火力发电是我国目前是我国发电的主要方式,在我国每年的煤炭消耗量的50%以上用于火力行业。在发电过程中煤粉不充分燃烧不仅会影响燃煤锅炉效率,还会引起环境问题。煤粉催化燃烧技术可以以改善煤粉燃烧的反应动力学特征,提高煤粉燃烧效率和燃尽率。将煤粉催化燃烧技术合理地运用到煤粉锅炉中,具有重要的意义。本文对CeO₂催化碳氧燃烧反应的机理进行了研究,并对双切圆锅炉炉内的催化燃烧进行了数值模拟及分析。（1）本文对烟煤和无烟煤在锅炉炉内的燃烧进行了数值模拟,并分析了炉膛内的颗粒运行轨迹、温度场分布和浓度场分布。结果表明,锅炉炉内锅燃烧区域内存在明显的反向双切圆的速度场和温度场,流场的高速区域和高温区域都在切圆的圆周上;无烟煤的挥发分低和固定碳成分高,在锅炉炉内燃烧时,在双切圆炉膛中心形成了高温区域,使锅炉炉膛的温度分布不均,燃烧效果不如烟煤工况;本文分析二次风对锅炉的影响,结果表明无烟煤工况的合理进口速度为42m/s。（2）基于密度泛函理论对催化剂CeO₂对碳氧燃烧反应机理进行了研究。本文选取了催化剂CeO₂的（1 1 0）表面,计算了氧气和碳团簇在（1 1 0）表面的吸附构型。确定了CeO₂的催化机理:CeO₂先与碳团簇作用使CeO₂表面形成氧空位,氧空位对氧气有很强的吸附能力,使氧气中的一个O原子填补氧空位并将另一个O原子活化形成活性氧化物种,碳团簇和活性氧化物种发生反应,和活性O原子结合,并使其从脱离CeO₂表面脱离,最终完成催化过程,CeO₂（1 1 0）表面恢复初始状态。（3）运用有限速率/涡耗散模型、多表面反应模型建立锅炉催化燃烧的数学模型,并对无烟煤和催化剂煤工况进行了数值模拟。模拟结果表明,催化剂CeO₂在燃烧器区域的作用明显,可以调高炉膛的整体温度,并提高炉膛中部和上部的二氧化碳的浓度,催化剂对CO的作用不明显;在催化剂的作用下,可以促进煤粉的燃烧,提高煤粉的燃烧放热率,提高炉膛温度,加强了水冷壁的换热效率。水冷壁的换热效率提高了2.64%,煤粉燃烧的放热效率提高了1.707%。