半焦作为一种发热量很高的新型燃料,存在着火稳燃困难,燃尽率低等问题,利用现役的燃煤锅炉无法实现半焦的清洁高效燃烧。针对半焦清洁高效燃烧技术,目前有2种研究路线,第1种是纯燃半焦技术,包括预热燃烧技术、增压循环流化床技术、富氧燃烧技术,虽然以上技术均可实现半焦作为单独燃料进行燃烧发电,但目前还处于基础试验研究阶段。第2种是半焦掺混燃烧技术,即先将半焦与高挥发煤种进行掺混,所得到的混合燃料再投入到现役燃煤煤粉锅炉中进行燃烧发电,从而实现大比例掺烧、稳燃、燃尽、低NOx排放的高效清洁燃烧技术。为此,本文针对350k W粉煤燃烧试验系统进行CFD模拟与热态实验,将高挥发分煤种与神木半焦进行掺混燃烧,考察半焦掺混比、浓淡比以及燃料特性变化对混合射流着火、燃尽及NOx排放特性的影响。首先选取不同比例的神木热解半焦与神华烟煤进行掺烧模拟,结果表明:随着半焦掺混比例从0%增加至100%,混合射流着火距离和着火点火焰温度逐渐增加,焦炭稳定燃烧位置向炉膛下游移动,连续火焰区的出现发生延迟,半焦颗粒挥发分的析出和燃烧反应变缓,NO排放量降低,混煤燃尽率逐渐提高,且明显偏离线性计算值。掺混比不大于50%时,混合射流温升速率并未呈现明显降低趋势。在半焦掺混比例一定的条件下,通过350k W粉煤燃烧试验系统进行热态实验,考察煤粉浓淡比变化对半焦/烟煤混燃特性的影响,结果表明:浓淡比对射流着火有双重影响,过高或过低均会导致着火延迟。随着浓淡比从1增加至7,焦炭稳定燃烧位置逐渐向炉膛上游移动,连续火焰区变得更加集中,火焰稳定性增强,同时局部高温区远离炉膛中心,NO生成浓度和燃料氮转化率均逐渐减少。浓淡比为3.8时,燃尽率最高为86.15%。综合考虑着火、燃烧稳定性、燃尽率以及主燃区出口NO排放浓度,推荐在实验范围内混合射流的浓淡比可取为3.8～5。燃料自身特性对燃烧特性影响较大。改变掺混煤质,发现随着混合燃料挥发分含量减少,着火性能变差,燃烧器出口与稳定燃烧区之间的距离随着混合燃料挥发分含量的减少而增加,但对于烟煤/半焦混合射流延迟效果不明显,且后续燃烧更为强烈。推荐适合混合燃料燃烧的Vdaf含量不低于16%。本试验条件下的粒径选择为R90=20%。