煤粉锅炉作为能源行业使用最广泛的燃烧设备依然存在着燃烧效率低、低负荷稳燃能力差、污染严重等问题。煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备,对锅炉安全运行和经济效益起着非常重要的作用。因此研究燃烧器的特性对于锅炉运行的经济性和安全性具有重要的意义。本文在分析燃烧器稳燃机理的基础上,提出了撞击预燃式煤粉燃烧器的设计思想。作者通过数值模拟计算研究了该燃烧器的流场特性,并对燃烧器的结构进行了优化。为了进一步探讨燃烧器的流场特性,本文还设计并建立了用于测量燃烧器性能的实验系统,利用该系统研究了撞击预燃式煤粉燃烧器冷态流场特性。针对撞击预燃式煤粉燃烧器,针对撞击预燃式煤粉燃烧器,确定了燃烧器的物理模型、数学模型、边界条件和收敛条件。利用Fluent计算流体力学软件,通过改变挡板位置、一二次风速及二次风旋流强度等参数,研究了挡板位置、一次风速、二次风速等参数对挡板后、预燃室内、燃烧器出口附近的流场分布的影响。结果表明,一次风出口与挡板间距离为80mm时,挡板后回流区随一次风速的增大而增大；燃烧器出口回流区径向长度与旋流强度成正比,轴向长度与二次风速成正比,当旋流强度为2、二次风速为30m/s时,回流区径向和轴向的长度分别为390mm和980mm；二次风回流长度与一次风速和二次风速比成峰值关系；一次风管道内与挡板附近因弯管浓缩和挡板作用存在高浓度煤粉气流。作者采用自行设计并建立的实验系统,对撞击预燃式煤粉燃烧器的冷态流场特性进行了实验研究,并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明,燃烧器出口各截面的切向速度和轴向速度分布主要取决于二次风速,与一次风速关系不大。当一次风出口与挡板间距离为80mm、径向孔的轴向和切向角度均为300时,扩展角和旋流强度分别为270和0.99左右。切向和轴向速度分布规律与模拟结果基本一致,受测量仪器精度以及试验系统密封性等因素影响,回流区轴向长度与模拟结果存在一定误差。