近年来,温室效应加剧等问题使环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。因此,对引起温室效应和全球气候变化的CO₂的减排技术研究成为各国关注的焦点。富氧燃烧技术可提高尾部烟气中的CO₂质量浓度,最高可达到95%以上,可显著降低CO₂的捕集能耗,但大型的富氧燃烧技术仍处于研究阶段,直供氧式O₂/CO₂旋流燃烧器的设计与试验研究正是在全球致力于CO₂减排的背景下进行的。本文从旋流燃烧器的工作原理以及影响燃烧器运行的各种因素出发,根据给定煤种设计出直供氧式O₂/CO₂旋流燃烧器（DOS）。结构设计包括燃烧器送气方式设计、气流流通面积设计、侧管连接主管方式设计、叶片与扩口设计。针对设计的DOS燃烧器做了空气动力场试验以及浓度场试验。空气动力场试验测量气流轴向速度,浓度场试验测量试验气体浓度。试验结果表明,旋流强度的大小、扩口变化对燃烧器回流区大小、扩展角大小以及气流的混合程度有很大影响。内二次风旋流强度增大,回流区尺寸增大,外二次风旋流强度增大,回流区宽度增大而长度减小,加装扩口后燃烧器旋流强度增大,并随着扩口角度增加,扩展角增大。气流混合情况包括外侧混合和内侧混合。外侧混合初期较强烈,并随着外二次风扩口的加大混合加强。内侧混合随着中心回流量的增大混合加强。进一步对DOS燃烧器进行了三种不同工况的热态试验,包括空气气氛、O₂/循环烟气气氛（内二次风为纯氧）及O₂/循环烟气气氛（内二次风为纯氧+循环烟气）。通过对炉膛各段温度以及炉膛截面温度的测量,对尾部烟气成分的测量,得出O₂/循环烟气气氛（内二次风为纯氧）下温度水平较其他工况高,尾部烟气中CO₂浓度也较高。总体而言,从试验结果可以看出直供氧式O₂/CO₂旋流燃烧器的设计是比较合理的,燃烧性能也比较优良,能够保证氧化剂较好的扩散至煤粉中,以保证燃烧需要。