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燃烧器是工业炉等炉窑的关键性设备，高热旋流燃烧器是一种新型、高效的燃气燃烧器，它具有很高的燃烧火焰温度，很短的火焰长度，很均匀的炉内温度，很稳定的点火源，尾气中很低的NOx浓度。当前，一次能源结构的变化、“煤改气”政策的扩大和环境污染的严重都促使着新的优质、高效、清洁能源的开发和利用，由此，开发高效节能低污染燃气燃烧器有非常重要的意义。旋流燃烧能够有效强化高温燃烧产物和未燃烧燃料在回流区的混合过程，并形成稳定的点火源，从而使火焰稳定，其燃烧火焰温度可高达1200-1800℃。旋流燃烧也是降低NOx排放的有效手段之一,能满足一些工件特殊加热工艺的需要。它具有燃烧室结构紧凑，可以控制火焰的形状，改变火焰的扩张角和射程。燃烧火焰稳定性好，节能、高效、低污染，燃烧器负荷调节比大，火焰动量可调节等明显优势，可以广泛地应用于现代工业轧钢、轧制炉，锻造炉，热处理加热工艺炉和窑业加热炉等加热设备和加工工艺中。本文首先分析旋流燃烧技术发展状况，阐述了旋流燃烧的基本理论及应用前景，其次结合相关知识设计了一个实验用工业燃气燃烧器。最后对加工试制的高热旋流盘焰燃烧器样机进行了5种不同工况下的热态燃烧实验，主要研究不同热负荷和过剩空气系数α对燃烧特性、回流区、温度均匀性以及NOx浓度的影响。其结果表明：1)该高热旋流燃烧器在不同热负荷的各工况下均能稳定地燃烧，燃烧器负荷调节比较大；2)随着热负荷的增加，相对应的燃烧火焰测点温度都上升；在热负荷一定时，过剩空气系数偏大，燃烧火焰体积小，火焰短，相反过剩空气系数小，火焰体积大，燃烧空间更大、更长，故可以调整控制热负荷和过剩空气系数来控制火焰温度和火焰长度，满足不同工艺的需要；3)在热负荷一定时，烟气中的NO和NOx的浓度都是过剩空气系数α偏大的工况下就小，偏小的工况下就大，与总体上燃烧火焰温度的变化曲线相似；烟气中的O2的浓度变化则是过剩空气系数α偏大的工况下大，偏小的工况下小。在实验的基础上，利用数值模拟软件FLUENT，采用雷诺平均法中的标准k-双方程模型结合简化的PDF燃烧模型对选定的工况下的非预混燃烧进行了数值模拟。通过模拟计算流场、温度场和NOx浓度场，并与热态实验做比较，发现实验结果和模拟结果的大体趋势是一致的，说明数值模拟在对旋流燃烧具有一定的指导作用，这对后面继续研究旋流燃烧有很重要的意义。