我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,基于我国的能源结构富煤缺油少气,导致我国形成了以煤为主的格局。目前,我国的燃煤锅炉数量众多,燃煤发电量占总发电量的75%以上。而热偏差一直是燃煤锅炉炉内燃烧存在的主要问题,其存在影响锅炉安全稳定运行。本文以一台1000 MW超超临界塔式燃煤锅炉为研究对象,模拟二维对称结构下锅炉炉膛流动的非对称机理,对三维锅炉炉膛内的冷态和热态进行炉内流动、传热和燃烧的数值模拟,从非线性角度解释造成炉内热偏差形成的机理,并提出三种改善炉膛出口热偏差的办法。通过本文的研究工作,为今后塔式燃煤锅炉设计和实际运行提供理论数据参考。文章研究结果如下:1.对炉内二维流场和温度场的模拟研究表明,在层流和湍流模型下,随着Re的增大,在炉膛内部速度分布从左右对称发展为不对称,速度分布出现静态分岔,表现出多解现象,即非线性流动,在炉膛出口靠近两侧水冷壁形成速度偏差。2.模拟冷态工况下炉膛内的流场。模拟结果表明结构对称的炉膛流动模型中出现了非对称的流场,煤粉喷嘴截面的切圆呈顺时针偏转,切圆圆度减小,半径增大,切圆中心偏斜,速度分布不对称;随着燃烧器出口气流速度增大,炉膛内速度分布从对称到完全不对称,这可能会造成炉膛出口气温偏差。3.模拟BMCR工况下炉膛内的流场与温度场,模拟结果表明炉内温度随着炉膛高度的增加而增加,而炉膛中上部区域温度达到最高,即在上层燃烧器区域煤粉燃烧最剧烈、温度最高,锅炉出口处温度有所降低,在炉膛出口处存在温度偏差。因此,炉膛内非线性流动是炉膛出口热偏差形成的一个影响因素。4.从非线性角度提出三种减小四角切圆锅炉热偏差的方法。通过改变燃烧器角度,燃烧器喷嘴速度及一次风进口温度达到减小炉膛出口热偏差的目的。模拟结果表明:当燃烧器入射角偏转6°;调整两端燃烧器的出口速度,使边界条件不再对称;一次风温度在原有基础上加10K均有利于减小炉膛出口热偏差。