经济与社会发展所带来的环境负影响是目前人类所面临的巨大难题,其中NOx排放所造成的污染危害成为近些年来人们最关注的话题之一。目前国内对300MW~1000MW大型电站四角切圆电厂锅炉NOx排放的研究较多,但是对供热主力设备小型热电厂锅炉进行低氮改造以及研究的并不多见。基于此背景,本文依托东南大学热电设计院参与的某热电中心的220t/h四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧改造项目,将该锅炉作为研究对象,对低氮燃烧改造前后锅炉的不同工况进行数值模拟计算,对比分析炉内流场、温度场、组分浓度以及NOx污染物的分布情况,并预测改造后锅炉的运行状况,寻求较优的运行方式,从而优化改造后锅炉的运行,同时为后期的调试提供指导,并且本文研究所得出的关于运行参数选择等结论可供设计院后期对类似锅炉的低NOx改造和运行提供建议。本文首先论述了NOx的生成机理、控制方法以及目前国内外关于低氮燃烧改造的研究进展。其次具体介绍了数值计算中所采用的模型、边界条件、锅炉运行参数以及改造方案等。然后采用Fluent分别对改造前后的锅炉进行数值模拟计算,对比研究炉内速度场、温度场、组分浓度以及NOx污染物的分布情况,分析降低NOX排放的影响因素,同时预测改造后运行可能出现的结果,并将数值计算结果与收集的实际运行数据进行对比,从而验证改造效果和模型可行性。研究结果表明:模型计算结果与实际运行数据基本拟合,且均符合四角切圆锅炉的实际运行规律。改造后相比于改造前炉内的速度场和温度场都更为合理均匀,有效缓解了炉内高温腐蚀、火焰冲刷壁面等问题,使得炉内燃烧情况得到了较好改善。同时大大减少了NOx的生成量,减排率达到了60%左右,低氮燃烧改造效果显著。最后以改造后锅炉为研究对象,分别在不同过量空气系数、不同燃尽风风率、不同二次风配风方式以及不同燃尽风喷口高度的条件下对其进行数值模拟计算,对比分析炉内流场、温度场、组分浓度以及NOx污染物的分布情况,预测改造后锅炉的运行特性,以期确定对改造后锅炉较优的运行方式。分析结果表明:过量空气系数选取1.2,燃尽风风率为30%时,是锅炉较优的运行参数,既能实现较优的NOx减排效果,又可保证锅炉运行的经济安全性;正宝塔型配风相比于其他两种配风方式来说更为合理;保持原工况中燃尽风喷口高度或在2m的范围内合理升高燃尽风喷口高度,可以在保证炉膛燃烧效率的基础上,实现较好的NOx减排效果。