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高碱煤全国储量巨大,燃烧活性好,具有强沾污和强结渣特性,旋风液态排渣锅炉是为解决纯燃强结渣新疆高碱煤发电研发的新型高效高碱煤燃烧设备。旋风液态排渣锅炉兼备旋风炉和液态排渣锅炉特征,燃烧效率高,捕渣率高,用以全烧高碱煤发电,以期达到高碱煤清洁高效利用。控制锅炉出口氮氧化物（Nitrogen oxides,NOx）排放是旋风液态排渣锅炉技术开发和推广应用的关键,相关研究证明优化低氮燃烧技术可有效控制NOx生成与排放,论文为揭示不同低NOx技术对液态排渣锅炉NOx释放的影响规律,开展了纯高碱煤液态排渣锅炉NOx释放规律及耦合控制研究。数值试验研究了一次风叶片倾角、过量空气系数、燃尽风率和喷氨口位置对NOx释放的影响,得到了空气分级低NOx技术和高温喷氨低NOx技术耦合控制NOx释放规律,提出了纯高碱煤液态排渣锅炉一体化低氮燃烧控制方案。纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉燃烧规律研究。建立三维1:1旋风液态排渣锅炉几何模型,数值研究了旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场、温度场、组分场及NOx浓度场分布规律。研究结果表明:旋风液态排渣锅炉整体空气动力场良好,烟气充满度高,错列逆向布置旋风燃烧器可强化燃烧。在旋风燃烧器内部,温度呈现中间低,两侧高的凹形分布,靠近壁面温度可达1700 K～2100 K,满足液态排渣要求。锅炉内温度沿烟气流动方向呈现先升高后降低最后趋于稳定的趋势,炉膛出口截面平均温度为1358 K,O2质量分数逐渐减少,CO质量分数先升高后降低再升高最后保持稳定,CO2质量分数逐渐增大,NOx浓度先升高后降低,在过热器后NOx浓度趋于稳定,约为704.14 mg/m3。纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉NOx释放规律研究。在过量空气系数1.1～1.25、一次风叶片倾角25°～40°、燃尽风率0～15%及喷氨高度Z=8 m～Z=16 m参数范围,数值研究了纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉内燃烧影响规律及NOx释放特性。研究结果表明:一次风叶片倾角对炉内燃烧影响不大;叶片倾角增大,炉内温度略有升高,出口NOx浓度也略有升高,但变化范围很小;当叶片倾角从25°增加到40°时,炉膛出口温度仅升高114 K,NOx浓度升高约91 mg/m3。随过量空气系数增加,炉膛出口烟温先升高后降低,NOx排放量不断升高。不同燃尽风率工况下温度都能使煤粉正常燃烧并保证灰渣流态化;燃尽风率越大,炉内平均温度越低,炉膛出口NOx浓度越低。不同喷氨高度工况下液态排渣锅炉内NOx分布趋势一致,沿烟气流动方向,NOx浓度先升高后降低,再升高再降低最后稳定,在所研究工况范围内,喷氨高度越低,炉膛出口NOx浓度越少,炉内脱硝效率越高,最大炉内脱硝效率为42.11%,炉膛出口NOx浓度为407.63 mg/m3。纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉NOx释放耦合控制规律研究。为进一步揭示多种低NOx技术耦合对NOx释放影响机制,数值研究了空气分级低NOx技术和高温喷氨低NOx技术耦合控制液态排渣锅炉NOx释放规律。研究结果表明:多种低NOx燃烧技术耦合控制下的NOx释放特性复杂,空气分级低NOx技术和高温喷氨低NOx技术共同作用控制着NOx的释放。当燃尽风率较大时,液态排渣锅炉内温度不高,生成的NOx含量也较少,喷氨区域环境温度距最佳高温喷氨还原NOx温度（1550 K）较远,炉内脱硝效率较低;提高燃尽风率,液态排渣锅炉内温度升高,生成的NOx增多,喷氨区域环境温度距最佳高温喷氨还原NOx温度较近,炉内脱硝效率升高,因此,液态排渣锅炉内NOx生成量和高温喷氨还原NOx效率的相互耦合作用决定了炉膛出口NOx的排放量。综合考虑各种因素,在过量空气系数1.2、一次风叶片倾角30°的工况下,同时采取空气分级低NOx燃烧技术和高温喷氨脱硝技术,选用燃尽风率为5%,喷氨口对称布置在熔渣室上方2 m的竖直烟道上,前后墙各8个,炉内燃烧情况良好,颗粒停留时间长,此时炉膛出口NOx浓度仅为324.62 mg/m3,比基础工况的NOx浓度降低了53.9%。