水泥行业氮氧化物排放的增长不仅对大气环境产生持续的严重污染同时也抑制了水泥行业自身的可持续发展。水泥窑生产过程中产生的氮氧化物主要是分解炉内煤粉燃烧过程中形成的燃料型NO_x和回转窑内氮气与氧气反应生成大量的热力型NO_x。本文针对分解炉这一现代水泥生产工艺主要设备内煤粉燃烧与生料分解同时进行的特点,研究在低温无焰燃烧和高二氧化碳浓度条件下煤粉挥发分氮的析出与氧化、焦炭氮的氧化过程,结合生料组分、各组分矿物结构和表面特征分析,研究分解炉内生料分解这一特殊过程下来煤粉燃烧生成的NO_x的转化过程。首先介绍了基于分解炉内物料呈悬浮状态进行化学反应的特点,搭建了模拟水泥分解炉内物料气固运行状态的悬浮台架。对台架的一系列的性能进行了测试。分解炉内煤燃烧的同时,存在大量的水泥生料分解释放出较高浓度的CO₂的过程。分别选用了不同的烟煤和无烟煤对比,考察了分解炉内高CO₂浓度条件下温度、投放生料、矿物质及气氛的变化对煤粉燃烧过程中NO_x的释放特性影响。同时研究了CO₂气体浓度的变化与分解炉内的温度及生料分解耦合的情况下对分解炉内燃料N生成的影响。同时,针对分解炉内煤粉燃烧产生的基本为燃料NO_x的特点,基于高温悬浮实验台架,模拟分解炉内的工况条件,研究了分解炉工况条件下焦炭N的生成过程。结合煤焦的燃烧过程中焦炭N的释放特性,从动力学的角度揭示了煤粉燃烧过程中焦炭N的释放机理,模型及过程。同时求取了焦炭N生成的相关动力学参数,为数值模拟提供动力学数据。研究分解炉条件下不同煤种煤焦燃烧过程中NO的生成的动力学参数及其模型,对分解炉内低NO_x设计及优化运行具有重要的作用。最后,对全文进行了总结,并对分解炉内NO_x的生成机理的进一步研究工作提出了展望。