燃煤锅炉结渣会导致水冷壁传热热阻增加、管壁加速老化,引发锅炉非停等严重后果。我国大部分电厂使用的煤种复杂多变,严重偏离设计煤种导致结渣现象发生。同时操作人员普遍对炉内燃烧状况缺乏了解,仅能凭借经验确定配煤/配风参数进行多煤种混烧,从而进一步加剧了锅炉结渣状况。现有关于多煤种掺烧结渣的实验研究多基于各单煤种理化性质的线性组合或混煤热重分析数据结合有限工业试验开展,无法深入考虑炉膛燃烧组织、气固流动与热质传递对于掺烧的影响;而在数值模拟方面,大部分研究采用仅能考虑两煤种掺混的混合分数概率密度函数模型（PDF）,针对复杂燃料（三种及以上煤种）的炉内燃烧动力场数值模拟研究较少。上述原因导致复杂燃料条件下炉内燃烧及结渣状况难以准确获取,多煤种掺烧缺乏有效防结渣优化调控手段。针对该问题,本文以某电厂330MW四角切圆锅炉为研究对象,深入研究配风、配煤和负荷变化对锅炉燃烧及结渣特性的影响规律,并在此基础上开展结渣预测和防结渣燃烧优化研究。首先,针对电厂实际使用的复杂煤种情况,结合组分输运燃烧模型建立了四角切圆煤粉锅炉的三维数理模型并开展数值模拟,获得了较为准确的炉内燃烧动力场;针对水冷壁的结渣问题,采用结渣判别模型对水冷壁结渣的位置和程度进行了分析。结果表明:结渣区域主要分布在燃烧器底部、燃烧器区域、燃烧器与燃尽风之间的炉膛中心区域,其中炉膛中心区域结渣程度较严重且结渣的面积最大;性质不同的煤种由不同层燃烧器送入时燃料挥发分析出速率及其分布受煤种所在燃烧器层和各煤种挥发分浓度含量的调控,煤种所在燃烧器层越低、煤种挥发分含量越大,煤粉挥发分析出和达到峰值的速率越快。在此基础上,开展了三煤种复杂燃料掺烧条件下的变工况数值试验研究,分别研究了配风参数、配煤参数和负荷变化对锅炉燃烧特性和水冷壁结渣特性的影响规律。结果表明:在不同操作参数条件下,结渣的区域主要集中在三大部分,分别在h≈10m～13m、h≈17m～24m和h≈24m～31m;配风方式的不合理会导致煤粉燃烧推迟、炉膛火焰燃烧中心抬高、火焰发生偏斜等;单煤种燃烧时,炉膛水冷壁的结渣区域相较于两煤种和三煤种来说更加分散;随着煤Ⅱ掺混比例的增加,h≈22m～26m平均温度逐渐升高,温度引起结渣的程度和面积也逐渐增大;随着负荷的增加,温度上升是引起燃烧器区域结渣面积和程度增大的主要原因,并且炉膛水冷壁处结渣位置的高度会随着负荷的增大而升高。然后,对四墙水冷壁的不同结渣程度的面积占比进行了统计,对四墙水冷壁的结渣程度进行了量化评估与分析。以负荷、配风参数、配煤参数作为变量,构建了煤粉锅炉数值模拟样本数据库和神经网络结渣预测模型。结果表明:在典型负荷下四墙水冷壁均存在三种不同程度的结渣,且三种程度的结渣占比相近,其中属于“轻微结渣”的占比都在90%～92%之间,属于“严重结渣”的占比都接近于0;建立的BP神经网络预测模型相关系数R都在95.35%以上,均方误差MSE都小于2.5×10-4,整体来说,模型误差较小,能够实现不同配风、配煤和负荷操作参数下结渣概率的准确预测。最后,构造全局搜索法开展防结渣燃烧优化方案遍历寻优,对优化方法进行了比较、分析和验证,并在此基础上开发防结渣燃烧优化系统,在现场进行成功投运和工程调试。结果表明:针对电厂实际运行情况设置的有约束条件的全局搜索法能够对不同操作参数下的优化方案进行遍历寻优,提出减轻炉膛水冷壁结渣状况的配煤、配风组合方案,实现三煤种复杂燃料掺烧条件下煤粉锅炉的防结渣燃烧优化;本研究所获得的防结渣燃烧优化方案能够有效降低水冷壁的结渣概率,开发的防结渣优化系统能够根据实际运行条件进行配煤、配风参数调整,为现场运行提供理论指导。