我国是以煤炭为主要能源的大国,煤炭占能源生产总量的比重为70.7%(2002年),我国大部分煤炭都是直接用于燃烧的,其燃烧产生的污染物是破坏生态环境的主要污染源之一。锅炉的设计制造、调峰机组低负荷稳燃、炉内结渣、污染物控制等,都需要了解炉内的燃烧、流动、温度等状况。而通过传统试验测量的方法只能够得到有限的数据,而今随着计算机和煤粉燃烧理论模型的发展,数值试验成为了炉内过程研究的另一个重要手段,而且通过数值试验的方法还可以弥补传统试验的不足。切圆燃烧煤粉炉,在世界范围内都占有很大市场,从我国的电厂现状来看,直流燃烧器四角切圆燃烧方式约占80%。本文用数值模拟的方法,对三菱公司生产的MB-FRR型锅炉(最大连续蒸发量为2290t/h)的燃烧过程进行了多个工况的计算分析,以期对锅炉的优化设计和运行提供有益的指导。锅炉内的燃烧过程是非常复杂的湍流流动和反应过程,它涉及到三维湍流、多相、多组分流动;而热量的传递又包括对流换热、辐射换热、热传导;涉及到相关的化学反应又包括气相燃烧、颗粒相燃烧等。本文采用非预混燃烧模型,挥发分的气相湍流燃烧用混合分数法来模拟,用标准k-ε紊流模型模拟气相湍流输运,用P-1辐射模型计算辐射传热,对气相流场采用非交错网格的SIMPLE差分方法求解,对固体颗粒湍流扩散的求解则采用随机颗粒轨道模型。颗粒的挥发分析出及焦炭的氧化过程是颗粒反应的模拟重点,颗粒挥发分析出过程的模拟采用Kobayashi模型;焦炭燃烧过程模拟则采用动力学/扩散控制反应速率模型。本文的特点有:(1)结合图像处理技术,进行了冷态模拟的伪扩散研究,提出了对计算网格体系进行评价的方法,该方法能选出有效减少伪扩散影响的网格体系。(2)对大型锅炉降负荷运行的炉内过程进行了研究分析,并提出了改进配风,降低NOx生成,稳定燃烧的措施。(3)对锅炉改烧混煤进行了多个工况的计算分析,并比较了煤种、配风和空气过量系数对炉内燃烧过程的影响。本文的计算结果和锅炉热态试验数据吻合较好,计算精度能够满足工程应用要求。