在电站煤粉锅炉制粉系统中,一次风粉在各支管中的均衡分配对锅炉机组运行的安全性、经济性和环保性都有重要影响。对于一次风粉分配不均衡的问题,常见的解决手段是在粗粉分离器和下游分支管之间加装煤粉分配器。目前电站煤粉锅炉领域应用较广的各类煤粉分配器存在性能较差、体积过大、结构复杂等缺点。针对这种现状,本文设计了一种可直接安装在粗粉分离器出口的紧凑型可调煤粉分配器,并对其性能进行了模型试验和数值模拟研究。在模型试验部分中,首先基于以往煤粉分配器的设计、调试和运行经验,提出通过改变煤粉分配器下游支管进口面积来调节其粉量分配的设计理念。然后依据该设计理念和模化理论设计并加工制作了两种不同粉量调节机构的分配器模型。最后在气固两相流试验台上对分配器模型的分配性能进行了试验研究,研究内容包括:粉量调节挡板的阻力特性,风粉调平试验,下游支管阻力、系统风速和粗粉分离器折向门开度等因素对风粉分配特性的影响。在数值模拟部分中,首先简要介绍了与数值模拟相关的理论基础知识,包括流体力学的基本控制方程组、湍流和气固两相流的数学描述方法和数值模型等。然后采用FLUENT软件对煤粉分配器内的气固两相流进行了数值模拟,获得了某典型工况下空气相的速度场和颗粒相的运行轨迹等流场特征,通过流场分析,对分配器的结构设计提出了优化建议。最后对分配器扩散段内气流旋转方向相反的两种工况的分配特性作了比较,探讨了两种工况下分配特性不同的原因,为分配器的实际应用提供了指导。研究结果表明:(1)所开发的分配器能够达到设计目的,可通过调节支管进口面积和支管阻力实现风粉分配的调整,风量和粉量的调节相对独立;(2)两种模型的分配性能大致相当,但由于结构设计的原因,模型Ⅱ的粉量调节挡板对支管进口面积的调节范围较小,模型Ⅰ更适合实际应用;(3)在分配特性的影响因素中,下游支管阻力对风量的影响最大,折向门开度对粉量的影响最大,在实际运行中,下游支管阻力或折向门开度发生较大变化时需对分配器重新调整;(4)分配器扩散段内的流场特征较为复杂,存在较大尺寸的低速涡流,煤粉颗粒在径向上的分布明显不均,建议采用文丘里结构的扩散段,减少大尺寸涡流的生成,同时加强风粉的充分混合;(5)在分配器的实际应用中,扩散段内的旋转气流应采用先流经空腔再进入支管的旋向,这样粉量调节挡板对粉量偏差的调节效果更明显。本文所研究的紧凑型可调煤粉分配器在分配性能方面满足行业标准,同时具备体积小,结构简单,风粉调节较为独立等优点,经过后续的优化设计后,具有一定的实际推广应用价值。