分解炉是水泥工业重要的热工设备之一,也是NOx减排研究的重心。近年来,水泥行业NOx排放标准日益严格。为了节约能源和减少NOx排放,分解炉结构和工艺参数的优化已经成为水泥行业亟需解决的难题。数值模拟方法具有方便快捷和节约资源、资金等优势,目前已成为主要的研究手段之一。本文以河北省某水泥厂4500 t·d^-1的三喷腾型分解炉为研究对象,运用Fluent软件,在模拟出流场的基础上,对燃烧、分解过程和NO的生成进行数值模拟计算。分析生料角度、三次风速度和三次风温度对燃烧及NO生成的影响。并基于响应曲面法,建立二阶响应模型,探索分解炉低氮燃烧的优化工况。主要结论如下:1)分解炉内气相流场特点与炉型结构相适应,炉内产生明显的三次喷腾和回流效应。煤粉燃烧形成两个高温区,出口平均温度为1250 K。出口总NO浓度为526 ppm,与实际工况相比,误差处于可接受的范围内。2)从单因素影响研究中得知,生料角度主要影响NO生成的位置和速率;三次风速度从22 m·s^-1增加到38 m·s^-1,出口NO浓度从124 ppm增加到220 ppm;当三次风温度为1123 K时,NO浓度较高为211 ppm。3)依据Box-Behnken Design（BBD）设计方法,对三个因素和响应值进行多元回归分析和二项式拟合,得到关于分解炉出口NO浓度的二次响应曲面模型方程。通过优化建立了一个新的响应曲面模型,得到低氮燃烧的最佳条件是生料角度为70°,三次风速度为26 m·s^-1,三次风温度为1280 K。模型出口NO浓度为131.9 ppm,模拟实际值为142.4 ppm。优化模型具有良好的拟合度,可用于分解炉出口NO浓度的初步分析和预测,为实际工程提供了借鉴意义。