煤炭在我国的能源战略上举足轻重，在SO2得到有效控制的同时，NOx的污染严重性日渐显现，于是大量控制煤粉氮氧化物排放的方法与技术出现，但燃用无烟煤的W型火焰锅炉的NOx排放量远高于一般燃煤锅炉，由于无烟煤的燃烧特性和W炉的燃烧特点，还未出现有效的控制方法，于是了解无烟煤的燃烧和NOx排放特性，寻找有效的控制W型火焰锅炉燃用无烟煤的高NOx排放量的燃烧技术十分必要。　　本文按照“无烟煤燃烧和NOx生成机理研究-无烟煤-维悬浮燃烧试验-W炉冷态模化试验和数值模拟计算-W炉热态模化试验”的研究思路探究了无烟煤和W炉内的燃烧特性以及W炉燃用无烟煤时NOx的生成与控制方法。　　在热天平试验台上进行无烟煤燃烧动力学特性研究，并建立了综合燃烧评价模型，发现煤粉挥发分析出主要受煤质本身特性的影响，粒径对其影响甚微；无烟煤着火温度高，稳燃和燃尽性能一般，可燃性差；通过综合判别模型认定无烟煤为劣等燃烧效果的煤种。　　在固定床试验台上进行了无烟煤燃烧特性和NOx生成规律研究。无烟煤的燃烧速度很慢，其NO生成率随温度的升高而降低；无烟煤本身的挥发分含量是其煤质特性中影响其NO生成率最关键的因素，其N含量与NO生成率并没有必然的联系，O含量对NO生成率的影响规律与挥发分类似。　　利用固定床试验台对无烟煤燃料N的转化规律和其焦炭对NO的还原规律进行了研究，并对不同的研究方法进行了比对。在本文试验条件下，在1200℃，6％氧浓度和200-250目的煤粉粒径下，无烟煤挥发分N的转化率最低，而对于焦炭N来说，在1200℃，1％氧浓度和粒径为250-300目的条件下时转化率最低，1000℃的制焦温度对于控制NO生成来说是最差的；无烟煤燃料型NO中，焦炭NO占绝大部分；煤粉挥发分N向NO的转化率要高于燃料N，焦炭N最低；在800℃下制得的无烟煤焦炭在1200℃和粒径为200-250目条件下时还原活性最强；燃烧排放气体中的CO/CO2值越大表明焦炭还原效果越差；在条件相同的情况下，烟煤焦炭对NO的还原效果要优于无烟煤焦炭，这是同等工况下无烟煤燃烧NO生成率要高于烟煤的关键原因。　　基于固定床试验结论，建立了简化的燃料N转化模型和焦炭还原NO模型。燃料N转化模型可以准确地定性预测不同燃烧条件下燃料N的转化规律，发现在不同的燃烧条件下，对燃料N转化起主导作用的反应不相同；在焦炭还原NO模型中，发现公式RNO=4.18×10-4exp(-17500/T)A1cPNO更适合用于计算焦炭还原NO量。　　在一维沉降炉试验台上，对无烟煤在实际悬浮燃烧过程中的燃烧特性及NOx排放特性进行试验研究。燃用无烟煤时，最佳的炉内温度在1400℃左右，如采用空气分级燃烧，主燃烧区域过量空气系数应选择0.8-0.9附近，燃尽区域则应选择在1.1附近；采用一维沉降炉燃用无烟煤燃尽率低，可通过增加炉内停留时间来提高燃尽率，因而W炉是燃用无烟煤的最优选炉型。　　根据机理研究和一维燃烧试验，简化燃料N转化过程中的复杂反应，建立了无烟煤一维燃烧燃料N的转化模型，得到的计算结果与实测结果较为吻和。通过该模型的应用发现，无烟煤粉粒径的变化对NO排放量的影响较小，在空气分级燃烧中主燃区过量空气系数控制在0.8-0.9之间较为适宜。　　针对W炉燃烧特性，提出HAP低NOx燃烧技术.利用FLUENT计算软件，对采用该技术的W炉内流场进行模拟计算，并进行热态计算观察其对炉内温度场及NOx排放的效果，同时根据数值模拟计算结果选择性进行了冷态模化试验。试验结果认为HAP低NOx燃烧技术较一般W炉燃烧方法有效优化炉内流场，改善炉内结渣情况，并可较大幅度降低NOx排放量；侧墙风喷口处于较高位置，下倾角度为36°，冷灰斗风喷口处于较低位置，上倾角度为90°时既可得到较长的主气流射流深度和较高的下炉膛充满度，又可以尽可能减少炉内结渣危险性。　　在国内最大的3.5MWe W炉热态模化试验台上，改造后进行热态模化试验，研究各种因素对炉内燃烧和NOx排放的影响，并对不同的W炉空气分级燃烧技术进行对比.不同的W炉空气分级燃烧技术中，带有OFA独立布置的燃烧技术要优于将乏气喷口置于上炉膛侧墙的燃烧技术，除去极限工况的情况下，通过燃烧调整NOx排放量最多可降低33.39％。HAP低NOx燃烧技术是一种适用于W炉燃用无烟煤且可在不降低燃烧效率的情况下有效降低NOx排放量的技术。