现今中国经济发展与能源高效清洁利用的矛盾日渐加剧，高能耗、高污染的传统水泥工业生产技术逐渐被淘汰，以分解炉为核心设备的新型干法水泥生产技术取而代之。作为一次性能源的煤炭储量的减少使得混煤掺烧成为大势所趋。相对优质煤，混煤燃烧会呈现更多的问题，其焦炭燃尽率、以氮氧化物(NOx)为主的污染物排放、结渣状况等情况更为复杂，故对其所使用炉型进行操作参数和结构优化尤为重要。三喷腾分解炉(Trinal-sprayed Calciner,简称TTF分解炉)的优越性使其成为目前生产中应用较多的新型分解炉。本文以某公司5000t/d的TTF分解炉为研究对象，对分解炉混煤高效低NOx燃烧进行结构优化的模拟研究，研究的主要内容及结论如下：(1)建立分解炉内合理的气固两相流模型、煤粉燃烧模型及NOx生成模型并确定相应的数值模拟边界条件。应用所选模型对分解炉基础工况进行数值模拟，之后进行实验验证。结果表明数值模拟方法具有可信性。(2)确定其他结构参数，通过改变分解炉下部生料喂料角度和生料分配比例来优化炉内的气固两相流场。分析生料运动轨迹、分解炉的压力损失和生料停留时间知，最佳生料喂料角度范围为26°~35°，A喂料口最佳生料配比范围为15%~17.5%。(3)确定其他结构尺寸，对分解炉缩口直径进行优化得缩口直径为2.8m最佳。在最优缩口直径的基础上对分解炉喷煤管的喂煤角度进行优化，得喂煤角度为65°最佳。在最优缩口直径、最优喂煤角度的基础上进行煤粉的分级燃烧，即在分解炉锥体位置增设还原喷煤管，分别对还原喷煤管的方位、喂煤角度、安装高度进行优化设计，分析模拟结果得还原喷煤管与还原三次风平行、向上15°喂煤、安装高度为2.5m时最佳。上述最优结构下的温度场分布适合生料分解，组分浓度场分布合理，焦炭燃烧速率及焦炭燃尽率均为最佳。(4)分析结构改变对分解炉生成NOx的影响，分解炉缩口直径和喷煤管喂煤角度的增加均使得出口处NOx浓度先增后减。在最优缩口直径和喂煤角度的基础上增加还原喷煤管，NOx浓度随着还原喷嘴安装高度的增高而增加。本文的数值模拟研究结果为分解炉燃用混煤的结构优化提供了重要的理论依据。