传统煤炭工业对环境的污染长期以来为人诟病,推广煤炭的高效清洁利用是必然之势。准东煤具有燃烧温度较低、燃尽率较高、污染元素(如重金属等)含量低以及开采成本低廉等优点,满足了煤炭清洁高效及绿色发展的方向,因此被视为极具发展和应用潜力的动力用煤以及洁净煤化工原料。但其含有高碱金属成分,燃烧会产生大量熔化温度较低的飞灰和碱蒸气,在锅炉的运行中不仅容易引起传热表面的结垢、烟气通道的堵塞和传热速率的降低等问题,还会对过热器管造成腐蚀。本文对炉内高温烟气携带的碱蒸气以及熔融(或半熔融态)飞灰颗粒输运过程进行数值模拟研究,重点分析碱蒸气以及不同物理状态的飞灰颗粒冷凝、沉积、分布等变化规律及其影响机制,在Fluent中使用用户自定义函数(UDF,User Defined Functions)将熔融组分模型和碱金属直接冷凝模型链入,对飞灰粒子在不同模拟条件下的冷凝及沉积耦合过程进行预测,同时采用非稳态计算方法更新沉积表面温度。主要分析的影响因素包括碱蒸气浓度、飞灰颗粒的粒径、入口烟气的流动速度、炉温以及差异化的管型对碱蒸气和飞灰输运、碰撞、沉积分布以及换热性能和阻力特性影响,同时预测主要的灰分沉积机理(即惯性撞击,热泳力和碱蒸气直接冷凝)不同阶段对沉积过程的影响。除了烟气速度、炉温以及管型对沉积物生长的影响外,还深入研究了颗粒随沉积物生长的碰撞与黏附行为变化。结果表明,飞灰颗粒的碰撞效率随着斯托克斯数的增大而变大;中小颗粒在热泳和惯性碰撞的作用下在圆管迎风侧和背风侧均有沉积,大颗粒基本只沉积在迎风侧;随着斯托克斯数的增加,颗粒的黏附效率也相应增大;进口侧烟气流动速度增大时,小颗粒的碰撞效率总体上是随烟气入口速度的增大而降低的;中大颗粒的碰撞效率随烟气入口速度的增大而升高;炉温升高时,飞灰颗粒的碰撞效率下降,黏附效率升高;椭圆管轴向长度比增大的过程中,碰撞效率和沉积效率均降低;惯性碰撞是主要的沉积机制,碱蒸气冷凝主要存在于沉积阶段的前期。通过分析不同工况下数值计算得到的努赛尔(Nu)数、压力降(Δp)对换热流动综合性能进行评价。随着进口侧烟气流动速度的增大,Nu和Δp表现为升高的趋势,换热管的换热流动综合性能得到提高;炉温升高时,Nu减小且Δp升高,换热管的换热流动综合性能有所下降;高温烟气从圆管表面掠过时的Nu、Δp和换热流动综合性能都比椭圆管大。