可持续发展是当今全球关注的焦点问题,能源结构改革迫在眉睫。富氧燃烧技术是一种高效的节能减排技术,可以很好的组织燃烧,保证燃烧过程顺利进行,提高燃烧热效率。但是在富氧空气助燃条件下,火焰温度升高会导致热力性NOX的生成量快速增大,所以有必要研究富氧加湿的措施减小NOX浓度的可行性。本文选用CFD软件FLUENT作为研究工具,采用数值模拟的方法,研究了富氧助燃下甲烷的燃烧及NOX排放特性。对高速气体燃烧器、钝体燃烧器和挡板式燃烧器的特点进行分析,结合它们的优势设计出4个不同的燃烧器。以能否保证燃料充分燃烧和满足污染物排放标准为条件,确定综合性能最优的高速气体燃烧器。研究了甲烷在所选燃烧器中的燃烧规律。研究结果表明,随着氧化剂中氧气浓度的增大,燃烧器内部整体温度水平变高,且燃烧器后半段区域的温度趋于均匀化,燃烧效率提高。随着富氧空气中氧气占比的增大,燃烧器中的NOX浓度也随之增加。当氧气占比为21%时,NOX的浓度为66.6113ppm;当氧气占比增大到30%时,此时的NOX浓度增大到5313.1390ppm。本文分别研究了含湿量水平为0、100、200、300(g/kg)时,甲烷在不同氧气占比条件下的燃烧及NOX排放特性。结果显示,在不同氧浓度下,随着含湿量的增大,燃烧器内部的整体温度降低,且温度场分布趋于均匀化,且传热效率随之提高,当含湿量在0~100(g/kg)时,温度的降低的幅值最大;NOX的浓度场与温度场的分布基本一致,随着含湿量的增大,NOX的排放得到了很好的抑制。