现有煤浆燃烧技术普遍存在点火困难、燃尽率低、燃烧组织不合理,不能确保稳定运行等问题。煤炭科学研究总院自主研发的煤粉双锥燃烧器是一种先进的煤炭燃烧利用技术体系。经工程实践验证,双锥逆喷燃烧器具有点火功率小,启停时间短,热效率高,燃烧稳定,宽负荷调节等特性。研究其稳燃机理与煤浆燃烧过程的适应性对开发煤浆双锥逆喷燃烧器具有十分重要的指导意义。在煤粉双锥逆喷燃烧器内搭建气力雾化逆喷装置,本文实现水和煤粉的逆喷燃烧组织,并获得验证数值模拟结果的试验平台。基于对燃烧反应不同的数学模型描述,分别建立了快速反应模型和有限速率模型。通过试验数据对模拟数据进行验证,结果表明有限速率模型既包含快于混合速率的反应(快反应),又包含慢于混合速率的反应(慢反应)。在雷诺时均体系下的流体力学反应流计算中,认为所有的湍流是各向同性的,因此所有快反应的速率都等于湍流混合速率,致使计算结果与实际情况出现偏差。这一结论在有限速率模型的富氧燃烧模拟中得到验证。改进涡耗散数值模型计算的结果在燃烧器的温度、压力、NO_x等方面基本符合实际试验情况,因而数值计算数据具有参考价值。至此,建立了适用于煤浆燃烧过程数值模拟研究平台。以模拟计算为研究方法,从流体动力学和燃烧组织的角度对煤浆在双锥燃烧器内的燃烧过程进行研究,比较了煤粉与煤浆燃烧的区别,验证了双锥燃烧器燃用煤浆的可行性。主要结论为:煤浆在双锥燃烧器内的火炬相比煤粉更坚挺,摇曳较小,NO_x排放降低20%左右。煤浆火焰核心温度降低201℃,并且出现早,衰减速度快。试验和模拟均出现在煤浆燃烧工况下,燃烧器前锥端盖超温、超压现象。造成这一现象的原因包括,水分雾化和水蒸气体积膨胀增加初始速度,煤浆点火过程滞后等。试验过程中通过在燃烧器内布置钝体降低了端盖的温度。针对以上现象,煤浆双锥逆喷燃烧器开发应考虑降低双锥冷却强度,增加轴向距离并加装钝体。基于已获得的试验和计算结果,对煤粉双锥燃烧器进行优化,技术措施包括:燃烧器出口直径由500mm降低至450mm;前锥角度由7°增加至9°,旋流强度增加20%;助燃空气预热温度由20℃增加至150℃。建立计算模型并进行计算,结果显示燃烧器内温度提高120℃,燃烧过程得到有效强化,前锥压力降低。因此,所采用技术手段可有效解决煤浆燃烧组织问题。