W火焰锅炉是我国燃烧无燃煤及贫煤的主要炉型,为保证低挥发分煤粉的着火及燃尽,需要在下炉膛布置卫燃带,炉内燃烧温度高达1600-1800℃。较高的炉膛温度导致热力型NOx生成大幅增加,其NOx原始排放浓度可达1000-1800 mg/Nm3。为满足超低排放的环保要求,某电力公司在600 MW超临界W火焰锅炉上率先采用了低NOx燃烧+SNCR+SCR的耦合脱硝模式,但运行中发现SNCR投运后造成SCR氨逃逸加剧,空预器严重堵塞,不得不停运SNCR脱硝。为探明低氮燃烧及SNCR脱硝对SCR流场的影响,实现炉内脱硝与SCR脱硝的深度耦合,本文采用CFD数值计算的方法,开展了炉内低氮燃烧、SNCR脱硝及SCR脱硝的全流程数值模拟,研究了上游脱硝技术对下游脱硝技术的影响。研究发现:采用垂直空间空气分级燃烧技术能够有效降低W火焰锅炉NOx排放,在50%-100%负荷范围内,取得了 41.3%-46.5%的炉内脱硝效率;燃尽风非等间距布置造成SCR入口截面存在明显的温度偏差,高温烟气和低温烟气在SCR装置内不能充分混合,入口温度偏差延续至催化剂层;SNCR喷枪安装于锅炉前墙仅能使尿素溶液与靠近前墙区域的烟气发生脱硝反应,部分脱除烟气中的NOx,这导致SCR入口 NOx浓度分布严重不均;SCR入口 NOx浓度偏差随SNCR脱硝效率增加而升高,在100%、75%和50%负荷下其NOx浓度相对偏差分别为34.9%、40.2%和53%;SNCR脱硝对SCR脱硝塔内的速度场、温度场分布影响较小;按照非均匀入口条件,计算了三种负荷下SCR脱硝塔内流场,首层催化剂上游截面速度分布、射流角度均能满足要求,但NH3/NO摩尔比偏差较大,其值分别为9.84%、11.63%及14.76%,这是导致SCR氨逃逸加剧的主要原因;设计了涡流混合器,分别安装于喷氨格栅的上游和下游,涡流混合器能够有效改善烟气温度分布的均一性,并强化NH3与NO的混合,但NH3/NO摩尔比偏差仍然较大;采用涡流混合器+分区喷氨,显著降低了催化剂上游NH3/NO摩尔比相对标准偏差,在三种负荷下其值分别为4.32%、4.53%及4.89%,从而实现了 W火焰锅炉炉内脱硝及SCR脱硝的有效耦合。