燃烧器竖直摆角连续可调的四角切圆燃煤锅炉在电力工业中较为常见,实际运行表明燃烧器的竖直摆角设置对炉内的燃烧过程有重要的影响。对一台700MWe四角切圆燃煤锅炉,通过数值模拟和试验测量相互结合的手段,对低NOx燃烧改造和燃烧器竖直摆角对炉内燃烧、传热、湍流化学反应相互作用、污染物生成以及烟气偏差特性的影响机理进行了研究。首先,通过现场燃烧试验测量数据对数值模拟结果进行了对比验证,在此基础上对研究对象低NOx燃烧改造前后的炉内流动、燃烧、传热和NO生成特性进行了数值模拟研究。低NOx燃烧改造后,炉膛主燃区氧浓度降低,CO浓度显著上升,炉膛在满负荷时的NOx排放由364mg/m3降低至112mg/m3。其次,对不同燃烧器竖直摆角条件下炉内主要过程进行数值模拟。燃烧器竖直摆角增加,炉内高温火焰中心区位置上升;水冷壁面高热流密度区位置上升,壁面热流分布均匀性下降;主燃区的CO和挥发分浓度显著升高。燃烧器竖直摆角由0度增加为11度,炉膛的CO排放浓度由1219ppm降低至597ppm,煤粉燃尽率总体较高,且变化较小,氮氧化物排放浓度由112mg/m3增至166mg/m3,综合考虑各项因素,实际运行燃烧器竖直摆角通常在11度左右。最后,分析了四角切圆锅炉再热蒸汽温度偏差形成机理以及燃烧器竖直摆角对其的影响规律。结果表明,燃烧器竖直上摆可以有效降低炉内烟气的旋转动量矩和烟气偏差程度。考虑到烟气偏差与末级再热器壁温,燃烧器竖直上摆11度是相对优化的。对附加风的竖直摆角进行偏差设置,炉膛上部烟气流场改变,烟气进入屏区前的旋转动量矩降低,烟气的偏差程度降低。在燃烧器竖直上摆11度的同时,对附加风设置10度的偏置,可以将再热蒸汽温度偏差控制在4度以内。