自上世纪80年代引入国内的W火焰锅炉,因其具备独特的结构,对低挥发份煤种有较好的适应性,目前已经成为燃烧低挥发份煤种的主要锅炉。但是受限于使用煤种的自身特性,其运行效率偏低,污染物排放控制难度大。现如今社会环保意识日益增加,有关政策要求新能源发电优先上网,火电机组常常面临压负荷需求。W火焰锅炉自身稳燃能力受到煤种等因素影响,难以在超低负荷下稳定工作。因此针对W火焰锅炉的优化和新燃烧技术的开发刻不容缓。本文主要通过单相冷态试验和数值模拟研究分析某台300MW福斯特惠勒型W火焰锅炉中油二次风对其流动和燃烧的影响,为后续的研究提供事实基础和理论依据。首先,本文搭建了单相冷态模化试验台,通过试验给出了不同油二次风角度、不同油二次风率下炉内的流动特性。研究发现,同样拱上结构下,油二次风率增加可以明显增加气流下冲深度。而随着油二次风同竖直方向夹角的降低,在油二次风的引射携带作用下气流回流区域面积同样明显增加,将油二次风同煤粉气流平行布置有利于提高炉膛利用率。同时本文还针对锅炉原始结构以及油二次风同浓煤粉气流平行布置两种结构进行了数值计算,给出了油二次风对锅炉燃烧特性的影响规律。研究发现,原始结构下,油二次风率增加有利于高温区下移,延长煤粉炉内停留时间,但是当油二次风率增加至25%时,油二次风提前着火混入气流中,压缩煤粉燃烧空间。油二次风同煤粉气流平行布置的结构下,油二次风率的增加同样有利于高温区下移,延长反应时间,同时新结构下不同风率时油二次风均在着火之后补入燃烧反应,不会挤压煤粉燃烧空间。在两种结构下,油二次风率的增加均使下炉膛温度分布更加均匀,同时炉墙和冷灰斗附近产生高氧低温的区域,有利于防止结渣和腐蚀。不同工况下,锅炉氮氧化物排放浓度变化不超过13%。结合本文分析,发现油二次风可以增加气流下冲深度,影响炉内温度分布;油二次风角度可以影响煤粉着火时间和炉膛空间利用率,因此适当的油二次风率和角度可以显著改善设备燃烧性能。根据本文工作结果,此台锅炉可以在正常运行时开启油二次风以增加煤粉下冲深度,但在锅炉原结构下油二次风率不宜超过15%,可尝试将油二次风同煤粉气流平行布置以提高油二次风率的可行范围,改善炉膛空间利用率。