炉排式垃圾焚烧炉广泛应用于我国的垃圾焚烧电厂,其规模占国内垃圾焚烧发电市场份额的85%,且持续扩大。我国的垃圾焚烧行业起步较晚,现有的炉排式垃圾焚烧炉技术基本是从国外引进消化而来,这些焚烧炉都由炉排和炉膛两部分组成,其炉排和炉膛结构的差异导致这些垃圾焚烧炉在燃用不同热值垃圾时燃烧性能呈现明显差异。本文采用基于气固两相流动双流体模拟理论的垃圾焚烧CFD模型,开发了垃圾焚烧炉下部炉膛燃烧过程的二维模拟方法,在FLUENT软件中实现了炉排气固相燃烧和炉膛气相燃烧的直接耦合,考察炉型结构、运行参数和垃圾热值与垃圾燃烧过程的内在联系,研究成果概括如下:1.采用高效的气固两相流CFD模型模拟某750 t/d日立炉的额定工况,得到炉膛内部温度场分布、流场分布、气固相组分分布以及污染物生成特性。将一烟道内温度以及烟道出口气相组分含量的模拟值与电厂实际测量数据进行比较,验证了模型方法的准确性。2.基于上述模型方法,模拟计算了垃圾停留时间、一次风温度、干燥段/燃烧段/燃尽段的一次风风室配风比例和过量空气系数对炉内燃烧的影响,运用Morris方法对各参数进行敏感性分析,并针对一组炉膛结构参数变化的日立炉展开模拟分析。结果表明:延长垃圾停留时间至2 h使燃烧区过于靠前,烟道前墙出现明显的高温贴墙。当一次风温达到453 K后,继续增加风温,会造成烟道出口 NOx含量显著增加。一次风风室配比为0.3/0.54/0.16时,有效改善炉内温度分布,垃圾燃尽程度较好。为避免一烟道出口温度偏高,保证烟气在烟道内的停留时间,过量空气系数应保持在1.55至1.65之间。当前拱夹角由25°减小为20°时,挥发分的释放更为均匀,燃烧位置合理,烟道内高温贴墙现象明显改善。后拱角度由42°增加至46°,使炉渣残炭率从0.57%升高至1.84%。3.以日立炉、马丁炉和Sity-2000炉三种典型的炉排式垃圾焚烧炉为研究对象,模拟比较了燃用不同热值的垃圾时炉内燃烧状况。结果表明:日立炉和马丁炉在燃用低热值垃圾时均会出现着火位置滞后的现象,需添加助燃剂促进燃烧;Sity-2000炉在燃用高热值垃圾时,前拱壁面附近温度偏高,将垃圾停留时间调整为1 h、一次风温度降低至368K、各段炉排配风比调整为0.05/0.25/0.5/0.2,可使前拱壁面附近温度下降90 K。