煤粉工业锅炉系统使用旋流逆喷式燃烧器，燃用煤种仅限于使用神木府谷及鄂尔多斯地区干燥无灰基挥发分高于30%的优质长焰煤作为燃料，制约了其今后的迅速发展。深入研究该类型燃烧器结构对煤粉燃烧过程的影响，从而达到拓宽其煤种使用范围的目的，将对煤粉工业锅炉系统的完善和发展具有重大意义。本文以大同难燃煤为研究对象，所做的工作主要分为以下三个方面：（1）建立了燃烧系统三维温度场的数学模型，采用双方程模型中的可实现性k模型，利用守恒基本定律，建立了由质量守恒方程、动量守恒方程、湍流动能k方程、湍流动能耗散率方程、辅助方程和关系式组成的燃烧器和炉膛内流场的封闭守恒方程组。分别使用双反应竞争模拟、涡破碎模型、有限速率模型模拟煤粉燃烧过程中挥发分析出、挥发分燃烧、固定碳燃烧。使用有限体积法对控制方程组进行离散，压力与速度的耦合采用SIMPLE算法，利用CFD商用软件ICEM和Fluent分别对20t/h锅炉燃烧器与炉膛进行了模型建立和三维温度场计算。（2）通过模拟大同难燃煤和神府地区优质烟煤在14MW旋流逆喷式燃烧器内的燃烧过程，得到如下结论：着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响煤粉燃烧稳定的关键因素；延长高温区域，增加回流区域面积，强化燃烧器燃烧过程组织，可有效提高燃烧器对大同难燃煤的燃烧效果；根据煤质特性，选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用；结合现场运行，最终确定了14MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况，即一次风速为24m/s、二次风速为9m/s和进料量为0.4kg/s的优化运行条件；经运行检验，优化工况后，燃烧器出口和前炉膛温度由原926.5℃和856.7℃，分别升高至1055.6℃和938.8℃，燃烧更加稳定。（3）针对实际运行过程中煤粉燃尽率与锅炉燃烧效率低的问题，进行炉膛三维温度场模拟研究，模拟了不同卫燃带条件下的炉膛温度与煤粉燃尽率，最终确定在炉膛顶部前6m敷设卫燃带。经工业应用验证，系统敷设卫燃带后，运行稳定性与产气量均显著提高，热工测试表明系统平均效率为89.96%，运行效果达到设计要求。