水泥工业污染物排放严重的威胁着人类的身体健康,对环境也造成了严重的污染。而同时作为我国主导能源的煤炭分布很不均衡,在储量上“北多南少”,在品质上又呈“北优南劣”的格局。在这个严峻的国情和环境背景下,水泥行业的问题是如何有效利用劣质煤煅烧水泥,如何降低水泥行业中的有害气体的排放,开发有效的煤粉燃烧器上成为了解决上述问题的重要途径之一。回转窑—燃烧器系统中煤粉燃烧器虽然很小,可它对烧成系统的产量、质量、煤耗、火砖寿命、工艺事故、有害气体的排放和运转率等主要技术经济指标的影响却举足轻重。因此,国内外水泥行业的研究员都在致力于寻找一种可以高效燃烧、节能减排的燃烧器。本课题组利用计算机模拟仿真技术(CFD),首次在热态模拟中考虑了窑筒体的散热,得到了比较理想的温度场分布情况,同时改变操作特征,设计不同的模拟方案,探讨了燃烧器的结构与性能的关系,并得到了许多具有参考性和指导性的经验。具体研究内容包括以下几个方面：(1)改变操作条件,表明：旋风道速度的增大,有利于回流区的增大,促进燃烧,但不宜过大,否则易冲刷窑皮；随着直流风速度的增大,煤粉混合速率加快,火焰集中而有力。(2)改变燃烧器的结构,表明：在风速不变的情况下,无论是减少直风道的孔径还是孔的个数,都是将一次风量增大,冲量减少,造成的结果是,火焰变的长而无力,燃烧时间加长,在10m处,其煤粉的剩余量明显增加,不利燃烧。(3)以热重法对不同品位燃料的静态燃烧特性进行了机理研究。在热重试验条件下,从燃烧特性指数来看,烟煤表现出良好的着火、稳燃和燃烬性能,是一种高品位燃料；无烟煤的品位相对较低,其着火和稳燃性能比较差,初期燃烬率较大,而后期燃烬率小,不易燃烧完全。(4)研究了该燃烧100%燃烧无烟煤的情况,较之烟煤,同样的操作条件下,燃烧无烟煤其高温区峰值增大100℃,黑火头变长,着火点延迟,但分析煤粉剩余状况,表明该燃烧器燃烧无烟煤仍然有很好的燃烬率,其有害气体出口排放也远低于平均排放,说明了该燃烧器的适应性。(5)研究了NOx的形成机理,模拟结果与理论吻合,热力型NO的形成与温度关系最大,随着温度的增大,NO的生成量呈指数增加,通过对NO平均出口量的分析,证明了该燃烧器不可比拟的优势,其出口NO量不到400ppm,达到了减排的目的。