一种煤粉火焰预热燃烧装置，由预热前一次风管、预热燃烧器、煤粉预热室、预热后一次风管、煤粉燃烧器等主要部件构成，其中煤粉预热室为本发明的关键装置。该装置采用明火加热煤粉的方式，实现了煤粉在还原气氛下的高温预热。煤粉预热室采用四角切圆方式布置的高速燃烧器加热，形成旋转流场，快速加热进入煤粉预热室的一次风及其携带的煤粉。煤粉被加热后释放出大量挥发分，由于煤粉预热室大部分空间为还原气氛，使预热析出的含氮挥发分还原为N2，有效降低NOx的排放。煤粉预热室反应后的混合气体，经预热后一次风管进入煤粉燃烧器，在煤粉燃烧器的合理组织下，进入炉膛参与燃烧。该装置具有燃烧稳定性好，NOx排放低等特点。