为了满足环保需求,人们采用优化一二次风、提高二次风风口位置、加装SNCR等技术措施对CFB锅炉进行了低NO_x排放改造,取得了不错的效果。但在实践过程中发现,当需要污染物排放达到超低排放标准时,很难在同时控制NO_x、SO₂排放的情况下还能不牺牲煤的燃烧效率。这是因为低NO_x排放需要还原性燃烧气氛,而炉内脱硫下低SO₂排放需要氧化性燃烧气氛,使得炉内同时进行的反应过程对燃烧气氛需求产生矛盾。为了解决这一矛盾,在解耦燃烧理论基础上,提出了一种新型低排放双流化床锅炉。通过设计循环床与鼓泡床的组合,利用鼓泡流化床对原煤的预处理作用,将挥发分与焦炭的燃烧分离,从而解耦NO_x与SO₂控制区,达到低NO_x排放的目的。本文首先运用数值模拟方法分别探讨了颗粒拟流体与DDPM-KTGF模型下不同颗粒粒径分布对流化床气固流动的影响。根据其计算结果可知:在颗粒拟流体模型下选用对象颗粒的平均粒径能够获得较好的模拟效果,而DDPM-KTGF模型下可以选用对象颗粒的宽筛分粒径,相比颗粒拟流体方法对真实床料颗粒在密相区与稀相区运动的模拟更具代表性。选用真实密相区灰粒径分布作为床料与真实循环灰粒径分布作为边界入射条件对双流化床气固流动特性进行模拟。其结果显示:循环床密相区床料颗粒出现了类似浪涌的运动形态、稀相区颗粒流动出现了流化床典型的“环-核”结构;床料颗粒能够以预期方式通过鼓泡床溢流口运动至循环床,同时双床连接通道应当设计垂直段防止偶发性的颗粒反窜现象;在鼓泡床引入循环灰的情况下,粒径小于0.1mm的颗粒通过鼓泡床上方通道运动至循环床稀相区,粒径大于0.1mm颗粒则通过溢流口运动至循环床密相区。运用煤燃烧及NO_x生成的详细化学反应机理,搭建一维化学反应器网络,研究了影响燃料型NO_x生成的关键因素。双流化床与CFB对照组的计算结果显示:在相同条件下,CFB的NO_x炉膛出口排放值为224.48mg/Nm3,而双流化床的NO_x排放值为97.29mg/Nm3,双流化床对于燃料型NO_x的减排幅度达到了56.66%。CFB验证组的计算结果显示:反应区域氧气浓度是影响NO_x生成关键,低氧浓度可抑制燃料N向NO_x转化;反应区域高浓度氢气能够促进燃料N向NO_x转化;挥发分热解与燃烧的区域是燃料N向NO_x转化的主要区域,该区域的氧浓度是控制最终NO_x排放值的关键。通过气固流动数值模拟,验证了双流化床结构设计的有效性。双流化床燃烧及NO_x生成的计算,得到了影响燃料型NO_x生成的关键因素,验证了双流化床对NO_x的减排作用,为后续进一步设计优化工作提供了参考。