四角切圆煤粉燃烧锅炉是我国电站中应用最广泛、最成熟的炉型,大约占装机总容量的70%以上。但由于我国动力用煤煤种多变,再加上四角切圆煤粉锅炉本身的固有缺陷以及煤粉燃烧器本身结构的原因等,经常导致四角切圆煤粉锅炉出现炉内结渣和高温腐蚀等问题。相比于四角切圆煤粉燃烧锅炉,四墙切圆煤粉燃烧锅炉以其煤粉气流易着火和燃烧稳定性好,能有效防止结渣、高温腐蚀及爆管现象等优点,受到越来越广泛的关注。本文以一台600 MW四角切圆煤粉燃烧锅炉为数值模拟对象的原型,在保持假想切圆直径不变的情况下将炉膛改造为四墙切圆燃烧炉膛,得到共计13种不同的切圆布置方式,建立计算模型并对其进行网格划分。采用CFD商业软件Fluent对不同切圆布置方式下的炉内燃烧过程进行了数值模拟。将四角切圆布置方式下的部分模拟结果与锅炉的设计参数进行了对比,验证了数值模拟结果的准确性。随后从炉膛速度场、炉膛温度场、炉内组分浓度场、壁面热流密度、炉膛出口速度及温度、炉内旋流数、实际切圆直径以及硫化氢生成特性等方面对不同切圆布置方式下的炉内燃烧特性进行了分析对比。结果表明,燃烧器四墙中置切圆布置方式下,随着炉膛截面高度的增加,炉内未发生高速气流冲刷墙面的情况。炉内平均无因次切圆直径符合锅炉的设计煤种。高温火焰中心比其它布置方式相对较低,有利于降低飞灰含碳量和减少排烟热损失,且底层燃烧器煤粉气流着火性好,燃烧切圆大小合理,高温区面积较大。此外,该布置方式避免了局部区域处于还原性气氛进行缺氧燃烧,降低了炉内发生结渣的可能性,也能够抑制贴壁区域H2S生成,从而有效地抑制了恶劣的高温腐蚀的发生。壁面受热不均等问题也得到了有效的缓解,降低了出现传热恶化的可能。在炉膛出口处残余旋转相对比较不明显,速度和温度分布对称性好,可有效防止高温过热器的超温爆管。本文的研究对切圆锅炉的燃烧器布置方式提供了重要而有意义的参考依据。通过对各种切圆布置方式下炉内燃烧特性的对比分析,推荐使用燃烧器四墙中置切圆布置方式。