燃煤锅炉使用空气分级燃烧技术降低NOx排放的同时,易引发炉膛内水冷壁的硫化物型高温腐蚀问题。虽然对于燃煤过程中含硫组分的演化机理研究已经十分详尽,但研究发现硫氮组分交互作用对煤粉燃烧过程含硫组分的演化具有较大的影响。因此,探索煤粉燃烧过程中硫氮组分交互作用机理对完善含硫组分的演化机理进而防治高温腐蚀具有重要的补充意义。本文以18 kW直流煤粉燃烧炉为研究对象,利用Ansys Fluent软件对其进行数值模拟计算。在完成三维模型的建立后,逐步完成煤粉燃烧模型、硫、氮组分热解模型、硫、氮组分均相反应模型及基元反应机理模型等反应模型的建立。其中涉及的非均相反应和含硫组分的热解模型通过编写UDF程序的方式耦合嵌入Ansys Fluent当中。在将模拟值和实验值进行对比验证了数值模拟平台的可靠性后,分别对考虑和不考虑硫氮交互反应的工况进行数值模拟计算。通过对两种工况下各气体组分以及基元组分的浓度分布和演化趋势进行研究和分析,得出含硫、含氮组分在煤粉燃烧过程中对彼此的影响作用,进而概括总结煤粉燃烧过程中硫氮组分交互作用机理。主要结论如下:（1）利用UDF编写焦炭的氧化、气化反应从而构建的数值模拟平台在数值模拟过程表现出很好的可靠性。CO、CO2、O2和H2等主要气体组分浓度的模拟值在多数测点和实验值基本吻合。CO、CO2和H2等气体组分在炉膛出口处的浓度模拟值和实验值的误差分别为3.3%、4.8%和8.1%。（2）在煤粉燃烧模型的基础上,只添加硫、氮组分各自的热解模型、均相反应模型但是不加入硫氮交互作用基元反应的情况下,硫演化模型对含硫组分的生成浓度预测的可靠性较低。与实验值相比,SO2、H2S、COS、CS2各自的平均误差分别为22.46%、29.22%、19.76%和37.48%,误差均较大。此数值模拟计算模型不能用于预测煤粉燃烧过程中含硫组分的演化和浓度生成。（3）在煤粉燃烧模型的基础上,添加硫、氮组分各自的热解模型、均相反应模型同时加入硫氮交互作用基元反应的情况下,硫演化模型表现出很好的可靠性。SO2和H2S气体组分浓度模拟值和实验值在整个炉膛高度上的误差均低于10%。COS和CS2气体组分浓度模拟值则在多数实验测点位置和实验值较为接近。SO2、H2S、COS、CS2等含硫气体的浓度模拟值和实验值的平均误差分别为3.81%、4.35%、11.75%和20.27%,远低于不考虑硫氮交互反应的情况。新建立的数值计算模型可以用于预测煤粉燃烧过程中含硫组分的演化和浓度生成。（4）在数值模拟计算过程中观察到SH、SN、SO等基元组分。煤粉燃烧过程中硫氮组分交互作用通过以下途径影响含硫组分的浓度生成:在主燃区内,硫氮交互作用通过反应SO2+H→SO+OH和反应SO+NH→NO+SH影响SO2的浓度生成和演化趋势,即NO的生成会消耗含硫基元,促进SO2气体转化为含硫基元组分;在还原区内,H2S通过反应H2S+H→SH+H2和H2S+OH→SH+H2O生成SH基元组分,SH通过反应SH+NO→NH+SO和SH+NO→SN+OH还原分解NO气体,此时硫氮交互作用表现为促进H2S气体向含硫基元转化和含硫基元组分对NO的还原分解。