近年来，随着我国环境问题的日益严峻，低氮燃烧器和分级燃烧技术得到了广泛的应用。然而实践中发现，燃尽风的加入使燃烧器二次风量减小，进而导致燃烧器出现着火稳定性减弱，易结渣的问题。因而有必要开发新型低氮燃烧器，以适应带有燃尽风的燃煤锅炉的需要。本文对中心给粉旋流燃烧器出口空气动力场特性进行单相冷态试验研究，通过对结构参数（一次风扩口长度及位置，内二次风扩口长度，外二次风扩口长度）和运行参数（燃尽风率、内外二次风风量配比）对中心给粉旋流燃烧器空气动力场流动特性影响的研究，确定了适合该厂炉内煤粉燃烧的最优结构，并在该厂进行的低氮燃烧系统改造工程中得到了应用。本文利用三维激光相位多普勒测速仪（PDA）研究了不同燃尽风率和内、外二次风风量比例下中心给粉旋流燃烧器的气、固两相流动特性以及颗粒体积流量和颗粒粒径分布。实验结果表明燃尽风率、内外二次风配比对燃烧器出口轴向速度和径向速度的峰值影响比较明显，对切向速度的峰值影响较小，在中心给粉燃烧器轴向中心线附近颗粒体积流量、粒径均较大，而近壁面区域颗粒体积流量较小，且受燃尽风率的影响较小，受内外二次风配比影响较大。本文通过对采用中心给粉旋流煤粉燃烧器的1台600MW机组锅炉上的冷、热态试验，得出以下结论：锅炉进行低氮改造后，燃烧器出口回流区稳定，锅炉在600MW、450MW及300MW负荷下稳定运行，锅炉改造后NO_x排放浓度明显降低，在600MW、450MW及300MW分别可以降低到235mg/m³（O₂=6%）、220mg/m³（O₂=6%）、244mg/m³（O₂=6%），降幅明显。