本文以应用多次引射分级燃烧技术的世界首台350MW超临界W火焰锅炉为研究对象,借助单相冷态试验和数值模拟研究燃烧系统风率配比对炉内流动、燃烧及NOx排放特性的影响,为燃烧系统风率参数设计提供理论指导。研究了不同内、外二次风风量配比下的炉内流动及燃烧特性。内、外二次风风量比为0:10时,炉内形成偏斜流场,拱上气流速度衰减较慢,下射气流具有较大的下冲深度并表现出明显的冲刷冷灰斗趋势;随着内、外二次风风量比由0:10增大到5:5,流场趋于对称,拱上气流下冲深度减小,下炉膛火焰中心位置上移,冷灰斗区域氧气浓度升高,NOx排放浓度由1375 mg/m3(O2=6%)降低至699 mg/m3(O2=6%);随着内、外二次风风量比由5:5增大到10:0,内二次风对浓淡煤粉气流的引射作用逐渐加强,浓煤粉气流扩散现象减弱,煤粉颗粒的着火距离延长,煤粉气流在炉内的燃尽行程缩短,煤粉燃尽性变差,NOx排放浓度由699 mg/m3(O2=6%)升高至1380 mg/m3(O2=6%);当内、外二次风风量比为10:0时,煤粉气流与前后墙水冷壁所夹区域的氧气浓度较小,容易造成前后墙侧水冷壁的结渣和高温腐蚀。通过研究推荐内、外二次风风量比为5:5。研究了不同浓、淡煤粉气流风量配比下的炉内流动及燃烧特性。浓、淡煤粉气流风量比为3:7、4:6和5:5下的空气动力场相似,炉内流场基本关于炉膛中心对称。当浓、淡煤粉气流风量比为3:7时,拱上气流下射深度较大,在到达三次风区域时保持了较大的刚性,挤压三次风而使其有了向下的射流角度,煤粉颗粒在冷灰斗区域燃烧放热,冷灰斗区域温度偏高,氧气浓度较低。随着浓、淡煤粉气流风量比的增大,拱上气流下冲深度减小,炉膛高温火焰中心位置上移,炉膛出口烟气温度升高。当浓、淡煤粉气流风量比为5:5时,内二次风对浓煤粉气流的引射作用较弱,浓煤粉气流向炉膛中心扩散趋势明显,浓煤粉气流在离开喷口不远处即向炉膛中心扩散燃烧,生成的NOx在还原区的停留时间较短,NOx排放浓度高达930 mg/m3(O2=6%),同时拱上气流的下射深度减小,煤粉颗粒在炉内的燃烧行程缩短,不利于煤粉燃尽。通过研究推荐浓、淡煤粉气流风量比为5:5。