锅炉燃烧时,其内部的化学反应过程十分复杂,锅炉实际运行中进行热态实验存在很多的局限性,比如工作量大、测量方法复杂、工况调整比较困难等,因此数值模拟已经成为国内外研究者常用的研究手段。本论文通过对某电厂正在运行的超高压自然循环汽包锅炉进行数值模拟,分析炉内空气动力场、温度场、烟气组分浓度、NOx浓度以及煤颗粒运动轨迹。再改变锅炉运行条件进行模拟分析,总结锅炉的最佳运行条件。这对工程应用具有重要价值,对我国建设资源节约型、环境友好型社会目标的实现具有重要意义。燃烧器区域采用Pave划分四边形非结构化网格,炉内其他区域采用Map划分四边形结构化网格,经验证网格质量非常好。利用计算流体力学商业软件对锅炉不同工况进行燃烧模拟,分析炉内空气动力场、温度场、烟气组分浓度、NOx浓度以及煤粉颗粒运动轨迹,验证了本论文对网格划分以及所选用数学模型的合理性。研究结果表明:锅炉在原工况下燃烧,炉内气流形成的四角切圆良好,并沿炉膛高度方向螺旋上升,空气动力场较好,炉内高温主要集中在燃烧器区域,O2与CO主要分布在燃烧器区域,CO2质量浓度在炉膛出口处最高,NOx主要集中在炉内的高温区域,各喷口煤粉燃尽率良好。入射角小,炉内气流刚性强,炉内中心火焰位置抬高,气流充满度不好,炉内温度低,煤粉燃尽率低;入射角大,气流比较紊乱,容易冲刷水冷壁,氮氧化物排放量高,建议入射角在2°到5°之间。顶二次风风速小,炉内空气动力场好,炉内中心火焰位置正好位于燃烧器区域,煤粉燃尽率高,氮氧化物排放量高;顶二次风风速大,炉内形成的切圆气流偏离炉膛中心,烟气容易冲刷水冷壁,火焰中心位置抬高,煤粉燃尽率低,氮氧化物排放量低,综合考虑,顶二次风可以增加到49m/s以内。本文研究为锅炉热态性能实验的实施提供了可靠的依据,并对锅炉燃烧过程中如何改变入射角、优化配风及预测生成NOx提供了重要的参考价值。