W火焰锅炉是一种专门用于燃用无烟煤、贫煤等低挥发分煤种的电站锅炉,由于其独特的炉膛结构和燃烧器布置,锅炉运行时炉膛内保持较高温度,使得炉膛内环境利于NOx生成,因而W火焰锅炉在实际运行中普遍存在NOx排放量较高的问题,在当前我国雾霾频发、国家对燃煤污染物排放治理越来越重视的背景下,降低W火焰锅炉NOx排放意义重大。为此,哈尔滨工业大学燃烧工程研究所对某电厂一台300MW的B&W技术W火焰锅炉进行了低NOx燃烧技术改造。在锅炉上炉膛喉口处加装下倾缝隙式燃尽风喷口,以实现锅炉煤粉气流的分级燃烧,为保持加装燃尽风喷口后锅炉燃烧器气流的下射深度,在燃烧器内、外二次风喷口处加装半圆环形挡环,内、外二次风挡环阻挡面积占相应喷口面积的比例均为25%,燃烧器布置在W火焰锅炉前、后拱上,加装挡环一侧靠近炉膛中心,未加装挡环一侧靠近锅炉前、后墙水冷壁。本文旨在研究经低氮燃烧技术改造后的W火焰锅炉单只燃烧器与全炉膛的流场特性,采用冷态空气动力场模化试验进行研究。本文利用IFA300型恒温热线风速仪对加装挡环的单只燃烧器出口区域气流速度进行测量,研究单只燃烧器出口区域流动特性;利用热电偶测量加装挡环的单只燃烧器出口区域气流温度,研究单只燃烧器出口区域气流混合特性;利用IFA300型恒温热线风速仪测量W火焰锅炉全炉膛气流风速,研究燃烧系统改造后W火焰锅炉全炉膛的流场特性。首先,本文利用单只燃烧器流动特性试验系统研究了二次风率分别为37.6%、41.7%、46.5%、51.3%时加装挡环的单只燃烧器出口区域气体流动特性。发现,燃烧器二次风量增加,燃烧器气流的扩散和旋转都增强;燃烧器内、外二次风喷口的半圆环形挡环会造成燃烧器加装挡环侧和未加装挡环侧的气流差异,燃烧器未加装挡环侧气流风速、扩散混合强度和旋流强度均大于加装挡环侧,但加装挡环并未改变燃烧器的旋流本质。然后,本文利用单只燃烧器混合特性试验研究了二次风率分别为37.6%、41.7%、46.5%、51.3%时加装挡环的单只燃烧器出口区域气体混合特性。发现,燃烧器二次风量增加对于燃烧器加装挡环侧和未加装挡环侧一次风气流与二次风气流的混合均有利,但由于燃烧器未加装挡环侧二次风量更大,燃烧器未加装单环侧的混合速度也高于加装单环侧。最后,本文利用W火焰锅炉全炉膛流动特性试验系统研究了二次风率分别为37.6%、41.7%、46.5%、51.3%时W火焰锅炉全炉膛的流动特性。试验结果发现,随着锅炉燃烧器二次风量的增加,锅炉炉膛流场呈现不对称到对称再到不对称的变化规律,其中,当燃烧器二次风率为46.5%时,锅炉流场基本呈现W型的对称流场,且下射深度较深;燃烧器二次风量的变化对锅炉上炉膛燃尽风区流场影响不大,所有二次风率下燃尽风区流场均呈现一个稳定的较小W型流场。综合以上各试验结果,选择燃烧器二次风率46.5%时的配风作为锅炉实际运行时的基础风量,锅炉实际运行中,在此风量基础上调节锅炉配风,以实现锅炉运行的最优化。