NOx是一种危害人体健康和大气环境的有毒污染物。电站锅炉的NOx排放量占各种燃烧装置NOx排放量总和的50％以上,而且80%左右是由煤粉锅炉排放的。根据我国火电厂未来增容的预测和燃煤增量的预计,“十二五”期间火电厂NOx排放量将由2010年的1050万吨增加到1200万吨左右,这将给我国大气环境带来巨大的危害。为了减轻环境压力,我国对燃煤电站锅炉NOx的允许排放量制定了严格的排放限制,但是,目前我国绝大多数电站锅炉的NOx排放量远远超过国家规定的排放限制,因此,开发低NOx燃烧技术降低火电厂NOx的排放是当前电力行业的重要课题。　　中心给粉旋流煤粉燃烧器是一种新型的高效、低NOx排放的燃烧技术,本文采用实验室单相试验、两相试验、热态试验和数值模拟的方法对中心给粉旋流燃烧器的冷态流场、煤粉火焰形态特征、煤粉燃烧特性以及NOx排放特性进行了较为深入的研究。　　在单相实验中,采用IFA300恒温式热线风速仪对中心给粉旋流燃烧器出口区域冷态流场进行了测量,研究了燃烧器在不同运行参数和结构下的单相冷态射流流动特性及湍流特性。在气固两相试验中,利用三维相位多普勒测速仪(PDA)对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流场进行了测量,研究了燃烧器在不同一次风风率、内二次风风率、内二次风叶片角度、外二次风叶片角度下的气固两相冷态射流流场中的平均速度、颗粒的体积流量和颗粒粒径分布特性。通过对燃烧器单相流场和气固两相流场的研究,得到了较佳的一次风风率、内二次风风率、内二次风叶片角度和外二次风叶片角度,对热态实验用的中心给粉旋流燃烧器的结构和运行参数进行了优化。　　中心给粉旋流燃烧器在电厂的热态实验过程中受到电站锅炉运行的限制,可变的参数很少,参数的变化范围也很窄,很多有价值的热态试验都无法进行,并且测点布置也受到现场环境条件的极大限制,只能通过燃烧器看火孔或者侧墙看火孔对燃烧器某一点的轴向方向或者径向方向的燃烧情况进行测量,不能全面细致的测量煤粉火焰的内部的燃烧情况,因此,为了对中心给粉旋流燃烧器在不同热态试验条件下的燃烧情况和NOx排放特性进行全面而细致的研究,本文建立了中式规模的中心给粉旋流燃烧器热态试验台,并在试验台上研究了煤粉浓缩率、供风温度、过量空气系数以及轴向空气分级燃烧对中心给粉旋流燃烧器煤粉气流的着火、煤粉火焰形态特征、火焰温度、烟气成分、颗粒燃尽以及NOx排放特性的影响规律。在试验中,为了对中心给粉旋流燃烧器火焰区域的燃烧情况进行详细而全面的测量,在燃烧器喷口附近的火焰区域布置了测点网格,并且对燃烧器中心线区域的测点网格进行了加密。为了对中心给粉旋流燃烧器的炉膛内部整体燃烧情况进行全面研究,沿炉膛中心线还布置测点。　　热态试验结果表明,提高中心给粉旋流燃烧器煤粉浓缩率对于降低NOx的生成有明显的作用,随着煤粉浓缩率从1增加到5,煤粉火焰亮度减弱,火焰扩散范围减小,火焰长度增加,火焰的温度峰值降低,火焰区域的NOx浓度降低,C的燃尽率下降,在尾部炉膛出口烟气中的NOx的浓度从1182mg/m3@6%O2,降低到861mg/m3@6%O2,下降了27.15%;提高供风温度有利于提高中心给粉旋流燃烧器的煤粉颗粒的燃尽率,但是,会增加NOx的排放量;提高过量空气系数,有利于中心给粉旋流燃烧器煤粉的前期着火,但是,也会增加NOx的排放量。　　在轴向空气分级燃烧情况下,降低主燃区过量空气系数有利于降低中心给粉旋流煤粉燃烧器的NOx的排放量,但是,燃烧器煤粉火焰的稳定性会减弱,也不利于煤粉的最后燃尽,随着主燃区过量空气系数从0.95降低到0.75,炉膛出口烟气中的NOx浓度从346mg/m3@6%O2降低到189mg/m3@6%O2,C的燃尽率从99%降低到97%;增加供风温度有利于降低NOx排放,也有利于煤粉的前期稳定着火燃烧和煤粉的最后燃尽,随着供风温度从197℃增加到395℃,煤粉火焰的亮度增加,火焰稳定性增强,炉膛出口烟气中的NOx浓度从291mg/m3@6%O2降低到233mg/m3@6%O2,C的燃尽率增加了3.2个百分点;增加烟气在主燃区的停留时间有利于降低NOx排放,但是,不利于煤粉的最后燃尽。　　最后,对中心给粉旋流燃烧器炉内燃烧特性及NOx排放特性进行了数值模拟。数值模拟结果表明,随着煤粉浓缩率的提高,燃烧器喷口区域的温度降低,烟气中的NO浓度降低;随着供风温度的提高,燃烧器喷口区域的温度升高速度加快,烟气中的NO浓度增加;随着过量空气系数的增大,燃烧器喷口中心区域的温度升高速度加快,烟气中的NO浓度增加。　　本文为中心给粉燃烧器在高煤粉浓缩率和轴向空气分级燃烧情况下遇到的问题提出了解决的方案,为电站锅炉使用的中心给粉燃烧器的设计、运行和优化提供了试验依据和新的思路。