煤矸石是在煤炭开采过程中产生的废弃物,侵占了大量土地资源,已经成为我国排放量最大的固体废弃物之一;因此,合理处理煤矸石,变废为宝则成为节能减排的一项迫切任务。但是,煤矸石具有高灰分、低挥发分和难着火等特点,采用常规处理方式达不到预期效果。循环流化床在处理劣质燃料方面具有燃烧效率高、污染控制好、负荷调节范围大等优点;当燃料热值和特性变化较大时,其燃烧稳定性仍会受到影响。为克服循环流化床在处理煤矸石时存在的问题,可通过向炉内引入一股气体燃料,达到加强炉内气固混合,改善流场和稳定燃烧的目的。然而,目前对流化床内气固混合燃烧特性的研究不够深入,严重地阻碍了循环流化床复合燃烧技术的发展。本文首先进行了冷态射流特性试验,分析了射流量和射流高度位置对炉内气流速度和截面平均固体颗粒浓度的影响;并在冷态试验的基础上,进行了煤矸石/煤层气循环流化床炉内混合燃烧试验,通过调整混烧比(R)、过剩空气系数和二次风率等燃烧参数,测定了炉内温度场、燃烧效率和氮氧化物NOX排放的变化。试验结果表明:随射流比例λ的增大,密相区气流速度而降低,但气流整体速度得到提升;由于射流会在喷口附近形成动力阻塞区域,因此射流对CFB内气流速度分布和固体颗粒浓度的影响主要作用在射流喷口以下区域;浓相区固体颗粒浓度随着射流量的增加而提高,射流喷射高度的增加则会提升浓相区的高度。密相区温度随R的增加而下降,稀相区温度则有所提升,炉内温差减小,温度分布更加均匀;燃烧效率则随R增大而增大,但其增大趋势会随R的增大而逐渐平缓。随着过剩空气系数α的增加,密、稀相区整体温度水平下降,燃烧效率增大;但当α达到约1.35~1.40之间时,燃烧效率增加梯度趋于0,此时对应的燃烧效率最高。随二次风率r增大,密相区温度增大,燃烧效率先增大后减小。由于煤层气对NOX的还原作用,NO的排放浓度随混烧比R的增加而减小。NO的排放浓度随着过剩空气系数的增加而增大,随着二次风率的增加而减少。在试验范围内,NO排放变化幅度不大,以每一工况最小值为基准,约在25~40 mg·Nm-3之间。根据正在运行的实际锅炉经验,循环流化床NO排放水平应在70~200 mg·Nm-3 ,而本次试验多数工况NOX排放水平也在此范围内,表明本试验的污染物控制是成功的。论文对煤矸石与煤层气在循环流化床中混烧的进一步研究打下了基础,为该项处理技术的开发提供了必要参考,对大规模的工业应用具有重要参考价值。