加快推进燃煤工业锅炉环保改造，有效降低煤粉工业锅炉大气污染物排放量，特别是降低NOx排放迫在眉睫。空气分级燃烧技术是一种减排效果显著，改造成本较低的低氮燃烧技术，已在电站锅炉得到成功应用。为考察空气分级燃烧技术在煤粉工业锅炉上应用效果，以煤科院某58 MW煤粉工业锅炉空气分级改造项目为研究对象，通过在侧墙上布置6个火上风喷口，实现空气分级燃烧。通过工程试验，采用特制水冷取样枪以及耐高温烟气分析仪，测量了该锅炉原工况（不采用火上风）与分级燃烧（采用火上风）工况下，炉内3个不同截面（每个截面10个取样点）以及双锥燃烧器内6个测点处烟气温度及烟气组分。结果表明，分级燃烧工况下，双锥燃烧器内在x=0.3 m测点后形成了高温、强还原性气氛，有效抑制了燃烧初始阶段NO_x的生成。这是因为分级工况下双锥燃烧器内氧气被迅速消耗，焦炭燃烧反应速率显著下降，焦炭气化反应明显增强，故形成了较强的还原性，有效遏制了NO_x的生成。炉内不同截面烟气温度及组成变化规律表明，原工况烟气温度分布整体呈现燃烧器射流中心高、外侧低的趋势，氧含量分布与温度分布趋势相反，而分级工况受双锥燃烧强还原性高速火焰以及火上风喷射的影响，截面温度波动较大，中间截面呈现燃烧器射流中心偏低的现象。分级工况在炉内形成明显的还原区，且表现为燃烧器射流中心CO浓度高、外侧低的现象，有效降低了炉内NO_x生成。58 MW煤粉工业锅炉火上风空气分级低氮改造，在双锥燃烧器及炉内创造了合理的贫氧还原区，具有良好的低氮效果。