煤作为我国储量最丰富的化石能源,在能源生产结构中占据绝对主导地位。随着中国经济的快速增长,国内火力发电工业蓬勃发展。新形势下用数值计算软件来模拟电站锅炉燃烧状况及污染物生成逐渐成为一种有效的研究方法。由于大型电站炉内燃烧过程是一个复杂的物理、化学过程,准确的描述这一过程需要不断完善数值计算模型。本文介绍了炉内燃烧数值模拟常用的计算模型,针对大型电站煤粉锅炉的全过程数值模拟计算,从理论上、技术上着重对以下两个方面进行改进研究。首先对数值模拟软件默认的焦炭燃烧模型进行理论分析。目前FLUENT软件默认的焦炭燃烧的模型比较粗糙,忽略了灰层对反应的抑制作用,导致预测的焦炭燃烧过程速率过快。本文通过重新建立模型,充分考虑焦炭燃烧过程中灰分的积累对气体穿越的阻力作用,通过理论推导得到了基于灰分抑制作用的焦炭燃烧速率表达式,对FLUENT默认的焦炭燃烧模型进行修正。以一台110MW超高压自然循环锅炉为研究对象,分别用改进前后两种模型进行炉膛热态数值模拟计算,结果发现:考虑了灰层的抑制作用的改进模型使煤粉整个燃烧过程更加匀速和持久,飞灰含碳量和炉膛温度表现更接近实际。其次是针对旋流对冲锅炉数值模拟网格处理方法的技术优化。由于燃烧器部分与整个炉膛尺寸相差较大且结构较为复杂,通常对燃烧器结构进行简化。目前有两种传统网格处理方法,方法一是将燃烧器简化为小段圆柱,人为给定某个旋流强度;方法二是将全部燃烧器和炉膛作为一个整体进行模拟。本文总结两种方法优缺点,提出了“分段建模,无差过渡”的新方法。将单只燃烧器出口模拟结果调整后作为全炉膛模拟的入口条件,两者的无差过渡通过FLUENT软件中“边界profile”的自定义编辑实现,解决了传统方法单只燃烧器到炉膛速度过渡、左右旋过渡和煤粉浓度过渡三个难题。并以一台600MW超临界直流锅炉为例,采用传统方法和新方法进行全炉膛数值模拟计算,结果表明:新方法既可以保证燃烧器不损失细节特征,又极大地减少炉膛网格数量,使得计算量减小的情况下准确性得到了保证。