生物质的燃烧过程能够实现具有生态意义的碳的零排放,是理想的替代煤炭等化石燃料的选择。在大型电站锅炉上进行生物质与煤粉的混燃是目前的研究热点之一。本文以一台670MW煤粉锅炉为研究对象,应用数值模拟计算的方法,研究了生物质及生物质气化气作为混合燃料耦合煤粉燃烧过程,考察了生物质燃料喷入位置、颗粒粒径、气体再燃等因素对于燃烧过程及氮氧化物的影响。本文首先采用数值模拟方法并结合锅炉实际运行数据,分析了锅炉的原始工况下的燃烧过程,发现存在着氮氧化物排放偏高以及水冷壁高温腐蚀等问题。不改变其余喷口负荷的前提下,进行掺烧比例为11%生物质燃料的模拟计算,对生物质喷入的位置和生物质粒径等参数变化的影响进行了深入研究。研究结果表明,生物质替换下层煤粉燃料后,炉膛下部整体温度下降,而且有降低NOx排放的作用,不过会导致燃尽位置的后移,可能引起过热器超温等问题。同时比较了生物质燃料分别替换第一层一次风喷口和第二层一次风喷口的煤粉燃料的情形,由于参与燃烧的时间更早,释放的挥发分等还原作用的成分会更早,因此第一层的工况降低NOx排放的效果会更好。接着研究生物质粒径的影响,考察了颗粒粒径分别为0.5mm、1mm、2mm的情形,生物质颗粒从2mm变化到1mm时,粒径变化的影响不大,但是从1mm变化到0.5mm后,氮氧化物排放有明显下降。为了对比生物质和生物质气化气的区别,将同种生物质气化后送入炉膛。研究表明更换气体燃料后,炉膛下部的整体温度下降更明显,NOx排放也有所降低。同样的,在对比了生物质气替换下层不同喷口煤粉燃料的数据后,结论与生物质的一样。最后,利用生物质气进行再燃的数值模拟研究。对比前面的模拟数据,生物质气再燃降低NOx排放效果非常明显,从原始的612 mg/Nm~3可以降低到402 mg/Nm~3,降幅约为34%,可以认为生物质气再燃是降低NOx排放效果最好的方案。本文的研究方法与结论对于大型燃煤锅炉生物质与煤混燃的研究和应用具有一定的现实参考意义。