本文是基于江苏某化工企业18MW导热油锅炉低氮改造项目,设计导热油锅炉适用的燃烧器,使锅炉排放达到当地环保局所出台的污染物排放标准。由于化工生产产出含有75%氢气的混合气体可以利用,所以参考国内外低氮燃烧器的结构,设计一种满足其功率需要的天然气与氢气混燃的双旋流燃烧器。基于此燃烧器,以降低出口氮氧化物浓度为目标,利用FLUENT软件针对燃烧器的结构进行优化设计。并对燃气的分配方式和各负荷工况数值模拟分析,以指导燃烧器的设计与运行。首先对原型燃烧器进行抽象建模和非结构网格划分。为获取较为精确的计算结果,查阅前人的工作选取合适的数学模型。并基于此对网格进行无关性检验。为降低氮氧化物的排放,对原型燃烧器的内外旋流角度匹配、氢气侧喷口大小与加长管、同进风道内外两侧流量分配三大结构方面进行优化研究。前人的工作采用不同的进气通道通入不通气量空气来分配空气进行研究,本文采用唯一空气进口,利用不同的有效流通面积来分配气流,更符合实际。结果表明内外双旋流板角度偏离45度时较好,在内旋30度外旋50度时,相对原型燃烧器氮氧化物出口浓度降低17.46%。基于上述改造研究发现氢气侧加长管对氮氧化物无明显影响,氢气喷孔个数为12时其氮氧化物浓度相对于原型燃烧器降低26.6%。对于内外旋流板布风情况,采用有效面积分配内外旋流量时,发现对于内外旋流面积比等于内外燃料所需空气比时,燃烧减排效果最好。基于得到的优化结构对不同的过量空气系数、中心风比例、各负荷排放情况进行数值模拟探究。其结果表明空气过量系数为1.2,中心风比例为10%时排放较低,且对于各负荷节点,锅炉氮氧化物排放均能满足当地环保要求。