高速煤粉燃烧器火焰喷射速度高达60～200m/s，炉膛内火焰较长，对流换热比例提高，使得炉膛内温度分布均匀，没有传统低速煤粉燃烧器火焰短，炉膛内局部过热和结焦等缺点。笔者以14MW高速煤粉燃烧器为研究对象，采用数值模拟的方法，研究旋流强度、二次风温度等关键参数对燃烧器内煤粉燃烧的影响，针对燃烧器内煤粉燃烧特点进行结构优化设计。对旋流强度研究结果表明，当旋流强度S=2.2、2.8、3.2及3.7时，燃烧器内回流区形状变化不大，从一次风喷口开始到旋流叶片位置结束，回流区环绕一次风管；最大回流量在一次风喷口附近，距离一次风喷口越远，回流量越小；旋流强度对一次风喷口附近最大回流量影响不大，喷口附近最大回流量均在0.45kg/s左右，当距喷口超过一定距离（L/H<0.35）时，旋流强度对回流量的影响开始变得明显，表现为旋流强度越大，回流区末端回流量越大，回流区末端回流量最大为0.30kg/s，最小为0.17kg/s。研究燃烧器喷口处燃烧状态表明，喷口处火焰旋流强度为0.10～0.28，与入口旋流强度正相关，火焰喷射速度150m/s，为中等旋流强度的高速旋流火焰；喷口中心区可燃性组分富集，缺氧，燃料和氧气分层分布。当旋流强度提高，喷口中心区可燃性组分浓度降低，CO浓度从11%降低到10%，H₂浓度从1.65%降低到1.40%，焦炭浓度从0.14%降低到0.11%，喷口边缘O₂浓度从13%降低到10%。旋流强度S=3.2和S=3.7时可燃组分和氧气浓度分布变化较小，说明旋流强度提高对燃烧的影响减弱。考察0、100和200 ℃下二次风温度对燃烧的影响，结果表明，当二次风温度提高，煤粉在燃烧器内的反应时间有所降低，从0.15s降低到0.11s，但燃烧器内的煤粉碳转化率提高20%，达到65%。对燃烧器结构进行优化，加入中心风，对比中心风直流和旋流与不加中心风3种状态，结果表明，加入旋流中心风和直流中心风后喷口中心区半径r≤75 mm范围内可燃组分浓度降低，采用直流时由于气流刚性较强，喷口中心区氧气浓度升高，采用旋流中心风对中心区氧浓度影响弱，对可燃组分浓度降低效果优于直流中心风。