煤层气是一种非常规天然气，开发利用煤层气具有安全效益、环境效益及经济效益。煤层气作为燃料的燃烧利用是目前煤层气的主要应用方向，因此要深入探索煤层气燃烧特性，研究运行参数及条件变化对燃烧的影响，开发适用的煤层气燃烧器。
　　 本文采用k-ε湍流双方程模型、非预混燃烧模型和P1辐射传热模型对煤层气扩散燃烧过程进行了数值模拟。通过分析燃烧温度场、速度场及组分浓度场，研究了煤层气扩散燃烧特性及NOx生成特性。主要研究了喷口型式及布置、燃气射流偏转角度、空气与燃气的速度比等因素对煤层气燃烧过程的影响，考察了系统对浓度变化、过量空气系数变化等的适应性，得到优化的结构及参数。另外研究了煤层气燃烧NOx生成机理及影响因素。
　　 模拟结果表明：喷口型式及布置对煤层气扩散燃烧过程有很大影响。燃气喷口与空气喷口均为四喷口轴对称均匀布置时，燃烧效果最好。喷口出口中心能形成稳定的回流区，且回流区尺寸与强度随喷口与燃烧空间中心轴线间距增大而增大，烟气回流加热进口燃气与空气，使煤层气着火燃烧较早，燃烧效率高。燃气射流向空气射流偏转角度增大，有利于中心回流区的形成及煤层气燃烧，偏转角度为45°时，燃烧效果较好。空气喷射速度大于燃气喷射速度时，对燃气会产生卷吸作用，加强了两者的混合，速度比为2时燃烧效果较好。
　　 甲烷浓度变化与过量空气系数在1以上变化时对燃烧效率影响较小，对燃烧空间温度分布有较大影响，对燃烧过程中NOx生成影响很大。在25％-45％甲烷浓度范围内煤层气都能实现高效燃烧。浓度增大时，燃烧高温区域后移，平均温度升高，燃烧速度加快，NO生成量也增大。过量空气系数增大时，燃烧温度峰值提前，但平均燃烧温度明显下降，生成NO量降低。
　　 煤层气燃烧NOx生成与燃烧温度关系最大。产生的NO中热力型NO占据主导地位，瞬时型NO很少，燃烧温度较低时瞬时型所占比例增大。预热助燃空气时烟气出口NO质量分数显著增大，喷口间距与射流角度的变化对NO排放的影响不大。
　　 研究结果为煤层气能源化利用技术奠定理论基础，也为其它低热值气体燃烧利用提供参考。