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我国是世界上难燃煤(无烟煤和贫煤)储量丰富的国家之一,W火焰锅炉作为燃用难燃煤的主力炉型已得到广泛发展。哈尔滨工业大学研发的多次引射分级燃烧技术由于其在炉膛稳燃、降低NOx和飞灰可燃物等方面表现出较强优势,已逐步得到推广应用。为了更好的设计和优化W火焰锅炉燃烧技术及运行参数,降低NOx和飞灰可燃物,本文以某电厂二期300MW亚临界W火焰锅炉为研究对象,该锅炉目前存在NOx排放高(896~1226mg/m3(6%O2))和飞灰可燃物含量高(>8%)的问题,需进行低氮燃烧技术改造。本文借助数值模拟的方法首先研究了不同燃烧技术下炉内燃烧及NOx生成特性,分析了存在问题的原因;其次对该锅炉应用多次引射分级燃烧技术时进行了参数优化研究。将英巴燃烧技术下数值模拟结果与工业试验结果进行对比分析,结果表明模拟值与试验值误差较小,验证了数值模拟模型及网格划分的合理性。不同燃烧技术下研究结果表明:英巴燃烧技术下炉内流场及温度场都略有偏斜,颗粒对前墙侧有冲刷,炉膛出口飞灰可燃物含量和NOx排放量较高,分别为959.80mg/m3(6%O2)和9.47%。某公司燃烧技术下炉膛形成对称流场和温度场,但是拱上气流下射深度较浅,炉膛出口飞灰可燃物含量和NOx排放量相对较高,分别为793.30mg/m3(6%O2)和6.69%。多次引射分级燃烧技术下不同三次风下倾角度研究结果表明:除了三次风倾角为15°外,其余工况在下炉膛形成对称的流场和温度场。随着三次风倾角从15°增大到40°,气流下冲深度越大,浓煤粉气流着火越早,炉膛出口NOx排放先增加后减少,最后有所回升。三次风倾角从15°增加到35°时,炉膛出口飞灰可燃物含量从6.02%下降到4.19%,三次风倾角继续增大到40°时,为4.23%。当三次风倾角为35°时,炉膛出口NOx排放量和飞灰可燃物含量最低;在三次风倾角为35°的基础上,不同二、三次风率研究结果表明:各工况下均在下炉膛形成对称的流场及温度场,炉膛出口飞灰可燃物含量均维持在一个较低的水平,均值4.289%。随着二次风率从30.54%增加到42.54%时,拱上气流下冲深度减小,浓煤粉气流着火距离减小,炉膛出口NOx排放量先减小后增大。当二次风率为36.54%时,炉膛出口NOx排放量较低、飞灰可燃物含量最低,分别为675.92mg/m3(6%O2)和4.19%。综合考虑,在多次引射分级燃烧技术下,推荐三次风下倾角度为35°,二次风率为36.54%,相应的三次风率为21.99%,此时,与原锅炉相比炉膛出口NOx排放量和飞灰可燃物含量分别降低了29.58%和55.76%。