煤粉燃烧的过程中会产生大量烟尘、SO₂、NOx和CO₂等大气污染物,同时还会释放出有害有毒的微量金属元素,如:Hg、Pb、As、Se等,对环境及人体健康危害很大。因此,解决燃煤污染问题已经迫在眉睫。通过燃烧法控制反应条件以及投入添加剂脱除大部分的NOx,并在一定程度上脱除SOx和汞,再进一步配合其他中、低温燃烧污染物控制技术,可以大大降低锅炉进行污染物脱除和控制的成本,获得良好的经济效益。本文首先介绍了国内外燃烧法控制污染物减排的研究现状,阐述了炉内联合脱除NOx、SO₂和汞的意义;借鉴德国斯图加特大学携带流燃烧反应器参数,设计搭建了多反应控制段携带流反应器多功能试验系统。它主要包括反应器炉体、给粉系统、温度控制系统、气体供给系统、取样分析系统、冷却系统和排烟系统。为了了解试验台整体性能,对实验系统进行了调试试验,包括:系统气密性、油冷却系统、给料系统等调试试验,并进行了炉内温度场标定试验、结渣试验以及煤粉燃烧特性试验。针对炉内大给粉量燃烧不稳定引起的爆燃、炉内风粉混合不均匀、煤粉燃尽效果较差等问题,提出了在炉内加入侧二次风的改进措施。利用FLUENT数值模拟软件,对改进后的结构进行了数值模拟,通过对炉内流场速度分布、颗粒轨迹、颗粒浓度,以及炉内各水平截面及中心截面O₂、CO、CO₂摩尔浓度的分析,优化了相关参数,得出侧二次风位置h=37mm,风量配比:Q1=30%、Qh=20%、Qc=50%是本次试验的优化方案中的最好的改造方案。改进后的调试试验结果表明,加入侧二次风措施可有效改善炉内风粉混合问题,优化炉内燃烧。