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煤粉工业锅炉是一种新型的燃煤工业锅炉,具有锅炉热效率高、污染物排放量低、系统集成化、装备成套化等优点。我国煤粉工业锅炉技术主要从本世纪初开始发展,由于发展时间短,技术不成熟,我国制造的煤粉工业锅炉在实际运行过程中出现了诸多问题,如本课题研究对象46MW煤粉工业锅炉在运行中就出现了炉膛结渣现象。为解决这一问题,本文对原结构进行热态工业试验和数值模拟研究,并提出了一种改进方案,利用数值模拟研究了新结构下的炉内燃烧及NOx生成特性。本文研究为确定燃烧系统优化方案和最佳运行方式提供依据,也为同类型锅炉的调试和改造提供参考。利用热态工业试验和数值模拟研究了原结构下的炉内燃烧和NOx生成特性。工业试验研究得出:当二次风率由68%降到49%,循环烟气率由14%增大到24%,煤粉的着火点推迟了150mm;炉膛出口NOx浓度从402mg/m3（O2=9%）降到369mg/m3（O2=9%）;炉渣可燃物含量从0.11%增大到0.38%,飞灰可燃物含量从1.93%增大到4.46%,锅炉热效率从88.44%降低到88.13%。数值模拟研究得出:锅炉在高负荷条件下运行,燃烧器出口的风粉动量大,刚性强,煤粉颗粒存在冲刷后墙现象。变二、三次风率配比条件下,当二次风率由65%降到45%,颗粒冲墙现象并没有得到改善;炉内温度有所下降,但靠近后墙区域温度在14001600K,高于煤粉灰熔点,依然会造成后墙结渣;炉内NO浓度下降,炉膛出口NOx浓度由417mg/m3（O2=9%）降至381mg/m3（O2=9%）。受燃烧器和炉膛结构的限制,要解决高负荷条件下炉膛结渣问题,只能对燃烧器和炉膛的结构进行改进,且改进后可以继续加强炉内空气分级燃烧,进一步降低炉膛出口NOx浓度。利用数值模拟研究了新结构下的炉内燃烧特性和NOx生成特性。与原结构相比,改进的方案明显改善了炉内颗粒冲墙现象,靠近后墙区域的温度降低至1400K以下,低于煤粉灰熔点,可以有效解决后墙结渣问题。变二、三次风率配比条件下,随着二次风率由40%降到25%、三次风率由35%增加到50%,炉内空气分级燃烧得到加强,主燃区温度逐渐下降,炉内NO浓度逐渐下降,炉膛出口NOx浓度从302mg/m3（O2=9%）逐渐降低至257mg/m3（O2=9%）,飞灰可燃物含量从2.81%上升至4.65%;燃烧器出口的煤粉气流刚性逐渐增强,当二次风率降到30%时已出现颗粒冲刷后墙现象。综合考虑推荐二次风率取35%,三次风率取40%。变循环烟气率条件下,随着循环烟气率从10%提高到25%,炉内温度和NO浓度逐渐下降,炉膛出口NOx浓度从289mg/m3（O2=9%）降至253mg/m3（O2=9%）,飞灰可燃物含量从3.54%上升至5.11%;燃烧器出口的煤粉气流刚性逐渐增强,当循环烟气率提高到20%时已出现颗粒冲刷后墙现象。综合考虑,推荐循环烟气率取15%。