目前我国低挥发份劣质煤约占动力用煤的40%,因而在燃用难燃煤方面具有独特优势的W型火焰锅炉在我国得到了迅速的发展。采用英巴技术的直流缝隙式W型火焰锅炉在实际运行中存在燃烧不稳定、NOx排放量和飞灰含碳量偏高等问题,针对该型锅炉存在的问题,哈尔滨工业大学燃烧工程研究所提出了“多次引射分级燃烧”技术,并在某600MWe超临界W火焰锅炉设计中得到了应用。以该锅炉为原型,按1:20.6的比例建立了冷态模化试验台,采用热线风速仪进行了不同工况下的炉内空气动力场的试验研究。在分级风下倾角度为45°、一次风和乏气配比为4:6的试验条件下,当分级风率为0%和35%时,炉膛中央上行气流在上行过程中向前墙侧严重偏斜,前、后墙侧分级风喷口中心所在截面上的无量纲竖直速度分量、湍流强度以及下行气流的无量纲穿透深度均呈不对称分布;当分级风率为10%、20%和25%时,流场比较对称,但分级风率为10%和20%时,后墙侧气流下冲到了冷灰斗的下部,容易引起冷灰斗结渣;而分级风率为25%时,前、后墙侧下行气流下冲到冷灰斗中部且对称性较好。综合考虑流场、湍流强度、下行气流穿透深度以及冷灰斗结渣等情况,分级风最佳风率为25%。在分级风率为25%、一次风和乏气配比为4:6的试验条件下,当分级风倾角为0°和50°时,炉膛中央上行气流在上行过程中向前墙侧严重偏斜,前、后墙侧分级风区无量纲竖直速度分量、湍流强度以及下行气流无量纲穿透深度均呈不对称分布,且倾角为0°时,下行气流只能下冲到分级风附近,造成了冷灰斗空间的浪费;当倾角为15°、30°、40°和45°时,流场偏斜现象基本消失,炉内基本形成“W”型流场,但在倾角15°、30°和40°下,前、后墙侧下行气流穿透深度及其对称性均不如倾角45°。综合考虑流场、湍流强度、下行气流穿透深度等情况,分级风最佳下倾角度为45°。在分级风下倾角度为45°,分级风率为25%的试验条件下,当一次风和乏气配比为4:6和6:4时,炉内流场基本对称,但一次风和乏气配比为6:4时,后墙侧下行气流有轻微的刷墙且前墙侧下行气流穿透深度稍浅;当一次风和乏气配比为8:2和10:0时,炉膛中央上行气流在上行过程中向前墙侧严重偏斜,前墙侧的回流区在后墙侧上行气流的挤压下变小消失,前墙侧下行气流穿透深度稍浅,另外还存在下行气流冲刷壁面的现象,实际锅炉运行中容易导致后墙水冷壁的结渣。综合考虑流场、下行气流穿透深度和前、后墙结渣等情况,一次风和乏气最佳配比为4:6。