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生物质能源作为非化石能源类别中储量极为丰富的一种可再生能源，在近年来越发受到世界各国政府的重视，而我国又是一个顶级农业大国，生物质能源的利用潜力巨大。生物质能有多种利用方式，包括直接燃烧、间接燃烧等，近年来随着气化工艺的发展，由固体生物质热解产生生物质燃气成为另一新型利用方式，应用包括煤与生物质气耦合发电等，两者掺烧对煤粉锅炉运行的影响值得深入探讨，因此全文工作将围绕生物质气与煤粉的掺烧特性方面进行开展。
本文以某300MW亚临界参数燃煤锅炉为研究对象，利用FLUENT软件先后建立纯煤粉燃烧及混燃模型，着重研究生物质气与煤粉的掺烧特性及优化分析。掺烧特性主要围绕生物质气喷口位置不同时展开研究，燃烧优化则探究了生物质气掺烧比例、过量空气系数、燃尽风风率及生物质气入口速度对混燃特性的影响。通过对比分析纯燃煤及各组掺烧工况下炉内速度场、温度场、烟气组分场分布以及污染物NOx的排放规律，本文最终得到以下结论：
(1)纯燃煤工况的计算结果较为可信，模型选取合理。
(2)与纯煤粉燃烧相比，掺烧20%比例的生物质气后，炉膛中心峰值温度及出口烟温降低，生物质气通入位置越高，煤粉燃尽区峰值温度越低；混燃工况炉内O2、CO和CO2体积分数变化趋势与纯燃煤工况相同，掺烧后出口O2体积分数减少，CO2体积分数增加；掺烧可以降低NO排放，生物质气喷口位置越高，NO排放越低，然而当生物质气喷口位置较低时，NO排放降低并不明显。
(3)当生物质气掺烧比例在10%、15%和20%之间变化时，掺烧比例越大，主燃烧区峰值温度越低，煤粉燃尽区峰值温度越高，模型出口O2含量越低，CO2含量越高，炉内NO体积分数越高。当过量空气系数在1.20、1.25和1.30之间变化时，过量空系数越大，主燃烧区峰值温度越高，煤粉燃尽区峰值温度越低，模型出口O2含量越高，CO2含量越低，炉内及出口处NO含量越高。当燃尽风率在20%、22%和24%之间变化时，燃尽风率越大，燃尽风区域流动越剧烈，主燃烧区峰值温度越低，煤粉燃尽区峰值温度越高，主燃烧区CO体积分数越高，CO2体积分数越低，炉内及出口处NO含量越低。当生物质气速度在30m/s、36.9m/s和43.8m/s之间变化时，炉内速度场、温度场、烟气组分场分布及NO排放并无明显差异。就选用的锅炉模型而言，掺烧比例取20%，过量空气系数取1.20，燃尽风率取24%时，污染物NOx减排效果最好，生物质气速度对掺烧几乎没有影响。
本文以某300MW亚临界参数燃煤锅炉为研究对象，利用FLUENT软件先后建立纯煤粉燃烧及混燃模型，着重研究生物质气与煤粉的掺烧特性及优化分析。掺烧特性主要围绕生物质气喷口位置不同时展开研究，燃烧优化则探究了生物质气掺烧比例、过量空气系数、燃尽风风率及生物质气入口速度对混燃特性的影响。通过对比分析纯燃煤及各组掺烧工况下炉内速度场、温度场、烟气组分场分布以及污染物NOx的排放规律，本文最终得到以下结论：
(1)纯燃煤工况的计算结果较为可信，模型选取合理。
(2)与纯煤粉燃烧相比，掺烧20%比例的生物质气后，炉膛中心峰值温度及出口烟温降低，生物质气通入位置越高，煤粉燃尽区峰值温度越低；混燃工况炉内O2、CO和CO2体积分数变化趋势与纯燃煤工况相同，掺烧后出口O2体积分数减少，CO2体积分数增加；掺烧可以降低NO排放，生物质气喷口位置越高，NO排放越低，然而当生物质气喷口位置较低时，NO排放降低并不明显。
(3)当生物质气掺烧比例在10%、15%和20%之间变化时，掺烧比例越大，主燃烧区峰值温度越低，煤粉燃尽区峰值温度越高，模型出口O2含量越低，CO2含量越高，炉内NO体积分数越高。当过量空气系数在1.20、1.25和1.30之间变化时，过量空系数越大，主燃烧区峰值温度越高，煤粉燃尽区峰值温度越低，模型出口O2含量越高，CO2含量越低，炉内及出口处NO含量越高。当燃尽风率在20%、22%和24%之间变化时，燃尽风率越大，燃尽风区域流动越剧烈，主燃烧区峰值温度越低，煤粉燃尽区峰值温度越高，主燃烧区CO体积分数越高，CO2体积分数越低，炉内及出口处NO含量越低。当生物质气速度在30m/s、36.9m/s和43.8m/s之间变化时，炉内速度场、温度场、烟气组分场分布及NO排放并无明显差异。就选用的锅炉模型而言，掺烧比例取20%，过量空气系数取1.20，燃尽风率取24%时，污染物NOx减排效果最好，生物质气速度对掺烧几乎没有影响。