回转窑是新型干法水泥生产技术的关键设备之一，窑内煤粉的高效稳定燃烧对提高熟料的产量与质量、实现节能降耗目标起着非常重要的作用。近年来，为了节省成本，很多企业开始利用混煤作燃料来生产水泥。然而，回转窑燃用混煤后，原有的热工参数、混煤配比、粒径等不能很好匹配其燃烧特性，存在燃烧效率低、稳燃性差等问题。因此，研究分析回转窑内混煤燃烧特性，并对系统的热工参数和混煤配比、粒径等进行优化，显得十分重要。本文以中材湘潭水泥有限责任公司一尺寸为Φ4.8m×70m的水泥回转窑及其专用的国产TJB-KP-14型旋流式四通道煤粉燃烧器为研究对象，通过现场测试与数值模拟相结合的方法，对窑内混煤的燃烧情况进行了研究，主要研究工作如下：(1)利用GAMBIT软件建立燃烧器-回转窑系统的物理模型，并在FLUENT里确定相应的数学模型，如基本守恒方程、湍流流动模型、煤粉燃烧模型和辐射模型等。通过对回转窑的实际工况进行模拟研究，并与现场测试数据进行对比分析，验证了本文数值计算模型的可行性。(2)对回转窑内速度场进行了冷态模拟研究，分析了中心风速、旋流叶片角度、旋流风速和轴流风速对回流区性能的影响，得到了产生合理回流区的最佳参数：中心风速为40m/s，旋流叶片角度为25，旋流风速为80m/s，轴流风速为100m/s，此时窑内产生了中心回流区和若干外回流区，煤粉在回流区有效聚集，为稳定燃烧奠定良好的基础。然后，探讨了燃烧器煤风通道内安装缩放环对窑内回流区的影响，研究发现，煤粉通过缩放环时会被分成浓淡两股射流，入窑后窑内形成了合理的中心回流区和外回流区，煤粉燃烧稳定性显著提高。最后，通过改变氧浓度来研究窑内混煤的稳燃问题，得到在一定的范围内，氧浓度越高，混煤燃烧稳定性越好。(3)在热态模型的基础上，研究了二次风温、混煤配比、粒径和旋流叶片角度对窑内煤粉燃烧的影响，并优化了这些参数，得到在过量空气系数为1.10、内外风量比为4:5等工况下，最佳的二次风温为1300K，混煤配比为2:3，混煤平均粒径为60μm，旋流叶片角度为25，此时烧成带长约12m，高温区温度约为2000K，煤粉能高效稳定燃烧，符合水泥生产的要求。最后，以优化后的各参数作边界条件计算得到窑内煤粉燃烧的各流场分布图，分析仿真结果并结合工业试验，得到最终的优化方案。本文的研究结果能为水泥企业针对回转窑选择合适混煤配比、粒径及相关热工参数时提供重要参考。