随着我国清洁能源的快速发展,新能源装机容量不断上升。我国电力结构也相应发生改变,传统的火电机组将从承担基荷的主力电源逐步转向为调峰调频的辅助性电源;实施煤电灵活性改造是提高系统调节能力的现实选择。四角切圆燃烧方式是我国电站锅炉普遍采用的一种燃烧方式,具有火焰充满度高、着火稳定性好、运行操作简单和煤种适应性好等优点。在火电灵活性改造的背景下,其变负荷及低负荷条件下的稳定燃烧与NOx排放特性有待深入研究。本文采用计算流体力学方法,建立了国内某630MW四角切圆煤粉炉流动、传热及燃烧反应的CFD模型;对锅炉变负荷(630MW、440MW与300MW)及高/低负荷不同工况下炉膛内煤粉燃烧以及NOx生成情况进行了数值模拟研究,以期为锅炉的实际运行提供指导。建立了 630MW四角切圆煤粉锅炉的CFD模型。按照1:1比例构建了锅炉炉膛几何模型,确定了计算域,并划分了网格。将模拟结果与工业数据进行了对比,二者偏差较小,验证了模型的有效性。不同负荷下,炉膛内气体流动特性较好,切圆形成良好;经过SOFA风反切后,气体残余旋转仍然存在但较小。主燃区与SOFA风区温度较高而其它区域温度略低。煤粉缺氧燃烧致使该区域O2含量较低而CO含量较高,形成的还原性气氛有助于抑制NOx的生成。随着锅炉负荷降低,气体流速减小、水平烟道出口温度降低;300MW工况下,由于稳燃所需的过量空气系数较大,NOx排放最高。630MW工况下,随着炉膛运行氧量的增加,主燃区切圆扩大,火焰有冲刷水冷壁的风险;水平烟道出口烟气温度降低;NOx排放升高,适当减小炉膛含氧量有助于降低NOx排放。随着燃烧器垂向倾角增加,炉膛内高还原性气氛区域减小,NOx排放增加。300MW低负荷工况下,随着燃烧器垂向倾角的减小,煤粉缺氧燃烧时间增长,NOx排放减少,但对煤粉稳定燃烧不利。与高负荷情况不同的是,低负荷工况时燃烧器上倾有助于稳定燃烧。燃烧器投运层数为ABDE时,既可以保证煤粉的稳定燃烧又能够降低NOx的排放。