高效煤粉工业锅炉是传统燃煤工业锅炉的升级换代产品，具有高效节能、污染排放低等优点。燃烧技术是高效煤粉工业锅炉的核心，煤粉燃烧器和炉膛是主要的燃烧设备。本文针对一种高效煤粉工业锅炉的燃烧器和炉膛，采用数值模拟与试验研究相结合的方法，对炉内的燃烧特性进行深入研究。首先，本文对一台带预燃室的新设计燃烧器进行了数值计算，获得了燃烧器内的温度场和回流区分布，结果表明预燃室采用水冷时其中心温度比无水冷时低100℃左右。对该燃烧器进行了热态温度测量，实测结果和计算结果基本相符。同时，由于对回流区挤压程度的不同，导致预燃室有水冷时，燃烧器回流区面积和回流量略大于无水冷时的工况。其次，本文对炉膛进行了数值模拟，研究不同绝热面积、不同锅炉负荷和不同燃尽风率对炉内燃烧特性的影响。不同绝热面积的模拟结果表明：额定负荷下，随着绝热面积的增加，炉内整体温度、绝热部分表面温度、炉膛出口烟气温度、煤粉燃尽率以及炉膛出口NOx排放量都相应升高，综合比较，隔热板占炉膛受热面比例在20%-40%之间比较合理。不同锅炉负荷的模拟结果表明：锅炉负荷降低时，只要有足够的绝热面积，就能将炉膛出口温度、绝热部分表面温度、煤粉燃尽率提升至与额定负荷时相近，甚至更高。不同燃尽风率的模拟结果表明：增加OFA喷口可以有效降低炉内NOx浓度，NOx浓度随着燃尽风率的增加而减小，燃尽风率为30%时，炉膛出口NOx浓度仅为269.8mg/Nm3，脱硝效率为22.28%。最后，对某一4t/h的煤粉工业锅炉样机进行了燃烧测试实验，实验结果表明：实验数据与模拟数据基本吻合，验证了预燃室壁面采用水冷，其中心温度比不设置水冷时低100℃左右，炉膛在敷设隔热板后炉内的温度水平得到了显著的提高，尾部烟气中NOx、SO2及烟尘排放量均大大低于国家I类地区排放标准。