煤炭是我国重要的基础能源和生产资料,煤炭燃烧过程中产生的氮氧化物就是主要的污染来源之一。本文将可控高温预热解装置超低氮燃烧技术应用在600MW等级锅炉改造方案,目的是使氮氧化物排放进一步降低,实现NOx≤50mg/Nm3的排放目标。本文以某电厂600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,研究了在利用可控高温预热解装置先将来自制煤系统的一部分风粉混合物送入装置进行预处理之后,产生的还原性气体和剩余燃料通过高温预热解产物管道送入炉膛的还原区,利用燃料本身产物去还原燃料燃烧过程中产生的NOx,以此作为一项超低NOx高效燃尽技术,具体研究内容如下:首先,根据研究对象的特点,按照数值模拟的基本思想,借鉴相关文献的经验,通过分析各数值模拟计算阶段所用到的数学模型,建立系统的气相湍流流动模型、壁面函数模型、气固两相湍流流动模型、气相湍流燃烧模型、辐射换热模型、挥发分析出模型、焦炭燃烧模型和NOx生成计算方法。其次,本文通过考察锅炉的设计及运行概况,以Fluent数值模拟软件作为研究工具,用Gambit对整体锅炉建模,并根据实际的三维结构进行合理的网格划分,前处理完成后交由Fluent软件模拟整体炉膛的燃烧过程。后将模拟计算后所得到的炉膛各受热面出口烟温、炉膛出口 O2体积浓度及NOx体积浓度数值与现场锅炉的实际运行的测量数值对比,对模型进行修正,得到准确、合理的基准工况模拟模型,为后续改造工程提供可靠的模型参考。然后,将送入炉膛整体燃料的一部分送入可控高温预热解装置进行初步的处理,处理后的再燃燃料经预设的还原气喷口进入炉膛的还原区参与整个燃烧过程。其他基本设置条件保持不变,改变还原喷口的位置,模拟计算各个工况下NOx的体积浓度的分布云图及炉膛出口处的NOx浓度值;并将结果与实际工况对比,验证可控预热解装置超低NOx排放技术的有效性,同时找到再燃燃料的最佳喷入位置,为现场改造提供指导。最后,在确定还原区域的热解燃料入口的高度位置后,通过模拟计算在壁面处安装燃料入口的工况、不同可控高温预热解燃料装置处理的工况、不同磨煤机组合的运行下的工况和燃尽风配比不同时的工况,分析得出热解气燃料比与NOx浓度的关系并且为现场改造试验提供最佳运行方案。