在环境与效益并重的新世纪，循环流化床燃烧技术以其广泛的燃料适应性、较低的氮氧化物排放、较高的脱硫效率、良好的负荷调节性能等优点成为新一代洁净煤燃烧技术中的骄子。随着CFB锅炉燃烧技术的不断发展，国内外已投运300MW级亚临界CFB锅炉，并已完成了600MW级及800MW级的超临界大型CFB锅炉设计工作。但大型机组庞大的体积、复杂的系统又带来很多需要解决的问题，其主要的问题是：分离器数量不断增多，带来分离器布置困难；炉膛容积增大，导致二次风穿透性不佳、布风均匀性差； CFB锅炉尺寸继续放大的风险也越来越大。为解决CFB锅炉大型化的技术问题，迫切需要在CFB锅炉大型化时采用新型的结构布置方案。 本文在综述国外大型循环流化床锅炉技术的基础上，对CFB锅炉的大型化结构和技术方案进行了系统分析，提出了一种以双进口方形分离器为中心两侧布置炉膛的模块化布置方案，配以新型的双出口一体化返料换热装置。在一个可视化冷态试验台上进行了一系列的试验研究与分析，并采用Fluent软件对双进口方形分离器内的气固流动规律进行了数值模拟。 冷态试验的主要任务： ① 炉膛试验部分，包括流化特性试验和压力分析，以全面了解双炉膛的运行特性以及炉膛内的床料分布情况； ② 分离器试验，通过风量调节和压力场的分析，掌握分离器内的流场状态，分析分离器的运行性能； ③ 换热器试验，通过对不同仓室流化风速的搭配调节，分析新型换热器的调节性能； ④ 整体压力分析试验，了解这一新型布置方案循环回路的压力平衡系统。 通过本次试验研究，得到了以下主要的结论： ① 在双炉膛运行模式下，左右炉膛流化特性相近，相互干扰较小，整个系统运行稳定； ② 双侧进口方形分离器运行稳定，分离效率较高，能够满足循环流化床运行的要求； ③ 具有双向排料出口的外置床，返料均匀，排料调节灵活可靠，基本能顺利地将立管中的管料排入任一炉膛； ④ 试验装置具有良好的压力、物料平衡系统。 在冷态试验的基础上，采用Fluent软件包利用REA k-ε湍流模型和随机轨道模型对这一新型双进口方形分离器的三维流场与颗粒轨迹进行了数值模拟。计算结果表明： ① 双进口方形分离器内流场的对称性较好但旋转强度不大，严重的短路流给方形分离器的分离效率带来了不利的影响； ② 颗粒的运动轨迹比较复杂，且带有很大的随机性，尤其是小颗粒受气流湍动影响显著； ③ 不同粒径、不同位置入射的颗粒其轨迹大不相同，分离效率也有很大差异； ④ 将方形分离器的四角改为切形倒角，可以很好的改善分离器的流场，并能有效提高分离器分离效率。