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水泥工业是我国高污染、高能耗的行业，品质优劣的煤种混合搭配燃烧对节约能源、降低水泥生产能耗和生产成本、环境保护等有重要的作用。但是大多水泥企业燃用混煤后，原有燃烧器的热工参数、二次风温、风量的大小等往往不能很好的匹配煤粉燃烧,出现煤粉难着火，火焰不稳定，燃烧效率低下，能耗高、污染重等问题。因此了解和研究水泥回转窑窑内流场分布及混煤的燃烧性能，以及对燃烧器操作参数及结构参数的优化很有必要。本文以中材湘潭水泥有限责任公司水泥回转窑为研究对象，通过现场热工测试、CFD数值模拟仿真及热重（TG）-差热（DSC）联合实验方法，开展了以下研究工作：（1）以中材湘潭水泥有限责任公司一尺寸为Φ4.8m×70m水泥回转窑为对象，根据现场测绘及热工测试结果确定初始计算条件，利用FLUENT软件，建立湍流输运方程、煤碳燃烧、污染物生成等数学模型，对回转窑窑头湍流冷射流运动规律进行了仿真研究，分析了中心风的开关对回流区大小、形状的影响，为后期的混煤燃烧研究提供理论依据。（2）在冷态模型的基础上，分析研究了四通道煤粉燃烧器的内外风量比、空气过量系数、二次风温度等操作参数对回转窑内煤粉燃烧及NO_x生成影响；优化了部分操作参数，最终得到在燃煤配比为1:1（烟煤：无烟煤），过量空气系数为1.10，煤粉粒径为88μm的工况下，对该规格的回转窑及其使用的四通道煤粉燃烧器而言，最佳的内外风量比为0.8，二次风温为1255K，此时煤粉充分燃烧，窑内熟料烧成区间长度为12m，火焰温度达到2200K，能很好满足水泥熟料的煅烧要求。回转窑内NO_x质量浓度为390.91mg/Nm~3小于400mg/Nm~3，达到国家NO_x排放标准。（3）采用热重（TG）-差热（DSC）联合实验方法对不同配比的混煤的着火和燃尽等特性进行热分析。利用热重分析仪在稳定升温速率后，测量煤样重量随着温度升高而减少的量，得到该煤样的热重曲线和DSC曲线，从图上计算出煤样开始放热温度Tstart、放热结束温度Tend、煤样燃烧持续时间t、总放热量q、失重速率dTg/dt等基本参数，得到水泥工业适用的多种混煤配比的燃烧性能指标：燃烧烈度I、平均放热强度Z、燃烧特性指数S，通过这几个指标对水泥燃煤的燃烧性能进行综合评价，为水泥厂选择合适的煤种及混煤比例、分解炉的选型、耐火材料的选择和水泥回转窑的热工调试提供了指导意义。