我国工业燃煤锅炉普遍存在燃烧效率低下和污染严重的问题,其平均热效率仅为60%～65%。煤作为我国最主要的能源,对其燃烧效率的提升和污染物排放量的控制显得十分的重要。针对工业燃煤锅炉污染严重的现状,国家和各省市都出台了相关政策,用以推动工业燃煤锅炉的升级与低氮改造。低氮改造主要包括增加脱硝装置和使用低氮燃烧器。由于脱硝装置购置和运行维护费用昂贵,因此许多企业将目光转向了低氮燃烧器的研发。低氮燃烧技术在电站锅炉上的应用比较成熟,而在工业煤粉锅炉领域的应用经验和模拟研究比较少,因此对该领域的研究显得尤为紧迫。论文从低氮燃烧技术在工业煤粉锅炉上应用的角度出发,使用Fluent软件进行数值模拟实验研究,寻找影响低氮燃烧技术效果的因素,及各因素对其影响的显著性与趋势。论文构建了简单旋流模型用以研究工业煤粉锅炉旋流燃烧的基本特性。并在工业示范煤粉锅炉的原始结构基础上,构建了预燃室燃烧模型,研究了旋流角度、预燃长径比、预燃室空气系数这三个因素对燃烧和NOx排放量的影响情况。并在预燃室模型的基础上,研究了不同中心逆喷风管长度对低氮燃烧效果的影响。数值模拟的数据与相关文献提供的实验结果较为符合,论文的数值模拟结果较为准确,结论有一定的参考价值。研究发现,简单旋流燃烧模型中存在一个临界旋流角,使得β角高于和低于临界旋流角时,旋流燃烧模型的温度分布、速度分布呈现两种形态。同时出口烟气温度、出口 NOx浓度、挥发分析出的特性都有较大的变化。对于本文所设计的旋流模型,临界旋流角为38°。对不同的旋流模型,临界旋流角的值可通过对炉膛出口压力的检测来进行测定。逐渐增大β角,并测定炉膛出口的压力大小,当炉膛压力突然出现较大变化时对应的β角大小即为临界旋流角值。β角大于临界旋流角时,煤粉燃烧效率达到一个稳定的高值,随β角增大其变化不大。炉膛出口烟气NOx的浓度变化以45°β角为分界点,β角小于45°时,出口 NOx浓度随β角的增大而增大;β角大于45°时,出口 NOx浓度随β角增大而下降。预燃室燃烧模型中,旋流角度对挥发分的析出位置由较为显著的影响,较大的旋流角度能使挥发分在预燃室中就已大量析出,使得煤粉着火的位置发生在预燃室中,充分利用预燃室的空间;预燃室长径比对燃烧和NOx排放量都没有显著影响,因此在设计过程中可以减少这一因素的考虑;预燃室空气系数对NOx排放量有极显著的影响,对出口烟温和炉膛壁面吸热功率也有较为显著的影响。随着预燃室空气系数的降低,出口的NOx浓度大幅度的下降,出口烟气温度逐渐降低,炉膛壁面吸热功率逐渐提高。在预燃室空气系数小于0.6之后,继续降低这一系数对于进一步降低出口烟气温度、降低出口 NOx浓度和提高炉膛壁面吸热功率都没有太明显的效果,但是却会造成煤粉燃烧效率的大幅下降。因此,预燃室空气系数不能过低,应至少大于等于0.6。采用一次风中心逆喷的方式,能够将出口的NOx浓度在预燃室分级燃烧的基础上再降低30%左右。而逆喷风管的长度对出口 NOx浓度的影响较小,在设计时可以适当的减小逆喷风管的长度以减轻由于长度过大而造成受热变形的现象。