我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,但也因此产生了严重的环境污染问题.随着能源短缺和环境污染的日趋严重,煤的燃烧理论和技术越来越受到人们的重视.为了提高煤尤其是劣质煤的燃烧效率、燃烧稳定性能和降低污染物的生成,高浓度燃烧技术和燃烧器研究成了一个重要的发展方向.本文首先介绍煤燃烧时氮氧化物的生成机理及控制其排放的技术,包括NOx的生成机理,N<,2>O的生成和破坏,燃烧方式对NOx排放的影响,重点介绍一种低NOx燃烧技术:PM型浓淡分离燃烧.PM型浓淡分离燃烧器是最早引入我国的低污染型煤粉燃烧器.其主要原理是借助离心分离作用,将一次风粉气流分成浓淡两股.浓相气流容易着火,淡相气流则支持后续的燃烧并补充氧气.这种浓淡分离的燃烧技术由于分离了NOx生成的两个基本必要条件:高氧和高温,因而可抑制燃烧产物中NOx含量.黄台电厂7号炉为日本三菱公司制造的300MW级煤粉锅炉,燃烧方式为直流燃烧器四角布置、切向燃烧,采用较早期的PM浓淡分离型直流燃烧器.这是一种典型的分级燃烧方式,然而,其浓、淡风口的风量分配悬殊较大,浓相喷口的过大风量使其内的煤粉浓度实际上提高不多;另外也使浓喷口的一次风速偏高,不利贫煤着火.造成的结果是锅炉低负荷稳燃能力较差,最低的不投油稳燃负荷仅能达到60%~65%,故需对此燃烧器进行结构改造.本文以此类燃烧器作为研究对象,在模化试验的基础上对电站锅炉PM型煤粉燃烧器的分离装置进行结构优化.并应用了数值模拟软件PHONICS,采用常用的κ-ε双方程模型等数学模型,对燃烧器不同结构进行了气固两相流流动模拟.结果表明,燃烧器存在一个最佳结构模型.同时,κ-ε双方程模型可以应用于电厂锅炉的PM型浓淡分离燃烧器模拟,实践证明计算是成功的.在模拟实验中,对PM型煤粉燃烧器的分离器进行了改造调整和结构研究,就影响浓淡比和风量分配的结构因素进行了模拟试验、确定了主要影响一次风、粉浓度分离器的结构特点,得到了分离器在不同方向上的结构变化对风、粉浓度的影响规律.本研究所得出的结构组合以及优化参数已经用于300MW电站锅炉PM型燃烧器的分离装置的设计,并取得了可观的效益.