W火焰锅炉作为一种用于燃烧挥发分低,难着火的煤种的燃烧设备,由于其燃烧行程长,煤粉易于燃尽的优点在我国被广泛应用。但是由于W火焰锅炉燃用煤种通常挥发分低难着火,所以炉内燃烧温度较高,炉膛出口NOx排放量也较高。W火焰锅炉的燃烧布置方式对炉内的流动和燃烧特性起着决定性的作用,直接影响到锅炉的污染物排放情况和煤粉的燃尽率,因此对其炉内流动与燃烧特性影响的研究具有深刻的意义。本文基于某350MW燃用无烟煤的W型火焰锅炉进行了研究,首先通过搭建1:20的锅炉模化比例模型试验台,以玻璃微珠替代煤粉颗粒,借助多普勒激光相位测速仪（PDA）对炉内气固两相流动规律进行测量。获取炉内气固两相流动PDA实验数据,得到颗粒体积流率,和竖直方向速度的变化规律。将PDA实验获取的结果进行对比,验证流动模型的准确性然后对不同工况下的气固两相流动进行数值模拟。为优化Fluent原有的NOx模型,提高数值模拟计算的准确性。基于燃用煤种的反应动力学参数,NOx不同温度下的还原率生成率,进行用户自定义编程（UDF）。将UDF程序模拟计算获取的NOx分布情况,与现场工业试验测得的炉内NOx分布情况进行对比,验证UDF程序的可行性。其次对350MW燃用无烟煤的W火焰锅炉内燃烧过程进行数值模拟研究。通过炉膛测点温度与工业试验数据进行对比,验证数值模拟方法的准确性。提取炉膛截面的速度,温度,氧气浓度,NOx浓度,以及煤粉颗粒的着火温度曲线,分析内外二次风挡板开度与三次风喷口倾角对炉内流动和燃烧过程的影响。并对炉膛出口飞灰可燃物含碳量与炉膛出口NOx含量进行分析,确定最佳的内外二次风挡板开度与三次风喷口倾角。最后为实现对兰炭低挥发分的高效利用,在350MW燃用无烟煤的W型火焰锅炉基础上,对无烟煤和兰炭掺烧进行了数值模拟研究。按照无烟煤与兰炭不同的热值配比与不同的磨煤机配煤方式,进行对比分析,得出热值配比与磨煤机配煤方式对炉内燃烧的影响规律。