯度较大,主流轴向温度速度梯度小,纯氧射流刚性强且与一次风混合距离合理；燃烧器高速一次风射流的流场混合效果受扩口和中心管钝体影响显著,轴线温度、射流扩展角和射程、中心回流区均呈现一定变化规律；此冷态实验方法较为准确而完整的揭示了流场变化规律和混合特性,证实了温度场与速度场的密切关系,实验方法科学可靠。同时本文运用CFD软件对所设计燃烧器的流场空气动力特性进行了冷态模拟研究。针对热负荷、一次氧与一次风的出口间距等流场影响因素进行了探讨分析。研究结果表明,该燃烧器具有良好的空气动力场,流场稳定,混合均匀；回流区受热负荷、一次氧与一次风的出口间距影响显著,并呈现一定的变化规律；一次氧与一次风出口间距仅对燃烧器出口段的速度场有较大影响,热负荷则使得整个流场速度梯度随之增减。最后,本文在卧式炉上使用石油焦粉进行富氧燃烧试验,应用红外热像仪研究石油焦粉富氧燃烧温度特性。试验结果表明：石油焦粉的富氧燃烧效果很好,火焰温度更高；一次氧增多提高整体火焰温度但降低火焰根部温度,一次风量增加使得火焰温度先增加后减小,并增强射流刚性；一次氧喷头结构对火焰根部着火特性影响巨大；富氧火焰的红外测温误差较大,研究提出的火焰红外测温模型和后期修正方法科学有效。