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低氮燃烧与烟气脱硝技术是目前国内火电机组控制NO_x排放的主要技术路线。随着燃煤机组超低排放标准的实施,对上述技术提出了更高的要求。针对不同煤种和燃烧系统,研究制定高效、安全、经济的低氮燃烧技术具有重要的理论和工程指导意义。本文以一台燃用烟煤的四角切圆锅炉及一台燃用贫煤的“W”型火焰锅炉为研究对象,根据锅炉特点,对燃烧器、二次风布置、燃尽区参数等进行了数值模拟研究,并对其燃烧及NO_x排放影响规律进行分析,在保证炉膛运行参数正常的前提下尽量降低NOX的排放,提出最优的低氮燃烧改造方案。本文首先采用CFD数值计算方法对炉膛原始工况进行了计算,并将结果与实际运行参数进行对比,验证了模型的准确性。根据四角切圆锅炉特点,在低氮燃烧改造设计中,将原风包煤燃烧器改为水平浓淡燃烧器,二次风采用与一次风同切的切圆布置,并选取合适的SOFA(Separated Over-Fire Air)风风率的低氮燃烧方案能改善改前炉膛NOX排放高、燃烧稳定性差及结焦严重等问题,并且在运行中可以通过调整二次风配风方式和SOFA风射流角度来进一步降低NOX排放并优化其他燃烧参数。在“W”型火焰锅炉低氮燃烧设计上,通过分析不同的乏气风布置方式、二次风射流角度、SOFA风率及角度等参数对低氮燃烧的影响,提出了乏气风下移,拱上A层二次风、乏气风及F层二次风风下倾一定角度,并在拱上设置一定风率的SOFA风的低氮燃烧方式,通过与改前工况对比,能有效地解决原炉膛NOX排放过高、火焰下冲行程不足及出口烟温偏高的问题。改造后的热态试验结果表明,四角切圆锅炉燃烧参数稳定,炉内温度分布较为均匀,NOX排放在220mg/Nm3左右,降幅达65%~70%,飞灰含碳量在3%~4%之间,结焦情况明显改善;“W”型火焰锅炉改造后NOX排放降低50%左右,烟气温度小幅下降,飞灰含碳量略有增加,锅炉整体经济性变化不大,低氮燃烧效果良好。