循环流化床锅炉各个部件内的气固流动和传热是典型的非线性、非平衡动态过程,呈现出复杂的多尺度特性,即以单个颗粒为代表的微尺度、颗粒聚团代表的介尺度结构以及锅炉整体代表的宏尺度。微尺度的颗粒和气体之间的相互作用以及颗粒和颗粒之间的碰撞反映到介尺度上会形成颗粒聚团,进而决定宏尺度的气固流动特性。因此,对于循环流化床锅炉这种具有复杂多尺度结构的研究,需要相应地采用多尺度的求解分析方法。本论文基于CPFD方法,以某350 MW超临界循环流化床锅炉为研究对象,模拟计算分析循环流化床锅炉在不同操作条件下,微尺度颗粒、介尺度结构以及宏尺度的流动特性和传热特性。以实际工况为基准确定数学模型,选择200万网格数量,曳力模型选用Wen-Yu/Ergun型,颗粒堆积极限选用0.60。将沿锅炉回路的压力模拟值与实测值进行对比,偏离范围在5%以内,验证了模型的可行性。对于微尺度特性,在相同的流化风速和循环流率下,沿炉膛高度微尺度颗粒呈现下浓上稀的分布,沿炉膛宽度总体呈中心稀、边壁浓的分布特征,微尺度颗粒速度的分布则正好相反。在炉膛高度为5 m、15 m、25 m以及35 m处,当循环流率由200 kg·m-2·s-1增加至400 kg·m-2·s-1,微尺度颗粒的时均速度分别减小2.10 m·s-1、1.89 m·s-1、1.26 m·s-1以及0.33 m·s-1。当流化风速由6.6 m·s-1减小至4.2 m·s-1,时均速度分别减小2.08 m·s-1、2.84 m·s-1、1.83 m·s-1以及1.51 m·s-1。微尺度颗粒在初始阶段有明显的分层现象,0-200μm粒径微尺度颗粒布满整个回路,200-800μm微尺度颗粒大部分在炉膛下部,有一部分在空气的夹带作用下参与外循环,800-1500μm粒径微尺度颗粒主要分布于炉膛下部。对于介尺度,介尺度结构时间分率、平均存在时间以及平均体积分数当炉膛高度由5 m增加至40 m,分别降低0.154、17.2 ms以及0.003,在炉膛宽度方向上均呈现出中心区域低、壁面附近区域高的类抛物线分布。循环流率增加(200 kg·m-2·s-1增加至400kg·m-2·s-1)和流化风速减小(6.6 m·s-1减小至4.2 m·s-1)使介尺度结构时间分率、平均存在时间以及平均体积分数分别增加了0.061和0.097、15.3 ms和15.1 ms以及0.024和0.022。介尺度结构出现频率沿炉膛宽度方向呈现出中心区域高、壁面附近区域低的分布特点,炉膛高度由5 m增加至40 m时降低了4.06 Hz。随着循环流率增加(200 kg·m-2·s-1增加至400 kg·m-2·s-1)和流化风速减小(6.6 m·s-1减小至4.2 m·s-1),介尺度出现频率分别减小了1.19 Hz和1.75 Hz。对于宏尺度,在炉膛内存在明显的密相区和稀相区,旋风分离器入口气固质量流量呈现出明显的不均匀性,2#旋风分离器气相和固相质量流量(1463.4 kg·s-1和189.8 kg·s-1)均高于1#旋风分离器(1138.6 kg·s-1和135.4 kg·s-1)和3#旋风分离器(1226.5 kg·s-1和152.6kg·s-1)。压降主要集中在回料阀（32796.5 Pa）,炉膛压降其次（4332.1 Pa）。在旋风分离器入口处磨损情况严重,炉膛锥形段以及料腿也存在着不同程度的磨损。对于传热特性,在CFB锅炉内气固温度分布比较均匀,基本维持在850-900℃。炉膛四周水冷壁面热流密度随炉膛高度的升高而减小,在水冷壁下部热流密度可达115k W·m-2,上部约为50-70 k W·m-2;在同一高度下呈现中间区域高两边区域低的分布特征;在水冷壁之间的夹角处热流密度较大。局部传热系数随炉膛高度的升高而减小,在炉膛底部传热系数可达215 W·m-2·℃-1,上部稀相区约为150 W·m-2·℃-1。介尺度结构时间分率越高,平均存在时间越短,越有利于传热。四周水冷壁面的平均传热系数比较接近,位于180-190 W·m-2·℃-1,热流密度越大,则传热系数越大。瞬时微尺度颗粒体积分数比较大的时刻所对应的瞬时传热系数也比较大,影响传热的关键因素为微尺度颗粒的更新频率。