随着国家经济快速发展,环境的恶化尤其是全球变暖对人们的生活造成了极大的影响。我国燃煤发电快速发展,火电厂作为燃煤消耗大户,CO₂排放量巨大,是导致全球温室效应最主要的“贡献者”。2015年12月制定的《全面实施燃煤电厂和节能改造工作方案》要求,截止到2020年全国所有能源企业确保超低排放和节能改造目标按期完成。控制电厂烟气中CO₂的排放对于保护大气环境意义重大。在这种严峻的形势下,寻求更加清洁、高效的燃烧方式尤为重要。富氧燃烧技术又称O₂/CO₂燃烧技术,以其独特的优势进入了众多学者的视野。将富氧燃烧技术运用于电厂实际生产中具有巨大的发展潜力,一方面新型的煤粉燃烧技术适应于电厂改造,也便于电厂实际运行操作;另一方面富氧燃烧技术可以循环利用炉膛尾部烟气中CO₂,减少CO₂的排放对于控制全球变暖具有重要的意义。本文针对超临界660MW锅炉HG-2210/25.4-YM16型,采用数值模拟的方法,进行煤粉富氧燃烧改造的研究。通过改变O₂、CO₂以及H₂O的比例设置工况并调节一次风速、二次风速、SOFA风速及其风率,模拟电站锅炉中H₂O对煤粉富氧燃烧过程的影响并进行分析研究。以实际电厂为依据,通过灵活的运行操作以及多种配风方式,提高锅炉对机组调峰时的适应性,确保煤粉在不同负荷下燃烧的持久性和稳定性。通过Fluent仿真软件对煤粉燃烧进行数值模拟,对锅炉在21%Oxy-fuel、25%Oxy-fuel、28%Oxy-fuel、30%Oxy-fuel以及Air工况下的温度场、O₂含量分布、CO转化率等燃烧特性进行模拟计算。30%Oxy-fuel与实际Air工况运行下取得良好的一致性,且炉膛火焰充满度较好,满足实际电厂运行中的锅炉热力参数,适应于电厂锅炉改造。锅炉在满负荷和30%负荷运行时,通过满负荷整体通入富氧风方式以及30%负荷局部通入富氧二次风的方式可以很大程度上改善炉内燃烧状况,通过对比分析温度场、速度场等燃烧特性得出富氧气氛不同负荷运行下煤粉燃烧的特点。为研究H₂O对煤粉燃烧过程的影响,利用模拟软件分别在各富氧工况下喷入10%、20%H₂O,对比分析前后煤粉的燃烧特性,获得了富氧气氛下H₂O对煤粉燃烧过程的影响,锅炉在满负荷或者高负荷运行时,喷入H₂O后炉膛内平均温度呈现降低的趋势,降低幅度在30¹50℃之间,CO转化率加快,O₂含量显著增加,H₂O的质量分数越高煤粉燃烧变化规律越明显。