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随着科技的快速发展,环境污染与能源危机越来越受到社会各界的重视。乙烯裂解炉作为能源利用大户,其节能减排是目前非常重要的研究课题。因此,研究乙烯裂解炉燃烧及低NOx燃烧技术具有重要意义。本文以某石化厂大型乙烯裂解炉的低NOx燃烧为研究目标,利用CFD技术对新型裂解炉燃烧器排布型式及新型低NOx燃烧器的燃烧特性进行了研究。本文的主要研究工作和成果如下:1.应用FLuent软件对现役乙烯裂解炉进行了数值模拟研究。分析结果表明:（1）现役裂解炉侧壁燃烧器采用多排布置,其进气方式为水平进入,水平流出,造成炉膛上部燃烧火焰叠加,温度较高;（2）温度场的均匀性差,温度场呈“上高下低”分布,炉膛上方高温区域促进了NOx的产生,炉膛出口NOx排放浓度为37.4ppm;（3）现役裂解炉底部和侧壁燃烧器的排布形式和燃烧器结构问题是NOx排放量较多的关键因素。（4）与工业运行数据对比分析,发现炉膛出口烟气温度模拟值为1619.84,工业数据为1604.15-1637.15,相对误差为0.5%;出口O2百分比为2.33%,工业数据为1.22%-2.96%,相对误差为10.3%,,验证了模拟计算方法与结果的准确性。2.针对现役裂解炉存在的问题,提出新型乙烯裂解炉排布型式,其侧壁燃烧器采用单排布置且入口段水平、出口段竖直。并综合燃气分级及多点分散燃烧两种低NOx燃烧技术,设计出新型低NOx燃烧器;提出温度场均匀指数TUI作为衡量燃烧室温度场均匀性标准。对新型裂解炉及新型低NOx燃烧器燃烧特性进行了数值模拟分析,结果表明:（1）新型低NOx底部燃烧器具有燃烧火焰扁平刚直且较长、火焰温度峰值降低以及NOx排放浓度低的特点;（2）新型乙烯裂解炉具有更好的燃烧特性。现役裂解炉、新型裂解炉侧烧非预混式及新型裂解炉侧烧预混式的TUI分别为83.32%、88.7%和90.6%,新型裂解炉侧烧预混相对于现役裂解炉,其温度场均匀指数提升了8.74%;（3）新型裂解炉炉膛出口NOx排放浓度为27.95ppm,相比现役裂解炉降低了25.3%。3.对新型乙烯裂解炉的工艺参数进行了优化研究,重点考察了底部和侧壁燃烧器的供热比例、空气过剩系数和空气预热温度对新型裂解炉燃烧特性和NOx生成规律的影响。结果表明:新型乙烯裂解炉底部和侧壁燃烧器联合供热比例为70:30、空气预热温度为353.15K及空气过剩系数为1.15时为最优结果,优化后的新型裂解炉:温度场均匀指数TUI为90.67%,炉膛出口NOx排放浓度为21.4ppm,相比现役裂解炉NOx排放量降低了42.8%、温度场均匀指数提升了8.82%、节约了2.1%的燃料。