煤作为我国储量最丰富的化石能源,在我国能源结构中仍占主导地位。新发现的准东煤田资源储量丰富,易于开采,燃烧特性好。但是由于其碱金属含量较高,在现役锅炉燃用过程中出现了严重的受热面沾污等问题,机组不能长期稳定运行。目前最好的机组也只能做到满负荷时80%的高碱煤掺烧比例,建设的是坑口电厂却被迫远距离外运其它煤种来掺烧。所以开发设计能全负荷就地全烧高碱煤的炉型才是最有效的利用方式。本文作为国家科技支撑计划项目的主要研究内容之一,对课题组针对示范工程提出的600MW超临界对冲燃烧全烧准东高碱煤锅炉的初步设计进行数值模拟预测,以优化燃烧器的运行参数和炉膛关键设计参数,为最终设计方案的确定提供参考。首先,分析了准东煤的煤质特性、现役锅炉燃用过程中容易出现的问题及常用的解决办法,分析了开发设计能满负荷全烧准东高碱煤的意义,并提出了“全烧”对于对冲燃烧锅炉炉膛结构参数设计的技术要求。其次,对示范工程锅炉拟采用的单只燃烧器的燃烧过程进行了数值模拟分析,讨论了不同运行参数对其流动、燃烧过程的影响,包括温度场及火焰形状、回流区的大小及回流质量、“风包火”的燃烧状态及还原区内的气相组分变化及挥发份析出及焦炭燃尽过程等。为了尽可能防止全烧准东高碱煤时的近壁区结焦问题,通过分析得出了推荐的参数设计,分别为一次风速15m/s,外二次风速轴向速度25m/s,切向速度4.5m/s,中心风速5m/s。最后,对示范工程锅炉炉膛在不同的关键设计参数下的燃烧特性进行了数值模拟研究。利用ANSYS FLUENT平台实现了锅炉结构的参数化设计,在变结构模拟时无须重新划分网格,而是直接调整这些已定义好的结构参数即可;重点模拟了不同的燃尽高度、燃尽风喷口位置、燃尽风率对炉内燃烧过程及污染物生成的影响;模拟结果认为燃尽高度27米有利于全烧高碱煤目标的实现,主燃区上方8米开设燃尽风较为合适。